目录

前言

第一章 基本概念与定义 1

第一节 基本概念 1

第二节 水文地质参数 2

第三节 抽水试验 4

一、抽水试验的目的、分类 4

二、抽水试验资料的整理及水文地质参数计算 5

第二章 智能算法简介 6

第一节 粒子群优化算法 6

一、标准粒子群算法 6

二、标准粒子群算法流程 7

三、参数设置 7

第二节 蚁群算法 9

一、蚁群算法概述 9

二、基本蚁群算法 9

三、蚁群算法函数极值寻优实现步骤及流程 10

四、计算参数的选择 11

第三节 模拟退火算法 11

一、模拟退火算法概述 11

二、模拟退火算法原理 12

三、模拟退火算法的基本思想 12

四、模拟退火算法流程 13

五、计算参数的选择 13

第四节 遗传算法 14

一、遗传算法概述 14

二、遗传算法基本原理 14

三、遗传算法计算流程 15

四、计算参数的选择 16

第五节 差分进化算法 16

一、差分进化算法概述 16

二、差分进化算法原理 17

三、差分进化算法流程 17

四、计算参数的选择 17

第三章 承压完整井非稳定流抽水试验 19

第一节 无界承压含水层完整井流 19

一、泰斯(Theis)非稳定流 19

二、井函数W(u)的近似解 21

三、井函数W(u)的数值解 22

第二节 Theis降深-时间配线法 24

一、Theis降深-时间配线法求解水文地质参数 24

二、计算例题3.1 26

三、标准粒子群优化配线求解水文地质参数 27

四、基于标准PSO算法的降深-时间优化配线法计算实例 29

五、PSO算法参数取值影响分析 33

第三节 Theis降深-距离配线法 35

一、Theis降深-距离配线法求解水文地质参数 35

二、计算例题3.2 36

三、带压缩因子粒子群(YSPSO)优化配线求解水文地质参数 38

四、基于YSPSO算法的降深-距离优化配线法计算实例 38

五、YSPSO算法参数取值影响分析 42

第四节 Theis降深-时间距离配线法 43

一、Theis降深-时间距离配线法求解水文地质参数 43

二、计算例题3.344

三、线性递减权重粒子群(LinWPSO)优化配线求解水文地质参数 47

四、LinWPSO算法降深-时间距离优化配线法计算实例 48

五、LinWPSO算法参数取值影响分析 55

第五节 Theis降深-距离时间配线法 57

一、Theis降深-距离时间配线法求解水文地质参数 57

二、计算例题3.4 58

三、带压缩因子的粒子群(YSPSO)算法实现降深-距离时间优化配线 60

第六节 雅各布(Jacob)降深-时间直线图解法 62

一、降深-时间直线图解法求解水文地质参数 62

二、计算例题3.5 63

三、基于最小二乘法的自动优化Jacob降深-时间直线图解法 64

四、基于最小二乘法的自动优化Jacob降深-时间直线图解法计算实例 64

第七节 雅各布(Jacob)降深-距离直线图解法 66

一、降深-距离直线图解法求解水文地质参数 66

二、计算例题3.6 67

三、基于最小二乘法曲线拟合的降深-距离直线图解法 68

四、基于最小二乘法曲线拟合的降深-距离直线图解法计算实例 68

第八节 雅各布(Jacob)降深-时间距离直线图解法 69

一、降深-时间距离直线图解法求解水文地质参数 69

二、计算例题3.7 70

三、基于最小二乘法曲线拟合的降深-时间距离直线图解法 70

四、基于最小二乘法曲线拟合的降深-时间距离直线图解法计算实例 70

第九节 水位恢复法 72

一、水位恢复法求解水文地质参数 72

二、计算例题3.8 73

三、基于最小二乘法的水位恢复直线图解法 74

四、基于最小二乘法的水位恢复直线图解法计算实例 75

第十节 大直径井抽水试验优化配线 76

一、Papadopulos和Cooper(1967)大直径井非稳定流基本理论 76

二、Papadopulos和Cooper(1967)大直径井配线法求解水文地质参数 78

三、计算例题3.9 79

四、改进的SAPSO算法大口井优化配线求解水文地质参数 79

第十一节 各向异性介质中的完整井流 84

一、Papadopulos模型解 84

二、Papadopulos模型配线法求解水文地质参数 85

三、计算例题3.10 86

四、标准粒子群优化(PSO)配线求解各向异性介质含水层水文地质参数 88

五、SA PSO混合算法求解各向异性介质含水层水文地质参数 93

六、不同优化方法分析对比 94

第四章 定降深承压完整井非稳定流抽水试验 96

第一节 无越流定降深单井非稳定流G(λ)-λ标准曲线配线法 96

一、G(λ)-λ标准曲线配线法求解水文地质参数 96

二、井函数G(λ)的近似解 98

三、传统G(λ)-λ标准曲线配线法计算实例 98

四、自适应惯性权重粒子群(SAPSO)定降深抽水试验优化配线法 101

五、自适应惯性权重粒子群算法优化配线法计算实例一 102

六、自适应惯性权重粒子群算法优化配线法计算实例二 105

第二节 直线图解法 109

一、直线图解法求解水文地质参数 109

二、基于最小二乘法曲线拟合的直线图解法 110

三、计算实例 111

第三节 第一类越流系统定降深非稳定流标准曲线配线法 112

