抽水试验资料的遗传算法反演水文地质参数

基于MATLAB遗传工具箱的遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的全局最优化随机搜索算法。它以其简单通用、鲁棒性强、适于并行处理及高效等显著特点,在各领域得到了广泛的应用。结合抽水试验实例采用遗传算法反演水文地质参数,并将所求参数与配线法和直接图解法所得参数进行对比分析。结果显示,遗传算法所求参数的计算降深与实测降深吻合程度高,方便快捷,不失为一种有效的水文地质参数求解方法。     

用复形法反求水文地质参数

０．６１８法，单纯形法是反求水文地质参数常用的最优化方法，本文介绍了另一种最优化方法－复形法，复形法也为直接搜索法，同时亦具有约束最优化法，用复形法水文地质参数，结果表明复形法不失为一种较好的计算方法。     

有限单元和边界单元交连耦合法在水文地质参数反演中的应用

这里提出一个新的水文地质参数的数值反演方法。这个反演方法是以有限单元和边界单元的交连耦合法(CFEBEM)以及最小二乘法(LSM)为基础构成的。CFEBEM方法同有限单元法(FEM)一样灵活,同边界单元法(BEM)一样精确。应用该反演方法不但可以确定水文地质参数的分布,同时也可获得地下水流场的计算结果。文中还研究了三种反演迭代技术。在太原地下水系统研究中的应用说明这种方法是十分有效的。      

直流电阻率测深二维自适应正则化反演

直流电阻率测深二维反演中,正则化参数的选取影响反演结果分辨率及反演过程稳定性。利用主动约束平衡正则化因子,进行直流电阻率光滑约束最小二乘二维自适应反演,改善直流电阻率测深二维反演的分辨率与稳定性。在反演迭代过程中,正则化因子根据模型参数的空间展布函数进行自适应计算、正则化参数的自适应计算。模拟数据反演结果验证了该方法的有效性与可行性,反演结果能准确地反映地下模型的真实电性结构。     

反射系数与子波同时迭代反演的预条件共轭梯度法

在反射系数白噪、子波最小相位的假设下,研究基于线性反演的地震反射系数和子波同时估计问题。在Cauchy准则稀疏反演求解中,应用预条件共轭梯度法实现反射系数和子波同时迭代反演。在迭代求解正则化方程时,用共轭梯度法求解相应的原问题,初猜子波求解也使用该策略。模型数据试算与比较,表明了该算法正确而有效。用实际数据检验算法的实用性,经研究表明,预条件共轭梯度法计算的反射系数和子波,要比直接稀疏反演精度高,而且收敛较快,数值稳定,实用性强。     

均匀充电矩形薄板电场复形调优反演计算

针对充电电场反演计算参数较多以及复形调优算法处理约束条件的直接有效性,作者就均匀充电矩形薄板反演问题编制程序,计算地质体理深、倾角及大小。尽管迭代次数较高,计算结果颇为理想,取得了较好的效果。     

二维大地电磁正则化共轭梯度法反演算法

针对大地电磁二维反演中目标函数收敛速度慢而且解的稳定性较差等问题,提出了大地电磁数据的正则化共轭梯度法反演算法(Regularized Conjugate Gradient Algorithm,RCGA)。此算法在构建目标函数时引入正则化的思想,利用共轭梯度法求解最优化问题。在每次迭代过程中根据目标的收敛情况更新正则化因子,有效地解决了迭代时目标函数发散的问题。最后对两个典型模型进行了试算,对其收敛速度及解的稳定性进行了分析,并与传统反演方法的计算结果进行了对比,结果都表明RCGA具有收敛速度快、精度高、结果稳定等优点。     

基于Visual Basic 6.0的含水层水文地质参数求取软件的开发及应用

水文地质参数是含水层特征及富水性评价的重要指标,但人工计算过程极为繁琐,公式循环迭代又容易出错,一旦出错会造成不可估量的损失。应用Visual Basic 6.0所具有的强大编译和可视化功能,将复杂的水文地质参数求解公式和循环迭代过程编译成程序代码,开发出一套基于抽水试验求取水文地质参数及富水性评价的专业化软件,并在谢桥矿东二采区A1煤层水文地质条件补充勘探项目中得到了很好的应用。      

