水文地質參數(shù)智能優(yōu)化計算

目錄
前言
第一章 基本概念與定義 1
第一節(jié) 基本概念 1
第二節(jié) 水文地質參數(shù) 2
第三節(jié) 抽水試驗 4
一、抽水試驗的目的、分類 4
二、抽水試驗資料的整理及水文地質參數(shù)計算 5
第二章 智能算法簡介 6
第一節(jié) 粒子群優(yōu)化算法 6
一、標準粒子群算法 6
二、標準粒子群算法流程 7
三、參數(shù)設置 7
第二節(jié) 蟻群算法 9
一、蟻群算法概述 9
二、基本蟻群算法 9
三、蟻群算法函數(shù)極值尋優(yōu)實現(xiàn)步驟及流程 10
四、計算參數(shù)的選擇 11
第三節(jié) 模擬退火算法 11
一、模擬退火算法概述 11
二、模擬退火算法原理 12
三、模擬退火算法的基本思想 12
四、模擬退火算法流程 13
五、計算參數(shù)的選擇 13
第四節(jié) 遺傳算法 14
一、遺傳算法概述 14
二、遺傳算法基本原理 14
三、遺傳算法計算流程 15
四、計算參數(shù)的選擇 16
第五節(jié) 差分進化算法 16
一、差分進化算法概述 16
二、差分進化算法原理 17
三、差分進化算法流程 17
四、計算參數(shù)的選擇 17
第三章 承壓完整井非穩(wěn)定流抽水試驗 19
第一節(jié) 無界承壓含水層完整井流 19
一、泰斯(Theis)非穩(wěn)定流 19
二、井函數(shù)W(u)的近似解 21
三、井函數(shù)W(u)的數(shù)值解 22
第二節(jié) Theis降深-時間配線法 24
一、Theis降深-時間配線法求解水文地質參數(shù) 24
二、計算例題3.1 26
三、標準粒子群優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 27
四、基于標準PSO算法的降深-時間優(yōu)化配線法計算實例 29
五、PSO算法參數(shù)取值影響分析 33
第三節(jié) Theis降深-距離配線法 35
一、Theis降深-距離配線法求解水文地質參數(shù) 35
二、計算例題3.2 36
三、帶壓縮因子粒子群(YSPSO)優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 38
四、基于YSPSO算法的降深-距離優(yōu)化配線法計算實例 38
五、YSPSO算法參數(shù)取值影響分析 42
第四節(jié) Theis降深-時間距離配線法 43
一、Theis降深-時間距離配線法求解水文地質參數(shù) 43
二、計算例題3.344
三、線性遞減權重粒子群(LinWPSO)優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 47
四、LinWPSO算法降深-時間距離優(yōu)化配線法計算實例 48
五、LinWPSO算法參數(shù)取值影響分析 55
第五節(jié) Theis降深-距離時間配線法 57
一、Theis降深-距離時間配線法求解水文地質參數(shù) 57
二、計算例題3.4 58
三、帶壓縮因子的粒子群(YSPSO)算法實現(xiàn)降深-距離時間優(yōu)化配線 60
第六節(jié) 雅各布(Jacob)降深-時間直線圖解法 62
一、降深-時間直線圖解法求解水文地質參數(shù) 62
二、計算例題3.5 63
三、基于最小二乘法的自動優(yōu)化Jacob降深-時間直線圖解法 64
四、基于最小二乘法的自動優(yōu)化Jacob降深-時間直線圖解法計算實例 64
第七節(jié) 雅各布(Jacob)降深-距離直線圖解法 66
一、降深-距離直線圖解法求解水文地質參數(shù) 66
二、計算例題3.6 67
三、基于最小二乘法曲線擬合的降深-距離直線圖解法 68
四、基于最小二乘法曲線擬合的降深-距離直線圖解法計算實例 68
第八節(jié) 雅各布(Jacob)降深-時間距離直線圖解法 69
一、降深-時間距離直線圖解法求解水文地質參數(shù) 69
二、計算例題3.7 70
三、基于最小二乘法曲線擬合的降深-時間距離直線圖解法 70
四、基于最小二乘法曲線擬合的降深-時間距離直線圖解法計算實例 70
第九節(jié) 水位恢復法 72
一、水位恢復法求解水文地質參數(shù) 72
二、計算例題3.8 73
