CN109902412A - 地下水流数值的预测方法、装置、服务器和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种地下水流数值的预测方法、装置、服务器和存储介质。该地下水流数值的预测方法包括：对饱和‑非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。本发明实施例所提供的技术方案，实现对地下水流的精准预测。
Description
技术领域
本发明实施例涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种地下水流数值的预测方法、装置、服务器和存储介质。
背景技术
理解地下水的水流运动对地下水资源的管理具有重要意义。非饱和带是沟通地下水与地表水的桥梁。降雨、河流和湖泊等对地下水的补给首先穿越非饱和带，其过程涉及到入渗、蒸发和渗流等。因此，用单独的非饱和带和地下水的饱和带模型不能准确的刻画这个过程，有必要耦合饱和-非饱和带来研究地下水的水流运动。
目前，主要用Richards方程来描述饱和-非饱和地下水流模型。Richards方程是一个非线性偏微分方程，难以得到解析解，主要以数值方法为主要手段对其进行求解。目前常用的数值离散方法有：有限元法(FEM)和有限差分法(FDM)等。有限元是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术，它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。有限差分是将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，把地下水流模型中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散，从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组。其中有限元法精度高且处理边界灵活，但是占用内存高。有限差分法简单灵活，但是难以处理复杂的边界条件。
饱和-非饱和数值模型发展面临的主要问题是该系统是高度非线性的，其计算结果难以收敛，特别是大尺度的模型中，水平方向和数值方向的尺度的差异性加大了收敛的难度。因此，开发饱和-非饱和地下水计算模型一直以来都具有重要的实用意义。
发明内容
本发明实施例提供一种地下水流数值的预测方法、装置、服务器和存储介质，实现将有限元法边界灵活性强、精度高等优点与有限差分法简单灵活等优点结合起来，提高地下水流数值预测的准确度。
第一方面，本发明实施例提供了一种地下水流数值的预测方法，该方法包括：
对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；
对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；
矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；
迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。
第二方面，本发明实施例还提供一种地下水流数值的预测装置，该装置包括：
有限元法处理模块，用于对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；
有限差分法处理模块，用于对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；
模型简化模块，用于矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；
迭代求解模块，用于迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。
第三方面，本发明实施例还提供一种服务器，包括存储器、处理装置及存储在存储器上并可在处理装置上运行的计算机程序，所述处理装置执行所述计算机程序时实现本发明第一方面实施例所提供的地下水流数值的预测方法。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理装置执行时实现本发明第一方面实施例所提供的地下水流数值的预测方法。
与现有技术相比，本发明实施例通过提供一种地下水流数值的预测方法、装置、服务器和存储介质，对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型，对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型，矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型，迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。解决了现有的单独采用有限元法或有限差分法对饱和-非饱和地下水流模型进行地下水流预测，容易出现预测不精准的技术问题。本发明实施例结合有限元法和有限差分法的优点，实现对地下水流的精准预测。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的地下水流数值的预测方法的流程示意图；
图2为本发明饱和-非饱和第一地下水流模型的网格划分示意图；
图3为本发明输入文件1的格式示意图；
图4为本发明输入文件2的格式示意图；
图5为本发明提供的地下水流数值的预测装置的模块结构示意图；
图6为本发明提供的服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值称为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种地下水流数值的预测方法，该地下水流数值的预测方法可由地下水流数值的预测装置来执行，该装置可通过硬件和/或软件的方式来实现，并通常集成于服务器中，例如支撑某应用软件的业务平台服务器中，用于预测地下水流数值。该地下水流数值的预测方法包括：
S110：对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；
本发明中，饱和-非饱和第一地下水流模型指的是现有的饱和-非饱和地下水流模型，目前，主要用Richards方程来描述饱和-非饱和地下水流模型，Richards方程是一个非线性偏微分方程。饱和-非饱和第一地下水流模型对应的控制Richards方程如下：
