(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210610949.8 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 山东省地质矿产勘查 开发局八〇 一 水文地质工程 地质大队 （山 东省地 矿工程勘察院） 地址 250014 山东省济南市经十路13 632号 (72)发明人 李常锁　孙斌　高帅　邢立亭　 林广奇　刘春伟　殷淑翠　 (74)专利代理 机构 北京中索 知识产权代理有限 公司 11640 专利代理师 刘洁 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06N 7/08(2006.01) G06T 17/05(2011.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种岩溶地下 水系统流网模拟方法 (57)摘要 本发明公开本发明公开一种岩溶地下水系 统流网模拟方法， 包括以下步骤： 步骤一、 建立概 念模型； 步骤二、 选择数学模型； 步骤三、 将数学 模型进行数值化； 步骤四、 模型校正； 通过混沌优 化算法模型实现岩溶地下水系统流网信息进行 优化， 并实现水量； 步骤五、 校正灵敏度分析； 步 骤六、 模型验证； 本发明通过试验室图像仿真的 方法实现岩溶地下水系统流网模拟， 通过根据流 网图像数据仿真、 模拟和分析， 大大提高了岩溶 地下水系统的分析能力、 应用能力和进一步研究 能力。 权利要求书5页 说明书13页 附图6页 CN 114692471 A 2022.07.01 CN 114692471 A 1.一种岩溶地下 水系统流网模拟方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一、 建立 概念模型； 通过获取地形地貌、 地质、 水文地质、 构造地质、 水文地球化学、 岩石矿物、 水文、 气象或 者工农业情况等， 确定所模拟的区域大小， 含水层层数， 岩溶地下水信息维数、 水流状态、 介 质状况、 边界条件和初始条件； 步骤二、 选择 数学模型； 构建水量水质水生态多目标耦合模型， 在所述水量水质水生态多目标耦合模型中加入 差分进化算法， 通过水量水质水生态多目标耦合模型实现岩溶地下水系统流网模拟过程的 水平衡， 通过差分进化 算法实现水平衡的最优配置； 步骤三、 将数 学模型进行 数值化； 通过有限元算法实现岩溶地下水系统流网模拟， 并将水量水质水生态多目标耦合模型 进行数值化表示； 步骤四、 模型 校正； 通过混沌优化算法模型实现岩溶地下水系统流网信 息进行优化， 并实现水量水质水生 态多目标耦合模型的优化， 提高了水量水质水生态多目标耦合模型模拟仿真能力； 步骤五、 校正灵敏度分析； 通过调整混沌优化算法模型的参数数据信息实现水量水质水生态多目标耦合模型灵 敏度分析； 步骤六、 模型验证； 通过改进型施密特正交管控算法实现岩溶地下 水系统流网模拟结果评估与验证。 2.根据权利要求1所述的一种岩溶地下水系统流网模拟方法， 其特征在于： 构建水量水 质水生态多目标耦合模型的方法为： 在水量水质水生态多目标耦合模型中， 岩溶地下 水系统流网的水平衡方程 为： （1） 式 （1） 中， W表示自然降雨量， 单位为cm， ET表示蒸散量， 单位为cm， P1表示地表水流入 量， 单位为cm， P2表示地表水流出量， 单位为cm， G1表示地下水的流入量， 单位为cm， G2表示地下 水的流出量， 单位为c m， M表示岩溶量， 单位为cm， 岩溶量深度 布线法用于确定岩溶表面的日 溶深度， 除去上述各种溶解 量之外的储水深度通过以下公式表示： （2） 式 （2） 中， 下标d表示储水日期， H表示储水深度， 单位为cm， IW表示灌溉量， 单位为cm， F 表示入渗 量， 单位为cm， P表示 地表排水量， 单位 为cm； 地表排水量公式为： （3） 式 （3） 中， Oh表示 流网地表储水沟高度， 单位 为cm。权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114692471 A 23.根据权利要求1所述的一种岩溶地下水系统流网模拟方法， 其特征在于： 构建差分进 化算法的方法为： 步骤1、 设定岩溶地下 水系统水种群规模为 NP， 原始种群X=[X1， X2，···， XNP]； 其中岩溶地下水系统每个环节个体记作为Xj=[xj,1， xj,2，···， xjD]， 表示其中的优 化； j为非零自然数， D为岩溶地下 水系统每 个环节的信息维数； 步骤2、 假设g为种群代数， 岩溶地下水系统每个环节原始种群中对某个体进行变异操 作生成变异个 体为： （4） 式 （4） 中， W表示变异个体向量， y表示缩放因子， 式 （4） 表示第g+1代变异个体向量由第g 代基向量和变异差向量组成； 步骤3、 对所有变异个 体采用交叉操作， 交叉变异个 体得到子代个体： （5） 式 （5） 中， w表示交叉后的子代个体， r and()表示随机产生的自然数， CR表示交叉概率， 关于CR的初始式为： （6） 式 （6） 中， R0表示初始的交叉概 率值； 步骤4、 得出子代个体之后， 将进行最优解选择， 以最小适应值为表示性最优解， 比较W 个体和x个体， 其对比式为： （7） 式 （7） 中， f表示着适应性函数， 函数的最佳值的解，  岩溶地下水系 统保持水平衡的最 佳状态。 4.根据权利要求1所述的一种岩溶地下水系统流网模拟方法， 其特征在于： 构建差分进 化算法的方法为： 通过有限元法实现岩溶地下水系统流网模拟的方法为将分析对象岩溶地 下水系统分成有限模块来解决流网性能问题， 然后对这些岩溶地下水系统分成有限模块进 行分析， 其中构建有限元算法模型的方法为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114692471 A 3