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溶质运移模型与多参数反演算法

溶质运移模型与多参数反演算法

作者：娄和忠山东理工大学

学位级别：硕士

本文以土壤及地下水溶质运移模型中源项系数与弥散系数联合反演为应用背景,系统探讨了求解溶质运移参数反问题的最佳摄动量正则化算法。着重对于正则参数的选取以及算法实现的影响因素进行了研究,并给出了多个数值算例。数值反演结果表... 详细信息

本文以土壤及地下水溶质运移模型中源项系数与弥散系数联合反演为应用背景,系统探讨了求解溶质运移参数反问题的最佳摄动量正则化算法。着重对于正则参数的选取以及算法实现的影响因素进行了研究,并给出了多个数值算例。数值反演结果表明,本文提出的算法不仅适用于二维溶质运移模型中的多参数联合反演,而且对于分数阶扩散模型多参数反演也是有效的。论文主要内容安排如下：第一章,介绍反问题的应用背景、研究意义,国内外研究动态及发展趋势,以及本文的主要研究工作。第二章,系统引入溶质运移的整数阶与分数阶模型,包括高维对流弥散模型与分数阶扩散模型。应用差分法给出正问题的数值求解格式,并进行数值模拟。第三章,以一维对流弥散方程中时间相关源项系数反演为例,基于一般的最佳摄动量算法与同伦算法,利用Sigmoid传递函数,建立了一种新的正则参数选取方法即最佳摄动量算法的改进形式,并进行了数值模拟分析。第四章,应用最佳摄动量正则化算法,对二维常系数及变系数溶质运移模型中的弥散系数与源项系数的联合反演进行数值模拟。讨论了不同逼近空间下的反演以及附加数据选取、微分步长、初始迭代点、数据扰动等因素对反演结果的影响,反演解与真解基本吻合。第五章,对于一维空问分数阶扩散与时间分数阶扩散模型中的分数阶、源项系数或扩散(弥散)系数的联合反演,应用最佳摄动量算法进行了数值求解.着重讨论了微分阶数的变化对反演算法的影响及数值稳定性。第六章,对本文的工作进行总结,给出主要结论,并对后续研究工作给予展望。

关键词：溶质运移模型分数阶扩散反问题最佳摄动量算法正则参数弥散系数源项系数数值反演数值模拟

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GIS与土壤溶质运移模型结合研究进展

干旱区地理 2002年第2期25卷 176-182页

作者：唐立松张佳宝程心俊杜恩昊中国科学院南京土壤研究所南京000000 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011

地理信息系统对土壤溶质模型研究而言 ,使用者的要求与GIS所能提供的功能之间 ,还存在巨大的差距。出于对环境问题的关注 ,土壤中水分及溶质运移的规律及其对环境的影响 ,成为当前研究的热点。随着对土壤溶质运移模型研究的深入 ,一方... 详细信息

地理信息系统对土壤溶质模型研究而言 ,使用者的要求与GIS所能提供的功能之间 ,还存在巨大的差距。出于对环境问题的关注 ,土壤中水分及溶质运移的规律及其对环境的影响 ,成为当前研究的热点。随着对土壤溶质运移模型研究的深入 ,一方面由于田间土壤特性具有很大的空间变异 ;另一方面 ,在实际应用中 ,往往溶质运移的宏观特征而非微观特征 ,具有更重要的意义。将溶质运移模型与GIS技术结合 ,定量研究空间尺度的溶质运移 ,成为溶质运移研究的必然发展趋势。由于计算机软硬件技术的发展 ,GIS正处于一个高速发展的时期。将GIS与溶质运移模型相结合 ,或者进一步 ,以GIS理论和技术为基础 ,建立基于GIS的溶质运移模型 ,将对溶质运移的规律及其对环境的影响 ,做出更深入和准确的描述。

关键词：土壤地理信息系统溶质运移模型 GIS 空间尺度

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二重孔隙介质地下水溶质运移模型应用研究

青岛海洋大学学报（自然科学版） 2003年第5期33卷 680-686页

作者：赵全升戴其祥吕月娥孔范龙青岛大学环境科学与工程系青岛266071 水利部黄河水利委员会勘测规划设计研究院郑州450003 青岛大学电子信息科学与技术系青岛266071