上述(1)式中，Kx，Ky，Kz分别为饱和-非饱和第一地下水流模型中x，y，z轴方向的水力传导系数；w为源汇项；C为容水度；Se为饱和度；S为储水系数；H为总水头值，用如下(2)式表示：
H＝h+z (2)
上述(2)式中，h为压力水头值，z为位置水头值。
本发明对饱和-非饱和第一地下水流模型采用网格划分法，参见图2，该网格划分法是将地层竖直方向划分为不同水平层，每个水平层再划分为不同单元，单元由节点构成，如图2所示，竖直方向共划分为11个水平层，e为第一层的一个单元，由节点i，j，m构成。根据该网格划分法，第一方向和第二方向分别表示饱和-非饱和第一地下水流模型对应的三维建模中X轴方向和Y轴方向，也称之为水平方向；第三方向表示饱和-非饱和第一地下水流模型对应的三维建模中Z轴方向，也称之为竖直方向。
其中，S110包括如下子步骤：
S111：对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向进行有限元离散，以得到第一离散模型；
对(1)式的第一方向和第二方向(第一方向和第二方向也称之为水平方向)进行有限元离散时，首先构建插值函数，然后利用Galerkin法，可得饱和-非饱和第一地下水流模型对应的控制Richards方程的水平离散形式如下所示：
上述(3)式中，为节点的浓度；i和j的取值为1,2,…,Np，其中Np为每层水平方向节点的个数；k为水平节点所在的竖直方向的层数；q为边界流量，w为源汇项。(3)式对应的模型即为第一离散模型。
进一步的，引入记号M，G，A，F，如下所示：
S112：获取所述饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息；
本实施例中，通过程序读取输入文件以获取饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息。本实施例中的输入文件有两个，分别为输入文件1和输入文件2。输入文件1为节点相关信息，输入文件2为水平单元组成信息，输入文件的具体格式如图3和图4，包括网格节点编号，坐标位置，材料编号，边界条件，初始值，源汇项和水平单元构成等信息。其中，边界条件和初始值是用来解方程的。
S113：根据所述基本信息构建所述饱和-非饱和第一地下水流模型第一方向和第二方向的单元水平矩阵；
根据获取的饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息，计算水平单元的容水度、渗透系数等参数，然后根据式(4)、(5)、(6)和(7)构建水平单元的矩阵，即水平单元矩阵Me，Ge，Ae和Fe。
S114：根据所述单元水平矩阵构建所述水平矩阵；
对单个水平层的所有单元的Me，Ge，Ae，Fe矩阵，按照节点的对应位置进行叠加，构建整个水平层的对应矩阵，即水平矩阵和
S115：根据所述水平矩阵和第一离散模型，得到所述第二地下水流模型。
将上式(4)、(5)、(6)和(7)代入式(3)，原式(3)转化为如下形式：
(8)式对应的模型为第二地下水流模型。
S120：对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；
S120包括如下子步骤：
S121：对所述第二地下水流模型的第三方向进行有限差分离散，以得到第二离散模型；
对(8)式的第三方向(竖直方向)进行有限差分离散，用差分代替微分，可得下式：
上述(9)式中，包含有对时间的导数项，进一步采用隐式差分格式进行时间上的离散，可得到如下形式：
上述(10)式中，n表示时间步，(10)式对应的模型为第二离散模型。
需要说明的是，本实施例中对地下水流模型在水平方向采用有限元离散，在竖直方向采用有限差分离散，得到耦合有限元法和有限差分法的离散模型，是本发明的核心关键点所在，也是本发明算法实现预测方法的基础。
进一步的，引入记号dk-1，dk，dk+1和bk，如下所示：
S122：根据所述水平矩阵构建第三方向矩阵；
根据上述式(11)、(12)、(13)和(14)，以及水平矩阵，求取每个水平层的dk-1，dk，dk+1和bk矩阵，即第三方向矩阵。
S123：根据所述第三方向矩阵和第二离散模型，得到所述第三地下水流模型。
以上dk-1，dk，dk+1和bk为第三方向矩阵，将式(11)、(12)、(13)和(14)代入式(10)，可得：
(15)式对应的模型为第三地下水流模型。
S130：矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；
根据各个第三方向矩阵的位置，组装成[d]和{b}，将式(15)写成矩阵形式，可得如下矩阵方程形式：
[d]{H}＝{b} (16)
上述式(16)为控制Richards方程的数值离散格式，其中，[d]为总体矩阵，{H}为待求的水头值，{b}为右向量。式(16)对应的模型为第四地下水流模型。
S140：迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。
S140包括如下子步骤：
S141：获取预设初始值作为所述第四地下水流模型的输入值，得到水流输出值；
S142：计算所述水流输出值与预设初始值的差值；
S143：判断所述差值是否小于预设误差阈值；
S144：若所述差值小于预设误差阈值，则将所述水流输出值作为本次时间对应的地下水流数值；
S145：更新所述预设初始值为所述地下水流数值，并返回执行所述获取预设初始值作为所述第四地下水流模型的输入值，得到水流输出值的步骤，用以计算本次时间的下一时间对应的地下水流数值；
S146：若所述差值不小于预设误差阈值，则更新所述饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息，并返回执行所述构建所述第一方向和第二方向的水平矩阵的步骤，以继续迭代求解所述第四地下水流模型。
本实施例中的预设初始值为采样数据，即采样的水头值，将某一采样数据作为预设初始值，并作为第四地下水流模型(式16)的输入值，得到水流输出值。然后计算得到的水流输出值与预设初始值的差值，若差值小于预设误差阈值，则将该水流输出值作为本次时间对应的地下水流数值，同时，更新预设初始值为本次的地下水流数值，并返回执行步骤S141，用更新之后的预设初始值来计算本次时间的下一时间对应的地下水流数值；若差值不小于预设误差阈值，则更新饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息，并返回执行步骤S113，以得到新的水平矩阵，然后用更新之后的水平矩阵得到新的第二地下水流模型，再执行步骤S120、S130和S140，即继续迭代求解第四地下水流模型，以得到本次时间对应的地下水流数值，可以理解为：迭代求解直至差值小于预设误差阈值，从而得到本次时间的地下水流数值。
