CN114486680B - 深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备，方法包括：给定目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，分别作为当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：获取水位随时间变化的实测动态数值及模拟动态数值；计算拟合误差；以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内渗透系数的局部较优解；确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为渗透系数的最优解。该方法可以在钻孔的过程中开展实验，对土体扰动小；方法易操作，成本低，结果可靠。
Description
技术领域
本申请涉及岩土工程技术领域，尤其是涉及一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备。
背景技术
传统的渗坑求解渗透系数的方法(如试坑法、单环/双环法)需要挖掘土坑至待测定的岩土层，通过观测渗水过程，采用解析法求得该岩土层的渗透系数。实验过程不适于埋藏较深的岩土层，同时开挖作业对土体的扰动很大，在某些污染场地调查工作中不可能实施。
发明内容
本申请的目的在于提供一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备，能够在钻孔的过程中开展实验，结合非饱和带地下水动态模型和启发式搜索法，确定埋藏较深的岩土层的渗透系数最优解，不需要单独构建实验环境，对土体扰动小；方法易操作，成本低，结果可靠。
第一方面，本申请实施例提供一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，该方法包括：给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以初始渗透系数和初始退火温度分别作为深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：获取深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值；基于实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差；以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；根据当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，继续执行求解过程，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为深层目标岩层的渗透系数的最优解。
在可选的实施方式中，上述深层目标岩层为通过钻头在目标钻孔位置钻至预设深度确定；获取深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值的步骤，包括：获取深层目标岩层的属性参数；将深层目标岩层的属性参数和当前最优解，输入预设的非饱和带地下水的正演数学模型，得到深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。
在可选的实施方式中，上述基于实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差的步骤，包括：根据实测动态数值和模拟动态数值计算二范数误差值；将二范数误差值作为拟合误差。
在可选的实施方式中，上述以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解的步骤，包括：以当前最优解作为当前局部较优解，根据当前退火温度、当前局部较优解确定下一个可选解；将当前迭代次数加一；获取深层目标岩层在可选解下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第一拟合误差，及深层目标岩层在当前局部较优解下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第二拟合误差；基于第一拟合误差和第二拟合误差的差值，来决定是否以可选解更新当前局部较优解；判断当前迭代次数是否小于指定迭代次数，如果是，继续执行根据当前退火温度、当前局部较优解确定所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解的步骤；如果否，将当前局部较优解确定为深层目标岩层的渗透系数本次内循环结束时的局部较优解。
在可选的实施方式中，上述根据当前退火温度、当前局部较优解确定深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解的步骤，包括：根据以下算式计算深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解：m1＝m0+ξa；其中，m1表示深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；m0表示内循环时的当前局部较优解；
a表示模型参数的变化范围；ti表示当前退火温度；r为[0,1]之间服从均匀分布的随机数。
在可选的实施方式中，上述基于第一拟合误差和第二拟合误差的差值，来决定是否以可选解来更新当前局部较优解的步骤，包括：判断第一拟合误差和第二拟合误差的差值是否不大于零；如果是，以可选解来更新当前局部较优解；如果否，根据差值和当前退火温度，计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值；在概率值大于随机数时，以可选解来更新当前局部较优解。
在可选的实施方式中，上述根据差值和当前退火温度，计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值的步骤，包括：根据以下算式计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值：
其中，A表示以可选解来更新当前局部较优解的概率值；ΔE表示第一拟合误差与第二拟合误差的差值；ti表示当前退火温度。