水文地质参数反演的Hooke-Jeeves粒子群混合算法

水文地质参数寻优结果的好坏会直接影响到地下水数值模拟的精度,而参数寻优结果很大程度上取决于寻优方法的选择。粒子群算法是一种基于群智能的随机全局寻优方法,算法的缺陷是后期搜索效率低劣。基于随机寻优算法的混合策略,引入有效的约束处理手段和粒子群算法惯性因子的动态非线性调整技术,有机融合粒子群算法与Hooke-Jeeves方法,提出一种适用于水文地质参数反演的HJPSO混合算法。应用研究表明,HJPSO混合算法在参数反演计算中求解精度高、收敛速度快、寻优性能强,是一种值得推广的水文地质参数识别方法。     

非饱和土中溶质迁移参数反演的HISR方法

以非饱和土中溶质迁移参数反演问题为背景, 依据正则化方法的思路, 以Itakura Saito距离作为同伦函数中的平凡问题, 将同伦方法引入非线性参数反演问题的求解, 进而提出一种求解非线性参数反演问题的大范围收敛(HomotoyItakura SaitoRegularization, HISR) 方法.为保证迭代稳定性, 并同时削弱观测噪声的影响, 同伦参数的修正采用了连续化修正方法.本文将HISR方法应用于求解带有平衡及非平衡吸附效应的一维非饱和土中溶质迁移参数反演问题, 计算结果表明HISR方法具有大范围收敛性及计算稳健性, 同时有较强的抵抗观测噪声的能力.      

回线源瞬变电磁测深快速反演方法

回线源瞬变电磁测深法(简称瞬变电磁法或TEM法)是以不接地回线为场源,在回线内、外测量电磁场的一种电磁测深方法,已经广泛用于固体矿产、工程地质和水文地质调查工作之中[1,2]。目前,回线源瞬变电磁法主要采用中心回线和重叠回线两种测量装置,测量回线内垂直磁场产生的感应电动势。“烟圈”反演方法是瞬变电磁反演的主要计算方法,“烟圈”反演利用地表瞬变电磁响应与某时刻电流源镜像等效原理,计算勘探深度和对应电阻率。这里给出了回线源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例。结果表明,一维“烟圈”反演解释结果纵向分辨率较高,能反映出地下电性变化情况,可以用于瞬变电磁测深资料解释工作。     

利用差分进化算法反求含水层参数

为更好地估算含水层参数,引入了差分进化算法。该算法是一种智能优化算法,其特点是借助现有近似解群体间的距离及方向指导未来的搜索行为,兼具有较好的全局寻优能力和较快的局部搜索能力。用此算法求解了均质各向同性及均质各向异性条件下Theis公式中的含水层参数,所用降深数据是在设定参数后利用解析解计算得到的。计算结果表明,该算法较传统方法计算精度高,不受人为因素干扰。     

复合形进化重组方法在水文地质参数识别中的应用

水文地质逆问题和地下水资源管理模型的优化求解一直是水文地质学研究的一个热点.本文将复合形进化重组方法引入求解水文地质逆问题,通过一个测试函数对该方法的优化性能进行了检验,进而将该方法应用于水文地质参数的识别.比较复合形进化重组方法与遗传算法的计算结果表明,复合形进化重组方法具有很强的全局优化能力,是求解水文地质逆问题非...     

利用等效墩法估算抗拔群桩基础的变形

根据荷载传递理论,提出了一个计算抗拔单桩位移的十分有效的迭代算法及预测抗拔群桩变形的简化分析方法。根据等效墩原理,将抗拔群桩基础简化为单一的墩基础,从而可以将单桩变形研究成果应用于群桩变形分析中。通过与现场试验结果进行比较表明,该方法不但可以大大节省抗拔群桩变形的计算时间,而且计算结果与实测结果也较为相符。     

Bayes约束随机场下坝基溶蚀区随机模拟方法及其影响分析

基于完全随机场模拟溶蚀岩体可能会高估其空间变异性和不能有效地利用溶蚀以外的地质信息和实践经验,提出用Bayes约束参数随机场模型描述坝基溶蚀区的随机模拟方法。引入Bayes公式,对溶蚀区域岩土参数的统计特性进行修正,反映出地质勘测的新增地质信息和试验参数信息,建立约束随机场,并在此基础上进行随机有限元分析,研究坝基溶蚀对大坝结构性态的作用效应。计算结果表明,相对于完全随机场模型,Bayes约束随机场模型更为客观地考虑了溶蚀岩体的空间变异性,有效地降低了溶蚀参数完全随机场下结构响应的模拟方差。在概率分析过程中,推荐蒙特卡洛响应面耦合方法（MC-RSM）作为适用于复杂工程的随机模拟方法,该方法能够代替直接MC法对同样力学机制的不断重复,减小计算时间成本。     

