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水文地質參數智能優化計算（簡體書）
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商品簡介
目次
商品簡介
對於非穩定流抽水試驗水文地質參數計算，作者在本《水文地質參數智能優化計算》提出了基於智能優化理論的配線計算方法，並論述了承壓水完整井、非完整井、邊界附近完整井、越流補給含水層、非完整井流、潛水Boulton模型、Neuman模型等水文地質參數智能優化配線計算方法及例題。特點是採用智能優化配線替代傳統的人工配線法計算水文地質參數，彌補了人工配線存在配線及讀數誤差的不足，解決了各種類型井函數的自動計算問題，提出了基於定點餵食的改進粒子群算法，用於曲線族類井函數的多維度目標函數優化配線計算，加快了收斂速度，提高了計算精度，免去了所有配線法制作標準曲線及人工繪製同比例試驗曲線的麻煩和配線計算過程，使得水文地質參數計算更加高效、快速、準確。《水文地質參數智能優化計算》重點介紹了運用粒子群算法、蟻群算法、模擬退火算法、遺傳算法、差分進化算法等進行優化配線求解水文地質參數的方法及步驟，以及智能優化配線與人工手動配線計算實例對比分析。《水文地質參數智能優化計算》附有作者基於MATLAB開發的部分相關程序，便於在本行業推廣使用。
目次
目錄
前言
第一章 基本概念與定義 1
第一節 基本概念 1
第二節 水文地質參數 2
第三節 抽水試驗 4
一、抽水試驗的目的、分類 4
二、抽水試驗資料的整理及水文地質參數計算 5
第二章 智能算法簡介 6
第一節 粒子群優化算法 6
一、標準粒子群算法 6
二、標準粒子群算法流程 7
三、參數設置 7
第二節 蟻群算法 9
一、蟻群算法概述 9
二、基本蟻群算法 9
三、蟻群算法函數極值尋優實現步驟及流程 10
四、計算參數的選擇 11
第三節 模擬退火算法 11
一、模擬退火算法概述 11
二、模擬退火算法原理 12
三、模擬退火算法的基本思想 12
四、模擬退火算法流程 13
五、計算參數的選擇 13
第四節 遺傳算法 14
一、遺傳算法概述 14
二、遺傳算法基本原理 14
三、遺傳算法計算流程 15
四、計算參數的選擇 16
第五節 差分進化算法 16
一、差分進化算法概述 16
二、差分進化算法原理 17
三、差分進化算法流程 17
四、計算參數的選擇 17
第三章 承壓完整井非穩定流抽水試驗 19
第一節 無界承壓含水層完整井流 19
一、泰斯(Theis)非穩定流 19
二、井函數W(u)的近似解 21
三、井函數W(u)的數值解 22
第二節 Theis降深-時間配線法 24
一、Theis降深-時間配線法求解水文地質參數 24
二、計算例題3.1 26
三、標準粒子群優化配線求解水文地質參數 27
四、基於標準PSO算法的降深-時間優化配線法計算實例 29
五、PSO算法參數取值影響分析 33
第三節 Theis降深-距離配線法 35
一、Theis降深-距離配線法求解水文地質參數 35
二、計算例題3.2 36
三、帶壓縮因子粒子群(YSPSO)優化配線求解水文地質參數 38
四、基於YSPSO算法的降深-距離優化配線法計算實例 38
五、YSPSO算法參數取值影響分析 42
第四節 Theis降深-時間距離配線法 43
一、Theis降深-時間距離配線法求解水文地質參數 43
二、計算例題3.344
三、線性遞減權重粒子群(LinWPSO)優化配線求解水文地質參數 47
四、LinWPSO算法降深-時間距離優化配線法計算實例 48
五、LinWPSO算法參數取值影響分析 55
第五節 Theis降深-距離時間配線法 57
一、Theis降深-距離時間配線法求解水文地質參數 57
二、計算例題3.4 58
三、帶壓縮因子的粒子群(YSPSO)算法實現降深-距離時間優化配線 60
第六節 雅各布(Jacob)降深-時間直線圖解法 62
一、降深-時間直線圖解法求解水文地質參數 62
二、計算例題3.5 63
三、基於最小二乘法的自動優化Jacob降深-時間直線圖解法 64
四、基於最小二乘法的自動優化Jacob降深-時間直線圖解法計算實例 64
第七節 雅各布(Jacob)降深-距離直線圖解法 66
一、降深-距離直線圖解法求解水文地質參數 66
二、計算例題3.6 67
三、基於最小二乘法曲線擬合的降深-距離直線圖解法 68
