基于灵敏度分析的地下水数值模拟精度适应性评价

为了更好地刻画数值模型模拟精度对参数初值的依赖性,同时避免由于比较水位高低而存在的非标准化问题,分别将Nash-Sutcliffe效率系数Ens及平均相对误差Emr作为精度评价指标进行数值模型模拟精度的适应性评价.借助于灵敏度分析的Morris方法,对地下水模型参数中的渗透系数K和给水度μ进行了适应性评价和时间序列的灵敏度分析.结果表明:不同精度评价指标所得模型的优化参数不同,存在一定的差异;不同参数初值对于灵敏度分析影响明显;数值模型运行开始参数灵敏度较小,随着计算水位降深值的增大,其灵敏度值呈增加趋势.     

塔里木河下游数字地下水埋深模型的构建

根据数字地面模型的概念,利用航空拍摄的地面高程数据和地下水观测孔观测得到的地下水水位数据,建立了塔里木河下游地区的数字高程模型和数字地下水水位模型,并在这两个数字模型的基础上得到了塔里木河下游的数字地下水埋深模型．从数字地下水埋深模型获得的地下水埋深分布状况可知,地下水埋深大于10m的面积占统计面积的65％．     

受疾病意识影响的SIR传染病模型分析

为控制传染病的传播, 该文建立了一个受疾病意识影响的传染病模型. 利用下一代矩阵法计算了基本再生数R0. 求解了两类平衡点, 并用Lyapunov函数的代数方法证明了当R0〈1时, 无病平衡点全局渐近稳定; 当R0〉1时, 地方病平衡点全局渐近稳定, 无病平衡点不稳定. 此外, 对R0进行灵敏度分析, 并考虑意识的增强对R0相关参数灵敏度的影响. 结果表明提高个体意识率可以降低疾病基本再生数, 从而有效控制疾病传播. 最后通过数值模拟验证了理论结果, 为分析传染病传播提供了一定的理论依据.     

松花江流域水环境BOD-DO模拟及参数分析

为了准确模拟、预测和评价松花江流域河流水环境系统行为,利用O'Connor水质模型建立了松花江河段BOD-DO之间的响应关系.通过水团追踪监测试验方法获得了大量数据,识别模型参数、灵敏度分析和模型验证.结果表明:试验确定的松花江佳木斯段模型参数取值合理,其精度可以满足水质模拟的要求;对佳木斯段BOD-DO模型参数进行了温度参数修正;参数灵敏性分析显示:大气复氧系数和NBOD衰减系数对模型预测结果影响较大,CBOD耗氧系数次之,NBOD总衰减速率和CBOD总衰减速率灵敏度最低.松花江佳木斯江段的实测结果证明了BOD-DO模型和相应参数的有效性和可靠性.     

基于蒙特卡罗法的摩托车车架灵敏度分析

摩托车车架的灵敏度分析有助于提高其设计的成功率.在阐述蒙特卡罗全局灵敏度分析法原理以及车架灵敏度分析数值模拟实现的基础上,以某250型新开发摩托车车架为例,通过建立其整车动力学和灵敏度分析模型,进行该车车架的动态灵敏度分析,找出对车架振动响应影响较大的敏感设计参数,并通过修改敏感设计参数降低某些测点的振动响应,从而验证该方法的可靠性和实用性.同时也为其它复杂结构的灵敏度分析提供了一种可借鉴的方法.     

复合桩墙支护结构关键参数的灵敏度分析

通过有限元数值分析方法,利用全局有限差分法建立了灵敏度分析模型,并对诸多设计参数进行了计算分析,讨论了设计参数对复合桩墙支护结构的受力和变形影响,计算出设计参数的灵敏度因子,得到一些有参考价值的分析结果,为优化设计和施工提供一定的参考.     

