确定河流纵向离散系数的快速SA法

将模拟退火算法应用求解分析河流水团示踪试验数据,确定河流纵向离散系数的函数优化问题.针对一般模拟退火算法收敛性能差的缺陷,采取了改变模型扰动、接受概率、降温方式以及增加附加约束条件和增加记忆功能等综合措施对算法进行了改进.实例分析结果表明,改进后的模拟退火算法确定河流纵向离散系数的优化问题不仅可行,而且求解精度较高,更重要的是收敛速度比其它算法快的多,这在一些高维复杂的优化问题中很值得推广.     

浅水方程数值计算方法的研究

求解以水位为变量的连续方程,并根据Navier-Stokes方程压力修正算法的基本思想,建立了浅水方程的水位修正算法,放宽了对离散时间步长的限制.通过对离散方程系数矩阵的重新构造,建立了高分辨率有限元格式,该格式既具有较高的离散精度又避免了数值解的伪振荡.对动量方程的阻力项做负坡线性化处理,提高了露滩计算的稳定性.数值模拟结果与解析解吻合良好,表明所建立的数值计算方法是正确的和可靠的.     

冰盖下矩形河道的综合糙率

综合糙率是采用曼宁公式确定河道水位和流量关系的关键参数。在河道冰封期,冰盖的出现增加了流动的阻力,明流条件下确定的综合糙率不再适用,需要重新估算。基于Einstein阻力划分过流断面的原理,冰盖下矩形河道的过水断面可划分为冰盖区、河床区和边壁区。根据总流的连续性方程,在确定各分区糙率系数、水力半径和断面面积的基础上,提出了冰盖下矩形河道综合糙率的计算公式。采用已有的试验水槽测量数据和天然河道实测资料对公式进行了验证,结果表明:公式计算的综合糙率与实测值吻合较好,与Einstein公式和Sabaneev公式相比,计算精度更高;对于冰封水流,宽浅河道采用分区水深代替水力半径进行简化计算的条件有别于明渠水流,在宽深比大于20时,计算结果才满足精度要求。     

基于粒子群优化算法的未知波速声发射定位数值模拟

针对岩石力学试验中基于时差定位算法中声发射定位精度受岩石波速等诸多因素的影响问题,提出基于粒子群优化的未知波速声发射定位算法。该算法将岩石波速作为未知值,根据拾取到的时差建立基于最小二乘法原理的目标函数,利用粒子群优化算法,求解目标函数,寻得目标位置和波速。权重系数是影响该算法精度及其稳定性的重要因素,首先通过数值试验模型确定最优权重系数为0.729 8,可以满足算法精度及其稳定性。数值仿真结果表明,由选取的权重系数最后计算精度高于传统已知波速算法。为验证该算法的实际应用效果,进行断铅试验,结果表明该算法优于传统已知波速算法。     

基于免疫粒子群算法的马斯京根模型参数识别

目前在河道汇流计算中广泛应用的是马斯京根模型,该模型参数的优化求解是影响能否精确模拟实测水文过程的关键问题.以往的模型参数求解大多采用试错法、矩法等方法,计算过程繁琐,计算精度不高,影响到模型的模拟精度.针对此类问题,笔者将免疫原理与粒子群优化算法有机结合.提出了免疫粒子群优化新方法,有效解决了传统方法的计算结果精度不高的问题,并在马斯京根模型参数优化求解中得以应用,结果表明免疫粒子群算法的计算结果精度令人满意,为河道洪水演算方面研究提供了一种新的研究方法和研究模式.     

无结构网格上平面二维水沙模拟的有限体积法

基于无结构网格有限体积法的算法框架,通过引入跨单元界面法向水沙数值通量的逆风分解,将悬沙与床沙交换以及分组挟沙力计算模式自然地嵌入二维水沙运动方程组的数值格式中,形成高精度、守恒性好的二维水沙有限体积算法。最后,利用该算法对谭江樟州河段的水沙输运和河床变形进行了数值模拟。结果表明,该算法能够较好地模拟复杂条件下河道水沙输运的往复特征和河床变形的动态过程,其精度满足河道工程后效分析的要求。     