为比较准确地模拟二重孔隙介质地下水溶质运移 ,本文依据二重孔隙介质法 ,分别对孔隙岩块和裂隙介质建立相应的溶质运移模型 ,将孔隙岩块视为作用于裂隙介质的源或汇 ,对反映岩块和裂隙介质之间物质交换的耦合项进行了数学推导。应用本... 详细信息

为比较准确地模拟二重孔隙介质地下水溶质运移 ,本文依据二重孔隙介质法 ,分别对孔隙岩块和裂隙介质建立相应的溶质运移模型 ,将孔隙岩块视为作用于裂隙介质的源或汇 ,对反映岩块和裂隙介质之间物质交换的耦合项进行了数学推导。应用本文方法在济南地区建立起二重孔隙介质溶质运移模型。研究结果表明。

关键词：地下水溶质运移模型裂隙-孔隙介质二重孔隙介质

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考虑弥散系数尺度效应的溶质运移模型研究

人民黄河 2008年第11期30卷 60-62页

作者：王永森陈建生陈亮河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

基于多空介质溶质运移的基本方程,利用erfc(x)的近似公式反求地下水溶质运移的纵向弥散参数,分析了其与尺度之间的相关关系,并运用分维理论确定了尺度效应的分维数,导出了弥散参数的表达式。结果表明:①弥散系数与尺度之间呈幂相关关系... 详细信息

基于多空介质溶质运移的基本方程,利用erfc(x)的近似公式反求地下水溶质运移的纵向弥散参数,分析了其与尺度之间的相关关系,并运用分维理论确定了尺度效应的分维数,导出了弥散参数的表达式。结果表明:①弥散系数与尺度之间呈幂相关关系;②考虑弥散系数尺度效应的方法可较好地模拟均质的溶质迁移。

关键词：分维理论微元法溶质运移模型尺度效应弥散系数地下水

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济南市岩溶地下水溶质运移模型研究

工程勘察 1991年第4期19卷 30-34页

作者：赵全升地质矿产部水文地质工程地质研究所

本文依据济南市水文地质条件,建立了二维岩溶地下水对流——弥散模型,用以预报该市地下水的污染趋势,并采用有效的迦辽金有限元法求解这一模型,为预防岩溶地下水的污染提供了依据。

关键词：岩溶水溶质运移模型地下水

裂隙水系统中双重介质溶质运移模型与方法—研究综述

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工程勘察 1989年第1期17卷 25-29页

作者：杨天行谢秀辉王洪涛长春地质学院

裂隙含水系统的理论、方法、实验和野外研究是一个具有现实价值而又复杂的问题。本文对目前裂隙水系统中物质运移双重介质模型分类,并逐一评述其理论、方法及应用。

关键词：裂隙水双重介质溶质运移模型

基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型研究综述

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安全与环境工程 2016年第3期23卷 10-16页

作者：尹茂生喻月邵骏煜中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074 浙江第七地质大队浙江杭州310030

越流含水层系统由于分布广泛、开发潜力大等特点而被大量开发利用,针对其溶质运移模型的研究具有重要的理论价值和现实意义。越流含水层系统溶质运移模型经历了纯对流模型、对流弥散模型和考虑水-岩相互作用的对流弥散模型的发展历程,... 详细信息

越流含水层系统由于分布广泛、开发潜力大等特点而被大量开发利用,针对其溶质运移模型的研究具有重要的理论价值和现实意义。越流含水层系统溶质运移模型经历了纯对流模型、对流弥散模型和考虑水-岩相互作用的对流弥散模型的发展历程,近年来由黏土构成的弱透水层中的溶质运移问题受到持续关注,建立考虑弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型成为溶质运移领域的研究热点。对目前基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型方面的研究进行了综述,重点分析了弱透水层中的弥散作用、水-岩相互作用、固结作用、非达西渗流等对越流含水层系统溶质运移的影响,并指出弱透水层中溶质运移规律定量描述、非达西渗流与溶质运移模型的耦合、水动力弥散系数的测定及其尺度效应等方面的研究还需要进一步加强,是未来该领域的重要研究方向。

关键词：越流含水层系统溶质运移模型弱透水层影响