考虑随机挠动因素的水环境风险模型研究

以Streeter-Phelps模型为代表,对考虑随机挠动因素的水环境风险作了初步的研究,并揭示了随机挠动也可能对水环境风险产生很大的影响,为加强风险评价和管理提供了理论依据.     

基于随机配点法的地下水污染风险评价

地下水污染事件难以被直接观测,其发生环境通常也具有多种不确定性,风险评价可以量化地下水污染事件的危害性。利用随机配点模型和多项式抽样技术,建立了高效的风险评价模型;考虑了渗透系数、孔隙率和弥散度等多种不确定性因子,探讨了复杂条件下的风险函数的分布特征。研究结果表明:基于随机配点法的风险评价模型避免了多次重复求解对流弥散方程,通过计算成本低廉的随机配点技术得到浓度随机场的拉格朗日多项式,进行多项式抽样获取浓度样本并得到风险函数;与传统的解析算法相比,该方法无需对输入参数和浓度的分布形态做出假设;与传统的蒙特卡罗(Monte Carlo)算法相比,该模型具有明显的效率优势和优越的收敛速度;输入参数的分布类型对风险分布产生显著影响。     

基于随机理论的地下水环境风险评价

针对确定性模型难以描述含水层非均质空间分布的问题,提出基于随机理论的地下水环境风险评价方法。以矩形场地地下水污染风险评价为例,采用蒙特卡罗法生成大量渗透系数随机场,模拟含水层参数各种可能的非均质空间分布,在此基础上建立场地地下水流模型与溶质运移模型,分别计算污染物在地下水中的迁移转化情况。统计大量随机模拟中污染事故发生的频率,当模拟次数足够多时,污染频率收敛于污染概率,污染风险即通过污染概率体现出来。该方法将模型参数设为满足一定分布特征的随机变量,避免了确定性方法得出的武断的评价结果,可为工厂的选址、水源地的选址等工作提供科学指导。     

基于随机模拟的浑河冲洪积扇地区地下水压采风险预报

在分析随机因素对水位模拟结果影响程度的基础上建立地下水流随机模拟模型,可为地下水资源风险管理和决策提供重要依据。以浑河冲洪积扇地区为研究区,基于蒙特卡罗原理建立了区域地下水流随机预报模型,对压采条件下的地下水位上升进行风险预测和评价。参数灵敏度分析结果表明,地下水水位对含水层渗透系数的变化最敏感,其次是给水度,而对河床沉积物渗透系数和降雨入渗补给系数的灵敏性较差,且渗透系数和给水度在其率定值附近增加或减少时,灵敏度系数随之增加或减小。研究表明,压缩开采地下水资源能够有效缓解地下水水位下降带来的环境问题,地下水开采量以每年5%的速度压采时,区内地下水水位平均上涨3.3 m,但水位恢复的同时也可能诱发局部地下工程渗水,且地下建筑物的设计安全水位越低,渗水风险越大。     

基于随机森林建模预测河套盆地高砷地下水风险分布

河套盆地浅层地下水砷污染严重,对当地居民健康造成严重影响。当前对河套盆地浅层地下水高砷分布的研究受限于采样时间和样本数量,难以从宏观角度对河套盆地高砷地下水的空间分布作出较为全面的评价。本文基于研究区506个浅层地下水样品,以9个地表环境参数为初始预测变量,经过最佳变量组合筛选,采用随机森林建模来产生风险概率,评价了预测变量的重要性以及对高砷地下水的影响。以气候因子为动态预测变量,根据模型识别不同季节地下水高砷的概率分布并制作了风险区专题图。结果表明：研究区的地下水样品砷含量为0.05~916.7μg/L,超标率（砷浓度>10μg/L）为50%;地下水高砷风险区主要分布在河套盆地的沉积中心地带,但冬季高砷风险区面积减少1907km2,占研究区总面积14.14%;降水、干旱指数、排灌渠影响、潜在蒸散、温度是影响高砷地下水最重要的指标。研究认为,河套盆地的气候变量（降水、干旱指数）与含水层砷含量显著相关,控制高砷地下水在河套盆地的沉积中心地带发生季节性变化。     

