综合性遗传算法用于水质模型参数估值

将一种具有更高收敛速度、更少迭代次数的综合性遗传算法应用于水环境模型参数估值之中，通过与简单遗传算法计算结果的对比验证了新方法的有效性。     

部分输入未知条件下结构参数及激励识别

针对部分输入未知条件下的结构参数和荷载识别问题,提出一种改进的基于最小二乘准则的自适应加权迭代算法。该方法通过引入自适应学习因子和加权正定矩阵,以任意假定的未知外激励作为初始迭代条件,以相邻两次迭代后荷载的识别值的误差作为收敛判断准则,有效地改进了迭代收敛速率、稳定性和识别精度。同时,针对比例阻尼,对现有非线性参数识别的松弛法进行改进,提出一种转换算法。通过一个具有15个自由度的高层数值模型的模拟数据和一个4层结构模型的动力试验实测数据分别验证了该方法有效性,同时,分别探讨了噪声水平、权重系数、学习因子等对算法收敛性的影响。数值算例和基于模型动力测试数据的识别结果表明,该算法具有稳定的收敛特性,参数和荷载识别精度高以及对测量噪声的鲁棒性强的特点。     

基于响应面的桥梁有限元模型修正

采用试验设计和回归分析方法,以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数关系,得到简化的结构模型(Meta-model),给出有限元模型修正过程。针对复杂的土木工程结构,讨论样本选择、修正参数选取以及如何从众多因素中较合理地建立结构的响应面模型。用数值模拟算例和六跨连续梁桥环境振动试验结果,实现基于响应面模型的土木工程结构有限元模型修正,并与传统的基于灵敏度方法直接对结构有限元模型修正结果进行比较。结果表明,基于响应面方法的有限元模型修正和验证,能显著提高修正的效率,修正过程计算简洁、迭代收敛快,避开每次迭代都需要进行有限元计算,易于工程实际应用。     

给水管网分析的复合迭代解法与收敛准则

本文提出了一个应用于给水管网分析的复合迭代法;提出了新的迭代收敛判别准则。计算表明,本文提出的算法的收敛速度与迭代初值基本无关;如果第一次迭代的最大误差的量级为10~n,则k次迭代后,解的最大误差将<10~(n-k+1)。本算法可推广应用于其它非线性网络分析。     

基于GIS的地下水位动态相关预测模型

辅助专业人员进行地下水位动态预测,为政府进行地下水资源开发利用和监督管理服务。基于GIS技术,从空间数据库提取水位相关数据系列,利用多元线性回归和逐步回归分析方法,建立地下水位与降水量、开采量、蒸发量之间的回归模型进行数据分析和水位预测,采用克里格插值方法生成水位等值线,实现预测结果的可视化表达。预测评价数据来源于空间数据库,预测结果又以空间数据的形式保存到空间数据库中去,便于进一步利用。模型将地下水位动态相关预测方法与GIS结合起来形成应用型GIS专业模型,可用于单井点或区域地下水位动态预测评价。     

一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化

渗透系数是控制地下水流动的重要参数,对渗透系数的空间分布规律进行研究具有重要的意义。基于Gardner模型获取了一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型,该模型用指数函数描述,受饱和渗透系数和无量纲的深度与流动率等因素的控制;该模型表明一维稳态流条件下均质典型土类的渗透系数其沿垂直方向变化趋势主要受比流量与饱和渗流系数的负数值二者之间的相对大小影响。分别采用泰勒级数方法和以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件方法对一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型进行线性近似简化。采用泰勒级数方法获取的简化模型其计算误差随无量纲的深度增大而增大。简化后的模型具有形式简单、参数少等特点。通过算例对比简化模型与原模型的差异,计算结果表明:采用以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件的方法进行线性近似简化的模型计算误差比采用泰勒级数方法获得的线性近似简化模型的计算误差小。     

时间序列分析方法在干旱区地下水位动态预测中的应用

地下水动力学模型与时间序列模型都可用于分析、预测干旱区地下水位埋深动态变化。但比较而言,时间序列模型无须进行专门的试验来获取有关地质参数,方法易于掌握,计算量小,因而更便于应用推广。本文采用时间序列分析方法分析新疆南部平原区地下水位变化,通过HP（Hodrick-Prescott）滤波方法与ARMA（p,q）模型相结合...     

以TRNSYS为平台的集中空调水系统数字仿真器的建立

介绍了以TRNSYS为平台，利用部件模型建立可用于优化控制研究的集中空调水系统数字仿真器的方法，讨论了用户DECK文件的编写、部件模型的连接、仿真迭代计算收敛、数据文件输入、仿真器调试等问题，所建立的数字仿真器在通过验证后可用于仿真研究。     

卡尔曼滤波法在混凝土斜拉桥施工控制中的应用

针对卡尔曼滤波法应用于混凝土斜拉桥施工控制中的一系列实际问题进行讨论.结合泰安长江大桥,阐述了滤波模型的建立方法以及递推过程的具体实现.着重讨论了在计算误差均方差未知的情况下,如何利用迭代递推的思想得到较理想的滤波结果.     

