基于地下水对洪水响应的含水层水力参数反演

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用水位恢复数据反演越流承压含水层参数

用水位恢复数据反演越流承压含水层参数
杨建民;郑刚
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2008(29)6
【摘要】水文地质勘测中,由于水位恢复阶段没有人力和机械因素干扰,由测量数据可以画出平滑的曲线,更适宜于分析水文地质参数,但经典非稳定流Theis公式和Theis水位恢复法所依据的若干假设条件在实际中难以满足。

针对越流承压含水层具有补给条件而很快稳定以及非稳定抽水阶段流量常"抖动"的特点,论证了利用稳定流量和Hantush-Jacob越流模型计算的可行性,并用扩展的卡尔曼滤波器反演水文地质参数,经文献中历史数据和实地抽水试验检验结果表明,由该方法反演的预测值和实测值吻合良好。

【总页数】5页(P1602-1606)
【关键词】半承压含水层;单孔;水位恢复;扩展的卡尔曼滤波器;水文地质参数
【作者】杨建民;郑刚
【作者单位】天津大学建工学院土木系
【正文语种】中文
【中图分类】TV221.2
【相关文献】
1.RAGA优化确定有越流补给承压含水层的水文地质参数浅议 [J], 李宝群;李凤玲;高瑞忠
2.用水位恢复数据计算承压含水层水文地质参数 [J], 王在岭;杨建民
3.利用华北地区承压井水位资料反演含水层体应变 [J], 杨柳;马建英;曹井泉;邵永新;刘文兵
4.利用黑龙江地区承压井水位资料反演含水层体应变 [J], 武晓军;胡澜滨;李继业;孙强;任剑辉;吴海波;孙鹏宇
5.半承压含水层按稳定流承压含水层求参数的讨论 [J], 刘新才
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基于反演技术的地下水资源定量研究

基于反演技术的地下水资源定量研究地下水是地球上最重要的自然资源之一，也是许多地区人们生活和生产所必须依赖的水源。

然而，由于其通常难以观察和测量，想要对地下水资源的分布和储量进行准确的研究和评估是非常具有挑战性的。

在这方面，反演技术为我们提供了一种有力的工具，能够借助地电、地热、地震等物理场的特征，有效地获取地下水资源的空间和数量信息。

一、反演技术的基本原理反演技术是一种基于反问题求解的方法，其所研究的问题通常可以表述为：已知一些物理场的观测数据，如何反推这些数据所对应的物理场分布与性质。

在具体的应用中，反演技术可以通过建立模型来描述物理场的扰动规律，并利用不同观测数据与模型间的关联关系来求解模型中未知参数。

不同反演技术的差异在于所采用的模型形式和求解算法，常见的有非线性反演、正则化反演和统计反演等。

地下水资源的反演研究中，反演技术通常利用地电、地热、地震等物理场观测数据，通过对地下介质的电导率、热扩散系数、密度等物理参数进行反演，进而确定其中地下水的分布和储量。

这种方法的主要优势在于其能够充分利用地下介质交错分布和介质物性不同的特点，提高反演结果的精度和可靠性。

二、地下水资源量的反演测量方法地下水资源量的反演测量方法可以分为多种类型，其中包括在地下水浅层区域进行的直接测试，以及采用反演技术所实现的间接型测试。

从实际应用的角度来看，反演技术在地下水资源研究中具有很高的实用价值。

具体而言，反演技术的主要测量方法包括：1、电法测量法：指通过在土壤中引入电流，通过测量电阻率、自然电场、感应电场和频抽电阻率等电性特性，来推断地下的水系结构和性质，以及地下水的状态和储量等。