本发明第一实施例提供的地下水流数值的预测方法，对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型，对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型，矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型，迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。解决了现有的单独采用有限元法或有限差分法对饱和-非饱和地下水流模型进行地下水流预测，容易出现预测不精准的技术问题。本实施例结合有限元法和有限差分法的优点，实现对地下水流的精准预测。
请参阅图5，本发明提供了一种地下水流数值的预测装置，该地下水流数值的预测装置可实现上述实施例的地下水流数值的预测方法，该地下水流数值的预测装置包括：有限元法处理模块510，有限差分法处理模块520，模型简化模块530和迭代求解模块540。
有限元法处理模块510，用于对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；
有限差分法处理模块520，用于对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；
模型简化模块530，用于矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；
迭代求解模块540，用于迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。
本发明提供的地下水流数值的预测装置，对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型，对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型，矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型，迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。解决了现有的单独采用有限元法或有限差分法对饱和-非饱和地下水流模型进行地下水流预测，容易出现预测不精准的技术问题。本发明结合有限元法和有限差分法的优点，实现对地下水流的精准预测。
在上述实施例的基础上，所述第一方向、第二方向和第三方向分别为地下水流模型中的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。
在上述实施例的基础上，有限元法处理模块510包括：
第一离散模块，用于对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向进行有限元离散，以得到第一离散模型；
水平矩阵构建模块，用于构建所述第一方向和第二方向的水平矩阵；
第二地下水流模型生成模块，用于根据所述水平矩阵和第一离散模型，得到所述第二地下水流模型。
在上述实施例的基础上，水平矩阵构建模块包括：
获取所述饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息；
根据所述基本信息构建所述饱和-非饱和第一地下水流模型第一方向和第二方向的单元水平矩阵；
根据所述单元水平矩阵构建所述水平矩阵。
在上述实施例的基础上，有限差分法处理模块520包括：
对所述第二地下水流模型的第三方向进行有限差分离散，以得到第二离散模型；
根据所述水平矩阵构建第三方向矩阵；
根据所述第三方向矩阵和第二离散模型，得到所述第三地下水流模型。
在上述实施例的基础上，迭代求解模块540包括：
获取预设初始值作为所述第四地下水流模型的输入值，得到水流输出值；
计算所述水流输出值与预设初始值的差值；
判断所述差值是否小于预设误差阈值；
若所述差值小于预设误差阈值，则将所述水流输出值作为本次时间对应的地下水流数值；
更新所述预设初始值为所述地下水流数值，并返回执行所述获取预设初始值作为所述第四地下水流模型的输入值，得到水流输出值的步骤，用以计算本次时间的下一时间对应的地下水流数值。
在上述实施例的基础上，迭代求解模块540还包括：
若所述差值不小于预设误差阈值，则更新所述饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息，并返回执行所述构建所述第一方向和第二方向的水平矩阵的步骤，以继续迭代求解所述第四地下水流模型。
请参阅图6，其示出了适于用来实现本发明实施例地下水流数值的预测方法和/或地下水流数值的预测装置的服务器800的结构示意图。本发明实施例中的服务器可以为任意有数据处理能力的计算设备，典型的如服务器或服务器集群。图6示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，服务器800可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的程序或者从存储装置808加载到随机访问存储器(RAM)803中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还存储有服务器800操作所需的各种程序和数据。处理装置801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。
