[发明专利]一种水闸闸基覆盖层渗透系数反演分析方法

摘要

本发明公开了一种水闸闸基覆盖层渗透系数反演分析方法，建立渗透系数反演分析的目标函数需要采用渗压的计算值和实测值，求解一个以渗透系数为未知变量的优化问题。若采用有限元法计算渗压，既耗时又无法建立显示表达的目标函数，给之后的优化问题的求解造成困难。本发明采用渗压计算值的响应面方程(即以渗压计算值为因变量和需要率定的渗透系数为自变量的函数)代替有限元计算，可以建立显示表达的目标函数，提高参数反演分析的效率。

主权项

1.一种水闸闸基覆盖层渗透系数反演分析方法，其特征在于，包括以下操作：1)根据水闸闸基的地质剖面图和闸基防渗布置图，建立闸基平面渗流有限元计算模型；并根据渗压计的埋设位置，在有限元模型中相应位置布置节点；2)根据水闸闸基的覆盖层地层岩性及其分布，明确覆盖层材料种类以进行其渗透系数反演分析；3)通过正交试验设计对反演分析的不同材料的渗透系数进行组合；4)利用有限元软件ANSYS热分析模块进行闸基渗流分析，根据不同的渗透系数组合，计算得到闸基的整体渗流情况，及相应于渗压计埋设处的节点位置渗压；5)构造渗压计算值的响应面方程如下：式中，为渗压计算值，是的函数，为覆盖层材料渗透系数的组合，用向量表示；K_i和K_j为第i和第j种材料的渗透系数；a_i、b_ij、c_i和C为响应面方程的系数；n为需要率定渗透系数的材料数量；根据不同渗透系数组合对应的渗压计算值，通过回归分析确定渗压计算值的响应面方程(1)的系数a_i、b_ij、c_i和C；6)利用渗压计算值的响应面方程(1)和由渗压计测得的渗压实测值，建立如下渗透系数反演分析的目标函数：式中，为目标函数，是的函数；为第k种工况下第i个测点的渗压计算值的响应面方程，为相应的渗压实测值；和分别为第j种材料渗透系数的上、下限；m、n、l分别为工况数、需要率定渗透系数的材料数量和测点数；7)采用LINGO软件搜索使(2)式目标函数值最小且(3)式成立的渗透系数组合，反演分析结束。