[发明专利]一种基于优化控制点确定水文地质参数的自动配线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定承压含水层水文地质参数的方法，尤其是涉及一种基于优化控制点实现自动配线确定承压含水层导水系数、贮水系数等水文地质参数的方法。

背景技术

近年来，随着我国人口的迅速增长和经济的快速发展，城市建设规模和速度前所未有，城市建设用地日益紧张，地下空间的开发和利用也日益紧迫，北京和沿海一些大城市地下轨道交通和车站、大型地下商场、地下停车场等大型深基坑工程层出不穷，这些深基坑的施工成败与能否较好的控制地下水关系密切，为降低深基坑工程的设计与施工风险，有必要通过抽水试验确定各含水层，特别是承压含水层的水文地质参数。此外，抽水试验也是煤炭资源等地质勘探的重要手段，其目的是研究含水层重要水文地质特征，取得含水层水文地质参数，评价含水层的富水性，并为预计矿井涌水量与对地下水综合利用的评价提供资料。因此，承压含水层水文地质参数的确定对揭示抽取地下水引起地下水变化和运动的基本规律有着重要的意义，而且为开采地下水和石油以及地下工程建设等生产活动提供理论依据和技术保障。

非稳定流承压完整井求取水文地质参数的方法主要有Jacob直线法、配线法和水位恢复法，其中配线法是最为常用的方法。传统方法采用人工配线，步骤相对繁琐，工作量较大，而且利用配线观察者的目测进行配线，存在较大的随意性，从而引入不必要的误差。随着计算机技术的发展，计算机配线早年主要停留在手动配线的阶段，通过程序实现了数据的自动录入，但曲线的拟合仍然依据主观的判断；近年来兴起了智能算法，如基于配线法的BP神经网络求解Theis模型（2010）等，但是这些智能算法已失去了配线法实现过程的直观性。

发明内容

发明目的：本发明基于配线法标准曲线与实测曲线基本重合，采用控制点带动所有实测点沿标准曲线移动，寻找离差平方和最小值的原理，提出一种实现自动配线确定承压含水层水文地质参数的方法，并结合抽水试验进行了验证。这一方法不仅精度高、易操作，而且具有计算快速，配线过程直观可见等优点。

技术方案：为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种基于优化控制点确定水文地质参数的自动配线方法，包括如下步骤：

A、进行承压含水层非稳定流抽水试验，得试验资料；

B、基于非稳定流承压含水层抽水试验资料，绘制实测数据曲线与配线法标准曲线，给出通过基于优化控制点的自动配线法实现实测曲线与标准曲线的拟合；

C、选取匹配点计算水文地质参数。

为了提高配线的精度和易操作性，所述步骤B为：采用控制点和辅助控制点带动所有实测数据点沿标准曲线移动，寻找离差平方和最小值，实现自动配线；所述步骤C为：根据配线结果计算水文地质参数。

为了进一步提高配线的精度、易操作性及直观性，所述步骤B包括如下步骤：

B1、绘制配线法标准曲线，所述标准曲线由m个理论点连线而成；

B2、录入实测数据，所述实测数据为n个，由程序直接读取Excel表格录入；

B3、确定控制点坐标A(x_A,y_A)，所述控制点A取n个实测数据的均值作为横坐标x_A，然后在x_A左右各取0.25，计算该范围内实测点纵坐标的均值y_A，得到控制点A(x_A,y_A)；由控制点A带动实测数据平移，每个理论点与控制点A在横、纵坐标方向有绝对距离和所述绝对距离即控制点至理论点的实际距离，与坐标无关，将控制点和所有实测数据点按平移量移动至标准曲线附近，计算每次的离差平方和f_A(k)（k=1、2…m），确定f_A的最小值，所述k表示第k次平移，同时也表示第k个理论点，k的取值范围为[1，m]；

B4、取辅助控制点B(x_B,y_B)，x_B=2/3×（实测数据最大值-实测数据最小值）+实测数据最小值，然后在x_B左右各取0.25，计算该范围内实测点纵坐标的均值y_B，得到控制点B(x_B,y_B)，用与步骤B3同样的方法寻找离差平方和f_B的最小值，取f_A、f_B中较小值，按对应的平移量移动实测数据，即可完成配线。

上述步骤B3中，标准曲线（理论点组成）和实测曲线（实测数据点组成）的双对数坐标值可能不同。