基于T-PROGS的地下水流随机模拟方法改进和应用
发布时间：2022-12-24 11:59
地下水系统是一个具有多因素的复杂系统,其中水文地质结构直接决定了地下水的赋存条件。在研究地下水的流动情况前,需要探究其介质条件。然而地质历史的沉积条件、气候条件,以及有限的地质探测条件等都会造成水文地质结构的不确定性。因此建立可靠的水文地质结构模型,模拟介质岩性的三维分布对研究地下水的流动是有重要意义的。在地质条件复杂的区域,一个简单的确定模型无法完全表征其结构特征,这时建立随机模型可以提供更好的选择。本文采用基于转移概率的地统计法（TPROGS）建立水文地质结构随机模型,并实现与地下水流数值模型的有效结合。（1）对T-PROGS的每个模块中的重要参数进行了详细说明和讨论分析,结果表明步长间隔,数据搜索控制参数,网格剖分大小,模拟退火参数等可以根据具体的区域情况制定相应的参数范围。而对于侧向马尔科夫链,其岩性平均延伸长度不确定性较大,并且模拟结果对其较敏感。平均长度越大,模型的结构性越强,随机性越弱;平均长度越小,模型的结构性越弱,随机性越强。（2）提出了基于钻孔和剖面建立随机水文地质结构模型的方法,地质剖面是表征侧向岩性分布特征的重要资料,从中提取虚拟钻孔,使其作为具有概率形式的“软...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 研究进展及存在问题
1.2.1 三维水文地质结构模型研究
1.2.2 地下水流随机模拟研究
1.2.3 不确定性研究
1.3 研究目标和内容与技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.4 论文创新点
第2章 T-PROGS算法原理和使用方法
2.1 地质统计学基本理论
2.1.1 变差函数
2.1.2 克立格方法
2.1.3 条件模拟
2.2 转移概率地统计学
2.2.1 垂向转移概率
2.2.2 马尔科夫链
2.2.3 条件模拟
2.3 GAMEAS参数分析及选取
2.3.1 步长参数
2.3.2 搜索范围控制参数
2.4 MCMOD参数分析及选取
2.4.1 三维模型常规参数
2.4.2 垂向马尔科夫链模型参数
2.4.3 侧向马尔科夫链模型参数
2.5 TSIM参数分析及选取
2.6 本章小结
第3章 基于钻孔和剖面的随机水文地质结构模型
3.1 不确定性分析方法
3.1.1 可接受概率估计
3.1.2 熵分析
3.2 实际剖面提取虚拟钻孔的方法
3.3 虚拟钻孔的不确定性
3.4 基于钻孔和剖面的随机水文地质结构模型
3.5 模型可视化
3.6 算例应用
3.6.1 算例基本概况
3.6.2 虚拟钻孔的提取及其不确定性
3.6.3 随机水文地质结构模型
3.6.4 不确定性分析
3.7 本章小结
第4章 基于水文地质结构模型参数赋值的地下水流模型
4.1 地下水流数值模拟
4.1.1 地下水流数学模型
4.1.2 有限差分法
4.2 岩性与水文地质参数的关系
4.3 基于HUF的地下水流随机模拟
4.3.1 水文地质单元程序包HUF
4.3.2 T-PROGS与 MODFLOW的结合
4.4 算例应用
4.4.1 算例基本概况
4.4.2 地下水流假设模型
4.4.3 岩性与渗透系数的关系
4.4.4 结果对比
4.5 本章小结
第5章 西辽河平原水文地质结构模型研究
5.1 研究区概况
5.2 钻孔数据处理及分析
5.3 虚拟钻孔提取及分析
5.4 水文地质结构模型及其可视化
5.5 不确定性分析
5.6 本章小结
第6章 西辽河平原地下水流随机模型
6.1 水文地质概念模型
6.1.1 模型范围与边界条件
6.1.2 水文地质结构
6.1.3 水文地质参数
6.1.4 地下水流场及流动特征
6.1.5 地下水补排项的确定及处理
6.2 水文地质参数随机模型
6.3 时空离散和补排量的处理
6.4 模型识别与检验
6.5 不确定性分析
