数值模型结构不确定性对模拟结果的影响分析

以内蒙古鄂托克旗为例,基于GMS中的MODFLOW模块构建了地下水流数值模拟模型,分析了模型结构(含水层厚度、参数分区)与模型参数不确定性因素对模拟结果的影响.研究结果表明:含水层不确定情景(含水层下边界概化为隔水底板平均值870 m)与实际情况水头差值绝对值的累计和最大为701 m,对模拟结果起了主控作用;当含水层下边界概化为910,940 m时,累计和分别增加为1 013,1 593 m;与仅考虑单个不确定性因素相比,同时考虑模型参数与含水层不确定情景累计和最大为738 m,同时考虑参数分区与含水层不确定情景累计和最大为791 m.因此,在构建地下水流数值模拟模型时,应优先考虑含水层空间结构概化的合理程度,同时考虑多个不确定性因素对模拟结果的综合影响,使地下水数值模拟模型能更精确地反映真实的地下水流状况.     

基于BP神经网络替代模型的地下水污染随机模拟

为分析水文地质参数的不确定性对地下水数值模拟模型输出结果的影响,针对假想算例进行研究.首先建立地下水数值模拟模型.运用灵敏度分析法筛选出对模拟模型输出结果影响较大的参数作为随机变量,为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,分别采用克里格法和BP神经网络方法建立模拟模型的替代模型并比较二者的精度,并选择精度较高的BP神经网...     

大型灌区集中开采条件下地下水数

在对某大型灌区水文地质条件进行分析的基础上，以灌域为基本单位，用Visual Modflow进行参数率定，确定水文地质参数，建立了地下水三维非稳定流模型。利用此模型进行地下水集中开采的数值模拟，确定了合适的开采方案。结果表明，本文分析方法结果合理，具有较高的预测精度和潜在的实用价值。     

基于GMS的地下水流数值模拟及参数敏感性分析

为提高地下水流数值模拟的精度,减小因水文地质参数不确定性而产生的误差,需要对数值模拟模型的水文地质参数进行灵敏度分析.在对老莱河流域某灌区地下水流数值模型识别和验证的基础上,采用因子变换法对渗透系数、给水度、大气降水入渗补给系数值进行敏感性分析.结果表明,地下水位对含水层的渗透系数最敏感,其次是大气降水入渗补给系数,河谷地区因含水层岩性变异度较大导致地下水位对该区参数变化较敏感.通过参数敏感度分析能够筛选出数值模型中的不确定性因素,从而避免模型调参的盲目性,提高区域地下水资源评价的可靠性.     

基于双响应面法的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以内蒙古金泉工业园区水源地为研究区,在已有地下水水流数值模拟模型基础上,采用拉丁超立方抽样方法,获取输入（抽水量）数据集和输出（地下水位降深）数据集,运用双响应面方法,建立了地下水水流数值模拟模型的替代模型—双响应面模型。经验证,双响应面模型计算出的地下水水位降深均值与地下水水流数值模拟模型计算出的地下水水位降深均值的平均相对拟合误差为0.22%,地下水水位降深剩余标准差的平均相对拟合误差为0.03%,相对拟合误差都比较小,说明所建立的双响应面模型可以有效的替代地下水流数值模拟模型,这为地下水资源优化管理中替代模型的建立提供了有效的科学论证。     

HYDRUS-2D模型在渠道渗漏数值模拟中的应用

采用HYDRUS-2D模型进行模拟计算渠系水渗漏量,考虑饱和流与非饱和流的联合求解的渠道渗漏二维数值模拟方法,以山西省庞庄灌区碱刘断面为例,模拟了不同运行情况下渠道两侧的地下水土壤水动态变化,并与文献中的试验数据和结果对比分析,验证了数值方法模拟渠道渗漏的可靠性与参数选择的合理性。     

现代地下水资源数值模拟技术研究

分析了地下水资源数值模拟技术在国内外的研究现状及主要研究方法,即运用思维方法、数学工具和计算机软件等先进技术.提出了数值模拟的立足点及确定地下水系统数值模拟模型的不确定因素,指出了水资源数值模拟中存在的问题,并提出多学科模型的耦合、计算机技术的深入应用和三维数值模型的建立将为未来地下水资源数值模拟技术的发展提供更有力的帮助。     

数值法与解析法在地下水环境影响评价中的应用研究

【目的】探究数值法与解析法在进行地下水环境影响评价时的差异,以及在进行地下水环境评价时,选择更为合适的计算方法。【方法】以四川省宜宾市某氯化法钛白粉项目为例,利用瞬时点源一维对流扩散模型、瞬时点源二维扩散模型和GMS数值模型研究非正常工况下苯储罐泄漏时污染物对地下水的影响,预测了污染物在潜水含水层中的中心运移距离、最大浓度和污染范围,并对3种方法的计算结果进行比较分析。【结果】一维对流模型只考虑地下水流向方向上的运移情况,计算结果最大,方法简单方便,参数要求较少,但精度较低,无法预测污染面积;二维扩散模型考虑了平面上的污染物分布情况,可以预测污染物范围及浓度变化,但预测运移距离较大,与实际的边界条件矛盾;GMS数值模型是三维模拟,计算精度高,更符合实际情况,但建模过程复杂,水文地质条件限制较多,所需水文地质参数较多,耗时较长。【结论】综上考虑,水文地质条件简单、地下水环境评价等级不高的工程项目使用解析法预测较为方便;在水文地质资料充足、评价等级高的区域使用数值法预测精度更高。     