三、基于最小二乘法的水位恢復直線圖解法 74
四、基于最小二乘法的水位恢復直線圖解法計算實例 75
第十節(jié) 大直徑井抽水試驗優(yōu)化配線 76
一、Papadopulos和Cooper(1967)大直徑井非穩(wěn)定流基本理論 76
二、Papadopulos和Cooper(1967)大直徑井配線法求解水文地質參數(shù) 78
三、計算例題3.9 79
四、改進的SAPSO算法大口井優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 79
第十一節(jié) 各向異性介質中的完整井流 84
一、Papadopulos模型解 84
二、Papadopulos模型配線法求解水文地質參數(shù) 85
三、計算例題3.10 86
四、標準粒子群優(yōu)化(PSO)配線求解各向異性介質含水層水文地質參數(shù) 88
五、SA+PSO混合算法求解各向異性介質含水層水文地質參數(shù) 93
六、不同優(yōu)化方法分析對比 94
第四章 定降深承壓完整井非穩(wěn)定流抽水試驗 96
第一節(jié) 無越流定降深單井非穩(wěn)定流G(λ)-λ標準曲線配線法 96
一、G(λ)-λ標準曲線配線法求解水文地質參數(shù) 96
二、井函數(shù)G(λ)的近似解 98
三、傳統(tǒng)G(λ)-λ標準曲線配線法計算實例 98
四、自適應慣性權重粒子群(SAPSO)定降深抽水試驗優(yōu)化配線法 101
五、自適應慣性權重粒子群算法優(yōu)化配線法計算實例一 102
六、自適應慣性權重粒子群算法優(yōu)化配線法計算實例二 105
第二節(jié) 直線圖解法 109
一、直線圖解法求解水文地質參數(shù) 109
二、基于最小二乘法曲線擬合的直線圖解法 110
三、計算實例 111
第三節(jié) 第一類越流系統(tǒng)定降深非穩(wěn)定流標準曲線配線法 112
一、G(λ.rBw)-λ標準曲線配線法基本原理 112
二、RandWPSO配線法求解水文地質參數(shù) 114
三、隨機權重粒子群G(λ.rBw)-λ.Q-t優(yōu)化配線法計算實例 115
第五章 直線邊界附近的單井非穩(wěn)定流抽水試驗 120
第一節(jié) 直線隔水邊界附近的單井非穩(wěn)定流 120
一、標準曲線配線法求解水文地質參數(shù) 120
二、遺傳算法優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 123
三、隔水邊界遺傳算法優(yōu)化配線法計算實例分析 124
第二節(jié) 直線補給邊界附近的單井非穩(wěn)定流 129
一、標準曲線配線法求解水文地質參數(shù) 129
二、基于隨機權重粒子群(RandWPSO)優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 132
三、基于RandWPSO算法的補給邊界降深-距離優(yōu)化配線法計算實例 132
第六章 第一類越流系統(tǒng)非穩(wěn)定流抽水試驗 136
第一節(jié) 第一類越流系統(tǒng)非穩(wěn)定流抽水試驗標準曲線配線法 136
一、第一類越流系統(tǒng)標準曲線配線法求解水文地質參數(shù) 136
二、Hantush和Jacob井函數(shù)W(u.Br)近似解 139
三、Hantush和Jacob井函數(shù)W(u.Br)數(shù)值解的推導 141
四、學習因子同步變化粒子群(LnCPSO)優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 143
五、學習因子同步變化粒子群算法越流系統(tǒng)降深-時間配線法計算分析 144
六、LnCPSO算法參數(shù)取值影響分析 149
第二節(jié) 定點喂食粒子群優(yōu)化算法(LFPSO)151
一、問題的提出 151
二、定點喂食的思路 151
三、計算公式及實施步驟 152
四、定點喂食粒子群LFeHPSO算法優(yōu)化配線法計算步驟 153
五、LFeHPSO算法優(yōu)化配線計算實例 154
第三節(jié) 根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)抽水試驗資料確定水文地質參數(shù) 156
