基于区域分解原理的水文地质参数并行寻优

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjq888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
以有限单元法和有限差分法为代表的地下水数值模拟技术一直被人们作为地下水模拟的重要手段,它是分析地下水中污染物运移的必不可少的第一个环节,也为区域地下水资源管理提供了有力的技术支持。运用数值计算方法反演水文地质参数是模型识别阶段调整模型参数的重要手段之一,它确保了地下水数值模拟的正确性与有效性,同时它也为正确认识研究区的水文地质条件提供了有力的帮助,特别是当研究区缺乏足够的钻探资料确定地层参数的空间展布时,逆问题的求解对于实际工作更有着指导意义。 运用数值计算方法确定水文地质参数的问题是一个复杂的非线性优化问题。由于优化问题的数学模型中存在地下水流的数学模型作为约束条件,且研究区的实际水文地质条件的复杂多样,导致优化问题的求解具有一定的难度。 本文在总结目前运用数值方法确定水文地质参数的基本原理和常用方法的基础上,分析了现存方法对于求解大型问题时面临的主要问题和难点。针对问题入手,本文引入了区域分解法(DDM)的基本思想,利用方法的基本原理,将确定水文地质参数的优化问题分解为各参数分区的子域寻优问题,通过寻找子问题组合的Nash均衡保证了整体区域的整体最优。由于通过区域分解法得到的子域优化问题待定参数减少,水流模型求解规模缩小,有效的降低了求解的难度,因此在优化方法的选择上就更为灵活,本文采取。Hooke-Jeeves方法求解优化问题,该方法无需求解目标函数的导数,操作简单,在工程实践中具有广泛的实用价值。 同时由于区域分解法本身高度并行,分解后的子问题的主要步骤在各子域内独立进行,因此本文结合分布式机群计算技术,通过消息传递的编程模型,实现了水文地质参数寻优的并行求解。这种基于DDM和机群计算的并行模拟技术既充分利用了现有的硬件资源,又不增加太多的编程工作量(只需在原有的串行程序的基础上添加少许语句),因此方法具有投资少、可扩展性强的特点,并行实现非常方便。 文章首先由简单实例开始,通过一个规则区域两子域问题说明了基于区域分解算法求解水文地质参数方法的具体实施步骤,并验证了该方法的可靠性。在此基础上,进而将该方法运用于山东莱芜鹏山水源地开采条件下的水文地质数值模拟,该地区的水文地质数学模型属于接受大气降雨补给的潜水系统,具有三个参数分区。通过工程实例的计算再次显示了方法的可操作性和结果的可信度。 总而言之,运用区域分解法求解水文地质参数可以将“大型问题分解为小型问题”,“将串行问题分解为并行问题”,涉及了水文地质,应用数学和计算机应用等多学科的知识,对于地下水数值模拟的研究具有一定的启发性。
其他文献
  耕地生态安全诊断是改善耕地生态系统安全状况、促进耕地可持续利用的重要基础。针对耕地生态系统的不确定性,本文构建了基于PSR模型的评价指标体系,在了解集对分析原理的
会议
  混凝土框架结构的检测鉴定一般可分为安全性鉴定和正常使用性鉴定,而耐久性鉴定是结构正常使用性鉴定中的一个重要组成部分,本文以某学校为例,结合相应的规范和标准,提出了大
  城市屋顶既有钢结构由于其所处的使用环境,其安全问题不容忽视,结合典型的工程实例,介绍既有屋顶钢结构的检测鉴定要点和方法,发现屋顶钢结构结构常见的问题,为屋顶既有钢结构
本文针对刘家峡水电站长期经济运行问题,根据动态规划的最优性原理,结合水电站水库优化调度的要求,建立了水库优化调度模型,并对径流资料样本进行分析,选择和确定性优化调度计算,求
当游船驶离乌斯怀亚,穿越德雷克海峡,距离南极洲越来越近时,在南极留下足迹的梦想就要变成现实,此刻胸中暗流激荡,遗憾却在瞬间从心底翻涌而出,使我从踏访南极的梦里逾越到南
一维水沙数学模型已在防洪、航运及水库泥沙等工程领域得到了广泛的应用。本文在系统分析一维非恒定水流和泥沙数学模型的发展历史和研究现状的基础上,结合实际洪水演进模拟、
  针对某重力式挡土墙局部倒塌事故,分析局部倒塌的原因,通过对挡土墙及排水措施进行检测鉴定,得出挡土墙砌体质量与排水孔布置不符合规范要求。按照现行规范和软件对挡土墙的
会议
  介绍了上海市某优秀历史建筑的综合检测评估工作,从建筑风格、结构体系、完损状况、材料性能、静力计算及抗震分析等方面分述。评估结果表明该建筑除个别钢梁外,静力验算结
目前,基金产品越来越多,品种也不断丰富。不仅同类基金较多,而且同一基金管理公司旗下的基金品种也各异。面对种类繁多的基金产品,除了为投资者创造可选品种的同时,也为投资
信号发生器是一种常见的信号源,广泛应用于电子技术实验、自动控制系统等教学和科学研究领域。常见的信号发生器输出通道较少,输出信号的精度不高、稳定性一般,难以满足继电保护