2、地热法测量法：指通过测量地表和地下的热流、地温等物理参数，来推断埋藏深层中可能存在的水系分布、含水层厚度和渗透性系数等参数。

3、地震法测量法：指通过测量地下的地震波传播速度、反射和折射等特征，来推断地下岩石介质的性质、空间结构、水文地质特征和水位高度等参数。

水文模拟中的参数反演方法研究

水文模拟中的参数反演方法研究水文模拟是一种重要的水文学研究方法，它通过对水文过程的模拟，来研究水文系统的运行规律和演化趋势。

在水文模拟中，参数反演是一个重要的环节，它通过对水文模型中的参数进行调节，使其能够更好地模拟实际水文过程。

本文将从参数反演的基本概念、常用方法以及应用前景等方面，探讨水文模拟中的参数反演方法研究。

一、参数反演的基本概念水文模型是一种描述水文过程的数学模型，它由一组方程和参数组成。

其中，方程是描述水文变量之间关系的数学表达式，参数则是指这些关系中所涉及的常数或系数。

在实际应用中，水文模型中的参数往往需要进行反演调节，以达到更加精确的模拟效果。

参数反演是指通过对水文过程的数据观测，来估算出水文模型中的参数值。

在反演过程中，需要根据实际情况选择适宜的反演方法，以保证精度和可靠性。

二、常用的参数反演方法1. 基于参数梯度的反演方法这种方法是基于一阶和二阶参数敏感性分析理论，通过分析模型输出与参数的变化关系，来反演出最优的参数组合。

其中，一阶参数敏感度反映了模型输出与参数值之间的线性关系，而二阶参数敏感度则反映了模型输出与参数变化率之间的非线性关系。

这种方法具有计算简便、准确性高的优点，但需要进行多次模型计算，计算量比较大。

2. 基于遗传算法的反演方法这种方法是一种常用的优化算法，通过模拟自然进化过程，来不断寻找模型的最优参数组合。

具体来说，首先建立一个适应度函数，用来评价模型输出与观测结果之间的差异。

然后，对于每个种群中的个体，随机选择若干个参数进行变异、交叉等操作，以产生新的个体，并根据适应度函数进行选择。

经过多次迭代选择后，最终找到最优参数组合。

这种方法可以较好地处理多参数问题，但需要进行大量迭代计算，计算效率较低。

3. 基于马尔科夫链蒙特卡罗法的反演方法这种方法是利用蒙特卡罗法计算模型参数的先验分布，并通过马尔科夫链进行参数搜索，最终得到最优的参数组合。

具体来说，首先利用先验分布随机生成一些参数组合，然后根据模型输出与观测结果之间的差异，计算出这些参数组合的后验概率分布。

利用黑龙江地区承压井水位资料反演含水层体应变

摘要：承压井水位的变化反映了含水层孔隙压力的变化，而含水层孔隙压力的变化与含水层所受的压力状态有密切的关系。本文利用黑龙江地区反应固体潮较好的承压井水位资料，通过计算各井孔的潮汐因子并提取有效的水位趋势信息，反演了黑龙江地区现有承压井孔含水层体应变。并绘制了２００８ — ２０１４年一年尺度的等值线图。结果显示，本文计算结果能在一定程度上反映出黑龙江地区深层的
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利用黑龙江地区承压井水位资料反演含水层体应变
武晓军 ’ ０胡澜滨李继业，孙强 ’ 任剑辉 ’ 吴海波 ’ 孙鹏字 ’
（１、哈尔滨市地震局，黑龙江哈尔滨１５００２１２、哈尔滨－Ｙ－＿，ｌｋ大学，黑龙江哈尔滨１５０００１）
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井孔的含水层体应变。势变化（吕品姬等，２０１１）。通过对静水位整点值数据进行经验模态１研究方法，分解，可以看出ｉｍｆ１分量为潮汐观测高频信号，而ｉｍｆ２、ｉｍｆ３分量半研究表明，两个因素可引起承压井水头的变化：承压井含水层日波和周日波潮汐信号，通过对潮汐整点值数据进行重构，可以有内水量的变化和含水层所受的应力应变的变化。对于封闭性较差的效的去除气压干扰和其他趋势干扰，得到和理论固体潮形态比较一含水层主要是第一种原因，例如降雨或同层抽水引起含水层水量发致的固体潮形态。生变化；对于封闭性良好的含水层主要是第二种原因。对于完全封对１２个台站的整点值数据进行经验模态分解，并进行数据重闭的含水层，若只有一口井，其水头的变化只取决于含水层所受的构。可以看到重构后的数据可以明显的反映出固体潮汐。井孔水位６３个分波，在这些分波中最主要的分波为半应力应变的变化。实际上由于含水层的封闭性不可能是完全理想的固体潮可以分离成３的，所以水井含水层压力水头的变化基本上都是两种原因的综合日波Ｍ２波。采用Ｖｅｎｅｄｉｋｏｖ调和分析方法，分别计算ｌ２个台站的（张昭栋等，１９９９）。此处，本文仅考虑第二种理想的封闭性良好的含静水位Ｍ２波潮汐因子（表１）。水层。根据孔隙弹性介质理论，作用于含水层某一平面上的荷载分４水位趋势变化的提取别由固体颗粒与颗粒间的孔隙流体共同承担。由此，可以得到井水在利用井水位反演含水层体应变时，水位下降表明含水层压性减弱，张性增强；水位上升表明含水层张『生减弱，压性增强。因此，承位变化与体应变之间的关系式（Ｒｈｏａｄｓｅｔａｌ，１９７９）压井水位的变化决定了井所在区域应力场的变化。由于水位数据中除了含有长趋势的变化，还包含着年变动态、月变和日变以及其他：Ｐｇ【『＋百百１Ｊ一＿一面（１）频率的干扰波动。因此若要提取较长时间内比如年度或半年尺度上其中，ｐ为含水层内水的密度；ｇ为地球表面的重力加速度；ｎ的水位变化，还需要从水位的原始曲线中提取出长趋势变化动态。本文采用经验模态分解的方法来提取长周期趋势变化，对２００８为含水层的孔隙度；Ｅｍ和Ｅ ∞分别为岩石固体颗粒和孔隙流体的体积模量；ｄｈ为含水层井水位的变化量； △Ｏ为体应变量；８为潮年１月至２０１４年７月Ｅｌ均值数据进行经验模态分解，可以看出ｍｆｌＯ分量是线性趋势变化不能看出长周期趋势变化，长周期趋势汐因子，表示单位体应变引起的井水位变化。由式（１）可以看出，对于ｉ封闭性较好的深层承压井来说，通过计算井孔水位的潮汐因子和水变化主要集中在ｉｍｉ９分量上，分别计算各台站静水位长周期趋势。５反演黑龙江地区井含水层体应变位变化量，就可以求得该井的含水层体应变。２资料的选取反演黑龙江地区井孔含水层体应变，首先利用ＨＨＴ方法通过黑龙江地下流体前兆监测台网目前有２１个台（点）运行观测，经验模态分解提取的井水位趋势变化数据，计算出各井每年的水位水位观测测点布设在十五个市县区，十五个观测点，水位观测仪器平均值，将前后两个水位年平均值逐步相减，得到每年各井水位的均为ＬＮ一３Ａ型数字化仪器，为国家“ 十五” 项目专用仪器。其中动水变化值ｄｈ；然后将已经计算好的各井潮汐因子值与水位变化量代人位２个、静水位ｌ３个。水位两个临近台站点的最近距离约８ｋｍ，两式（１）进行计算，求得各井所反映的含水层体应变量ＡＯ，最后运用基金项目：中国地震局三结合课题（２０１５０８０１）资助。作者简介：武晓军（１９８４一），男，吉林省公主岭市人，工程师，硕士研究生，现主要从事地震监测预报工作。

