本文關(guān)鍵詞：黃河灘地砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流Forchheimer模型參數(shù)預(yù)測

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【摘要】：隨著山西省經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源短缺問題逐漸成為限制山西省發(fā)展的重要性因素。抽取黃河灘地地下水作為解決水資源短缺問題的一種手段開始被廣泛利用，但工程實際可抽取地下水流量和理論取水流量總是相差過大，，由此需要建立能夠描述取水滲流特性并能較精確地計算滲流流量的滲流模型。 本文以黃河中游河床自然沉積砂卵石介質(zhì)為研究對象，進(jìn)行了黃河河床天然砂卵石介質(zhì)、同徑砂卵石介質(zhì)和不同級配的砂卵石介質(zhì)中的滲流試驗；分析了不同砂卵石介質(zhì)中的滲流特性；建立了適宜描述黃河灘地砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流的滲流模型并確定了模型參數(shù)。分析了不同級配砂卵石介質(zhì)的物理性指標(biāo)與非達(dá)西滲流模型參數(shù)之間的關(guān)系及其影響程度；進(jìn)行了輸入變量為不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)和有效孔隙率任意組合下的模型試算，通過比較模型計算精度最終建立了以不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)和有效孔隙率為輸入變量，以非達(dá)西滲流模型參數(shù)滲透率和慣性系數(shù)為輸出變量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。本文研究結(jié)論： (1)黃河灘地砂卵石介質(zhì)中滲流的水力梯度與滲透流速之間不是很好地符合達(dá)西定律，而呈非線性關(guān)系，F(xiàn)orchheimer方程能很好地描述這一階段的水流運動過程；黃河河床天然砂卵石介質(zhì)、剔除了≥9cm(大漂石)和≤0.01cm（特細(xì)顆粒）的砂卵石介質(zhì)、平均粒徑大于2mm的砂卵石介質(zhì)、不同級配砂卵石介質(zhì)的砂卵石介質(zhì)中的滲流特性不能很好地符合達(dá)西線性定律，而符合Forchheimer方程，滲流流態(tài)處于紊流狀態(tài)； (2)不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)、有效孔隙率是影響砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流模型參數(shù)的主要影響因素，可以用不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)、有效孔隙率預(yù)測砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流模型參數(shù)。但由于各主要影響因素與模型參數(shù)之間呈現(xiàn)出不同的擬合關(guān)系，如乘冪關(guān)系、指數(shù)關(guān)系、二項式關(guān)系，輸入變量和預(yù)測變量之間呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性關(guān)系，因此需選用具有復(fù)雜非線性輸入輸出特性的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模。 (3)建立的關(guān)于預(yù)測滲透率和慣性系數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠給出比較滿意的預(yù)測值。網(wǎng)絡(luò)模型在較小的訓(xùn)練次數(shù)下即完成了訓(xùn)練，模型預(yù)測變量滲透率和慣性系數(shù)的預(yù)測精度可達(dá)89%以上，達(dá)到了目標(biāo)精度。 本文就通過黃河灘地砂卵石介質(zhì)的物理性指標(biāo)預(yù)測砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流模型參數(shù)展開了較為深入的研究，所得結(jié)論對黃河灘地取水工程有著重要的理論意義和實際價值。
【關(guān)鍵詞】：黃河灘地 砂卵石介質(zhì) 非達(dá)西滲流 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 滲透率 慣性系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV139.16
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-22
• 1.1 問題的提出與研究意義10-11
• 1.1.1 問題的提出10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)11-18