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 存在问题与展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析[J]. 张将伟,卢文喜,曲延光,安永凯. 水利学报. 2018(10)
[2]煤矿三维地质模型精度评价及动态更新技术探讨[J]. 殷大发. 煤矿开采. 2018(04)
[3]数值模拟在地下水资源评价中的应用研究综述[J]. 梁丽青,温宁,胡宇祥. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2017(11)
[4]地下水模拟不确定性问题的多模型分析[J]. 宋凯,刘丹,刘建. 西南交通大学学报. 2018(03)
[5]浅覆盖区第四系三维地质结构模型不确定性分析——以运漕幅离散钻孔为例[J]. 陈忠良,马雷. 华东地质. 2017(03)
[6]GOCAD在三维地质建模中的应用进展综述[J]. 窦帆帆,林子瑜. 中国锰业. 2017(04)
[7]Evaluation of alternative conceptual models for groundwater modelling[J]. Yangxiao Zhou,H.M.P.S.D.Herath. Geoscience Frontiers. 2017(03)
[8]基于随机理论的地下水环境风险评价[J]. 张博,李国秀,程品,孙法圣,王洪义. 水科学进展. 2016(01)
[9]基于GMS的北京顺平地区三维地质结构模型[J]. 沈媛媛,郭高轩,辛宝东,许亮,刘久荣. 城市地质. 2015(02)
[10]基于MODFLOW的地下水流模型前处理优化[J]. 韩忠,邵景力,崔亚莉,程汤培,李玲,杨程. 吉林大学学报(地球科学版). 2014(04)
博士论文
[1]非均质多孔介质多尺度模型及其在地下水模拟中的应用[D]. 马雷.合肥工业大学 2013
[2]地下水流数值模拟不确定性分析与评价[D]. 曾献奎.南京大学 2012
[3]地下水不确定性问题的多模型分析方法及应用[D]. 夏强.中国地质大学（北京） 2011
硕士论文
[1]基于FEFLOW的宝鸡峡原上灌区地下水数值模拟研究[D]. 郝健.西北农林科技大学 2012
[2]华北平原地下水数值模拟研究[D]. 王荣.中国地质大学（北京） 2006
[3]基于随机水文地质结构的华北平原地下水流模拟研究[D]. 董英.中国地质大学（北京） 2006
[4]二次规划的算法研究[D]. 雍龙泉.西安电子科技大学 2005
本文编号：3726094
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 研究进展及存在问题
1.2.1 三维水文地质结构模型研究
1.2.2 地下水流随机模拟研究
1.2.3 不确定性研究
1.3 研究目标和内容与技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.4 论文创新点
第2章 T-PROGS算法原理和使用方法
2.1 地质统计学基本理论
2.1.1 变差函数
2.1.2 克立格方法
2.1.3 条件模拟
2.2 转移概率地统计学
2.2.1 垂向转移概率
2.2.2 马尔科夫链
2.2.3 条件模拟
2.3 GAMEAS参数分析及选取
2.3.1 步长参数
2.3.2 搜索范围控制参数
2.4 MCMOD参数分析及选取
2.4.1 三维模型常规参数
2.4.2 垂向马尔科夫链模型参数
2.4.3 侧向马尔科夫链模型参数
2.5 TSIM参数分析及选取
2.6 本章小结
第3章 基于钻孔和剖面的随机水文地质结构模型
3.1 不确定性分析方法
3.1.1 可接受概率估计
3.1.2 熵分析
3.2 实际剖面提取虚拟钻孔的方法
3.3 虚拟钻孔的不确定性
3.4 基于钻孔和剖面的随机水文地质结构模型
3.5 模型可视化
3.6 算例应用
3.6.1 算例基本概况
3.6.2 虚拟钻孔的提取及其不确定性