第二方面，本申请实施例还提供一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定装置，该装置包括：求解模块，用于给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以初始渗透系数和初始退火温度分别作为深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：通过水位变化动态数值获取模块，获取深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值；通过拟合误差计算模块，基于实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差；通过局部较优解确定模块，以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；通过最优解确定模块，根据当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，继续执行求解过程，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为深层目标岩层的渗透系数的最优解。
第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述第一方面所述的方法。
本申请实施例带来了以下有益效果：
本申请实施例提供了一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备，该方法包括：给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以初始渗透系数和初始退火温度分别作为深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：获取深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值；基于实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差；以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；根据当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，继续执行求解过程，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为深层目标岩层的渗透系数的最优解。该方法不需要单独构建实验环境，可以在钻孔的过程中开展实验，对土体扰动小；结合非饱和带地下水动态模型和启发式搜索法，确定埋藏较深的岩土层的渗透系数最优解，方法易操作，成本低，结果可靠。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种基于任意渗透系数计算拟合误差的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种基于模拟退火算法求解岩层渗透系数的方法流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定装置的结构框图；
图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
目前，传统的渗坑求解渗透系数的方法需要挖掘土坑至待测定的岩土层，通过观测渗水过程，采用解析法求得该岩土层的渗透系数。实验过程不适于埋藏较深的岩土层，同时开挖作业对土体的扰动很大，在某些污染场地调查工作中不可能实施。
基于此，本申请实施例提供一种岩层渗透系数的确定方法、装置及电子设备，能够在钻孔的过程中开展实验，结合非饱和带地下水动态模型和启发式搜索法，确定埋藏较深的岩土层的渗透系数最优解，不需要单独构建实验环境，对土体扰动小；方法易操作，成本低，结果可靠。
为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法进行详细介绍。
本申请实施例提供一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S102，给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以初始渗透系数和初始退火温度分别作为深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下步骤的求解过程。
本申请实施例提供的方法结合了非饱和带地下水动态模型和启发式搜索算法，以此确定埋藏较深的岩土层的渗透系数最优解；为了得到最好的渗透系数最优解，在启发式搜索算法中优选模拟退火算法。
基于模拟退火算法，首先要给定深层目标岩层的初始渗透系数和初始退火温度；其中，初始渗透系数在当地当前深度的渗透系数可能的取值范围内随机选择一个数字；初始退火温度可根据算法是否收敛，算法运行时间等预先设定。
步骤S104，获取深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。
目标岩层为通过钻头在目标钻孔位置钻至预设深度确定的，目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值获取方法如下：
首先选定钻孔位置，启动钻进。上述钻孔，可以是为求参专门打的井孔，也可以不是，只需要在钻井过程中暂停钻进，进行试验即可，实验结束后，可继续钻进至原计划的井深。
当井孔钻进至目标岩土层后暂停钻进，提出钻杆和钻头；向孔内注入的清水。该步骤中需要注入清水，不应有沙石等杂质，注水前不需要洗孔。
最后，测定孔中水位随时间变化的动态数值。
水位随时间变化的模拟动态数值，则通过非饱和带地下水动态模型确定，调用非饱和带地下水动态模型的正演模块可以得到水位随时间变化的模拟动态数值。
步骤S106，基于实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差。
本申请实施例中的拟合误差，为实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值的二范数误差值，即求得实测水位序列与正演出来的水位序列的二范数误差，作为拟合误差。
步骤S108，以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；
将渗透系数作为模拟退火算法的解，将拟合误差作为模拟退火算法的目标优化函数，可以求得最优的拟合误差所对应的渗透系数。
在当前温度下，通过迭代更新可行的解，直到达到指定迭代次数后，停止迭代，此时可以获得渗透系数的局部较优解。
步骤S110，根据当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，继续执行求解过程，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为深层目标岩层的渗透系数的最优解。
得到渗透系数的局部较优解后，根据当前退火温度和预设衰减参数，进行降温，确定下一个退火温度，在下一温度下继续通过迭代更新可行的解，执行求解过程。
比较渗透系数的局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值，即比较渗透系数的局部较优解和当前最优解分别对应的二范数误差值，来决定是否以局部较优解更新当前最优解。如果局部较优解对应的目标优化函数的值小于当前最优解对应的目标优化函数的值，则利用局部较优解更新当前最优解，否则不更新。