• 1.3 論文的研究內(nèi)容18-19
• 1.4 研究的技術(shù)路線19-22
• 第二章 試驗條件與方案22-32
• 2.1 河床砂卵石介質(zhì)22-24
• 2.1.1 試驗所用砂卵石介質(zhì)概述22-23
• 2.1.2 黃河灘地砂卵石介質(zhì)質(zhì)地23-24
• 2.1.3 試驗所用砂卵石介質(zhì)結(jié)構(gòu)24
• 2.2 試驗方案24-28
• 2.2.1 試驗總體設(shè)計24-25
• 2.2.2 黃河河床天然砂卵石介質(zhì)中滲流特性試驗的研究方案25-26
• 2.2.3 同徑砂卵石介質(zhì)中滲流特性試驗的研究方案26-27
• 2.2.4 不同級配砂卵石介質(zhì)中滲流特性試驗的研究方案27
• 2.2.5 砂卵石介質(zhì)滲流模型參數(shù)預(yù)報模型的研究方案27-28
• 2.3 試驗儀器28-29
• 2.3.1 砂卵石介質(zhì)滲流試驗裝置28-29
• 2.3.2 輔助試驗儀器29
• 2.4 試驗方法29-32
• 2.4.1 試驗過程29-30
• 2.4.2 所需物理量的測量30-32
• 第三章 黃河灘地砂卵石介質(zhì)滲流模型的研究32-46
• 3.1 黃河河床天然砂卵石介質(zhì)中滲流特性的試驗研究32-35
• 3.2 同徑砂卵石介質(zhì)中滲流特性的試驗研究35-39
• 3.3 不同級配砂卵石介質(zhì)中滲流特性的試驗研究39-43
• 3.4 黃河灘地砂卵石介質(zhì)滲流模型選擇及模型參數(shù)的確定43
• 3.5 小結(jié)43-46
• 第四章 影響砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流模型參數(shù)的主要因素46-70
• 4.1 砂卵石介質(zhì)級配對模型參數(shù)的影響46-50
• 4.1.1 砂卵石介質(zhì)特征粒徑指標(biāo)與滲透率之間的關(guān)系47-48
• 4.1.2 砂卵石介質(zhì)特征粒徑指標(biāo)與慣性系數(shù)之間的關(guān)系48-50
• 4.2 砂卵石介質(zhì)曲率系數(shù)與模型參數(shù)之間的關(guān)系50-54
• 4.2.1 砂卵石介質(zhì)曲率系數(shù)與滲透率之間的關(guān)系50-52
• 4.2.2 砂卵石介質(zhì)曲率系數(shù)與慣性系數(shù)之間的關(guān)系52-54
• 4.3 砂卵石介質(zhì)不均勻系數(shù)與模型參數(shù)之間的關(guān)系54-63
• 4.3.1 不均勻系數(shù)和限制粒徑對模型參數(shù)的影響54-57
• 4.3.2 不均勻系數(shù)和 d30對模型參數(shù)的影響57-60
• 4.3.3 不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)對模型參數(shù)的影響60-63
• 4.4 砂卵石介質(zhì)的有效孔隙率對模型參數(shù)的影響63-67
• 4.5 小結(jié)67-70
• 第五章 黃河灘地砂卵石介質(zhì)非達(dá)西滲流模型參數(shù)預(yù)報模型70-100
• 5.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型簡介70-71
• 5.2 訓(xùn)練樣本71-72
• 5.2.1 訓(xùn)練樣本選取原則71
• 5.2.2 樣本預(yù)處理71-72
• 5.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型初始化72-74
• 5.3.1 算法的選擇72-73
• 5.3.2 隱含層73
• 5.3.3 傳遞函數(shù)73-74
• 5.3.4 輸入層74
• 5.3.5 輸出層74
• 5.4 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練74-77
• 5.4.1 學(xué)習(xí)率74-75
• 5.4.2 最大訓(xùn)練次數(shù)75
• 5.4.3 訓(xùn)練目標(biāo)75
• 5.4.4 Matlab 程序?qū)崿F(xiàn)75-77
• 5.5 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練效果77-92
• 5.5.1 預(yù)測滲透率的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型77-88
• 5.5.2 預(yù)測慣性系數(shù)的 BP 模型88-92
• 5.6 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型泛化能力驗證92-98
• 5.7 小結(jié)98-100
• 第六章 結(jié)論與展望100-104
• 6.1 結(jié)論100-101
• 6.2 展望101-104
• 參考文獻(xiàn)104-110
• 致謝110-112
• 碩士期間所獲得的成果112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：553959