《地面沉降流固耦合模型的高效計算與反演方法研究》是依託煙臺大學，由徐進擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：地面沉降流固耦合模型的高效計算與反演方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐進
- 依託單位：煙臺大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地面沉降是我國多發的重大環境地質災害，主要由過量抽取地下水造成。抽水引起的地面沉降是一種複雜的水-土流固耦合過程，基於Biot理論可以建立考慮這種耦合效應的地面沉降模型。但是，計算工作量大、參數獲取困難一直是難以克服的兩個瓶頸問題。為此，項目主要圍繞地面沉降流固耦合模型的高效計算與反演開展基礎性研究工作：在地下水流、土體變形計算前期工作基礎上，考慮地面沉降問題的特點，基於解析數值相結合的思想，建立完全耦合模型的高效計算方法；利用並行計算技術，採用FORTRAN語言和MPI庫開發並行計算程式。在此基礎上，結合流變理論、同倫方法與模糊理論，提出地面沉降流變模型與參數的同步反演方法，並編制反演程式；利用實測資料、室內試驗和通用有限元軟體，對研發的算法及程式進行合理性與高效性論證，最終開發出新的地面沉降分析軟體。研究成果將豐富並創新地面沉降計算理論，為地面沉降災害的科學預測與合理防治提供技術支持。
結題摘要
抽水引起的地面沉降是複雜的水-土流固耦合過程，基於Biot理論可以建立考慮水-土耦合效應的地面沉降模型。但是，地面沉降流固耦合模型一直存在計算工作量大難以套用的問題。為此，本項目圍繞地面沉降的高效計算問題，建立了地面沉降耦合問題的半解析數值方法，同時考慮了土體的流變性，系統推導了求解格式，編寫了FORTRAN計算程式。區別於傳統有限元方法，該計算方法具有天然的解耦性，而且求解格式中不涉及數值積分，從而保證了模型的高效計算。針對半解析數值求解格式存在的解耦性，實現了並行化，利用MATLAB工具庫編寫了並行化計算程式，進一步提高了計算效率。以此為基礎，結合大範圍收斂的非線性同倫方法，提出地下水流參數反演、地面沉降黏彈性模型識別與參數反演分析方法，編寫了相應反演程式。研究成果將豐富地面沉降的計算理論，為地面沉降災害的科學預測與防治提供有效的技術手段。