基于汶川地震同震地下水位变化反演含水层体应变

基于汶川地震同震地下水位变化反演含水层体应变史浙明;王广才;刘春国【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2012(034)002【摘要】Water level in many wells will change in response to an earthquake. One can use the coseismic water level change and its response to tide effect to calculate the volumetric strain in aquifer induced by the earthquake. We tried to study the changes in volumetric strain induced by great earthquakes in large scale. The two and a half years of original groundwater level data, recorded in the five wells located in different tectonic settings, were firstly corrected by removing both the trend and barometric pressure effect. Then harmonic analysis was used to calculate the tidal factor for each well-aquifer system, and further the volumetric strains of these five well-aquifer systems were calculated based on the tidal factors and groundwater level changes in response to the Wenchuan earthquake. The result shows that the volumetric strain in aquifers caused by the earthquake may reach 10-7. The attenuation of volumetric strain induced by the earthquake is complicated, and it may be determined by the distribution of active faults, structure of crustal media, as well as the earthquake epicentral distance.%许多地下流体监测井在地震发生时都能记录到同震水位变化,而利用地下水位的同震响应特征以及水位固体潮效应可以反演地震对含水层产生的体应变量.本文尝试从大尺度上对大地震引起的体应变变化进行研究,为此收集了位于我国大陆不同构造活动区5口地下流体监测井两年半的水位数据资料进行分析,去除干扰项,提取出水位固体潮成分,进行调和分析求取潮汐因子,并反演出汶川Ms8.0地震对这5口井所在含水层产生的体应变量.结果显示,汶川大地震对这5口井-含水层造成的体应变量基本在10-7量级.地震引起的体应变随距离的衰减规律比较复杂,其不仅与震中距有关,而且与活动断裂带的展布和地壳岩体结构等密切相关.【总页数】9页(P215-223)【作者】史浙明;王广才;刘春国【作者单位】中国北京100083 中国地质大学(北京)水资源与环境学院;中国北京100083 中国地质大学(北京)水资源与环境学院;中国北京100045 中国地震台网中心【正文语种】中文【中图分类】P315.72+3【相关文献】1.基于含水层体应变反演的天津地区井水位同震响应特征分析 [J], 杨柳;马婷;马建英;邵永新2.利用福建井水位同震变化反演井-含水层体应变及其意义探讨 [J], 秦双龙;廖丽霞;陈莹;王青平3.基于三维数据的微粒群反演汶川地震同震滑动 [J], 刘杰4.基于Matlab的井水位反演含水层体应变可视化系统的研制 [J], 苏淑娟; 邹春红; 王合乾; 孙豪; 邹钟毅; 吴月波5.基于集合平滑器的地下水污染源与含水层参数的同步反演 [J], 张春秋;江思珉;张瑞城;刘金炳;孔维铭;栗现文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于水位恢复法的含水层水文地质参数的求解

