基于多孔介质流固耦合模型的地质灾害预测系统和方法.pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN103425877A

(43)申请公布日2013.12.04

(21)申请号CN201310329385.1

(22)申请日2013.07.31

(71)申请人湖北思高科技发展有限公司

地址430070湖北省武汉市东湖开发区创业街73号文化路武汉留学生创业园E栋

3176

(72)发明人陈晓辉付磊

(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司

代理人杨立

(51)Int.CI

G06F19/00

G06T17/30

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

基于多孔介质流固耦合模型的地质

灾害预测系统和方法

(57)摘要

本发明涉及基于多孔介质流固耦合

模型的地质灾害预测系统和方法，包括以

下步骤：采集待预测地理区域的地质参

数；根据待预测地理区域的地理特征和地

质参数，建立水文地质概念模型；根据要

预测的地质灾害类型和待预测区域的地理

特征，采用有限元法将所述水文地质概念

模型转化为对应的三维地下水数学模型，

并得到待预测地理区域的位移和应力随时

空分布情况的模拟结果；采用图形和/或数

据文字形式输出所述模拟结果，所述模拟

结果用于描述地下水在空隙介质间的流动

和地下土壤的沉降情况；预测地质灾害发

生的时间、地理范围及形成机理，并给出

解决方案。本发明可以预测地陷、地基沉

降、山体滑坡、泥石流等地质灾害，运算

速度快且准确性高。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.基于多孔介质流固耦合模型的地质灾害预测方法,包括以下步骤:

a、采集待预测地理区域的地质参数;

b、根据待预测地理区域的地理特征和所述地质参数,建立水文地质概念模型;

c、根据要预测的地质灾害类型和待预测区域的地理特征,采用有限元法将所述水文

地质概念模型转化为对应的三维地下水数学模型,并向所述数学模型输入所述地质

参数得到待预测地理区域的位移和应力随时空分布情况的模拟结果;

d、采用图形和/或数据文字形式输出所述模拟结果,所述模拟结果用于描述地下水

在空隙介质间的流动和地下土壤的沉降情况;

e、根据输出的模拟结果,预测地质灾害发生的时间、地理范围及形成机理,并给出解

决方案。

2.根据权利要求1所述的预测方法,其特征在于,还包括以下步骤:将待预测地理区域

的位移和应力随时空分布模拟结果与实测的位移和应力变化情况相比较,调整所述

三维地下水数学模型的参数,使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果相吻合。

3.根据权利要求1或2所述的预测方法,其特征在于:所述的地质灾害类型包括山体

滑坡、泥石流、地陷和/或地基沉降。

4.根据权利要求1~3任一所述的预测方法,其特征在于:所述待预测地理区域的地理

特征包括地形地貌特征、地质水文特征、构造地质特征、水文气象条件、地下水补

给量和/或地下排泄量。

5.根据权利要求4所述的预测方法,其特征在于:所述地质参数包括待预测地理区域

的流体和/或固体的物性参数;所述流体的物性参数包括渗透率、流速、饱和度、膨

胀压力、给水度、空隙压力和/或储水率;所述固体的物性参数包括外部应力、应变

梯度和/或应变。

6.根据权利要求5所述的预测方法,其特征在于:所述地质参数还包括待预测地理区

域的弥散系数、分配系数、孔隙度、反应速率常数、剪切模量、弹性模量和/或泊

松比。

7.根据权利要求6所述的预测方法,所述建立水文地质概念模型包括以下步骤:

(1)根据所述地理特征,将待预测地理区域的地下水系统概化分层为各含水层和不透

水层,并生成所述水文地质概念模型的范围、汇源项、边界条件、初始条件的参数

文件;

(2)根据步骤a采集到的地质参数定义所述各含水层和不透水层的属性,所述属性包

括渗透系数、给水度、储水率、孔隙度、补给强度、蒸发强度、外部应力、应变梯