通常，以下装置可以连接至I/O接口805：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置806；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置807；包括例如磁带、硬盘等的存储装置808；以及通信装置809。通信装置809可以允许服务器800与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的服务器800，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理装置执行时实现如本发明前述任一实施例所提供的地下水流数值的预测方法。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的地下水流数值的预测方法的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行上述流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置809从网络上被下载和安装，或者从存储装置808被安装，或者从ROM 802被安装。在该计算机程序被处理装置801执行时，执行本发明实施例的地下水流数值的预测方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本发明上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述服务器中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该服务器中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该服务器执行时，使得该服务器：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，节点评价设备从至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该服务器执行时，使得该服务器：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的模块或单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种地下水流数值的预测方法，其特征在于，包括：
对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；
对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；
矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；
迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。
2.根据权利要求1所述的地下水流数值的预测方法，其特征在于，所述第一方向、第二方向和第三方向分别为地下水流模型中的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。
3.根据权利要求1所述的地下水流数值的预测方法，其特征在于，所述对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型，包括：
对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向进行有限元离散，以得到第一离散模型；
构建所述第一方向和第二方向的水平矩阵；
根据所述水平矩阵和第一离散模型，得到所述第二地下水流模型。
4.根据权利要求3所述的地下水流数值的预测方法，其特征在于，所述构建所述第一方向和第二方向的水平矩阵，包括：
获取所述饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息；
根据所述基本信息构建所述饱和-非饱和第一地下水流模型第一方向和第二方向的单元水平矩阵；
根据所述单元水平矩阵构建所述水平矩阵。
5.根据权利要求4所述的地下水流数值的预测方法，其特征在于，所述对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型，包括：
对所述第二地下水流模型的第三方向进行有限差分离散，以得到第二离散模型；
根据所述水平矩阵构建第三方向矩阵；
根据所述第三方向矩阵和第二离散模型，得到所述第三地下水流模型。
6.根据权利要求5所述的地下水流数值的预测方法，其特征在于，所述迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值，包括：
获取预设初始值作为所述第四地下水流模型的输入值，得到水流输出值；
计算所述水流输出值与预设初始值的差值；
判断所述差值是否小于预设误差阈值；
若所述差值小于预设误差阈值，则将所述水流输出值作为本次时间对应的地下水流数值；
更新所述预设初始值为所述地下水流数值，并返回执行所述获取预设初始值作为所述第四地下水流模型的输入值，得到水流输出值的步骤，用以计算本次时间的下一时间对应的地下水流数值。
7.根据权利要求6所述的地下水流数值的预测方法，其特征在于，所述地下水流数值的预测方法还包括：
若所述差值不小于预设误差阈值，则更新所述饱和-非饱和第一地下水流模型的基本信息，并返回执行所述构建所述第一方向和第二方向的水平矩阵的步骤，以继续迭代求解所述第四地下水流模型。
8.一种地下水流数值的预测装置，其特征在于，所述地下水流数值的预测装置包括：
有限元法处理模块，用于对饱和-非饱和第一地下水流模型的第一方向和第二方向采用有限元法处理，以得到第二地下水流模型；
有限差分法处理模块，用于对所述第二地下水流模型的第三方向采用有限差分法处理，以得到第三地下水流模型；
模型简化模块，用于矩阵化所述第三地下水流模型以生成第四地下水流模型；
迭代求解模块，用于迭代求解所述第四地下水流模型，以预测不同时间的地下水流数值。
9.一种服务器，包括存储器、处理装置及存储在存储器上并可在处理装置上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理装置执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一所述的地下水流数值的预测方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理装置执行时实现如权利要求1至7中任一所述的地下水流数值的预测方法。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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