四、基於最小二乘法曲線擬合的降深-距離直線圖解法計算實例 68
第八節 雅各布(Jacob)降深-時間距離直線圖解法 69
一、降深-時間距離直線圖解法求解水文地質參數 69
二、計算例題3.7 70
三、基於最小二乘法曲線擬合的降深-時間距離直線圖解法 70
四、基於最小二乘法曲線擬合的降深-時間距離直線圖解法計算實例 70
第九節 水位恢復法 72
一、水位恢復法求解水文地質參數 72
二、計算例題3.8 73
三、基於最小二乘法的水位恢復直線圖解法 74
四、基於最小二乘法的水位恢復直線圖解法計算實例 75
第十節 大直徑井抽水試驗優化配線 76
一、Papadopulos和Cooper(1967)大直徑井非穩定流基本理論 76
二、Papadopulos和Cooper(1967)大直徑井配線法求解水文地質參數 78
三、計算例題3.9 79
四、改進的SAPSO算法大口井優化配線求解水文地質參數 79
第十一節 各向異性介質中的完整井流 84
一、Papadopulos模型解 84
二、Papadopulos模型配線法求解水文地質參數 85
三、計算例題3.10 86
四、標準粒子群優化(PSO)配線求解各向異性介質含水層水文地質參數 88
五、SA+PSO混合算法求解各向異性介質含水層水文地質參數 93
六、不同優化方法分析對比 94
第四章 定降深承壓完整井非穩定流抽水試驗 96
第一節 無越流定降深單井非穩定流G(λ)-λ標準曲線配線法 96
一、G(λ)-λ標準曲線配線法求解水文地質參數 96
二、井函數G(λ)的近似解 98
三、傳統G(λ)-λ標準曲線配線法計算實例 98
四、自適應慣性權重粒子群(SAPSO)定降深抽水試驗優化配線法 101
五、自適應慣性權重粒子群算法優化配線法計算實例一 102
六、自適應慣性權重粒子群算法優化配線法計算實例二 105
第二節 直線圖解法 109
一、直線圖解法求解水文地質參數 109
二、基於最小二乘法曲線擬合的直線圖解法 110
三、計算實例 111
第三節 第一類越流系統定降深非穩定流標準曲線配線法 112
一、G(λ.rBw)-λ標準曲線配線法基本原理 112
二、RandWPSO配線法求解水文地質參數 114
三、隨機權重粒子群G(λ.rBw)-λ.Q-t優化配線法計算實例 115
第五章 直線邊界附近的單井非穩定流抽水試驗 120
第一節 直線隔水邊界附近的單井非穩定流 120
一、標準曲線配線法求解水文地質參數 120
二、遺傳算法優化配線求解水文地質參數 123
三、隔水邊界遺傳算法優化配線法計算實例分析 124
第二節 直線補給邊界附近的單井非穩定流 129
一、標準曲線配線法求解水文地質參數 129
二、基於隨機權重粒子群(RandWPSO)優化配線求解水文地質參數 132
三、基於RandWPSO算法的補給邊界降深-距離優化配線法計算實例 132
第六章 第一類越流系統非穩定流抽水試驗 136
第一節 第一類越流系統非穩定流抽水試驗標準曲線配線法 136
一、第一類越流系統標準曲線配線法求解水文地質參數 136
二、Hantush和Jacob井函數W(u.Br)近似解 139
三、Hantush和Jacob井函數W(u.Br)數值解的推導 141
四、學習因子同步變化粒子群(LnCPSO)優化配線求解水文地質參數 143
五、學習因子同步變化粒子群算法越流系統降深-時間配線法計算分析 144
六、LnCPSO算法參數取值影響分析 149
第二節 定點餵食粒子群優化算法(LFPSO)151
一、問題的提出 151
二、定點餵食的思路 151
三、計算公式及實施步驟 152
四、定點餵食粒子群LFeHPSO算法優化配線法計算步驟 153
五、LFeHPSO算法優化配線計算實例 154
第三節 根據穩定狀態抽水試驗資料確定水文地質參數 156
一、傳統標準曲線配線法求解水文地質參數 156
二、蟻群算法優化(ACO)配線求解水文地質參數 159
三、基於蟻群算法的越流系統穩定流優化配線計算實例 159
四、免疫算法(Immune)的越流系統穩定流優化配線 162
五、基於隨機權重粒子群的越流系統穩定流優化配線計算分析 164
第七章 第二類越流系統非穩定流抽水試驗 166
第一節 基本情況 166
第二節 根據短時間抽水試驗資料求解水文地質參數 167
一、配線法求解水文地質參數 167
二、弱透水層彈性釋水越流井函數H(u.β)的數值解 169
