面向孔隙地下水流有限元模擬的二維空間離散格網(wǎng)自適應(yīng)生成方法.pdf

1、有限元法（Finite Element Method，簡(jiǎn)稱(chēng)FEM）是孔隙地下水流主要數(shù)值模擬方法，模擬區(qū)域三角形格網(wǎng)空間離散的精度直接影響模擬結(jié)果的正確性?？臻g離散的重要準(zhǔn)則之一是:“地下水水力梯度大的模擬區(qū)域，離散格網(wǎng)的密度也較大”。目前，二維孔隙地下水流有限元數(shù)值模擬模型主要采用固定不變的三角形空間離散格網(wǎng)。由于孔隙地下水流的水力梯度直接受地下水開(kāi)采強(qiáng)度、補(bǔ)給強(qiáng)度與開(kāi)采時(shí)間的影響，屬于動(dòng)態(tài)變量，不同的模擬時(shí)步，水力梯度的空間分布特征

2、也不同。模擬過(guò)程中各個(gè)時(shí)步若仍采用固定不變的三角形空間離散格網(wǎng)，則與孔隙地下水流有限元數(shù)值模擬的空間離散準(zhǔn)則不相符。因此需要針對(duì)孔隙地下水流有限元數(shù)值模擬特點(diǎn)研究自適應(yīng)離散格網(wǎng)生成方法。主要研究?jī)?nèi)容與方法為:
　　(1)孔隙地下水流有限元模擬的三角形空間離散格網(wǎng)生成方法研究。結(jié)合孔隙地下水流數(shù)值模擬的模擬區(qū)域邊界復(fù)雜、對(duì)格網(wǎng)自適應(yīng)要求高的特點(diǎn)，選擇采用邊界適應(yīng)能力以及格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制能力強(qiáng)的前沿推進(jìn)法作為有限元格網(wǎng)生成算法。對(duì)前沿推進(jìn)

3、法進(jìn)行分析前沿邊內(nèi)向推進(jìn)過(guò)程中，形態(tài)特征的變化情況及其對(duì)格網(wǎng)單元構(gòu)建過(guò)程發(fā)生的影響，將其歸納為不同的情境，通過(guò)幾何論證的方法，對(duì)每種情境給出相應(yīng)的解決策略，從自動(dòng)化程度、格網(wǎng)單元質(zhì)量、算法通用性等角度對(duì)現(xiàn)有的前沿推進(jìn)法進(jìn)行改進(jìn)，提出適用于孔隙地下水流有限元模擬的三角形空間離散格網(wǎng)生成方法。
　　(2)水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)提取方法研究。根據(jù)水文地質(zhì)參數(shù)空間分布特征，將孔隙地下水?dāng)?shù)值模擬中涉及的地下水位、導(dǎo)水系統(tǒng)、儲(chǔ)水系數(shù)、越流系數(shù)、地下

4、水開(kāi)采強(qiáng)度等水文地質(zhì)參數(shù)劃分為“點(diǎn)”、“線(xiàn)”、“面”三類(lèi)矢量數(shù)據(jù)，利用GIS的空間分析功能，結(jié)合孔隙地下水流有限元模擬的三角形空間離散方法，實(shí)現(xiàn)孔隙地下水流數(shù)值模擬參數(shù)的自動(dòng)提取。
　　(3)隨水力梯度時(shí)空變化三角形空間離散格網(wǎng)的自適應(yīng)生成方法研究。結(jié)合模擬區(qū)域孔隙地下水?dāng)?shù)值模擬精度要求，對(duì)有限元模擬結(jié)果進(jìn)行誤差估算，將估算出的誤差作為啟發(fā)式參數(shù)，對(duì)不滿(mǎn)足精度要求的區(qū)域進(jìn)行再次剖分，實(shí)現(xiàn)離散格網(wǎng)隨水力梯度時(shí)空變化的自適應(yīng)生成方法。