《地下水區間型不確定性數值模擬》是依託中國礦業大學，由董貴明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：地下水區間型不確定性數值模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：董貴明
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地下水數值模擬中的各種不確定性，直接影響了模擬結果的可靠性，因此，開展不確定性數值模擬，深入分析不確定性就顯得尤為迫切和必要。本課題以徐州張集岩溶地下水源地為研究對象，從區間型不確定性角度出發，基於非機率集合理論，開展地下水區間型不確定性數值模擬研究，分析地下水數值模擬的不確定性。採用凸模型方法和區間分析方法求解數值模型，使用區間參數攝動方法反演模型參數、邊界條件和源匯項，用多尺度全變分正則化方法處理反演的不適定和效率問題。區間型不確定性明顯區別於機率及其它不確定性處理方法，不需要知道變數的機率密度函式，基於較少的數據(不確定變數的上下界)就可以解決一系列不確定性問題，並得到令人滿意的結果。地下水區間型不確定性數值模擬開闢了新的不確定性分析途徑。.通過本課題的研究，將從區間型不確定性角度，揭示地下水數值模擬的不確定性回響規律，增加數值模擬不確定性新的認識，提高數值模擬的可靠性。
結題摘要
地下水數值模是地下水資源評價和污染評價的重要手段。開展不確定性數值模擬，深入分析不確定性就顯得尤為迫切和必要。 本課題以徐州張集岩溶地下水源地和徐州三堡水文地質試驗場為研究對象，具體完成的研究內容有： （1）收集張集岩溶地下水源地水文地質資料，建立了徐州張集岩溶地下水源地水流及污染物遷移區間型不確定性數值模型；（2）完成了徐州三堡試驗場地的勘探、水文孔成井工作，進行了室內級配分析和水質分析，確定了試驗場地的水文地質條件，建立了徐州三堡地試驗場地水流及污染物遷移區間型不確定性數值模型；（3）得到了水流及污染物耦合區間型不確定性數值模型的求解方法，編制了相應的計算程式GFModel，方法採用區間有限差分矩陣方程進行一階、二階攝動展開，根據條件極值問題確定有界不確定橢球的半徑，計算出水位和濃度的區間界限。（4）完成了水流及污染物耦合區間型不確定性數值模型的反演研究，方法通過全變分方法將確定性反演問題轉化為泛函極小值問題，進而採用N型多尺度方法水文地質參數的反演區間。採用Monte-Carlo 隨機抽樣和實測水位數據對反演方法進行了驗證；（5）完成了兩個實際地區的數值模型的不確定性分析，分析了水位和濃度數據與水文地質參數之間的區間對應關係。在不確定性分析中，實現了全局靈敏度分析。 本項目得到了：（1）基於非機率集合理論的水流和污染物耦合區間型不確定性數值模型求解方法；（2）基於非機率集合理論的多尺度全變分正則化方法的地下水區間型不確定性數值模型反演方法；（3）區間型不確定性變數角度下的地下水數值模擬不確定性回響規律，針對兩個研究而言，當水文地質參數的區間相對誤差為5%時，正演的水位區間相對誤差基本小於8%，當水位和濃度區間相對誤差為5%時，反演的水文地質參數的區間相對誤差小於11%。 通過本課題的研究，增加了數值模擬不確定性新的認識，為提高數值模擬的可靠性提供了一條新的途徑。