三、自適應慣性權重粒子群(SAPSO)優化配線求解水文地質參數 171
四、自適應慣性權重粒子群算法優化配線計算分析 172
五、基於定點餵食的粒子群算法(LFPSO)例題計算分析 178
第三節 根據長時間抽水試驗資料求解水文地質參數 181
第八章 潛水完整井非穩定流抽水試驗 183
第一節 考慮遲後疏幹的博爾頓(Boulton)模型 183
一、傳統博爾頓配線法 183
二、Boulton井函數的數值計算及近似處理 186
三、傳統博爾頓配線法計算例題8.1 187
四、基於隨機權重粒子群(RandWPSO)的Boulton模型優化配線法 193
五、潛水非穩定流Boulton模型RandWPSO算法優化配線計算實例 194
六、基於定點餵食的隨機權重粒子群算法優化(LFRandWPSO)配線計算流程 206
七、LFRandWPSO算法優化配線計算分析 207
第二節 其他Boulton模型實例優化配線計算分析 210
一、5套潛水非穩定流抽水試驗資料LFRandWPSO算法優化配線分析 210
二、Boulton模型粒子群優化配線算法的改進 221
第三節 考慮含水層各向異性及遲後疏幹的紐曼(Neuman)模型 232
一、Neuman配線法 232
二、Neuman井函數的求解 233
三、先配B曲線後配A曲線配線法計算步驟及計算例題245
四、先配A曲線後配B曲線配線法計算步驟及計算例題257
第四節 不同Neuman配線法求解的差異性分析 260
一、Neuman配線法的配線類型 261
二、不同Neuman配線方法計算結果分析 261
第九章 承壓非完整井非穩定流抽水試驗 263
第一節 承壓非完整井標準曲線配線法基本原理 263
一、承壓非完整井非穩定流基本方程 263
二、非完整井井函數的求解 264
第二節 根據抽水試驗資料確定水文地質參數 269
一、承壓非完整井配線計算步驟 270
二、承壓非完整井計算例題9.1 271
第三節 隨機權重粒子群非完整井優化配線求解文地質參數 272
一、基於隨機權重粒子群非完整井優化配線求解水文地質參數 272
二、基於RandWPSO算法的非完整井優化配線計算實例 272
第十章 其他水文地質參數智能優化求解 278
第一節 承壓含水層微水試驗 278
一、承壓含水層微水試驗配線法求解水文地質參數 278
二、基於線性遞減權重粒子群優化(LinWPSO)配線求解水文地質參數 282
三、線性遞減權重粒子群算法優化配線計算實例 282
第二節 彌散係數智能優化配線法 285
一、標準曲線配線法 285
二、蟻群算法優化配線求解彌散係數 289
三、基於蟻群算法的彌散係數優化配線計算分析 289
四、基於標準粒子群(PSO)的彌散係數優化配線計算分析 293
五、基於差分進化的彌散係數優化配線計算分析 296
參考文獻 299
附錄 302
附錄1 降深-時間配線法 3
前言
第一章 基本概念與定義 1
第一節 基本概念 1
第二節 水文地質參數 2
第三節 抽水試驗 4
一、抽水試驗的目的、分類 4
二、抽水試驗資料的整理及水文地質參數計算 5
第二章 智能算法簡介 6
第一節 粒子群優化算法 6
一、標準粒子群算法 6
二、標準粒子群算法流程 7
三、參數設置 7
第二節 蟻群算法 9
一、蟻群算法概述 9
二、基本蟻群算法 9
三、蟻群算法函數極值尋優實現步驟及流程 10
四、計算參數的選擇 11
第三節 模擬退火算法 11
一、模擬退火算法概述 11
二、模擬退火算法原理 12
三、模擬退火算法的基本思想 12
四、模擬退火算法流程 13
五、計算參數的選擇 13
第四節 遺傳算法 14
一、遺傳算法概述 14
二、遺傳算法基本原理 14
三、遺傳算法計算流程 15
四、計算參數的選擇 16
第五節 差分進化算法 16
一、差分進化算法概述 16
二、差分進化算法原理 17
三、差分進化算法流程 17
四、計算參數的選擇 17
第三章 承壓完整井非穩定流抽水試驗 19
第一節 無界承壓含水層完整井流 19
一、泰斯(Theis)非穩定流 19
二、井函數W(u)的近似解 21
三、井函數W(u)的數值解 22
第二節 Theis降深-時間配線法 24
一、Theis降深-時間配線法求解水文地質參數 24
二、計算例題3.1 26
三、標準粒子群優化配線求解水文地質參數 27
四、基於標準PSO算法的降深-時間優化配線法計算實例 29
五、PSO算法參數取值影響分析 33