断流河道间断输水两岸地下水的运动模型及其解法--以塔里木河下游断流河段生态输水为例

以塔里木河下游断流河段生态输水为背景,根据间断性输水河道充水和停水2个阶段周期性交替重复出现的特征,建立了断流河道间断输水两岸地下水运动的一维非稳定流模型,并通过水位与流量边界条件相互转换的一种方法实现模型的求解,最后应用该模型分析了塔里木河下游断流河段生态输水两岸地下水位恢复状况,其结果比较满意,表明了模型的实用性。     

综合遥感和地下水数值模拟分析黑河中游三水转化及其对土地利用的响应

以地下水／河流（FEFLOW／MIKE11）相互作用耦合模拟为基础,结合GIS和遥感技术建立研究干旱区黑河流域中游盆地地表水与地下水转化机制及其对土地利用响应的数值模拟模型．模型利用定量遥感技术估算黑河流域不同下垫面条件下的面状蒸散发;利用ARCGIS管理和处理各种时间序列、空间分布的数据（如灌溉制度、土地利用）;利用FEFLOW／MIKE11模拟黑河与含水层之间的水量相互转化．模型通过拟合研究区地下水流场、观测孔水位历时曲线及水均衡来识别水文地质条件、补排边界和水文地质参数．最后利用率定的模型对黑河中游盆地补给、径流、排泄进行定量分析,揭示出：黑河在其冲积扇中上部大量补给地下水,在其河谷细土平原张掖盆地地下水与河水相互交换频繁,在其河谷细土平原酒泉东盆地多为地下水补给河流的现象;黑河中游盆地冲积扇下部和河流细土平原耕地扩张的土地利用方式是导致冲积扇中上部地下水位下降和植被退化的主要因素,并且这种趋势将改变上游出山区和中游冲积扇上部的地下水水位差、改变冲积扇中上部黑河与地下水的水位差,影响整个黑河中游地下水系统的补排关系,对地下水资源时空变异产生深远的影响．     

北京市平原区地下水开采量反演的数值模拟方法

准确获取地下水开采量统计数据是进行水资源管理的基础,但是由于诸多人为因素,北京平原区调查统计得到的开采量数据与实际产生的开采量有出入.本文提出了地下水开采量反演的地下水数值模拟方法.为获取更接近实际的地下水开采量,基于有限元数值模拟软件FEFLOW,建立了北京市平原区(不包括延庆盆地)地下水流数值模型,依据各行政区开采量对平均水位的灵敏度系数,利用2012-2014年111孔地下水监测井的月动态数据,通过拟合模拟水位和实测水位,采用人工试错法对各区的开采量数据进行反演校正.反演后得到北京市平原区2012-2014年总开采量分别为23.16亿、21.77亿和23.44亿m3.反演后各单孔模拟和实测地下水位拟合较好,模型能较为真实地反映北京平原区地下水动态.以顺义区为典型,利用模型分析了区域地下水位与地下水开采量的关系.模拟结果可为北京市分区县地 下水管理考核工作提供决策支持.      

基于地下水动态模拟的生态输水累积效应

为研究塔里木河下游生态输水对地下水的累积效应,以阿拉干断面和第12~18次生态输水为例,建立塔里木河下游典型平原断面间歇性输水下的局部地下水数值模型。采用基于互补相关理论的平流[CD*2]干旱模型计算实际月最大蒸散发速率,模型经率定验证后可应用于生态输水对地下水的累积效应评价。刻画地下水对生态输水的时空响应规律是评价累积效应的有效手段,通过地下水对输水的有效响应距离和受水面积2个指标,揭示输水前后地下水时空分布格局。结果表明,输水后812m地下水距河道的最大响应距离扩大到1100m,中高水位受水面积达到低水位受水面积的161倍,输水有效范围主要分布于距河道1000~2000m内。     

Physiological response of natural plants to the change of groundwater level in the lower reaches of Tarim River, Xinjiang