康平县开发区水源地地下水流数值模拟及介质参数的敏感度分析

为防止地下水资源过量开采及保证康平县开发区水源地的安全生产,根据该区的水文地质条件,利用地下水数值模拟软件Visual Modflow建立了地下水流数值模拟模型,数值模拟表明:该区地下水位计算值与实测值拟合较好,可以用来预测。利用该模型对不同开采方案下水源地的流场变化进行了预报期为15 a的预测。最后采用正交试验法对模型参数的敏感度进行了分析。     

一维水分运移模型水力参数敏感性分析

利用数值模拟方法模拟灌溉水入渗补给地下水的过程中,模型参数的不确定性是影响包气带水分运移的关键因素。因此,为了定量分析水力参数的不确性对剖面含水率空间分布的影响。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉实验,以剖面含水率为研究对象,运用HYDRUS软件建立一维非饱和数值模型,利用局部分析方法,研究水力参数空间不确定性对剖面含水率的影响,并对水力参数的敏感指数进行分析与对比。研究表明:非均质岩层中,细颗粒中θs和n对剖面含水率影响最大,在粗颗粒中,θr对剖面含水率影响最大。     

参数不确定性对地下水数值模拟结果可靠性的影响

以标准矩形为研究区,按介质渗透系数差异将研究区划分为4个单元,应用HydroGeoSphere模拟系统建立数值模型,以含水层渗透系数为目标参数,分析不同参数分区的灵敏度系数;选择高灵敏度的分区建立渗透系数随机场,进行参数不确定随机模拟,分析模拟结果相对确定性模型的可靠度.结果表明:位于模型最顶层的单元1内渗透系数灵敏度最大,这与该单元的分布位置直接相关;随机模拟得到的压力水头按一定频率分布,确定性模型所得到的压力水头变化值290.52 cm出现的频率仅为7%;当认为确定性模型结果的可靠度为100%时,随机模拟结果相对于确定性模型结果的可靠性明显降低,这表明考虑到参数的不确定性时,模拟结果与确定性模型结果存在显著差异.随机模拟结果的概率性分布特征可以更加真实地表达实际情况,有利于水资源决策性管理的风险规避.     

GM(1,1)模型在滦河下游地区地下水位预测中的应用

首先对GM(1,1)模型的结构进行了研究和改进,给出了模型参数计算方法和精度检验方法.依据所建GM(1,1)模型,选用滦河下游地区节水工程改造后地下水位资料,对滦河下游地区地下水动态进行分析和数值模拟,利用实测资料对计算结果进行了验证.研究表明,模型预测拟合精度高,方法简便,可操作性强,对灌区地下水位预测评价和地下水合理开发利用具有一定的实用价值.     

基于人工神经网络的地下水流数学模型参数识别

基于人工神经网络技术 ,建立了地下水二维非稳定流数学模型的参数识别模型 ,用地下水长观孔水位降深资料识别模型参数。通过实例计算分析 ,结果表明此法适用于处理复杂条件下模型参数识别问题 ,且结果稳定可靠。     

基于BP神经网络的人机联合率定SWMM研究

为解决雨洪管理模型(SWMM)在率定过程中参数复杂、过程繁琐等问题。以西宁市某地块为例建立SWMM模型,利用Morris筛选法进行参数灵敏度分析,并根据灵敏度分析的结果进行人工率定;另外利用BP神经网络对模型进行率定,并结合参数灵敏度对其进行优化。对3种率定方案进行分析,结果表明:水文水力模块参数的相对灵敏度基本一致,其中灵敏度较大的参数为子汇水区面积(Area)、不透水率(Imperv)和不透水区洼地蓄积量(Destore-Imperv),并且不同降雨条件下模型参数的灵敏度存在差异。经过优化后的BP神经网络参数率定方法的模型模拟效果最好,纳什系数最大。结合灵敏度优化BP神经网络的人机联合率定方法一方面能提高BP神经网络率定的准确性,另一方面又能提高传统人工率定的效率。     

河套灌区永济灌域地下水数值模拟

以内蒙古河套灌区永济灌域为研究对象,采用Visual Modflow软件建立了地下水三维非稳定流模型,运用手动调参和Pest模块调参相结合进行参数率定,选取的14口观测井的观测值和模拟值趋于一致,表明本文率定的参数合理,具有较高的精度。利用该模型模拟了不同开采方案下的地下水埋深变化,同一开采条件下,灌区南部地下水位埋深下降相对北部和中部较小,可适当加大南部的地下水开采量来减少引黄灌溉,该模拟结果存在一定的实用价值。     

灌区用水优化模型参数全局敏感性分析与不确定性优化

灌区水资源优化配置中存在众多不确定性因素，而考虑不确定性因素的优化模型往往存在结构复杂、不确定性参数考虑有限、计算精度和效率较低等问题。本文将LH-OAT（Latin hypercube-One factor at a time）方法与灌区用水优化模型耦合，构建了灌区用水优化模型参数敏感性分析与不确定性优化方法，并以黑河流域中游典型灌区为案例研究区，对模型中6类共25个不确定性参数进行了全局敏感性分析。计算获得了模型中25个不确定性参数的敏感度排序，并从中筛选出10个高敏感性参数，以高敏感性参数作为优化模型不确定性参数输入，获得了不确定性下的灌区用水优化结果。案例分析表明，该方法有效筛选出优化模型中高敏感的关键参数，综合考虑了不确定性参数对模型优化结果的影响，大大减少了模型不确定性参数的表征数量，降低了模型复杂性，有效提高了模型计算效率，可为灌区水资源优化配置问题提供方法参考。