根据模拟退火算法的退出条件，即当前退火温度小于预设温度阈值时，停止求解过程，此时模拟退火算法输出的解为深层目标岩层的渗透系数的最优解。
本申请实施例提供的一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，能够在钻孔的过程中开展实验，结合非饱和带地下水动态模型和启发式搜索法，确定埋藏较深的岩土层的渗透系数最优解；该方法对土体扰动小，方法易操作，成本低，结果可靠。
本申请实施例还提供另一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，该方法在上述实施例的基础上实现；本实施例重点描述基于VSF-MODFLOW和模拟退火法确定深层目标岩层渗透系数的具体流程。
首先确定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以初始渗透系数和初始退火温度分别作为深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：
获取深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。
如图2所示，深层目标岩层为通过钻头在目标钻孔位置钻至预设深度确定；在选定钻孔位置、钻进至目标土层、暂停钻进，提出钻头和钻杆、向孔内注入清水这几个步骤后，可以测定孔内水位随时间的动态数值，得到深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值。
水位测定时间间隔因土层渗透性能而定，渗透性差的，水位下降较慢，可能间隔较长时间，反之加密。初期，建议每分钟测定一次，以便大致掌握深层目标岩土层的渗透性能。
通过预设的非饱和带地下水的正演数学模型，可以获得深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。获取深层目标岩层的属性参数；将深层目标岩层的属性参数和当前最优解，输入预设的非饱和带地下水的正演数学模型，可以得到深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。
本申请实施例中非饱和带地下水动态模型优选VSF-MODFLOW，VSF-MODFLOW采用有限差分法求解三维Richards方程，广泛应用于饱和-非饱和地下水数值模拟。利用VSF-MODFLOW模拟变水头入渗时孔内水位变化过程，调用其正演模块可以得到水位随时间变化的模拟动态数值。
根据实测动态数值和模拟动态数值计算二范数误差值；将二范数误差值作为拟合误差。计算实测水位序列与正演出来的水位序列的差，该差值向量的二范数也就是向量的模，即所求的二范数误差值。
以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解。
根据当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，继续执行求解过程，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为深层目标岩层的渗透系数的最优解。
参见图3所示，上述求解过程在模拟退火算法中的具体执行流程如下：
记f(m)为渗透系数为m时，VSF-MODFLOW正演出来的水位动态与实测水位动态之间的二范数误差。给定初始退火温度T0，设置内循环马可夫链长度inn，温度衰减系数dec，设定模型参数的变化范围a，以及最低温度(截止温度)tmin；令i＝0。
随机产生一个初始渗透系数m0，然后令初始迭代次数k＝0，初始退火温度ti＝T0；及比例因子b＝0，令当前最优解m*＝m0。
上述预设值可以根据算法否收敛，运行时间长短设定，一般取T0等于tmin的1000倍，例如T0＝100，tmin＝0.1，inn＝1000，dec可取0.8到0.99之间，一般取0.98，模型参数变化范围
一般取该地层渗透系数可能的最大值，不同地方不一样，一般在500m/d以内。
以拟合误差f(m)为目标优化函数，确定指定迭代次数内目标岩层的渗透系数的局部较优解。
具体的，根据以下算式计算深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解：m1＝m0+ξa；其中，m1表示深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；m0表示内循环时的当前局部较优解(在第一次内循环时，将前述当前最优解作为当前局部较优解)；
a表示模型参数的变化范围；ti表示当前退火温度；r为[0，1]之间服从均匀分布的随机数。
获取目标岩层在可选渗透系数下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第一拟合误差f(m1)，及目标岩层在当前渗透系数下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第二拟合误差f(m0)。
计算第一拟合误差和第二拟合误差的差值ΔE＝f(m1)-f(m0)，基于该差值，来决定是否以可选解来更换新当前局部较优解：
判断第一拟合误差和第二拟合误差的差值ΔE是否不大于零；如果是，ΔE≤0，以可选解来更新当前局部较优解；
如果否，根据差值和当前退火温度，计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值；根据以下算式计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值：
其中，A表示以可选解来更新当前局部较优解的概率值；ΔE表示第一拟合误差与第二拟合误差的差值；ti表示当前退火温度。
在概率值大于随机数时，即当
确定以概率A来利用可选解更新当前局部较优解。
利用可选解更新当前局部较优解的意思就是令m0＝m1。
将当前迭代次数加一，k＝k+1；直到k＝inn时，停止迭代。此时，m0即为当前退火温度下确定的局部较优解。
缓慢降低温度ti，令ti＝ti*(dec)b，模仿降温退火过程。
再令b＝b+1，重置k＝0。比较局部较优解m0和当前最优解m*分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解。
若此判断模拟退火法是否达到退出条件，即当前退火温度是否小于预设温度阈值；当ti＜tmin时，将当前最优解m*输出，作为目标岩层的渗透系数的最优解。
本申请实施例提供的一种岩层渗透系数的确定方法，能够在钻孔的过程中开展实验，结合VSF-MODFLOW模型和模拟退火法，确定埋藏较深的非饱和带岩土的渗透系数最优解；该方法不需要单独构建实验环境，对土体扰动小，方法易操作，成本低，结果可靠。