Based on the analysis of the three-year (2000-2002) monitoring data of the four times intermittent stream water conveyance to the lower reaches of Tarim River where the stream flow was dried up for more than 30 years and the measurement of PRO, SOD and POD in plants collected from 24 vegetation plots, it is concluded that the stream water conveyance plays an important role in lifting groundwater level. The groundwater nearby the watercourse was raised from 5～8 m in depth before the stream water conveyance to 2.5～5 m after stream water conveyance. The physiological response of Phragmites communis, Tamarix spp. And Populus euphratica to the change of groundwater is sensitive and represents a grads change obviously. The growth of the plants in the lower reaches of Tarim River is stressed by drought to various degrees. Lengthways, the drought stress exposed to the plants increases with groundwater depth from the upper sections to the lower sections; and breadthwise, the drought stress exposed to the plants is increased with the increase of distance away from the river channel of stream intermittent water releases and of the groundwater depth. Combining the field investigation and the analysis of the plots, it is considered that the stress groundwater depths for the Phragmites communis, Tamarix spp. And Populus euphratica are 3.5 m, 5 m and 4.5 m respectively.     

基于PEST的地下水模型参数优化及不确定性分析

由于地下水系统中相关参数的时空变异性,利用地下水模型得到的计算值与真实值之间通常会出现一定的差异。介绍了参数优化(parameter estimation,PEST)程序的基本原理,并以建立的某地浸采铀单元井场地下水流动模型作为研究实例。结果表明,以水头实测值作为校准数据,PEST能够对渗透系数和贮水率取得很好的优化效果;目标函数的变化趋势总体是下降的,但并不总是不断减小的;参数的灵敏度在优化过程中总体处于较低水平;参数优化幅度与参数不确定性之间呈正相关关系。研究结果可为地下水模拟不确定性分析提供参考。     

生态输水工程对塔里木河中下游地区地下水循环特征的影响

利用环境同位素技术结合水化学特征,对塔里木河中下游地区生态输水影响下地下水循环规律进行监测分析。结果显示:塔里木河中下游各断面地下水p H值变化不大,矿化度和各离子差异明显,地下水水样以Na+、Cl+占绝对优势;矿化度较低的断面其离子浓度变化较小,反之,矿化度高的断面其离子浓度变化幅度较大;塔里木河中游δ2H和δ18O变化趋势基本一致,随着距河道距离的增大,δ18O的值呈增大趋势,下游H、O同位素变化波动较大,下游各样点距河道最近处(即50m处)H、O同位素最小,随着距河道距离的增大,H、O同位素亦呈增大趋势变化;塔里木河中下游地下水、地表水中δ2H和δ18O之间均呈明显的线性关系,中游地表水补给是地下水的主要来源;下游地下水中H、O同位素则普遍高于地表水,说明水体受到严重的蒸发作用,导致同位素富集外,也说明存在地下水对河水的补给。     

地下构筑物挡水效应对地表沉降参数敏感性影响分析

以比奥固结理论为基础,建立设置挡水构筑物与否的多种工况下的地面沉降有限元模型。计算分析开采不同含水层时地表沉降的特征,在此基础上设置逐渐深入地下的挡水构筑物,分析其挡水效应对抽水引起的地面沉降的影响。以最大地面沉降为指标,结合MATLAB编程计算,比较土体随机变量分布参数相对敏感性大小,并分析挡水构筑物对土体参数敏感性和结构可靠度的影响,最终加以公式推导验证参数敏感性的变化。结果表明:在边界不透水的情况下,开采含水层越深,地面沉降量越大,且挡水构筑物入深增大,最大沉降量和沉降差均增大;但是随着挡水构筑物深入地下,挡水构筑物两侧的地面沉降规律有所不同,开采井一侧为逐渐增大,另一侧足够远处为先增大后减小,沉降量变化幅值较小。影响地面沉降的土体参数按敏感性从大到小排序依次是弹性模量、渗透系数、泊松比、密度、内摩擦角,其中内聚力和孔隙比敏感性极小;分析挡水构筑物的设置对各参数敏感性的影响可知,土体渗透系数和与侧摩阻力正相关的参数(即泊松比、内摩擦角、内聚力)敏感性增大,其余参数敏感性减小,因此在分析地面沉降时,应适时考虑侧摩阻力的影响。地下挡水构筑物的设置和考虑弹性模量与渗透系数的正相关性计算得到的结构可靠度均减小。土层由侧摩阻力控制的沉降量大小取决于土层的沉降差和变形土层厚度。     