基于系统辨识的MQHOA算法的仿真与实现

多尺度量子谐振子算法(Multi-scale Quantum Harmonic Oscillator Algorithm,MQHOA)的参数不需人为进行设定,算法中只有一个参数σ,收敛时每次迭代均以σ值的大小作为收敛依据,使面对复杂目标函数和高维目标函数时算法能自动进行迭代的调整,避免陷入局部最优解,从而保证精确获得全局最优解.本文结合MQHOA这一数学软件,将多尺度量子谐振子算法应用于系统辨识模型中,利用非线性系统辨识方法,并通过MQHOA GUI程序接口调用MQHOA子程序对系统响应信号进行计算辨识与控制.这尽管存在白噪声,但是,算法在一定迭代次数后也将趋于稳定.采用MQHOA软件编程,做出算法整个过程设计草图并得以实现不同按钮的功能输出,实现算法过程和交互分析的有机结合.实验结果表明,多尺度量子谐振子算法辨识参数误差较小,算法较好地适应其物理性能并不断逼近最优区域以获得最优解;最后对MQHOA算法进行仿真实验,实现人机交互,使初学者加深对算法收敛过程的理解.     

海滩含水层中海潮引起的地下水位波动

本文应用有限单元模型MARUN,考察了海滩含水层中海潮引起的地下水位波动。模型的控制方程在空间上用三角单元离散,时间积分上用修正的皮卡迭代法。以一个典型海滩含水层为例,模拟结果表明地下水位的模拟值与观测值基本一致。通过模型参数校正,该海滩被识别为具有两层结构,即由高渗透性的表层和低渗透性的下层组成,低渗透性的下层使得地下水位位于两层交界面之上。对未受人工扰动的原始海滩中地下水水位进行模拟,结果表明坑的开挖对于地下水位几乎没有影响。     

地下水位变化的数值模拟新方法

 尽管地下水数值计算技术和计算方法发展很快,地下水数值模拟仍然存在着大量的理论问题和实际问题需要研究解决,仍有很多局限性,由此可知,地下水模拟过程中充满了各种各样的不确定因素。如何利用和改进现有技术,减少模型的不确定性,提高数值模拟过程的有效性和预测结果的可靠性,是该研究领域具有挑战性的问题之一。在传统地下水数值模拟的基础上,提出一种预测地下水位变化的新的方法。该方法可以在拥有较少现场资料的情况下,对地下水水位的变化直接进行的预测。本研究的创新点在于减少模拟过程及模型校正过程中对输入数据的需求,简化边界条件;同时引入反复迭代方法求解控制方程,减少计算误差。该研究成果应用到实践中去,可以大大提高对地下水位的预测能力,此项研究及其成果将对水资源管理产生重大影响,对岩土工程设计及施工提供指导。     

Infiltration und Grundwasserströmung in geklüftet-porösen Buntsandsteingrundwasserleitern im Osten des Thüringer Beckens

In the eastern Thuringian Basin, the low precipitation rate of 585?mm/y limits the groundwater resources in the sandstone aquifer system. The aim of this study was to develop a groundwater flow model for the region in order to forecast the impacts of different climate scenarios on the groundwater balance. Since recharge is of high relevance for the numerical model, a time series of groundwater levels were investigated to obtain the recharge input function. In the sandstone aquifer it could be shown that groundwater flow is characterised by flow in the fracture network as well as in the matrix. The largest fraction of recharge reaches the water table very quickly via the fracture network. However, both the thickness of the unsaturated zone and the low hydraulic conductivity of the sandstone matrix control the time lag of groundwater recharge. The time lag of the slow component to reach the water table is in the order of several years.     

深埋隧道涌水量数值计算中的试算流量法

首先，建立隧道涌水的水文地质概念模型：若隧道施工中没有采取堵水措施，贯通后，忽略轴向补给，可以将隧道涌水的三维问题降为剖面三维：当深埋隧道的几何尺寸远远小于渗流场岩体的规模，可以将其处理为一个点井，建立隧道涌水的数学模型，离散后按类比方法先大致确定隧道涌水量的数量级，代入模型试算，如果水位不能降落到隧道底板或形成了稳定的漏斗，数据收敛快且和初始，边界条件不矛盾时,可按一定的步长对初定涌水量进行修正，然后，反复试算，直到水头降落到底板标高或形成稳定降落漏斗后大量出现异常值时，可认为隧道围岩的给水能力已经发挥到了极限，此时的涌水量和解析法计算结果互要验证后，可以作为隧道涌水量的预测值给出，工程实例计算表明，该方法和其他方法计算的结果比较一致，但其适应性更强，能够更加深入和全面地反映隧道涌水的过程，可以推广使用。     

