基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法

南统超; 潘硕; 张江江; 吴吉春; 鲁春辉

文章摘要

南统超,潘硕,张江江,吴吉春,鲁春辉.基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法[J].水利学报,2023,54(6):696-705

基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法

Random walk-based physics-informed surrogate modeling for groundwater flow in islands

投稿时间：2022-10-24

DOI：10.13243/j.cnki.slxb.20220868

基金项目:国家自然科学基金面上项目(41972245);中央高校基本科研业务费(B210201011)

作者	单位
南统超	河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院, 江苏南京 210098
潘硕	河海大学长江保护与绿色发展研究院, 江苏南京 210098 河海大学水利水电学院, 江苏南京 210098
张江江	河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院, 江苏南京 210098
吴吉春	南京大学地球科学与工程学院, 江苏南京 210023
鲁春辉	河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院, 江苏南京 210098 河海大学水利水电学院, 江苏南京 210098

摘要点击次数: 1628

全文下载次数: 1510

中文摘要:

地下水是海岛重要的淡水资源。为了解决海岛地下水管理实践中遇到的模型计算成本过高以及现有替代模型黑箱性问题，本文提出基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法。通过GPU并行随机行走算法分别建立海岛的人工增储含水层、分层越流含水层、随机非均质含水层的替代模型，并与相应海岛含水层解析解或数值解进行对比，验证随机行走替代模型在不同海岛含水层模型中的适用性和可靠性，分析潮汐动态边界对海岛分层含水层的影响，最后评估行走元数量对替代模型误差及计算成本的影响。

英文摘要:

Groundwater is an important freshwater source in islands.To protect and utilize island groundwater effectively，it is crucial to understand the effects of spatial variability of aquifers，precipitation recharge，tidal fluctuations，pumping and other factors on the groundwater dynamics in islands.In this paper，a surrogate modeling approach via random walk algorithm for groundwater flow in islands based on governing equations is proposed，and surrogate models for artificial enhanced aquifers，stratified leaky aquifers，and random heterogeneous aquifers in islands are established successively by random walk algorithm with GPU parallelization.These surrogate models are compared with corresponding analytical or numerical solutions to verify their applicability and reliability in different island environments.The effects of the tidal dynamic boundary on the stratified aquifers of the island are analyzed.Besides，the effects of the number of random walkers on the errors and computational costs in building surrogates are evaluated before concluding the paper.

查看全文查看/发表评论下载PDF阅读器

关闭