[发明专利]一种基于数值模型的渗流分析方法及系统

说明书

本申请提供一种基于数值模型的渗流分析方法及系统，涉及渗流分析技术领域。该方法包括根据达西渗流定律，建立多组材料中每个单一材料的达西渗流实验，获取单一材料的渗流系数；获取工程数据，参考达西渗流实验，建立多组材料层合的组合达西渗流实验，获取组合达西渗流实验的实验结果；根据组合达西渗流实验的实验结果，结合单一材料的渗流系数，建立关于多组材料的渗流流速分析模型；获取工程实测数据，结合渗流流速分析模型，确定理论渗流流速；根据水均衡方程，结合工程实测数据和理论渗流流速，获取多组材料的综合孔隙特征，确定实际渗流流速。该方法能够快速建立简单且可靠的针对多层层合材料的渗流分析模型，以为工程作业提供可靠数据参考。

技术领域

本申请涉及渗流分析技术领域，具体而言，涉及一种基于数值模型的渗流分析方法及系统。

背景技术

渗流是指流体在孔隙介质中的流动。渗流对水利工程的影响十分严重，不加以重视甚至会造成工程上的不可挽回的损失。对渗流的分析主要是分析渗流的渗透压力、渗透流量（坡降）以及渗流量。从这三方面出发进行渗流分析能够很好的进行渗流状态的确定和渗流情况的预测，以为针对工程渗流进行修复和调整提供重要的参数依据。

水利工程由于工程的功能需要和设计需要，往往成型后的工程材料并不单一，且是多种材料的组合，尤其是在常年经过渗流和溶蚀修复后的工程上，分层形式的材料组合更多见。这些材料的组合形式通常是分层形式的层合。由于不同材料的理化性能千差万别，所产生的渗流情况也就不同。综合形成的工程渗流情况也自然相对单一材料的情况更复杂。达西渗流定律是渗流分析的基础理论，通过渗流实验建立了关于渗流量、渗流流速以及材料参数之间的渗流作用关系。但达西渗流定律只针对恒定均匀渗流，且多用于单一材料的分析。对于层合形式的材料渗流分析，大多数的做法是建立不同材料之间的层间耦合关系，并进行复杂的耦合性分析，进而形成针对工程层合材料的渗流分析数值模型。

这样的分析方式一方面会耗费大量的人力和物力进行复杂的系统性分析，另一方面从开始进行分析到形成分析模型需要消耗较长的时间，不利于针对修复性的渗流分析或者工期较为紧张的工程设计分析。层合形成的材料组合总体上的渗流特性肯定是和层合中的每种材料渗流特性相关，若能够建立一个简单且较为准确的多层层合材料渗流分析数值模型来进行渗流情况的总体判断，以为工程作业提供可靠的数据参考，可大大提高工程作业的效率，也能减小进行复杂耦合分析所消耗的资源。

因此，设计一种基于数值模型的渗流分析方法及系统，能够快速建立简单且可靠的针对多层层合材料的渗流分析模型，以为工程作业提供可靠数据参考，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于数值模型的渗流分析方法，通过应用达西渗流定律确定多组层合材料中每种单一材料的渗流系数，为后边确定多组层合材料的渗流系数相关函数提供数据参考。同时，借助达西渗流实验延伸至对多组层合材料的达西渗流实验，可以快速的建立可靠的渗流分析数值模型，将多组层合材料的渗流系数看作是多组层合材料中单一材料渗流系数的相互作用结果，实质上是对多组层合材料进行材料特性的模型简化分析，形成关于多组层合材料的具有其渗流特征的材料模型，避免了耦合分析的复杂性，从整体上考量多组层合材料的渗流特征。借助形成的渗流分析模型能够快速的确定该种材料组合下的渗参数，为工程作业提供可靠的数据参考。

本申请实施例的目的还在于提供一种基于数值模型的渗流分析系统，通过达西渗流实验装置来实现对单一材料达西渗流实验以及进行延伸后的多组封层材料的达西渗流实验，为后续进行多组分层材料的渗流系数相关函数提供数据参考。利用数据处理单元来对采集的工程数据、工程实测数据以及数值分析模型进行数据的分析处理，快速高效的取得针对多组分层材料的渗流分析结果，为工程作业提供数据参考。