基于水位恢复法的含水层水文地质参数的求解摘要：稳定流抽水试验求取水文地质参数一般要求地下水处于稳定流动状态，由于受各种地质因素的影响，地下水很难保持稳定状态，所以采用传统的方法所预测的水文地质参数精确度并不高。

而水文地质勘测中的水位恢复阶段，由于没有人力和机械因素干扰,其测量数据可以画出平滑的曲线,更适用于水文地质参数的分析。

因此，本文基于水位恢复原理，利用Aquifertest软件中的Theis Recovery对水位恢复数据进行拟合，充分利用停抽后短时间内的恢复水位数据，求出了含水层各种参数，对含水层的贮水性能及释水性能进行了评价。

关键词：水位恢复；水文地质参数；渗透系数；储水系数1绪论在水文地质勘探实践中,一个重要的工作就是确定含水层的水文地质参数[1,2]。

抽水试验则是确定含水层参数的主要途径之一，是以地下水井流理论为基础，通过在井孔中抽水与观测，研究井的涌水量与水位降深的关系及其与抽水延续时间的关系、含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系，求得含水层水文地质参数、评价含水层富水性的一种野外水文地质试验，是获取含水层水文地质参数最有效的手段之一[3]。

水文地质参数，如渗透系数、导水系数、水位传导系数、压力传导系数、给水度、释水系数、越流系数等，是反映含水层或透水层水文地质性能的指标，能为水源井设计或有关水文地质预测提供依据。

而参数精度直接影响井水量计算及地下水资源评价，也为预测井涌水量和评价地下水开采量提供可靠的理论依据[4-7]。

稳定流抽水试验大多采用公式法求参，非稳定流抽水试验采用传统的配线法、直线图解法求参等[8,9]，但这些传统方法人工计算同一井孔抽水试验参数时会因人为误差而得到不同结果，进而直接影响地下水资源的评价结果。

但是利用水位恢复资料求解水文地质参数则可以避免因抽水设备及其它边界条件的干扰因素所造成的不利影响，因此参数的计算结果一般比较可靠。

2“四含”水文地质特征祁南煤矿（隶属于淮北矿业股份有限公司）位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内，水文地质单元属于南区，矿区范围内无基岩出露，均为松散层覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系。

地下隧道渗流场的数值模拟及参数反演

地下隧道渗流场的数值模拟及参数反演隧道工程作为一种重要的交通、水利和能源工程，已经广泛应用于现代城市和基础设施建设。

在隧道工程中，渗流问题一直是一个重要的研究方向。

隧道工程中，地下水渗流和压力的变化对于施工和运营都有着极大的影响。

因此，对于隧道渗流问题的研究和模拟，对于隧道工程的设计和施工有着至关重要的意义。

在隧道工程中，地下水渗流主要受到以下几个因素的影响：隧道围岩的岩性、裂隙网络以及地下水水头的变化。

对于这些影响因素的模拟和反演，是进行隧道渗流场数值模拟的关键。

数值模拟是进行隧道渗流场研究的重要手段之一。

数值模拟的方法通常是首先建立模拟区域的模型（包括地质模型、水文模型和水力学模型），然后通过数值计算的方法获得模拟结果。

在建立模型的过程中，需要考虑隧道周围的地层结构、地下水的来源和流向以及隧道内部的渗流场等因素。

通常，使用有限元或有限差分的数值计算方法，对于渗流场进行数值模拟，以获得合理的模拟结果。

在模拟区域的模型建立完成后，进行参数反演也是渗流场研究中的重要环节。

如何对渗流场模型进行参数反演，以获得更准确的模拟结果，是数值模拟研究的关键问题之一。

参数反演的方法通常是根据实测数据，对模型中的一些参数进行反演，以获得与实测数据相近的模拟结果。

有了更准确的模拟结果，可以更好地指导隧道工程设计和施工。

除了数值模拟的方法之外，还有一些其他的方法可以用于隧道渗流场的研究。

例如，利用地球物理勘探技术（如地电、声波和重力勘探等），可以获得隧道周围地层结构、地下水域和裂隙网络等信息。

将这些数据用于模型的建立和参数反演，则可以得到更为准确的数值模拟结果。

总的来说，地下隧道渗流场的数值模拟及参数反演是隧道工程中一个非常重要的研究课题。

有关渗流场的研究成果，对隧道工程的设计、施工和运营都有着重要的作用。

在未来的研究中，应该将更多的努力投入到渗流场的研究中，以更好地保障隧道工程的安全和可靠性。

某地区水文参数反演及地下水流场动态分析研究

某地区水文参数反演及地下水流场动态分析研究摘要：由于地层的形成存在一定的不确定性，导致地下水渗流流动过程是错综复杂的。

近些年来大量开采地下水资源导致的地面沉降现象，给社会安全带来一定的危害，所以为了减少开采地下水带来的地面沉降数值，需要进行地下水渗流分析研究。

本文以卡尔曼滤波理论为依托进行水文地质参数的反演，采用数值模拟计算的方法，模拟出三维地下水渗流流场，得出渗流流动规律，为减少地面沉降量提供参考。

关键词：卡尔曼滤波；水文地质概念模型；地下水渗流流动规律1引言近些年来随着经济高速发展以及国内人口数量的迅速增长，抽取地下水资源从而引发地面沉降现象已经成为普遍的岩土工程问题。