一、G(λ.rBw)-λ标准曲线配线法基本原理 112

二、RandWPSO配线法求解水文地质参数 114

三、随机权重粒子群G(λ.rBw)-λ.Q-t优化配线法计算实例 115

第五章 直线边界附近的单井非稳定流抽水试验 120

第一节 直线隔水边界附近的单井非稳定流 120

一、标准曲线配线法求解水文地质参数 120

二、遗传算法优化配线求解水文地质参数 123

三、隔水边界遗传算法优化配线法计算实例分析 124

第二节 直线补给边界附近的单井非稳定流 129

一、标准曲线配线法求解水文地质参数 129

二、基于随机权重粒子群(RandWPSO)优化配线求解水文地质参数 132

三、基于RandWPSO算法的补给边界降深-距离优化配线法计算实例 132

第六章 第一类越流系统非稳定流抽水试验 136

第一节 第一类越流系统非稳定流抽水试验标准曲线配线法 136

一、第一类越流系统标准曲线配线法求解水文地质参数 136

二、Hantush和Jacob井函数W(u.Br)近似解 139

三、Hantush和Jacob井函数W(u.Br)数值解的推导 141

四、学习因子同步变化粒子群(LnCPSO)优化配线求解水文地质参数 143

五、学习因子同步变化粒子群算法越流系统降深-时间配线法计算分析 144

六、LnCPSO算法参数取值影响分析 149

第二节 定点喂食粒子群优化算法(LFPSO)151

一、问题的提出 151

二、定点喂食的思路 151

三、计算公式及实施步骤 152

四、定点喂食粒子群LFeHPSO算法优化配线法计算步骤 153

五、LFeHPSO算法优化配线计算实例 154

第三节 根据稳定状态抽水试验资料确定水文地质参数 156

一、传统标准曲线配线法求解水文地质参数 156

二、蚁群算法优化(ACO)配线求解水文地质参数 159

三、基于蚁群算法的越流系统稳定流优化配线计算实例 159

四、免疫算法(Immune)的越流系统稳定流优化配线 162

五、基于随机权重粒子群的越流系统稳定流优化配线计算分析 164

第七章 第二类越流系统非稳定流抽水试验 166

第一节 基本情况 166

第二节 根据短时间抽水试验资料求解水文地质参数 167

一、配线法求解水文地质参数 167

二、弱透水层弹性释水越流井函数H(u.β)的数值解 169

三、自适应惯性权重粒子群(SAPSO)优化配线求解水文地质参数 171

四、自适应惯性权重粒子群算法优化配线计算分析 172

五、基于定点喂食的粒子群算法(LFPSO)例题计算分析 178

第三节 根据长时间抽水试验资料求解水文地质参数 181

第八章 潜水完整井非稳定流抽水试验 183

第一节 考虑迟后疏干的博尔顿(Boulton)模型 183

一、传统博尔顿配线法 183

二、Boulton井函数的数值计算及近似处理 186

三、传统博尔顿配线法计算例题8.1 187

四、基于随机权重粒子群(RandWPSO)的Boulton模型优化配线法 193

五、潜水非稳定流Boulton模型RandWPSO算法优化配线计算实例 194

六、基于定点喂食的随机权重粒子群算法优化(LFRandWPSO)配线计算流程 206

七、LFRandWPSO算法优化配线计算分析 207

第二节 其他Boulton模型实例优化配线计算分析 210

一、5套潜水非稳定流抽水试验资料LFRandWPSO算法优化配线分析 210

二、Boulton模型粒子群优化配线算法的改进 221

第三节 考虑含水层各向异性及迟后疏干的纽曼(Neuman)模型 232

一、Neuman配线法 232

二、Neuman井函数的求解 233

三、先配B曲线后配A曲线配线法计算步骤及计算例题245

四、先配A曲线后配B曲线配线法计算步骤及计算例题257

第四节 不同Neuman配线法求解的差异性分析 260

一、Neuman配线法的配线类型 261

二、不同Neuman配线方法计算结果分析 261

第九章 承压非完整井非稳定流抽水试验 263

第一节 承压非完整井标准曲线配线法基本原理 263

一、承压非完整井非稳定流基本方程 263

二、非完整井井函数的求解 264

第二节 根据抽水试验资料确定水文地质参数 269

一、承压非完整井配线计算步骤 270

二、承压非完整井计算例题9.1 271

第三节 随机权重粒子群非完整井优化配线求解文地质参数 272

一、基于随机权重粒子群非完整井优化配线求解水文地质参数 272

二、基于RandWPSO算法的非完整井优化配线计算实例 272

第十章 其他水文地质参数智能优化求解 278

第一节 承压含水层微水试验 278

一、承压含水层微水试验配线法求解水文地质参数 278

二、基于线性递减权重粒子群优化(LinWPSO)配线求解水文地质参数 282

三、线性递减权重粒子群算法优化配线计算实例 282

第二节 弥散系数智能优化配线法 285

一、标准曲线配线法 285

二、蚁群算法优化配线求解弥散系数 289

三、基于蚁群算法的弥散系数优化配线计算分析 289

四、基于标准粒子群(PSO)的弥散系数优化配线计算分析 293

五、基于差分进化的弥散系数优化配线计算分析 296

参考文献 299

附录 302

附录1 降深-时间配线法 3 2100433B