基于上述方法实施例，本申请实施例还提供一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定装置，参见图4，该装置包括：求解模块41，用于给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以初始渗透系数和初始退火温度分别作为深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：
通过水位变化动态数值获取模块411，获取深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值；通过拟合误差计算模块412，基于实测动态数值和深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差；通过局部较优解确定模块413，以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；通过最优解确定模块414，根据当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，继续执行求解过程，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为深层目标岩层的渗透系数的最优解。
本申请实施例提供的深层非饱和带岩土渗透系数的确定装置，能够结合非饱和带地下水动态模型和启发式搜索法，确定埋藏较深的非饱和带岩土层的渗透系数最优解；该装置可以在钻孔的过程中开展实验，对土体扰动小，方法易操作，成本低，结果可靠。
上述岩层渗透系数的确定装置中，深层目标岩层为通过钻头在目标钻孔位置钻至预设深度确定；上述水位变化动态数值获取模块411还用于：获取深层目标岩层的属性参数；将深层目标岩层的属性参数和当前最优解，输入预设的非饱和带地下水的正演数学模型，得到深层目标岩层在当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。
上述拟合误差计算模块412还用于：根据实测动态数值和模拟动态数值计算二范数误差值；将二范数误差值作为拟合误差。
上述局部较优解确定模块413还用于：以当前最优解作为当前局部较优解，根据当前退火温度、当前局部较优解确定深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；将当前迭代次数加一；获取深层目标岩层在可选解下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第一拟合误差，及深层目标岩层在当前局部较优解下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第二拟合误差；基于第一拟合误差和第二拟合误差的差值，来决定是否以可选解更新当前局部较优解；判断当前迭代次数是否小于指定迭代次数，如果是，继续执行根据当前退火温度、当前局部较优解确定下一个可选解的步骤；如果否，将当前局部较优解确定为目标岩层的渗透系数的局部较优解。
上述局部较优解确定模块413还用于：根据以下算式计算深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解：m1＝m0+ξa；其中，m1表示深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；m0表示内循环时的当前局部较优解；
a表示模型参数的变化范围；ti表示当前退火温度；r为[0，1]之间服从均匀分布的随机数。
上述局部较优解确定模块413还用于：判断第一拟合误差和第二拟合误差的差值是否不大于零；如果是，以所述可选解来更新所述当前局部较优解；如果否，根据差值和当前退火温度，计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值；在概率值大于随机数时，确定以可选解来更新当前局部较优解。
上述局部较优解确定模块413还用于：根据以下算式计算以可选解来更新当前局部较优解的概率值：
其中，A表示以可选解来更新当前局部较优解的概率值；ΔE表示第一拟合误差与第二拟合误差的差值；ti表示当前退火温度。
本申请实施例提供的深层非饱和带岩土渗透系数的确定装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置的实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本申请实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，为该电子设备的结构示意图，其中，该电子设备包括处理器51和存储器50，该存储器50存储有能够被该处理器51执行的计算机可执行指令，该处理器51执行该计算机可执行指令以实现上述方法。
在图5示出的实施方式中，该电子设备还包括总线52和通信接口53，其中，处理器51、通信接口53和存储器50通过总线52连接。
其中，存储器50可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口53(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线52可以是ISA(IndustryStandard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器51可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器51中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器51可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器51读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，该计算机可执行指令促使处理器实现上述方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例所提供的方法、装置和电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以所述初始渗透系数和所述初始退火温度分别作为所述深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：
获取所述深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及所述深层目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值；
基于所述实测动态数值和所述深层目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差；
