[發明專利]一種基于圖論的裂隙網絡連通性及滲流計算的方法

有效

• 申請號: 201710240011.0
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106991244B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 王晉麗;陳喜;常彥偉;張志才;康建榮
• 申請（專利權）人: 河海大學;江蘇師范大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 張旭

1.一種基于圖論的裂隙網絡連通性及滲流計算的方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

A、二維裂隙網絡裂隙跡長的確定：在二維裂隙網絡中裂隙以跡線線段表示，裂隙跡長采用負指數分布或對數正態分布；

B、二維裂隙網絡裂隙方向的確定；裂隙方向采用Fisher分布，Fisher分布的概率密度函數為：

式中：φ為與平均方向的偏差，k為Fisher常數或分散因子，對每一條要產生的裂隙，隨機從Fisher分布中取出的φ值，加到平均裂隙方向θ即得到裂隙方向；

C、生成二維裂隙網絡圖：裂隙由中心點(x₀,y₀)、跡長l、θ角3個參數確定，跡線線段的端點坐標為

在設定的模擬區域內，跡線中心點服從均勻分布，中心點的個數由該區域裂隙的密度決定，裂隙條數依據其密度服從泊松分布，長度為跡長l，方向由θ角確定，θ角定義為自x軸逆時針旋轉至跡線線段的角度；將生成的裂隙超出模擬區域邊界的部分去除，通過MonteCarlo隨機模擬方法生成該模擬區域的二維裂隙網絡圖；

D、生成二維裂隙網絡的一級連通圖：將二維裂隙網絡圖視作無向圖，以無向圖頂點表示裂隙，兩個頂點間是否相連表示兩條裂隙是否相交即是否有節點，通過無向圖的鄰接矩陣建立二維裂隙網絡圖的數據結構；將與模擬區域的左側邊界相交的裂隙組A找出，然后找尋出與上述裂隙組A相交的裂隙組B，重復本步驟的上述過程，直至找出與模擬區域的右側邊界相交的裂隙組N，最終得出模擬區域的左側邊界、裂隙組A、裂隙組B…裂隙組N及模擬區域的右側邊界組成一級連通路徑的各個裂隙，將無節點的裂隙刪除，得出二維裂隙網絡的一級連通圖；

E、生成二維裂隙網絡的二級連通圖：將步驟D得出的一級連通圖加入上下邊界，計算裂隙之間以及裂隙與邊界之間的交點，通過樹裁剪算法依次刪除裂隙網絡中僅具有單個節點的裂隙，直至剩余裂隙至少具有兩個節點，得出二級連通圖；

F、計算二維裂隙網絡的滲流情況：裂隙的導水系數采用對數正態分布，通過巖體裂隙滲流的立方定律和滲流連續性方程，建立裂隙網絡的單相的、完全飽和的、穩定的滲流模型；左邊界和右邊界與裂隙相交的節點為邊界節點，裂隙之間相交的節點為內部節點，邊界節點的水頭為已知，內部節點的水頭為未知，采用裂隙網絡的滲流模型在給定的邊界條件下，即左右邊界為定水頭，上下邊界為隔水邊界，或左右邊界為定水頭，上下邊界為從左邊界到右邊界的線性變化，完成內部節點水頭的計算，得出內部節點的水頭及整個模擬區域總的進出流量，進而根據節點的水頭分布可繪制出水頭等值線圖，最終得出模擬區域的滲流場變化情況。