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基于和声搜索算法的地下水污染源与未知含水层参数的同步反演研究被引量：13: 2012年; 地下水污染源反演问题和含水层参数反演问题都是典型的地下水逆问题。在未知含水层参数(渗透系数、弥散度等)等先决信息的情况下进行地下水污染源反演计算时,需要根据已有的监测数据(水位和浓度等)对地下水污染源和未知含水层参数进行同步反演。在同步反演优化问题中,决策变量包括污染源位置、强度以及待求的含水层参数。本文对同步反演模型的框架组成(包括污染物迁移模型和反演优化模型)进行分析后,在对已有的各种和声搜索改进算法进行研究的基础上结合同步反演模型提出一种改进的和声搜索算法,最后将同步反演模型和改进的和声搜索算法应用于具体的算例研究。研究表明,改进的和声搜索算法具有算法稳定高效、求解精度高等特点,能够广泛应用于复杂的地下水污染源和含水层参数反演问题。; 江思珉蔡奕王敏周念清; 关键词：同步反演和声搜索算法

裂隙网络模型在地下水数值模拟中的应用研究进展被引量：2: 2013年; 地下水在裂隙介质中的渗流和运移过程与在多孔介质中的过程存在机理上的差别,这与裂隙系统的尺度效应和非均质性有关,这也给数值模拟带来困难。采用裂隙网络模型可以对发生在不同尺度上的渗流和运移过程进行模拟,从而有效地解决以上存在的问题。构建裂隙网络模型的方法主要有体视学方法和随机模拟方法。按照假设条件和概念框架的不同,裂隙网络模型主要可分为连续体模型、离散裂隙模型和混合模型,在应用过程中可根据研究区的实际情况选择合适的模型。本文在对已有成果进行综合论述的基础上,指出其中存在的不足和需要改进之处,从而为以后的进一步研究指明方向。; 胡鹏朱国荣江思珉; 关键词：数值模拟地下水

DNAPLs在低渗透性夹层影响下的迁移和分布特征研究被引量：7: 2015年; 重非水相流体(DNAPL)在地下介质中的运移分布受多种因素影响,包括DNAPLs的物化性质、泄漏速率、地下水流速、介质非均质性等。本文基于T2VOC程序对DNAPLs在非均质地层(含低渗透性夹层)中的迁移和分布特征进行了数值模拟,分别采用三相毛管压力函数Parker模型和二相毛管压力函数van Genuchten模型,研究了夹层的饱和渗透率、地下水流速对DNAPLs运移和分布的影响。研究表明,地下水流速的增大显著促进了DNAPLs的水平和垂向运移;相同流速情况下,非均质层(低渗透性夹层)饱和渗透率的减小使得DNAPLs污染羽形态及空间路径出现了明显蓄积和绕流。模拟结果可为DNAPLs污染场地识别与修复提供了理论基础与技术支持,便于进一步研究其在地下饱和非均质介质中的运移。; 浦烨枫江思珉栗现文吉久霞; 关键词：非均质渗透率毛管压力

地下水污染源反演的Hooke-Jeeves吸引扩散粒子群混合算法被引量：9: 2012年; 根据污染物质量浓度监测数据进行地下水污染源反演是一类典型的地下水逆问题,该问题可转化为决策变量为污染源位置和强度的最优化问题进行求解。基于Hooke-Jeeves粒子群混合算法,引入吸引扩散粒子群(ARPSO)算法的粒子群发散算子,保证混合算法的种群多样性,并提出HJ-ARPSO混合算法,再结合地下水污染物迁移模型MT3DMS反演地下水污染源的位置和强度信息。在已知污染源位置和未知污染源位置两种情形下,分别利用HJ-ARPSO算法、HJ-PSO算法和GA算法进行地下水污染源反演。在两种情形下,HJ-ARPSO算法均具有较高的寻优成功率(分别对应为100%和90%);与之相比,未引入粒子群发散算子的HJ-PSO算法在未知污染源位置情形下其寻优成功率迅速降为60%;GA算法寻优效率则最低。算例结果表明,HJ-ARPSO算法是一种有效的地下水污染源反演优化算法。; 江思珉王佩施小清郑茂辉; 关键词：地下水粒子群算法逆问题

区域分解预处理器研究及其在地下水模拟中的应用: 2012年; 地下水数值计算中,如何提高大型稀疏线性代数方程组的求解效率一直备受关注.条件预处理共轭梯度方法是求解大型稀疏线性代数方程组的有效方法,而如何构造高效的预处理器至关重要.本文基于有限元理论介绍了区域分解预处理器(domain decomposition preprocessor,DDP)的设计原理及实现过程,将其与预处理共轭梯度法结合为区域分解预处理共轭梯度法(DDP-PCG)并应用于地下水模拟中.文中首先采用具有解析解的均质稳定流模型验证了DDP-PCG的可靠性;接着对该模型研究区进行不同规模网格剖分,均采用CG,Jacobi-PCG,SSOR-PCG,DDP-PCG求解,结果表明DDP-PCG迭代收敛次数几乎不随网格规模发生变化,具有很强的鲁棒性;随着网格规模的增加,DDP-PCG求解效率优势更加显著.最后针对承压含水层介质参数连续变化和突变两种非均质问题,对研究区进行大规模网格剖分,进一步证明在相同误差限下,DDP-PCG的求解效率高于其它三种方法.; 王佩朱国荣江思珉孙斌堂; 关键词：有限元方法地下水模拟

单纯形模拟退火算法反演地下水污染源强度被引量：14: 2013年; 基于单纯形模拟退火混合算法(SMSA混合算法),结合污染物迁移问题的解析解反演地下水污染源的强度变化历时曲线.SMSA混合算法结合了单纯形法的确定性搜索和模拟退火算法的全局概率搜索机制,是一种高效的混合优化算法;同时采用Yeh提出的解析解,它具有可靠性强、易于编程实现和扩展性强的特点.计算结果显示,1维、2维、3维情形下点污染源的反演浓度均较好地再现了真实的污染物释放过程,这表明基于SMSA混合算法和Yeh解析解的反演方法是一种有效的地下水污染源重建方法.; 江思珉张亚力蔡奕郑茂辉; 关键词：单纯形法模拟退火算法

基于遗传算法的模式搜索法求解地下水管理模型被引量：9: 2011年; 为改善遗传算法局部寻优精度较差的固有缺陷,该文引入一种新的基于遗传算法的模式搜索法求解地下水管理模型。首先通过在遗传算法中引入精英保留的进化策略,提高遗传算法的收敛性,进行全局搜索得到全局近似最优解,在此基础上采用局部寻优类算法模式搜索法进一步改善优化结果,最后将该混合优化方法用于求解一个地下水管理的基准问题。计算结果表明,基于改进遗传算法的模式搜索法,改善了单一遗传算法局部寻优精度较差的缺陷,在地下水管理模型的优化求解中具有较好的应用前景。; 周念清陈剑桥江思珉; 关键词：地下水管理模型遗传算法精英保留策略模式搜索法

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国家自然科学基金(41002078)