流域水文模型的参数全局敏感性分析

基于LSPC构建内蒙大佘太流域水文模拟模型, 利用Morris和Sobol两种全局敏感性分析方法, 识别水文敏感参数及敏感下垫面类型, 评估不同敏感性分析方法和模型输出度量方法对敏感性分析结果的影响。主要结论如下: 1) 模型对日、月两尺度的径流模拟效果好, 模拟值与观测值的决定系数R²>0.6, 纳什系数NSE>0.5, 说明LSPC模型适用于对内陆干旱半干旱地区的流域水文模拟; 2) 两种敏感性分析方法对参数敏感指数排序和敏感参数识别均有影响, 而MAE和MSE两种度量方法的影响主要体现在敏感参数识别方面; 3) 敏感水文参数为下层土壤含水量(LZSN)和地下水蒸发系数(AGWETP), 敏感下垫面类型为草地、耕地、林地和水域, 与大佘太流域的降水和土地利用类型有关。     

确定岩体渗透参数的结构面控制反演法

从裂隙渗流的基本运动方程出发,反求岩体的渗透参数是工程控制论中一类典型的偏微分方程分布参数控制反问题,对于这类反问题常用数值法求解．考虑到结构面控水特点,依据岩体渗透系数张量与结构面产状的基本关系式,提出了一种结构面控制反演法．该方法不仅可以反算出岩体的渗透系数张量,而且可以反求出岩体控水结构面的当量渗透系数、渗透系数张量的主值和主方向,同时应用该方法计算的解具有较好的唯一性．以溪洛渡水电站工程为例介绍了这种数值反演方法在确定岩体渗透参数中的应用．     

大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工监测仿真分析

通过在施工现场进行参数识别的方法对东江南特大桥的结构计算参数取值,并进行该特大桥的施工阶段仿真计算分析。通过对重要结构参数的灵敏度分析得出混凝土容重,混凝土弹性模量、混凝土的收缩徐变作用和预应力管道摩阻系数对大跨度桥梁的预拱度和应力有较大影响。通过符合实际施工过程的仿真计算,为鉴定大桥施工现场监测数据的真伪提供可靠的保证。     

面向复杂情景的SWMM水质参数敏感性分析

为了研究多种降雨情景下不同下垫面类型的水质参数敏感性,采用修正Morris筛选法解析了SWMM的水质参数敏感性总体特征,阐明了不同降雨强度和下垫面类型对水质参数敏感性的影响程度,揭示了各水质指标的高敏感参数分异特征。结果表明:高敏感及敏感参数数量及敏感性随降雨强度增大而增加,暴雨条件下道路和绿地水质参数敏感性水平显著升高,而降雨峰现时间滞后会导致部分高敏感水质参数的敏感性降低,敏感性从高到低依次为径流指数、最大积累量、冲刷系数、速率常数、半饱和常数；下垫面类型对高敏感及敏感水质参数数量的影响程度高于降雨条件；屋顶的敏感性参数数量及其敏感性总体较大,主要受下垫面面积占比和透水性影响,农田氨氮的径流指数敏感性显著高于化学需氧量、总磷、总氮,与肥料水解及氨氮流失过程有关。     

黄河下游干流纵向离散系数估算方法

利用水文监测数据,采用理论积分公式计算纵向离散系数,通过量纲和相关分析得到估算黄河下游干流纵向离散系数的一般公式形式;考虑河床变化大、河道不顺直、含沙量大等特点,根据研究河段不同的河道特征,以理论计算值作为样本数进行多元回归分析,采用分段的方式分别得到适用于黄河下游干流河段的污染物纵向离散系数的经验估算公式.结果表明,应用该经验估算公式得到的山东河段相关系数较高,河南河段估算结果不够理想.