以所述拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内所述深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；
根据所述当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以所述下一个退火温度更新所述当前退火温度，比较所述局部较优解和所述当前最优解分别对应的所述目标优化函数的值来决定是否以所述局部较优解更新所述当前最优解，继续执行所述求解过程，直到所述当前退火温度小于预设温度阈值，将所述当前最优解确定为所述深层目标岩层的渗透系数的最优解；
根据以下算式计算所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解：
m1＝m0+ξa；
其中，m1表示所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；m0表示内循环时的当前局部较优解；
a表示模型参数的变化范围；ti表示当前退火温度；r为[0,1]之间服从均匀分布的随机数。
2.根据权利要求1所述的深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，其特征在于，所述深层目标岩层为通过钻头在目标钻孔位置钻至预设深度确定；
获取所述深层目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值的步骤，包括：
获取所述深层目标岩层的属性参数；
将所述深层目标岩层的属性参数和所述当前最优解，输入预设的非饱和带地下水的正演数学模型，得到所述深层目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值。
3.根据权利要求1所述的深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，其特征在于，基于所述实测动态数值和所述目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差的步骤，包括：
根据所述实测动态数值和所述模拟动态数值计算二范数误差值；
将所述二范数误差值作为拟合误差。
4.根据权利要求1所述的深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，其特征在于，以所述拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内所述深层目标岩层的渗透系数的局部较优解的步骤，包括：
以所述当前最优解作为当前局部较优解，根据所述当前退火温度、所述当前局部较优解确定所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；将当前迭代次数加一；
获取所述深层目标岩层在所述可选解下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第一拟合误差，及所述深层目标岩层在所述当前局部较优解下，实测水位动态数值与模拟水位动态数值之间的第二拟合误差；
基于所述第一拟合误差和所述第二拟合误差的差值，来决定是否以所述可选解更新所述当前局部较优解，
判断当前迭代次数是否小于所述指定迭代次数，如果是，继续执行所述根据所述当前退火温度、所述当前局部较优解确定所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解的步骤；
如果否，将所述当前局部较优解确定为所述深层目标岩层在当前退火温度下的渗透系数的局部较优解。
5.根据权利要求4所述的深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，其特征在于，基于所述第一拟合误差和所述第二拟合误差的差值，来决定是否以所述可选解来更新所述当前局部较优解的步骤，包括：
判断所述第一拟合误差和所述第二拟合误差的差值是否不大于零；
如果是，以所述可选解来更新所述当前局部较优解；
如果否，根据所述差值和所述当前退火温度，计算以所述可选解来更新所述当前局部较优解的概率值；在所述概率值大于所述随机数时，以所述可选解来更新所述当前局部较优解。
6.根据权利要求5所述的深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法，其特征在于，根据所述差值和所述当前退火温度，计算以所述可选解来更新所述当前局部较优解的概率值的步骤，包括：
根据以下算式计算以所述可选解来更新所述当前局部较优解的概率值：
其中，A表示所述以所述可选解来更新所述当前局部较优解的概率值；ΔE表示所述第一拟合误差与所述第二拟合误差的差值；ti表示当前退火温度。
7.一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
求解模块，用于给定深层目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，以所述初始渗透系数和所述初始退火温度分别作为所述深层目标岩层的渗透系数的当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：
通过水位变化动态数值获取模块，获取所述深层目标岩层中水位随时间变化的实测动态数值及所述深层目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值；
通过拟合误差计算模块，基于所述实测动态数值和所述深层目标岩层在所述当前最优解下，水位随时间变化的模拟动态数值，计算拟合误差；
通过局部较优解确定模块，以所述拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内所述深层目标岩层的渗透系数的局部较优解；
通过最优解确定模块，根据所述当前退火温度和预设衰减参数，确定下一个退火温度；以所述下一个退火温度更新所述当前退火温度，比较所述局部较优解和所述当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以所述局部较优解更新所述当前最优解，继续执行所述求解过程，直到所述当前退火温度小于预设温度阈值，将所述当前最优解确定为所述深层目标岩层的渗透系数的最优解；
根据以下算式计算所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解：
m1＝m0+ξa；
其中，m1表示所述深层目标岩层的渗透系数的下一个可选解；m0表示内循环时的当前局部较优解；
a表示模型参数的变化范围；ti表示当前退火温度；r为[0,1]之间服从均匀分布的随机数。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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