长期过量的抽取地下水导致水资源补给量不足，造成水位长时间低于正常水平从而形成地下水降落漏斗引发地面沉降现象，存在一定的安全隐患，给区域内人民的生产生活和社会的迅速发展带来严重影响。

抽取地下水会导致土层多孔介质内部的应力重新分配调整，将原本的应力平衡状态破坏，从而导致地面沉降现象的发生。

所以研究地下水渗流流动规律是具有重要价值与意义。

本文应用卡尔曼滤波理论，进行地下水水文参数数据的同化计算，借助地下水流场分析模拟软件进行水文地质参数反演，得到较为准确的水文地质参数，同时建立三维渗流非稳定模型进行地下水含水层的渗流流场分析，以不同开采地下水量为计算模拟条件，从而为减少由于抽取地下水导致的地面沉降数量提供参考。

1 某研究区域水文参数渗透系数的反演在进行复杂的地下水渗流分析时，通常应用数值模拟分析的手段来探究地下水的运动形态及规律。

目前常用数据同化技术对地下水水位观测数据进行分析修正，得到更加精确的参数值。

而卡尔曼滤波理论作为数据同化技术中较为成熟的理论体系，在分析研究中得到了广泛的应用。

基于卡尔曼滤波理论，借助于地下水流场分析软件平台，建立地下水渗流模型，来进行水文参数渗透系数的反演计算。

分析计算模型范围大小为200m x 200m的含水层，并且设置计算模型的厚度为100m，初始的地下水水位深度为2m。

基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演

最后根据优化后的监测方案,采用差分进化自适应 Metropolis 算法进行污染源及含水层参数的同步反演.算例研究表明:在兼顾反演精度及监测成本,并
保证每个参数分区内至少有 1 眼监测井的条件下, 5 眼井组合监测方案(6,5,1,2,8) 为最优监测方案.与信息熵最小的 10 眼井组合监测方案
(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)的参数反演结果相比, 5 眼井组合监测方案对 11 个参数 α = ( X S ,YS ,T1,T2,QS , K1, K2, K3, DL1, DL2, DL3) 的后验均值偏离率的平均值虽增大 1.2%,但监测成本却是 10 眼井均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测
方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用 GMS 软件进行数值模拟求解.采用最优拉丁超立方
抽样方法和 Kriging 法建立数值模拟模型的替代模型.然后以参数后验分布的信息熵最小为目标函数,采用累进加井的方式进行多井监测方案优化设计.
中国环境科学 2019,39(7)：2902~2912
China Environmental Science
基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演
张双圣 1,3,刘汉湖 1,强静 2*,刘喜坤 3,朱雪强 1 (1.中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州 221116；2.中国矿业大学
数学学院,江苏徐州 221116；3.徐州市城区水资源管理处,江苏徐州 221018)
关键词：监测方案优化；贝叶斯公式；信息熵；Kriging 替代模型；差分进化自适应 Metropolis 算法；参数后验均值偏离率

河流-承压含水层系统压力传导系数的谱分析

河流-承压含水层系统压力传导系数的谱分析作者：吕国栋杨启红王俊智来源：《人民黄河》2020年第04期摘要：含水層对河水的响应程度与含水层的压力传导系数密切相关。

借鉴多孔介质热运移的相关研究成果，推导得到了河流-承压含水层系统压力传导系数的功率谱解析表达式，进而提出了一种联合使用河水位和地下水位观测数据估算承压含水层压力传导系数的新方法。

采用该方法，应用螺山水文站水位数据和洪湖地区承压地下水位数据，估算了长江洪湖地区承压含水层的压力传导系数，结果表明：该方法估算得到的压力传导系数为1.6×104～8.7×105m2/d，平均值为1.8×105 m2/d，与非稳定抽水试验和数值模型反演得到的结果2.5×104～3.8×105 m2/d具有较好的一致性，功率谱分析是估算承压含水层压力传导系数的有效方法。