考虑潜水的三维地下水流半解析数值方法

现有地下水半解析数值方法不能应用于潜水含水层的地下水流问题。为此,基于Neuman模型提出了潜水非稳定流的半解析数值求解格式,利用伽辽金法与正交解析函数族推导了解耦形式的加权余量方程式。在编制Fortran计算程序实现数值求解的基础上,利用已有解析解验证了方法及程序的正确性,计算结果很好地反映了潜水完整井流具有的三维流动特性及潜水面滞后反应效应,而且当忽略给水度时,该方法可以退化为针对承压含水系统的已有成果。数值算例表明,半解析数值方法适用于模拟包括潜水含水层、承压含水层及弱透水层的多层结构含水层系统的地下水流问题,能够为可概化成层状含水系统的地下水开采及地面沉降等问题中三维水流模型的高效计算提供途径。     

渗透系数各向异性对地下水封洞室涌水量影响的数值模拟分析

为了分析洞室涌水量,本文运用数值模拟技术建立了研究区地下水的三维数值模型.在模型中综合考虑了基岩裂隙含水介质渗透系数(K)的各向异性,应用水均衡计算分析了不同Kv/Kh比值条件对洞室涌水量的影响.结果表明:随着Kv/Kh比值增加,洞室涌水量也相应有所增加;Kv/Kh比值的变化对洞室涌水量的变化趋势影响不明显;不同Kv/...     

Different design scenarios related to an open loop groundwater heat pump in a large building: Impact on subsurface and primary energy consumption

A multidisciplinary methodology is proposed for analyzing opportunities to use existing boreholes and an open-loop groundwater heat pump to provide summer cooling needs for large university buildings in Turin (NW Italy). The approach starts from a model of the buildings to determine the time profile of the cooling load. This curve is then coupled with a model of the off-design behaviour of the heat pump, which allows calculation of its energy performance (coefficient of performance, electricity consumption, etc.) as well as profiles of water discharge to the aquifer in terms of mass flow rate and temperature.Covering the peak energy needs of the buildings requires a variable amount of groundwater during the day. This could be provided varying the withdrawals from the aquifer but, as possible alternatives, two storage system solutions are examined: (1) chilled water storage and (2) groundwater storage. Simulations show that in both cases the use of storage systems produces environmental advantages, as the extent of the thermal plume reduces significantly. Moreover, chilled water storage presents a benefit in terms of reduced total primary energy consumption. The additional costs incurred by storage systems could necessitate public funding as well as system optimization.     

遗传算法在水文地质参数反演中的应用

本文基于遗传算法 (GA)这一全局优化技术 ,以及地下水模拟的有限元模型 ,给出了地下水系统的反演方法。并应用到北京市应急水源地水文地质参数反演中 ,反演参数包括渗透系数和给水度 ,共 8个分区的 2 4个变量 ,来验证模拟模型的可用性、适用性和鲁棒性。结果表明 ,一般情况下 ,遗传算法可以得到比较满意的结果 ,考虑测量误差和减少观测孔个数的情况下也可以得到与“标准”值相近似的解。通过优化各个变量区间的加速遗传算法可以提高算法的收敛速度。GA在实际参数获得比较困难的情况下可成功用在区域含水层反演模拟中     

西南喀斯特小流域地下水数值模拟

本文以位于西南典型喀斯特地区的贵州普定后寨河流域为研究对象,采用等效连续导水介质体概化方法建立喀斯特流域地下水数值计算模型.运用MODFLOW中的排水沟渠子程序包以及河流子程序包,构建考虑地表河与地下河系统与含水层地下水流交换水动力过程模拟方法,分析后寨河流域地下水流运动特征,估算含水层补排水量.模型计算的地下水位动态...     

Sources of nitrates in groundwater of the coastal plain of Israel Evolution of ideas

A critical review of the studies conducted on the problem of nitrate pollution of the Coastal Plain aquifer of Israel is presented. The quantitative nitrogen balance of the aquifer is analyzed based on the reconstructed average nitrate trends in groundwater. This balance indicates that most of the nitrates found today in the aquifer reached the water table in the period 1930–1960. We suggest that the mineralization of the organic matter in the soil and unsaturated zone was the main source of nitrate pollution. The steep rise in the average nitrate concentration of groundwater over the last 50 years was the inevitable result of the agricultural development of the area. If no large transient nitrate reservoir exists in the unsaturated and water table zones, it is expected that the average nitrate content of groundwater will decrease with time.