一种岩溶地下水系统流网模拟方法技术方案

本发明专利技术公开本发明专利技术公开一种岩溶地下水系统流网模拟方法，包括以下步骤：步骤一、建立概念模型；步骤二、选择数学模型；步骤三、将数学模型进行数值化；步骤四、模型校正；通过混沌优化算法模型实现岩溶地下水系统流网信息进行优化，并实现水量；步骤五、校正灵敏度分析；步骤六、模型验证；本发明专利技术通过试验室图像仿真的方法实现岩溶地下水系统流网模拟，通过根据流网图像数据仿真、模拟和分析，大大提高了岩溶地下水系统的分析能力、应用能力和进一步研究能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种岩溶地下水系统流网模拟方法


[0001]本专利技术涉及流网模拟控制、调节
，且更确切地涉及一种岩溶地下水系统流网模拟方法。

技术介绍

[0002]岩溶含水系统是指具有统一补给边界，统一地下径流场的某一岩溶地下水系的流域范围。岩溶是水对可溶性岩石（碳酸盐岩、石膏、岩盐等）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。比如由喀斯特作用所造成地貌，称喀斯特地貌（岩溶地貌）。 岩溶水系统亦称“岩溶水流域”，当以岩溶大泉为主要排泄口时，也称作“岩溶泉域”。其实质是对具有明确边界、连续岩溶含水层、统一岩溶地下水流场、相对独立循环的岩溶地下水汇集体的统称。其汇集范围不仅包括岩溶地下水资源补给范围，同时也包括与岩溶地下水具密切关系的其他类型地下水、地表水可控汇集区。
[0003]流网(Flow Net)是指渗流场中由一组流线与由一组等势线（当容重不变时为一组等水头线）相交组成的网格。对各向同性介质组成正交网。流线（Streamline）渗流场内处处与渗流速度矢量相切的曲线。在平面图或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩溶地下水系统流网模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、建立概念模型；通过获取地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象或者工农业情况等，确定所模拟的区域大小，含水层层数，岩溶地下水信息维数、水流状态、介质状况、边界条件和初始条件；步骤二、选择数学模型；构建水量水质水生态多目标耦合模型，在所述水量水质水生态多目标耦合模型中加入差分进化算法，通过水量水质水生态多目标耦合模型实现岩溶地下水系统流网模拟过程的水平衡，通过差分进化算法实现水平衡的最优配置；步骤三、将数学模型进行数值化；通过有限元算法实现岩溶地下水系统流网模拟，并将水量水质水生态多目标耦合模型进行数值化表示；步骤四、模型校正；通过混沌优化算法模型实现岩溶地下水系统流网信息进行优化，并实现水量水质水生态多目标耦合模型的优化，提高了水量水质水生态多目标耦合模型模拟仿真能力；步骤五、校正灵敏度分析；通过调整混沌优化算法模型的参数数据信息实现水量水质水生态多目标耦合模型灵敏度分析；步骤六、模型验证；通过改进型施密特正交管控算法实现岩溶地下水系统流网模拟结果评估与验证。2.根据权利要求1所述的一种岩溶地下水系统流网模拟方法，其特征在于：构建水量水质水生态多目标耦合模型的方法为：在水量水质水生态多目标耦合模型中，岩溶地下水系统流网的水平衡方程为：（1）式（1）中，W表示自然降雨量，单位为cm，ET表示蒸散量，单位为cm，P1表示地表水流入量，单位为cm，P2表示地表水流出量，单位为cm，G1表示地下水的流入量，单位为cm，G2表示地下水的流出量，单位为cm，M表示岩溶量，单位为cm，岩溶量深度布线法用于确定岩溶表面的日溶深度，除去上述各种溶解量之外的储水深度通过以下公式表示：（2）式（2）中，下标d表示储水日期，H表示储水深度，单位为cm，IW表示灌溉量，单位为cm，F表示入渗量，单位为cm，P表示地表排水量，单位为cm；地表排水量公式为：（3）式（3）中，Oh表示流网地表储水沟高度，单位为cm。
3.根据权利要求1所述的一种岩溶地下水系统流网模拟方法，其特征在于：构建差分进化算法的方法为：步骤1、设定岩溶地下水系统水种群规模为N
P
，原始种群X=[X1，X2，
···
，X
NP
]；其中岩溶地下水系统每个环节个体记作为X
j
=[x
j,1
，x
j,2
，
···
，x
jD
]，表示其中的优化；j为非零自然数，D为岩溶地下水系统每个环节的信息维数；步骤2、假设g为种群代数，岩溶地下水系统每个环节原始种群中对某个体进行变异操作生成变异个体为：（4）式（4）中，W表示变异个体向量，y表示缩放因子，式（4）表示第g+1代变异个体向量由第g代基向量和变异差向量组成；步骤3、对所有变异个体采用交叉操作，交叉变异个体得到子代个体：（5）式（5）中，w表示交叉后的子代个体，rand()表示随机产生的自然数，CR表示交叉概率，关于CR的初始式为：（6）式（6）中，R0表示初始的交叉概率值；步骤4、得出子代个体之后，将进行最优解选择，以最小适应值为表示性最优解，比较W个体和x个体，其对比式为：（7）式（7）中，f表示着适应性函数，函数的最佳值的解， 岩溶地下水系统保持水平衡的最佳状态。4.根据权利要求1所述的一种岩溶地下水系统流网模拟方法，其特征在于：构建差分进化算法的方法为：通过有限元法实现岩溶地下水系统流网模拟的方法为将分析对象岩溶地下水系统分成有限模块来解决流网性能问题，然后对这些岩溶地下水系统分成有限模块进行分析，其中构建有限元算法模型的方法为：
（8）式（8）中，1为地球磁场的磁矢位，1是地形地质密度，1表示地球形成磁场所感应的电动势，1表示岩溶地下水系统所处的构造地质属性类型个数，1为占空比，分别是水文地球化学物质含量，是岩石矿物可溶度，是岩溶地下水系统流网受外界数据信息的影响因数，1为流网划分的等线个数；流网有限元仿真公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常锁，孙斌，高帅，邢立亭，林广奇，刘春伟，殷淑翠，
申请(专利权)人：山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东省地矿工程勘察院，
类型：发明
国别省市：