关键词：谱分析;河流-承压含水层系统;压力传导系数;地下水位;洪湖中图分类号：X522 文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.04.016Abstract： The response of aquifer to river is closely related to the aquifer diffusivity. By referring to studies of heat transport in porous media， this paper presented a power spectral method to estimate the confined aquifer diffusivity. This method was applied to the Honghu Lake area of the Yangtze River. Fluctuations of the Yangtze River in the Luoshan Hydrological Station and of the confined groundwater in the Honghu Lake area were used to estimate the aquifer diffusivity by using the power spectral method. The estimated aquifer diffusivity ranges from 1.6×104 to 8.7×105 m2/d with an average value of 1.8×105 m2/d， which is consistent with the results of 2.5×104-3.8×105m2/d obtained from the transient pumping test and the inverse of a numerical model. Hence， the power spectral analysis is effective in the estimation of the aquifer diffusivity of confined aquifers.Key words： spectral analysis; river-aquifer system; aquifer diffusivity; groundwater level; Honghu Lake area河流和含水层之间的相互作用研究对于水文循环及河流附近生态环境建设具有重要意义。

基于地下水流数值模拟的反求参数方法研究

第３第９期４卷
２１０２年９月
人
民黄河源自Ｖｏ．４．．１３Ｎｏ９Ｓｐ２２ｅ．，０１
ＹＥＬＬＯＷ
ＲＩＶＥＲ
【资源・环境】水水
基于地下水流数值模拟的反求参数方法研究
刘丽红许光泉赵宏海李磊孟怀安，，，，
ＧＳ６０提供了反求参数模块的界面：部过程模块Ｍ．内（ＤＬＷ００ＰＳｐｏｅｓ和自动参数估计的外部效应模ＭＯＦＯ２０Ｅｒｃｓ）块（ＥＴＵＯＥ）Ｐｓ＼ＣＤ。ＭＯＦＯ２０ＥｒｃｓＤＬＷ００ＰＳｐｏｅｓ和ＰＳＥＴ都同时支持“ 键值分区 ” “ 点 ”的参数化方法，是只有关和导但ＰＳＥＴ为“ 导点法” 提供了更为先进的规范化选项。
关
键
词：数值模拟；反求参数；人工调参；ＰＳｐｏｅｓＥｒｃｓ；水文地质参数
文献标识码：Ａｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ —３９２１．９０３ｏ：０３６／．ｓ．００１７．０２０．２ｓ
中图分类号：Ｐ４．２６１
ＳｕｄｎｎｅｓｔｙｏＩｖｒｅＥｖａｕｔｏｆＰａａｅｅｓＢａｅｎｏｄｗａｅｍｅｉａｏｅｉｌａｉｎｏｒｍｔｒｓｄＯＧｒｕｎｔｒＮｕｒｃｌＭｄｌｎｇ
ｗｉｈｓｏｅｈｔｏｅｉｄｎａａｅｅｄｕｔｎｍｔｏａｅｎｍｎａａｊｓｅｔｏｓｓｓｉｈｒｒｉｏｎｅｔｔｎｅｃａｈｃｈｗｄｔａｚｎｖｉｇｐｒｍｔａｊｓｔｅｈｄｂｓｄｏａｕｌｄｕｔｎｐｓｅｓｇｅｅｓｎａｄｂｔｒｉｉｇｔｔｔｌｄｉｒｍｅｍｅｈｐｃｉｅｆｔｏｈａｕ

基于地下水位微动态反演含水层水文地质参数研究进展

性微动态变化 [25-26]。大气压力是大气圈作用于地球
表面,由于太阳热力作用而产生的一种周期性荷
载 [27]。气压同时作用于地表及井孔水面,由地表向
下传递的气压,一部分由含水层骨架承受,一部分由
孔隙水承担,由于井孔水面及含水层中孔隙水之间
第 42 卷第 4 期202年7月地质科技通报
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Jul. 2023
张卉,王广才,史浙明,等 .基于地下水位微动态反演含水层水文地质参数研究进展[
J].地质科技通报,
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基于渗透理论的含水层水文参数反演研究