On the upstream mobility scheme for two-phase flow in porous media

When neglecting capillarity, two-phase incompressible flow in porous media is modelled as a scalar nonlinear hyperbolic conservation law. A change in the rock type results in a change of the flux function. Discretising in one dimension with a finite volume method, we investigate two numerical fluxes, an extension of the Godunov flux and the upstream mobility flux, the latter being widely used in hydrogeology and petroleum engineering. Then, in the case of a changing rock type, one can give examples when the upstream mobility flux does not give the right answer.     

放射性碳同位素在水文地质中的应用进展

放射性碳同位素(14C)可以有效的用于地下水年龄测定,并作为示踪剂求取水文地质参数,研究地下水动态,已为水文地质的发展作出了巨大的贡献.尤其是近十年来,14C 制取测试技术和数据分析理论的迅速发展给水文地质的研究带来了新的动力.本文具体介绍了14C 在水文地质上测年和示踪剂的应用进展,并概述了推动其发展的测试技术分析理论,最后对今后的研究方向提出了展望.     

无限承压含水层中主孔涌水多孔观测定降深井流试验水文地质参数计算

利用自溢井(孔) 做放水试验确定含水层水文地质参数, 是简便而经济的确定含水层水文地质参数的试验方法.涌水试验基本上属于定降深井流试验.在无限承压含水层中进行涌水试验, 使涌水孔(井) 降深s_w保持不变, 涌水量随时间的延续而减少, 除涌水孔(井) 本身以外, 含水层中任意点的水头H随时间的延续而降低.在单孔(井) 定降深井流试验利用涌水孔1/Q-lg t直线图解法计算水文地质参数的基础上, 建立一孔(主孔) 涌水多孔观测水位降低的直线图解法, 即s/Q-lg t直线图解法.      

双洞隧道施工引起地表移动的多参数反分析研究

应用随机介质理论计算隧道开挖引起的地表移动是目前广泛使用的方法,在关键参数的取值上反分析是最有效的手段。在双洞隧道的反分析问题上,通常认为2个隧洞的参数相同而采用双参数反分析,但这种做法不利于反映实际情况,为此文中提出为每个隧洞引入各自计算参数进行多参数反分析。实际算例表明,双洞4参数的分析结果优于双参数的分析结果。但是,4参数反分析问题复杂性大大提高,传统的模式搜索方法不能很好地搜索到最优参数。为克服该问题,采用单纯形混合加速遗传算法作为双洞隧道4参数反分析问题的求解方法。实际的应用及测试表明,该方法能高精度的、稳定的搜索出全局最优参数。     

格子玻尔兹曼方法及其在大气湍流研究中的应用

文章的目的是对格子玻尔兹曼方法进行系统的介绍，格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method)的出现直接来源于20世纪60年代的元胞自动机(Cellular Automata)思想，而这一方法用于解决流动现象时，又可以追溯到19世纪的分子运动论，求解的是Boltzmann提出的玻尔兹曼输运方程，因此将这一方法称为格子玻尔兹曼方法，之前也被称为格子气自动机(Lattice Gas Automaton)。该方法多用于研究复杂现象，如材料晶体凝聚时的生长过程、城市土地利用的演化等方面。在20世纪70年代由Hardy、Pomeau和Pazzis建立了第一个用于研究流体运动的格子气自动机，此后，这一方法被广泛用来模拟各种流动问题，诸如二相流、孔隙介质中的渗流等，并根据这一方法开发了相应的商业软件PowerFlow。同时，格子玻尔兹曼方法由于其在微观水平描述运动的特点，成为研究湍流的一个很好的数值计算工具，特别是用其进行直接数值模拟(DNS)计算，成为继传统的差分法、有限体积法和谱方法之后的又一有力的手段。而作为大气运动的一个主要现象的大气湍流，比普通湍流更加复杂，在这里着重介绍了大气湍流的特点和应用格子玻尔兹曼方法模拟湍流的发展过程。