地下水流数值模拟中随机因素灵敏度分析.pdfVIP

水 利 学 报 年 月 第 卷 第 期 文章编号 地下水流数值模拟中随机因素的灵敏度分析 李森 陈家军 叶慧海 孟占利 北京师范大学 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 北京 交通部公路科学研究院 北京 摘要 本文以待定系数摄动随机有限元法为基础 在以渗透系数 给水度 边界 源汇项为随机变量的条件下 建立 了二维潜水非稳定流随机模型 编制了二维摄动随机有限元通用程序 通过对太原盆地地下水系统的随机模拟 分析了渗透系数 给水度 边界 开采量 个随机因子对水头模拟值的影响程度 结果表明 对水头期望值影响的 灵敏度 渗透系数最大 其次为给水度和边界值 井开采量最小 对水头方差影响的灵敏度 给水度最大 其次为渗 透系数和边界值 井开采量最小 对水头摄动量影响的灵敏度 两个随机参数中渗透系数较大 给水度较小 关键词 灵敏度 随机因子 地下水流 数值模拟 太原盆地 中图分类号 文献标识码 问题的提出 地下水流的数值模拟可较好地描述水流动态变化趋势 而其中的随机模拟能客观地逼近水文地质 条件 更加真实地反映水流在区域范围内的运动状态 随机方法在地下水流随机模型方面的研究国内 只有少数几个应用实例 用随机模型对实际区域的参数进行灵敏度分析还未见文献报道 李国敏等 根据一个随机实现的渗透率分布 通过改变平均渗透率研究了对流入洞室中渗透量的影响度 束龙 仓 在参数不确定性的定量分析中 给出了参数灵敏度的计算方法 分析了导水系数和弹性储水系数对 水头降深影响的灵敏度 但未对实际区域开展具体应用 国外研究中 灵敏度分析在不同领域中已逐步 开展起来 等 通过对边界条件进行各种变换 确定性边界 随机性边界 定水头边界及 零流量边界位置的变动 分析了一维 二维流体系统中水力梯度解析解的变化 对边界的灵敏度进行了 分析 等 对包气带中污染物的运移进行了灵敏度分析 等 通过抽水试 验数据分析了降深及渗透系数的灵敏度系数 评估了 模型 通过灵敏度分析 研究 了大孔隙土壤变异性对入渗状况的影响 在大区域范围内 参数的空间变异性比较大 另外 随机方法 灵敏度分析在结构分析中还有一些应用实例 一般来说 参数灵敏度分析主要包括校正灵敏度分析 和预报灵敏度分析 校正灵敏度分析的目的就是为了确定参数值时空分布 边界条件 开采量等不确 定性因素对模型的影响程度 预报灵敏度分析可以定量地给出这些不确定性因素对预报结果的影响 本 研究属于第二类 随机模型可以模拟地下水流的宏观统计特征 随机因素灵敏度可量化随机因素对水头模拟结果的 影响程度 对深入认识实际研究区域的水文地质条件 分清随机模型模拟中的主次因素方面有重要意 义 太原盆地属于山西省比较发达的地区 近几年 该地区地下水一直处于超采状态 地下水水位持续 下降 环境质量不断恶化 怎样合理开采地下水 正确评价地下水资源已成为现今主要课题 地下水水 收稿日期 基金项目 教育部重点基金项目 国家重点基础研究发展规划 项目 作者简介 李森 女 山东聊城人 硕士 主要从事环境模拟 环境评价方面的研究 位是地下水资源量计算中的主要参考动态量 地下水水位变动直接影响含水层储水量的变化 因此 本 文对太原盆地建立了二维潜水随机有限元数值模型 进行地下水水位动态变化规律的随机模拟 重点分 析各种随机因素对水位的影响程度 旨在找出控制太原盆地水位变动的主导因子 为水资源管理者进行 水资源综合评价提供可靠依据 太原盆地随机摄动模型 研究区基本概况 本研究区是指山西省太原盆地平原区 包括太原市 清徐县 榆次市 太谷县 祁 县 平遥县 介休县 交城县 文水县 汾阳县 孝义县共 个县市的平原部分 总面积约 太原 盆地多年平均降水量为 南部多于北部 四周边山多于盆地