基于渗透理论的含水层水文参数反演研究随着科技的飞速发展，人类对地球的认识和探索也在不断深入，其中支撑地球科学研究的水文学也得到了越来越多的关注。

水文学是研究地球水循环过程及其影响的一门学科，在工业、农业、生态、水利、环境等诸多领域中都起到了重要的作用。

而在水文学中，含水层信息的获取与研究是非常关键的环节。

含水层作为地球上最重要的水源储存层之一，对于我们的生活、环境和经济建设都具有重要的影响。

因此，了解含水层的水文参数对于水资源的合理利用和保护具有非常重要的意义。

对于含水层水文参数的反演研究，近年来，基于渗透理论的方法备受关注。

渗透是指在不透水的介质或半透水的介质之中，不同压力下水分子的自然运动。

其能描述流体在不规则介质中传输的规律，因此广泛应用于研究含水层的水文参数。

基于渗透理论进行含水层水文参数反演研究的关键是建立合理的渗流数学模型。

在此基础上，通过对观测数据进行处理，反演出对应的水文参数。

常用的含水层水文参数有孔隙度、渗透率、存储系数等，这些参数反映了含水层的水分运动特征和储量特性。

渗透理论的基本理论框架是达西定律和帕斯卡定律。

达西定律描述了单位时间内单位面积上液体通过多孔介质所流经的体积，即渗透率; 帕斯卡定律则描述了液体对其容器的侧向扩展压力力。

他们为建立含水层渗流模型提供了基础的理论支持。

建立渗流模型通常要考虑如下几个因素：含水层的孔隙结构、渗透系数、水的存储系数以及边界条件等。

然后，利用渗透理论和反演算法对观测数据进行处理，反演出含水层水文参数。

常用的渗流数学模型包括：二维界面模型、三维界面模型和连续介质模型。

其中，连续介质模型是经典的模型，用于研究大规模连续介质的特性。

其假设确定了孔隙介质的连续性，也就是连续的孔隙空间，而且属于微观尺度的微观孔隙结构不予考虑。

尽管连续介质模型具有广泛的适用性，但对于特定类型的自然孔隙介质，它的物理含义和合理性受到了质疑和挑战。

因此，研究二维和三维界面模型对于了解孔隙介质复杂的三维孔隙结构具有一定的促进作用。

利用华北地区承压井水位资料反演含水层体应变

利用华北地区承压井水位资料反演含水层体应变杨柳;马建英;曹井泉;邵永新;刘文兵【摘要】承压井水位的变化反映了含水层孔隙压力的变化,而含水层孔隙压力的变化与含水层所受的压力状态有密切的关系.本文利用华北地区反应固体潮较好的承压井水位资料,通过计算各井孔的潮汐因子并提取有效的水位趋势信息,反演了华北地区现有承压井孔含水层体应变,并绘制了2009～2012年半年尺度的等值线图.结果显示,本文计算结果能在一定程度上反映出华北地区深层的应力应变状态.【期刊名称】《中国地震》【年(卷),期】2014(030)002【总页数】11页(P249-259)【关键词】华北地区;水位;潮汐因子;体应变【作者】杨柳;马建英;曹井泉;邵永新;刘文兵【作者单位】天津市地震局,天津市河西区友谊路19号 300201;天津市地震局,天津市河西区友谊路19号 300201;天津市地震局,天津市河西区友谊路19号300201;天津市地震局,天津市河西区友谊路19号 300201;中国地震局地球物理研究所,北京 100081;天津市地震局,天津市河西区友谊路19号 300201【正文语种】中文【中图分类】P3150 引言有研究认为，承压井水位的变化反映了含水层孔隙压力的变化，而含水层孔隙压力的变化与含水层所受的压力状态有密切的关系。

因此，观测并记录钻井内水位的变化，是测量地下深部弹性应力变化的方法之一(黄辅琼等，2004)。

为了寻求承压井水位与含水层应力应变的关系，国内外学者开展了大量工作。

Narasimhan等(1984)给出了体应变与固体潮引起的水位变化之间的定量关系式。

黄辅琼等(2004)利用华北地区40多口深井水位动态观测资料，定性地分析了大华北地区的构造应力场状态。

张昭栋等(1999)利用含水层参数、固体潮效应和气压效应等3种方法反演含水层应力应变，并进行了分析比较。

孙小龙等(2011)利用华北地区63口井的水位变化和井含水层水文地质参数资料，反演出华北地区构造应力场变化图像。

地下水回灌过程中水文地质参数的反演

市北郊经济技术开发区某回灌试验为研究对象，观测并记录井水水位抬升值随时间的变化，对回
３／以定流量Ｑ＝５灌过程中的水文地质参数进行反演计算。根据研究区钻孔资料，含水层厚度Ｍ＝６ｈ０ｍ，８ｍ
进行回灌实验，数据均满足ｕ＜０．井径ｒ＝０．所以采用２ｈ后的观测数据求解１ｍ。当ｔ０１条件，＞２ｈ时，。）模型（８针对模型所设计的目标函数及未知参数α、在简单遗传算法基础上设计改进遗传算法：适应度Ｓ范围， β、函数直接采用模型（中目标函数；鉴于是解决多维、高精度要求的优化问题，８）３个未知参数均采用实数编码；选择算子采用竞争选择法；采用离散交叉，交叉变异采取自适应非均匀变异法；概率Ｐ进化ｃ＝０．８；代数１运用上述改进遗传算法可求得００代。最终，
０００１５２１２收稿日期：－－；；陕西省水利科技计划项目（陕西省自然科学基金项目１０１４ｓｌｋ９）２１２１２０１１３００４８００）－基金项目：中国地质调查局地质调查项目（ｊ）（０１４ＪＭ１０３０２）：，，：（作者简介女陕西人。讲师，闫峭博士生，主要从事数值计算、环境地质及水文地质方面研究。Ｅ９７７ａｉｌａｎｉａｏ７７ｕｔｌｏｏｋ．ｃｏｍ１－－ｍ＠ｏｙｑ，男，陕西人。教授，博士生导师，主要从事水资源与水环境及节水灌溉方面的教学与研究工作。９５６１－）通讯作者：周维博（：ａｉｌｚｗｂｚｚ８２３＠１６３．ｃｏｍＥ－ｍｙ