第三節 Theis降深-距離配線法 35
一、Theis降深-距離配線法求解水文地質參數 35
二、計算例題3.2 36
三、帶壓縮因子粒子群(YSPSO)優化配線求解水文地質參數 38
四、基於YSPSO算法的降深-距離優化配線法計算實例 38
五、YSPSO算法參數取值影響分析 42
第四節 Theis降深-時間距離配線法 43
一、Theis降深-時間距離配線法求解水文地質參數 43
二、計算例題3.344
三、線性遞減權重粒子群(LinWPSO)優化配線求解水文地質參數 47
四、LinWPSO算法降深-時間距離優化配線法計算實例 48
五、LinWPSO算法參數取值影響分析 55
第五節 Theis降深-距離時間配線法 57
一、Theis降深-距離時間配線法求解水文地質參數 57
二、計算例題3.4 58
三、帶壓縮因子的粒子群(YSPSO)算法實現降深-距離時間優化配線 60
第六節 雅各布(Jacob)降深-時間直線圖解法 62
一、降深-時間直線圖解法求解水文地質參數 62
二、計算例題3.5 63
三、基於最小二乘法的自動優化Jacob降深-時間直線圖解法 64
四、基於最小二乘法的自動優化Jacob降深-時間直線圖解法計算實例 64
第七節 雅各布(Jacob)降深-距離直線圖解法 66
一、降深-距離直線圖解法求解水文地質參數 66
二、計算例題3.6 67
三、基於最小二乘法曲線擬合的降深-距離直線圖解法 68
四、基於最小二乘法曲線擬合的降深-距離直線圖解法計算實例 68
第八節 雅各布(Jacob)降深-時間距離直線圖解法 69
一、降深-時間距離直線圖解法求解水文地質參數 69
二、計算例題3.7 70
三、基於最小二乘法曲線擬合的降深-時間距離直線圖解法 70
四、基於最小二乘法曲線擬合的降深-時間距離直線圖解法計算實例 70
第九節 水位恢復法 72
一、水位恢復法求解水文地質參數 72
二、計算例題3.8 73
三、基於最小二乘法的水位恢復直線圖解法 74
四、基於最小二乘法的水位恢復直線圖解法計算實例 75
第十節 大直徑井抽水試驗優化配線 76
一、Papadopulos和Cooper(1967)大直徑井非穩定流基本理論 76
二、Papadopulos和Cooper(1967)大直徑井配線法求解水文地質參數 78
三、計算例題3.9 79
四、改進的SAPSO算法大口井優化配線求解水文地質參數 79
第十一節 各向異性介質中的完整井流 84
一、Papadopulos模型解 84
二、Papadopulos模型配線法求解水文地質參數 85
三、計算例題3.10 86
四、標準粒子群優化(PSO)配線求解各向異性介質含水層水文地質參數 88
五、SA+PSO混合算法求解各向異性介質含水層水文地質參數 93
六、不同優化方法分析對比 94
第四章 定降深承壓完整井非穩定流抽水試驗 96
第一節 無越流定降深單井非穩定流G(λ)-λ標準曲線配線法 96
一、G(λ)-λ標準曲線配線法求解水文地質參數 96
二、井函數G(λ)的近似解 98
三、傳統G(λ)-λ標準曲線配線法計算實例 98
四、自適應慣性權重粒子群(SAPSO)定降深抽水試驗優化配線法 101
五、自適應慣性權重粒子群算法優化配線法計算實例一 102
六、自適應慣性權重粒子群算法優化配線法計算實例二 105
第二節 直線圖解法 109
一、直線圖解法求解水文地質參數 109
二、基於最小二乘法曲線擬合的直線圖解法 110
三、計算實例 111
第三節 第一類越流系統定降深非穩定流標準曲線配線法 112
一、G(λ.rBw)-λ標準曲線配線法基本原理 112
二、RandWPSO配線法求解水文地質參數 114
三、隨機權重粒子群G(λ.rBw)-λ.Q-t優化配線法計算實例 115
第五章 直線邊界附近的單井非穩定流抽水試驗 120
第一節 直線隔水邊界附近的單井非穩定流 120
一、標準曲線配線法求解水文地質參數 120
二、遺傳算法優化配線求解水文地質參數 123
三、隔水邊界遺傳算法優化配線法計算實例分析 124
第二節 直線補給邊界附近的單井非穩定流 129
一、標準曲線配線法求解水文地質參數 129
二、基於隨機權重粒子群(RandWPSO)優化配線求解水文地質參數 132
三、基於RandWPSO算法的補給邊界降深-距離優化配線法計算實例 132
第六章 第一類越流系統非穩定流抽水試驗 136
第一節 第一類越流系統非穩定流抽水試驗標準曲線配線法 136