3.6.3 随机水文地质结构模型
3.6.4 不确定性分析
3.7 本章小结
第4章 基于水文地质结构模型参数赋值的地下水流模型
4.1 地下水流数值模拟
4.1.1 地下水流数学模型
4.1.2 有限差分法
4.2 岩性与水文地质参数的关系
4.3 基于HUF的地下水流随机模拟
4.3.1 水文地质单元程序包HUF
4.3.2 T-PROGS与 MODFLOW的结合
4.4 算例应用
4.4.1 算例基本概况
4.4.2 地下水流假设模型
4.4.3 岩性与渗透系数的关系
4.4.4 结果对比
4.5 本章小结
第5章 西辽河平原水文地质结构模型研究
5.1 研究区概况
5.2 钻孔数据处理及分析
5.3 虚拟钻孔提取及分析
5.4 水文地质结构模型及其可视化
5.5 不确定性分析
5.6 本章小结
第6章 西辽河平原地下水流随机模型
6.1 水文地质概念模型
6.1.1 模型范围与边界条件
6.1.2 水文地质结构
6.1.3 水文地质参数
6.1.4 地下水流场及流动特征
6.1.5 地下水补排项的确定及处理
6.2 水文地质参数随机模型
6.3 时空离散和补排量的处理
6.4 模型识别与检验
6.5 不确定性分析
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 存在问题与展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析[J]. 张将伟,卢文喜,曲延光,安永凯. 水利学报. 2018(10)
[2]煤矿三维地质模型精度评价及动态更新技术探讨[J]. 殷大发. 煤矿开采. 2018(04)
[3]数值模拟在地下水资源评价中的应用研究综述[J]. 梁丽青,温宁,胡宇祥. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2017(11)
[4]地下水模拟不确定性问题的多模型分析[J]. 宋凯,刘丹,刘建. 西南交通大学学报. 2018(03)
[5]浅覆盖区第四系三维地质结构模型不确定性分析——以运漕幅离散钻孔为例[J]. 陈忠良,马雷. 华东地质. 2017(03)
[6]GOCAD在三维地质建模中的应用进展综述[J]. 窦帆帆,林子瑜. 中国锰业. 2017(04)
[7]Evaluation of alternative conceptual models for groundwater modelling[J]. Yangxiao Zhou,H.M.P.S.D.Herath. Geoscience Frontiers. 2017(03)
[8]基于随机理论的地下水环境风险评价[J]. 张博,李国秀,程品,孙法圣,王洪义. 水科学进展. 2016(01)
[9]基于GMS的北京顺平地区三维地质结构模型[J]. 沈媛媛,郭高轩,辛宝东,许亮,刘久荣. 城市地质. 2015(02)
[10]基于MODFLOW的地下水流模型前处理优化[J]. 韩忠,邵景力,崔亚莉,程汤培,李玲,杨程. 吉林大学学报(地球科学版). 2014(04)
博士论文
[1]非均质多孔介质多尺度模型及其在地下水模拟中的应用[D]. 马雷.合肥工业大学 2013
[2]地下水流数值模拟不确定性分析与评价[D]. 曾献奎.南京大学 2012
[3]地下水不确定性问题的多模型分析方法及应用[D]. 夏强.中国地质大学（北京） 2011
硕士论文
[1]基于FEFLOW的宝鸡峡原上灌区地下水数值模拟研究[D]. 郝健.西北农林科技大学 2012
[2]华北平原地下水数值模拟研究[D]. 王荣.中国地质大学（北京） 2006
[3]基于随机水文地质结构的华北平原地下水流模拟研究[D]. 董英.中国地质大学（北京） 2006
[4]二次规划的算法研究[D]. 雍龙泉.西安电子科技大学 2005
本文编号：3726094
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