水利工程中的水文模型参数反演研究

水利工程中的水文模型参数反演研究一、前言水利工程是与水文学紧密相关的学科，因此，水文模型是水利工程的核心部分。

水文模型是指数学模型，用于解释陆面过程、水文过程和水文循环等相关问题。

水文模型的精度直接影响到水利工程设计的效果。

因此，尤其关注建立可靠的水文模型。

在水文模型中，参数反演是较为常见的方法之一，主要是通过模拟实验和理论求解来寻找合适的参数配置，以满足水文模型的要求。

该方法对于水利工程的设计和优化具有非常重要的意义。

二、水文模型参数反演研究1、水文模型参数反演的基本方法水文模型的参数反演方法主要可分为两类：一类是参数尺度与时间尺度一致的明确方法，一类是根据反演观测数据的不确定性来处理的贝叶斯反演方法。

这两种方法各有特点，应根据不同的研究场景和问题具体选择。

2、水文模型参数反演的模型选择对于水文模型参数反演，常使用的模型包括：SAC-SMA模型、SWAT模型、MODFLOW模型等。

这些模型使用的参数不尽相同，因此，在进行参数反演时需要明确所使用的模型。

3、水文模型参数反演方法的优化水文模型的参数反演方法研究也是一个不断深化和拓展的过程，可以从两个角度上进行优化：一是算法层面的优化，例如采用遗传算法、萤火虫算法等智能优化算法；二是指标层面的优化，包括选取合适的评价指标和损失函数等。

三、水文模型参数反演的应用水文模型参数反演在水利工程中的应用非常广泛，主要有以下几个方面：1、水文模拟和预测水文模型可预测不同时间尺度和空间尺度内的水文循环过程，为水利工程的设计、规划、管理等决策提供支持。

2、水资源管理水文模型可推断出不同场景下地下水、河流和湖泊等水资源的量、质、分布等信息，为水资源管理单位提供决策支持和管理措施。

3、水污染和水质状况分析水文模型可预测水质变化趋势，并分析与水资源开发和管理活动的关系，。

可为污染物排放限制和水环境保护提供科学依据。

4、防洪治理和水利工程设计水文模型可对设计的各种水利工程进行模拟、预测和评估，为防洪治理和水利工程设计提供科学依据和精细支持。

封洞库低渗介质地下水渗流场数值模型的参数反演

封洞库低渗介质地下水渗流场数值模型的参数反演唐连松;陈刚;胡成【摘要】在地下水数值模拟工作中,模型参数是影响数值模型计算准确度的关键因素.对于低渗裂隙介质场,传统的参数分区方法很难准确地刻画低渗裂隙介质场的非均质性,因此需要利用有效的方法优化数值模型参数,使其计算结果更加准确、可靠.建立了烟台某地下水封洞库的低渗介质地下水渗流场数值模型,并对模型中的关键参数——岩体渗透系数进行了参数反演,得到了模型中两个关键层位的岩体渗透系数场.结果表明:研究区岩体渗透系数表现出强烈的非均质性,丁烷洞库在-94～-100m深度上形成了强渗透带,造成丁烷洞库地下水涌水量偏大.参数优化后的数值模型的计算精度进一步提高,能够准确地刻画地下水封洞库的运行状态.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2019(026)004【总页数】7页(P1-7)【关键词】地下水封洞库;地下水渗流场;参数反演;岩体渗透系数;非均质性;数值模型【作者】唐连松;陈刚;胡成【作者单位】中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】X143;P641.2在地下水封洞库的建设和运营中，地下水压力的分布直接影响洞库的水封效果，因此准确地刻画地下水渗流场对于保证地下水封洞库的安全和稳定运行至关重要[1]。

由于地下水封洞库工程的复杂性，在其设计、施工和运营阶段，一般都需要借助数值模拟方法对地下洞库所在水文地质单元的地下水渗流场特征、水位动态变化及涌水量进行模拟和预测。

在数值模拟的过程中，模型参数的选取是决定模型计算准确度的重要影响因素之一。

以往的数值模拟工作中，往往是依据当地地质条件将研究区简单地划分为若干均质区，分区内部为均质，分区间为非均质，以整个分区为单个参数进行参数估计，这种方法被称为传统参数分区法或常规分区法[2]，该方法虽然可以极大地减少模型参数的数量，但无法精确地刻画含水层的渗透性分布，尤其是对于强烈非均质各向异性的裂隙岩体含水层，由于裂隙岩体含水层的渗透系数表现出强烈的空间变异性，仅利用几个钻孔试验数据进行常规统计，根本无法全面地反映出整个研究区含水层渗透性的分布特征。