砂层含水层导水系数值对比计算

导水系数(或渗透系数)是水文地质计算这一重要参数的精度高低将直接导致矿坑涌水量计算或地下水资源评价的成败优劣。而采用哪一种试验手段和计算方法获得的导水系数精度较高呢?本文根据河南新乡地区水科所在新乡某地含水砂层中抽水试验的实际资料,用五种方法对导水系数进行了计算,并进而作了一些对比分析,供水文地质工作者参考。     

非稳定流抽水试验参数计算的优化算法

提出根据非稳定流抽水试验资料确定含水层参数的优化算法。该法不同于现有的配线法,其根据最小二乘法及0.618法原理进行优化计算,从而确定承压含水层的导水系数和弹性给水度及渗透系数等。优点是计算结果比较客观,计算精度比较高。给出了实例计算及与其他相比较的结果。     

二维水动力学模型在鞍山地区河道整治工程流态评估中的应用研究

结合二维水动力学模型对鞍山地区某河道整治工程前后的流态进行分析。分析结果表明:二维水动力学模型可较好的表征河道整治前后的流态影响。断面计算流速与实测流速之间的误差绝对值在0. 27～2. 07m3/s之间,水位计算误差在之间0. 03～0. 41 m之间,可满足流态计算规范精度。河道整治后,断面平均流速得到有效控制,过流能力显著提升,利用区域防洪安全。研究成果为河道整治前后流态评估提供一种新方法。     

内陆河流域河流水面流速系数比测试验研究

水面流速系数是流量测验中经常使用的参数.目前,大部分水文站使用水面流速系数均选用经验值,为提高流量洲验精度,2003-2007年间.在内陆河流域代表站莺落峡、高崖、正义峡、祁连、肃南水文站开展了对水面流速系数的比测试验工作,取得大量比测试验资料.通过分析得出试验分析成果,并对试验分析计算方法和比测试验方法进行了探讨.水面流速系数分析计算方法采用算术平均法、回归分析法.两种分析方法得出的结论基本一致.算术平均法是对回归分析成果的校核.因此均采用回归分析法比测试验分析成果.以莺落峡站为例对垂线比测法和断面流量比测法两种不同比测试验方法进行对比分析和比测试验方法优选.垂线比测法和断面流量比测法均能得到比较满意的结果,相关系数均达O.95以上,分析成果比较接近.断面流量比测法理论比较严密,得到的水面流速系数适合全断面应用.这些试验分析成果为提高流量测验精度提供理论依据.     

Preissmann隐式格式在分汊和环状河道中的应用

环状河道在平原地区水系中非常常见,分汊河道也较常见,对这两种河道基于Preissmann格式的水流计算提出了可行的方法。对圣维南方程组进行离散后,用追赶法对各河道进行演算,由水量平衡原理对各结点进行计算,就可求得河道各断面的水流情况。用长江下游江阴至青龙港及杨林段河道的实例进行计算,取得了较为理想的效果。     

基于离散颗粒模型的岩体结构面动-静态刚度系数对比的数值模拟研究

岩体工程计算分析中结构面刚度系数是至关重要的力学参数,计算分析的精度和可靠程度与这个参数密不可分,结构面刚度系数取值仍然是一个难点.岩体中应力波传播至结构面处将会发生反射和透射现象,利用应力波透射系数可反演结构面动态刚度系数.本文从细观力学角度运用颗粒离散元方法,开发分段线性接触模型及应力波吸收边界模型,开展宏观岩体中...     

边坡可靠度分析的支持向量机法

提出了基于支持向量机（SVM）的边坡可靠度分析新算法。该方法采用均匀设计确定样本点,通过一定数量的确定性计算来训练SVM,拟合边坡的功能函数;采用一阶可靠度方法（FORM）和迭代算法优化SVM模型,获得可靠度指标和验算点信息;在SVM模型基础上进一步通过二阶可靠度方法（SORM）和蒙特卡罗模拟（MCS）计算边坡的失稳概率。以两个典型边坡为例,通过与其他方法比较,证明了该方法的准确性和高效性。结果表明：提出的在标准正态空间（U空间）中取样并构建SVM,在原始空间（X空间）中计算功能函数的算法,有效地解决了具有相关非正态分布变量的可靠度分析问题,并且可很容易扩展到SORM的计算。算例结果证明,该方法的精度高于FORM;而效率优于MCS。分析过程中,边坡安全系数计算和可靠度分析相互独立。因此,该方法既适用于具有显式功能函数的简单问题,也适用于需要软件计算安全系数的实际边坡问题。     