一、傳統(tǒng)標準曲線配線法求解水文地質參數(shù) 156
二、蟻群算法優(yōu)化(ACO)配線求解水文地質參數(shù) 159
三、基于蟻群算法的越流系統(tǒng)穩(wěn)定流優(yōu)化配線計算實例 159
四、免疫算法(Immune)的越流系統(tǒng)穩(wěn)定流優(yōu)化配線 162
五、基于隨機權重粒子群的越流系統(tǒng)穩(wěn)定流優(yōu)化配線計算分析 164
第七章 第二類越流系統(tǒng)非穩(wěn)定流抽水試驗 166
第一節(jié) 基本情況 166
第二節(jié) 根據(jù)短時間抽水試驗資料求解水文地質參數(shù) 167
一、配線法求解水文地質參數(shù) 167
二、弱透水層彈性釋水越流井函數(shù)H(u.β)的數(shù)值解 169
三、自適應慣性權重粒子群(SAPSO)優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 171
四、自適應慣性權重粒子群算法優(yōu)化配線計算分析 172
五、基于定點喂食的粒子群算法(LFPSO)例題計算分析 178
第三節(jié) 根據(jù)長時間抽水試驗資料求解水文地質參數(shù) 181
第八章 潛水完整井非穩(wěn)定流抽水試驗 183
第一節(jié) 考慮遲后疏干的博爾頓(Boulton)模型 183
一、傳統(tǒng)博爾頓配線法 183
二、Boulton井函數(shù)的數(shù)值計算及近似處理 186
三、傳統(tǒng)博爾頓配線法計算例題8.1 187
四、基于隨機權重粒子群(RandWPSO)的Boulton模型優(yōu)化配線法 193
五、潛水非穩(wěn)定流Boulton模型RandWPSO算法優(yōu)化配線計算實例 194
六、基于定點喂食的隨機權重粒子群算法優(yōu)化(LFRandWPSO)配線計算流程 206
七、LFRandWPSO算法優(yōu)化配線計算分析 207
第二節(jié) 其他Boulton模型實例優(yōu)化配線計算分析 210
一、5套潛水非穩(wěn)定流抽水試驗資料LFRandWPSO算法優(yōu)化配線分析 210
二、Boulton模型粒子群優(yōu)化配線算法的改進 221
第三節(jié) 考慮含水層各向異性及遲后疏干的紐曼(Neuman)模型 232
一、Neuman配線法 232
二、Neuman井函數(shù)的求解 233
三、先配B曲線后配A曲線配線法計算步驟及計算例題245
四、先配A曲線后配B曲線配線法計算步驟及計算例題257
第四節(jié) 不同Neuman配線法求解的差異性分析 260
一、Neuman配線法的配線類型 261
二、不同Neuman配線方法計算結果分析 261
第九章 承壓非完整井非穩(wěn)定流抽水試驗 263
第一節(jié) 承壓非完整井標準曲線配線法基本原理 263
一、承壓非完整井非穩(wěn)定流基本方程 263
二、非完整井井函數(shù)的求解 264
第二節(jié) 根據(jù)抽水試驗資料確定水文地質參數(shù) 269
一、承壓非完整井配線計算步驟 270
二、承壓非完整井計算例題9.1 271
第三節(jié) 隨機權重粒子群非完整井優(yōu)化配線求解文地質參數(shù) 272
一、基于隨機權重粒子群非完整井優(yōu)化配線求解水文地質參數(shù) 272
二、基于RandWPSO算法的非完整井優(yōu)化配線計算實例 272
第十章 其他水文地質參數(shù)智能優(yōu)化求解 278
第一節(jié) 承壓含水層微水試驗 278
一、承壓含水層微水試驗配線法求解水文地質參數(shù) 278
二、基于線性遞減權重粒子群優(yōu)化(LinWPSO)配線求解水文地質參數(shù) 282
三、線性遞減權重粒子群算法優(yōu)化配線計算實例 282
第二節(jié) 彌散系數(shù)智能優(yōu)化配線法 285
一、標準曲線配線法 285
二、蟻群算法優(yōu)化配線求解彌散系數(shù) 289
三、基于蟻群算法的彌散系數(shù)優(yōu)化配線計算分析 289
四、基于標準粒子群(PSO)的彌散系數(shù)優(yōu)化配線計算分析 293
五、基于差分進化的彌散系數(shù)優(yōu)化配線計算分析 296
參考文獻 299
附錄 302
附錄1 降深-時間配線法 3