[發明專利]一種基于HYDRUS-1D的參數預測方法

有效

• 申請號: 202011045917.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112131751B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 趙鵬;趙玉煒;崔麗敏;趙偉高
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F17/15;G06F111/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種基于HYDRUS?1D的參數預測方法：利用HYDRUS?1D模擬已知濃度污染物的遷移穿透曲線，調整參數至最優擬合度；采用曲線估計對調整后的各參數與污染物濃度建立線性與非線性回歸方程，選出與濃度變量擬合最優的參數作為控制參數；將其余參數與控制參數結合成新的變量參數，在新的變量參數與濃度之間建立線性或非線性回歸方程；利用回歸方程對其他待模擬濃度的污染物遷移進行輸入參數預測。本發明能夠對模擬污染物的輸入參數進行有效預測，使得模擬和參數優化更加高效和精確。

技術領域

本發明涉及砂濾介質中的污染物遷移模擬領域，更具體的說，是涉及一種基于HYDRUS-1D的參數預測方法。

背景技術

多孔介質中的污染物遷移常采用HYDRUS-1D軟件進行模擬及參數反解，在反解參數過程中需要輸入估計的初始值，以此初始值為依據進行迭代。目前，HYDRUS-1D中的兩點動力吸附模型常用于模擬單污染物的遷移，用此模型模擬雙污染物存在條件下各污染物遷移過程的研究較少。因此，由于相關參考資料不足，在雙污染物存在時對輸入參數的初始值無法較好地預測。

在軟件運行過程中，輸入參數的初始值與參數反解的迭代過程直接相關，當輸入的初始值與真實值有較大偏離時，對計算機的要求較高，軟件運行也會由于計算壓力而變得遲緩，甚至出現錯誤，進而也會導致模擬及優化結果不準確。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提出一種基于HYDRUS-1D的參數預測方法，可以在一定程度上較好地預測污染物遷移模擬所需的參數，以此預測值為初始值進行參數優化可減緩計算機運行壓力，并得到良好的優化及模擬效果。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明基于HYDRUS-1D的參數預測方法，包括以下過程：

第一步：利用HYDRUS-1D模擬已知濃度污染物的遷移穿透曲線，調整參數至最優擬合度；

第二步：采用曲線估計對第一步中調整后的各參數與污染物濃度建立線性與非線性回歸方程，選出與濃度變量擬合最優的參數作為控制參數；

第三步：將其余參數與控制參數結合成新的變量參數，在新的變量參數與濃度之間建立線性或非線性回歸方程；

第四步：利用第三步中建立的回歸方程，對其他待模擬濃度的污染物遷移進行輸入參數預測。

第一步中所述的模擬適用于兩點動力吸附模型，所述參數包括Smax、katt2、kdet2、katt1、kdet1；其中，Smax代表最大固相吸附濃度，katt2、kdet2分別代表動力位點2一階附著系數和一階脫附系數，katt1、kdet1分別代表動力位點1的一階附著系數以及一階脫附系數。

第一步中所述的最優擬合度為R²0.98。

第二步中曲線估計采用SPSS軟件的曲線估計模塊，選擇的曲線估計模型為線性或非線性模型，包括一元線性、二次函數、三次函數、指數函數、冪函數線性模型。

第二步中控制參數，其回歸擬合的擬合優度R²大于0.98。

第三步中所述的新的變量參數為其他參數與控制參數代數相除獲得。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

本發明通過對模擬所得的最優參數數據及其對應濃度條件進行回歸分析，選擇控制參數并將其與其他參數結合，找出其內在規律并由此預測其他濃度條件下的輸入參數初始值。該方法可以為HYDRUS-1D模擬并反解參數提供數據參考，基于此預測值來進一步優化參數可使模擬更加高效，得到的參數值更接近真實值，與此同時，也可在一定程度上減緩計算機運行壓力。本發明為污染物遷移的模擬提供參考，使更高效、精確地進行參數優化。

附圖說明