三峡水库防洪安全风险研究

水库防洪特征水位的选择是水利工程设计中极为重要的一个环节，本文通过对特征水位推求方法的现状分析，指出了假定防洪安全标准等于洪水设计标准缺乏必要的依据这一基本论点，给出了防洪安全风险计算的原则，方法及其适用性条件，认为受人类活动影响的序列不能 般地理论分布函数，而随机模拟方法是解决此类问题的最有效的途径。     

评价旱涝灾害风险的模糊随机方法

风险分析中的不确定现象存在大量的模糊性和随机性，利用模糊学期望将模糊性与随机性相结合，给出了模糊随机风险的定义，进而提出了一种风险评价的新方法。该方法对于一些无法获得更丰富资料的事件的评价有较好的效果，并且评价结果以区间形式给出，提高了精确度。     

随机介质模型的模拟与混合型随机介质

讨论了随机介质模型的基本概念及指数型和高斯型椭圆自相关函数所描述的随机介质模型的特点, 并提出了混合型随机介质模型的概念, 该随机介质模型能更加灵活、准确地描述实际介质.通过选择在水平方向和垂直方向上的自相关长度a、b以及粗糙度r, 可以产生出各种不同形式的混合型随机介质模型.模拟结果显示, 混合型随机介质模型能更加灵活地描述实际介质, 具有适应性强, 使用方便、灵活, 能有效地模拟油气藏细节的优点.      

多种外界随机荷载综合作用下的坝坡风险评价

对于边坡的风险评价,目前研究领域主要涉及的是边坡系统在自身岩土体材料力学参数为随机变量情况下的风险性,而对于综合考虑外界多种自然因素随机性的影响却研究甚少。只有少数学者对随机水位与随机水平地震力共同作用下的边坡结构风险进行了初探,但进行水文分析时,仅考虑了随机水位情况下由静水压力所引起的边坡失效风险,而忽略了渗流因素对坝坡破坏风险的影响。针对这种不足,在以往研究的基础上,考虑了渗流因素的作用,对多种外界随机荷载综合作用下的坝坡风险进行了评价,并以沟后水库大坝下游坝坡为实例,将渗透变形与地震力作用滑坡风险进行了耦合,从而对多因素共同作用下的边坡风险进行了评价。     

模糊随机方法在震灾风险评价中的应用

自然灾害系统是一个复杂系统，存在着大量的不确定性，这种不确定性既有随机性，又有模糊性。目前常用的处理地震危险性分析中不确定性因素的方法是概率统计方法，但是很多情况下随机性和模糊性是共存的。为此引入模糊集理论，将随机性与模糊性相结合，即在概率风险的基础上，结合事件发生概率的可能性，应用信息分配方法；在不完备数据的基础上构造计算模糊随机风险的模型。通过实例计算得到的结果精确度较高。     

水文随机模拟进展

综述了近20年来水文随机模拟的新进展,包括三方面:①随机水文模型改进和创新;②水文随机模拟应用研究新进展;③水文随机模拟认识新进展。并指出了今后的研究重点:①对水文过程的重要物理特性和统计特性作深入的分析;②加强非参数模型和非线性模型的研究;③加强流域系统随机模型的研究;④加强建立模型时如何综合利用多种信息的研究;⑤加强模型的各种检验和合理分析。     

基于随机理论的Nash汇流模型初探

在Nash模型中引入随机微分方程理论,分别假定模型具有随机输入和随机参数的情况,对汇流过程的随机性进行了分析和探讨,并将随机汇流模型应用到沿渡河流域,取得了满意的效果.在Nash模型中引入随机理论,不仅可以给出汇流系统输出的数学期望,而且可以同时给出输出的均方差.这样就能够正确地反映出随机性因素对汇流过程的影响.     

