[發(fā)明專利]直線邊界非穩(wěn)定流抽水試驗水文地質(zhì)參數(shù)智能計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110232320.X
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113050190A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張勇
• 申請（專利權(quán)）人: 河北益坤巖土工程新技術(shù)有限公司;張勇
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01V9/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

1.直線邊界非穩(wěn)定流抽水試驗水文地質(zhì)參數(shù)智能計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)直線邊界附近的非穩(wěn)定流抽水試驗，獲取觀測孔降深-時間s-t觀測數(shù)據(jù)，在對數(shù)坐標系下繪制s-t試驗曲線；

S2：根據(jù)邊界條件、觀測井位置的不同，在相同模數(shù)的對數(shù)坐標下，繪制標準曲線，根據(jù)最小二乘法原理，構(gòu)建試驗曲線與試驗曲線配線擬合時最小離差平方和目標函數(shù)；

S3：初始化智能優(yōu)化算法中的參數(shù)，采用智能優(yōu)化算法求解配線離差平方和目標函數(shù)的最小值，完成試驗曲線與標準曲線的最優(yōu)擬合；

S4：標準曲線為單一曲線時、計算試驗曲線在最優(yōu)擬合時的縱、橫移動距離a、b，當標準曲線為曲線簇時，計算試驗曲線在最優(yōu)擬合時的縱、橫移動距離a、b及抽水井至隔水，或補給，邊界的距離d；

S5：在試驗曲線與標準曲線最優(yōu)擬合時，隨機選取一個匹配點，根據(jù)匹配點在兩個坐標系中的值，根據(jù)公式計算水文地質(zhì)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線邊界非穩(wěn)定流抽水試驗水文地質(zhì)參數(shù)智能計算方法，其特征在于，所述S3的智能優(yōu)化算法包括以下子步驟：

S31：構(gòu)建目標函數(shù)；

S32：選取人工智能計算方法，初始化智能優(yōu)化算法中的參數(shù)，求解配線離差平方和目標函數(shù)的最小值，完成試驗曲線與標準曲線的最優(yōu)擬合，計算含水層水文地質(zhì)參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線邊界非穩(wěn)定流抽水試驗水文地質(zhì)參數(shù)智能計算方法，其特征在于，所述智能優(yōu)化算法包括蟻群算法、粒子群算法、模擬退火算法、遺傳算法、差分進化算法、免疫算法和禁忌搜索算法。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線邊界非穩(wěn)定流抽水試驗水文地質(zhì)參數(shù)智能計算方法，其特征在于，所述邊界為直線隔水邊界時，單井非穩(wěn)定流抽水試驗的井函數(shù)為：

當觀測孔位于抽水井和邊界相垂直的軸線上時，若觀測孔至實井的距離r₁＝r，則r₂＝2d±r，±號則根據(jù)觀測孔的位置確定，則

井函數(shù)

其中，r₁為觀測孔至實井的距離；r₂為觀測孔至虛井的距離；d為抽水井至隔水邊界的距離，W(u)為Theis井函數(shù)；T為導(dǎo)水系數(shù)；t為自抽水開始到計算時刻的時間；r為觀測孔至抽水孔的距離；S為含水層的貯水系數(shù)；E_i(-u)為指數(shù)積分函數(shù)；

標準曲線為試驗曲線為s-t，配線離差平方和最小目標函數(shù)為：

如果抽水井到隔水邊界距離d和觀測孔至實井的距離r為已知值，且觀測井位于隔水邊界和抽水井之外，根據(jù)最小二乘法基本原理，則目標函數(shù)可采用公式：

如果觀測井位于隔水邊界和抽水井之間，則目標函數(shù)可采用下面公式：

如果抽水井到隔水邊界距離d是未知量，觀測孔至實井的距離r為已知值，則目標函數(shù)稍微復(fù)雜一些，未知量變?yōu)槿齻€(a，b，d)，同樣，目標函數(shù)也可采用上面的公式，需要進行多元函數(shù)尋優(yōu)計算，迭代優(yōu)化完成后，可以計算出s-t曲線配線移動參數(shù)a和b以及抽水井到隔水邊界距離d，

水文地質(zhì)參數(shù)計算公式為：

式中，T為導(dǎo)水系數(shù)，S為貯水系數(shù)，Q表示抽水井流量，M表示含水層厚度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線邊界非穩(wěn)定流抽水試驗水文地質(zhì)參數(shù)智能計算方法，其特征在于，所述邊界為直線補給邊界時，單井非穩(wěn)定流抽水試驗的井函數(shù)為：

當觀測孔位于抽水井和邊界相垂直的軸線上時，若觀測孔至實井的距離r₁＝r，則r₂＝2d±r，則：

式中，d表示抽水井到隔水邊界距離，r表示觀測孔至實井的距離；

井函數(shù)：

標準曲線為試驗曲線為s-t，配線離差平方和最小目標函數(shù)為：

如果抽水井到隔水邊界距離d和觀測孔至實井的距離r為已知值，且觀測井位于隔水邊界和抽水井之外，則目標函數(shù)可采用公式：

如果觀測孔位于抽水井與補給邊界之間，則目標函數(shù)為公式：

如果觀測孔位于補給邊界與抽水井之外，則目標函數(shù)為公式：

如果補給邊界方位已知，抽水井到補給邊界距離d是未知量，觀測孔至實井的距離r為已知值，則目標函數(shù)未知量為三個(a，b，d)，不同于兩個未知數(shù)的計算，目標函數(shù)需要采用上面的公式，進行多元函數(shù)尋優(yōu)計算，迭代優(yōu)化完成后，可以計算出s-t曲線配線移動參數(shù)a和b以及抽水井到補給邊界距離d，確定配線標準曲線的配線參數(shù)r/d值，對于補給邊界，一般情況下，抽水井到補給邊界的距離d是已知的，

水文地質(zhì)參數(shù)計算公式為：

式中，T為導(dǎo)水系數(shù)，S為貯水系數(shù)，Q表示抽水井流量，表示直線補給邊界時，單井非穩(wěn)定流抽水試驗的井函數(shù)。