一、第一類越流系統標準曲線配線法求解水文地質參數 136
二、Hantush和Jacob井函數W(u.Br)近似解 139
三、Hantush和Jacob井函數W(u.Br)數值解的推導 141
四、學習因子同步變化粒子群(LnCPSO)優化配線求解水文地質參數 143
五、學習因子同步變化粒子群算法越流系統降深-時間配線法計算分析 144
六、LnCPSO算法參數取值影響分析 149
第二節 定點餵食粒子群優化算法(LFPSO)151
一、問題的提出 151
二、定點餵食的思路 151
三、計算公式及實施步驟 152
四、定點餵食粒子群LFeHPSO算法優化配線法計算步驟 153
五、LFeHPSO算法優化配線計算實例 154
第三節 根據穩定狀態抽水試驗資料確定水文地質參數 156
一、傳統標準曲線配線法求解水文地質參數 156
二、蟻群算法優化(ACO)配線求解水文地質參數 159
三、基於蟻群算法的越流系統穩定流優化配線計算實例 159
四、免疫算法(Immune)的越流系統穩定流優化配線 162
五、基於隨機權重粒子群的越流系統穩定流優化配線計算分析 164
第七章 第二類越流系統非穩定流抽水試驗 166
第一節 基本情況 166
第二節 根據短時間抽水試驗資料求解水文地質參數 167
一、配線法求解水文地質參數 167
二、弱透水層彈性釋水越流井函數H(u.β)的數值解 169
三、自適應慣性權重粒子群(SAPSO)優化配線求解水文地質參數 171
四、自適應慣性權重粒子群算法優化配線計算分析 172
五、基於定點餵食的粒子群算法(LFPSO)例題計算分析 178
第三節 根據長時間抽水試驗資料求解水文地質參數 181
第八章 潛水完整井非穩定流抽水試驗 183
第一節 考慮遲後疏幹的博爾頓(Boulton)模型 183
一、傳統博爾頓配線法 183
二、Boulton井函數的數值計算及近似處理 186
三、傳統博爾頓配線法計算例題8.1 187
四、基於隨機權重粒子群(RandWPSO)的Boulton模型優化配線法 193
五、潛水非穩定流Boulton模型RandWPSO算法優化配線計算實例 194
六、基於定點餵食的隨機權重粒子群算法優化(LFRandWPSO)配線計算流程 206
七、LFRandWPSO算法優化配線計算分析 207
第二節 其他Boulton模型實例優化配線計算分析 210
一、5套潛水非穩定流抽水試驗資料LFRandWPSO算法優化配線分析 210
二、Boulton模型粒子群優化配線算法的改進 221
第三節 考慮含水層各向異性及遲後疏幹的紐曼(Neuman)模型 232
一、Neuman配線法 232
二、Neuman井函數的求解 233
三、先配B曲線後配A曲線配線法計算步驟及計算例題245
四、先配A曲線後配B曲線配線法計算步驟及計算例題257
第四節 不同Neuman配線法求解的差異性分析 260
一、Neuman配線法的配線類型 261
二、不同Neuman配線方法計算結果分析 261
第九章 承壓非完整井非穩定流抽水試驗 263
第一節 承壓非完整井標準曲線配線法基本原理 263
一、承壓非完整井非穩定流基本方程 263
二、非完整井井函數的求解 264
第二節 根據抽水試驗資料確定水文地質參數 269
一、承壓非完整井配線計算步驟 270
二、承壓非完整井計算例題9.1 271
第三節 隨機權重粒子群非完整井優化配線求解文地質參數 272
一、基於隨機權重粒子群非完整井優化配線求解水文地質參數 272
二、基於RandWPSO算法的非完整井優化配線計算實例 272
第十章 其他水文地質參數智能優化求解 278
第一節 承壓含水層微水試驗 278
一、承壓含水層微水試驗配線法求解水文地質參數 278
二、基於線性遞減權重粒子群優化(LinWPSO)配線求解水文地質參數 282
三、線性遞減權重粒子群算法優化配線計算實例 282
第二節 彌散係數智能優化配線法 285
一、標準曲線配線法 285
二、蟻群算法優化配線求解彌散係數 289
三、基於蟻群算法的彌散係數優化配線計算分析 289
四、基於標準粒子群(PSO)的彌散係數優化配線計算分析 293
五、基於差分進化的彌散係數優化配線計算分析 296
參考文獻 299
附錄 302
附錄1 降深-時間配線法 3
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