不同变差函数变程下随机反演与随机模拟对比分析

随机模拟和随机反演是两种比较常用的较精细的储层预测方法,而变差函数是随机模拟、随机反演的核心技术。以喇嘛甸油田北北二区块SⅢ层段为研究对象,选用300 m×300 m、600 m×600 m、800 m×800 m、1 200 m×1 200 m不同变程变差函数,对随机模拟和随机反演结果对比分析,探讨不同变程对预测结果的影响。结果显示：随着变程的增大,随机模拟砂体结果由离散发展成连续片状分布,而随机反演砂体分布整体趋势一致,只有局部薄层砂体受到较小程度的影响;通过盲井验证,随机反演较随机模拟,其预测的砂体与井点的符合率更高。分析认为,随机反演较随机模拟多了井间地震的约束,减少了砂体分布的不确定性和多解性,提高了井间砂体的预测精度,便于在油田开发阶段推广应用。     

河流污染带的随机模拟方法

根据随机理论，推导了一个描述污染带变化的概率模型，并采用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ抽样法对其求数值解。该随机模型的解是一个随机物，实例计算表明，它的解能够反映任一计算点的浓度变化趋势及范围，并能够给浓度等值线附加上概率的意义，表现了在不确定因素的影响下，污染带随机变化的情况。     

边坡稳定可靠性的随机有限元分析

随机有限元法可以处理土性参数的变异性和空间相关性。对二阶摄动随机有限元法的摄动理论和程序进行了研究，提出了偏导矩阵的组集方法，采用正态分布随机变量的正交变换法来提高计算效率。考虑土性参数随机场作用和土性指标之间的互相关性，建立边坡局部抗剪和总体稳定性可靠度的随机有限元分析模型，对某实际土坡进行了可靠度计算，计算结果较为符合实际。     

随机模型在地下水资源计算中的应用：随机水文地质计算理论与方法

详细论述了地下水系统作为随机系统的客观合理性,应用随机模型于地下水资源 计算问题的可行性和必要性,介绍了地下水动态数据的随机处理方法,分类讨论用随机微分方程模拟,预测地下水位;并引入了伊藤随机积分研究地下水运动规律;将反求水文地质参数一维求布依模型推广到导水边界和二维情形。     

基于不确定性的地下水污染风险评价研究进展

地下水污染风险研究在工程决策中具有重要意义。但地下水系统本身具有各种不确定性,基于这些不确定性的地下水污染风险评价也因此具有不确定性,而且贯穿整个地下水污染风险评价过程。所以,进行不确定性分析是对地下水污染风险进行评价时的必要步骤。一般来讲,基于不确定性分析的地下水污染风险评价结果更可靠,因此也更具有实用价值。本文在对不确定性进行分类（随机不确定性和模糊不确定性）的基础上,通过大量文献调研和分析,对目前国内外用于地下水污染风险评价分析的不确定性分析方法（包括随机理论方法、模糊理论方法、随机-模糊耦合方法等）进行了归纳总结,并基于各种方法目前的研究现状,分析了不确定性理论在地下水污染风险评价研究中的发展前景。     

浅基础沉降可靠性的摄动随机有限元法

将二阶非线性摄动随机有限元理论和土性参数随机场的离散技术相结合,可以处理岩土工程中由多种不确定因素带来的结果的不确定性。与一阶摄动随机有限元相比,二阶摄动随机有限元具有较高的计算精度。笔者探讨了这一方法,考虑土性分布参数和荷载变异性,用二阶摄动随机有限元法进行了浅地基沉降的概率分析。     

随机水文地质计算问题探讨

本文着重论述了随机水文地质计算中三个主要方面的问题。初步探索了地下水运移随机机理,分析水文地质计算中存在的某些亟待解决的问题,认为随机方法用于水文地质计算可行且必要,讨论了针对水文地质数据特点,建立地下水动态随机模型,进行模拟和预报,尝试性地用随机方法计算复杂边界情况下的水文地质参数。并给出它们的计算实例。最后,简要指出水文地质计算中随机模型应用持点和发展趋势。