改进的河道洪水演算法在大洋河流域的应用研究

对传统河道洪水演算法进行改进,引入变动态存储系数法,动态计算不同河段洪水传播时间,以大洋河沙里寨水文站以上集水区域为研究流域,将新安江模型与改进河道洪水演算法耦合模拟大洋河流域径流,并和传统河道洪水演算法径流模拟结果进行对比,此外,定量分析了不同计算时段输入对流域洪水模拟精度的影响。研究结果表明:改进的河道洪水演算方法,相比于传统洪水演算方法,模拟的径流深平均相对误差减少1.63%,确定性系数提高0.019;计算时段为1 h,相比于计算时段为1.5 h,模拟的次洪径流相对误差减少1.04%,峰现时间误差缩短0.96 h,确定性系数提高0.018。研究结果对于大洋河流域的水情预报提供参考价值。     

考虑河岸变形的三维水沙数值模拟研究

将粘性河岸崩塌模拟力学方法与水沙模型相结合,构建了考虑河岸变形的三维数值模型。基于非正交网格,采用局部网格可动技术处理由河岸崩塌引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散,采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。通过弯道发展过程的计算表明,模型能够有效地模拟出河道的复杂演变过程。     

关于渗入系数计算方法的讨论

渗入系数是地下水均衡计算中的一个重要参数,在干旱少雨的内陆区,山前平原的河道渗漏和渠系渗漏是平原地下水天然资源的一项主要补给项。因此在作区域水均衡计算时,平均渗入系数的计算精度,对成果的质量举足轻重。根据对实测资料的分     

汉克尔自适应算法在电磁计算中的应用

对于地球物理电磁计算中常出现的贝塞尔函数积分,对比几种高精度的快速汉克尔长滤波系数的精度,选择出一种对于一般情况都表现较好的汉克尔滤波系数,在其基础上,进行一个自适应的截断,来计算相关核函数的积分问题。这样既能保证计算的精度,又能节省计算时间。通过计算实例表明,该算法在保证精度的前提下,相比汉克尔滤波直接计算方法,能够节省大量的时间,尤其对于积分核函数相对复杂的情况,节省时间量尤其显著。在地球物理数据计算量越来越繁琐的今天,该算法对节省计算机资源,具有可行性和实用性。     

基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数

van Genuchten(VG)方程是最常用的土壤水分特征曲线方程,其参数取值的精度直接影响到土壤水分运动方程计算的精度.该文建立了VG方程参数的优化模型,构建遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法对其进行求解,并进行了数值试验.结果表明采用混合遗传算法比普通遗传算法不但提高了收敛效率,而且收敛迭代次数也大大减少;采用混合遗传算法估计参数的精度比非线性单纯形法和阻尼最小二乘法要高一些,而且不需要给参数初值.因此,混合遗传算法可以作为估计VG方程参数的一种新方法.     

深部隧道力学分析的离散元与理论解分区耦合方法初探

离散单元法适合室内试验和局部小尺度问题的模拟,但在分析隧道开挖等大尺度问题时计算复杂且耗时.为拓展离散元在大尺度问题分析中的适用性,尝试将离散元与理论解分区耦合.针对深埋圆形隧道围岩开挖过程,采用离散元模拟内部近孔口处围岩,外部采用理论解,耦合边界上使用迭代算法,控制收敛以保证力与位移连续条件,在弹性阶段范围内对两区域进行耦合以分析解法的适用性和误差.针对隧洞有、无内压两类算例,采用该分区耦合方法经15步左右迭代收敛,所得边界位移与理论解分别相差1.86%、3.2%;所得离散元结果与理论解对比良好：位移误差随角度有关、最大处在13.5%以内,应力误差除在少量部位为15%左右外,其余各处在8.6%以内.据此表明,该方法具有相当的精度及可行性.     

喀什地区水文站水面流速系数率定分析方法

以喀什水文站为研究实例,为对水面流速系数的率定方法进行研究,通过对2年内的水文站垂向平均流速系数进行率定,总共进行了30次高水位流速系数率定试验,31次中水位试验和30次低水位流速系数率定试验,最终对其水面流速系数进行率定,并对其流速系数率定影响因素进行分析。结果表明:采用流速仪的三点及五点法可满足其流速系数的率定要求。测速垂线的布设、流速的脉动误差、流速仪的测定误差以及流向的偏角是其率定精度影响的关键因素。