CN117828955A - 基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于含水层溶质运移数值模拟技术领域，提供了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法及系统，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；同时，通过对求解结果进行对比的方式，对粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测；能够建立和应用具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场，用于刻画复杂的非均质、各向异性含水层，模拟溶质运移时，所需的时间短、运算效率更高，同时能够提高计算精度。
Description
技术领域
本发明属于含水层溶质运移数值模拟技术领域，尤其涉及一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法及系统。
背景技术
在运用尺度提升技术建立粗尺度模型过程中，首要的一步是将精细尺度模型的网格划分到粗尺度模型的网格中，从而便于后续分析和计算网格等效参数等。影响溶质运移的重要因素之一是含水层渗透系数，其大小对地下水中溶质的迁移速度和分布有直接的影响。通过不同尺度下的等效渗透系数以及对应的粗尺度模型求解精度，可以寻找最合理的含水层网格尺度。
发明人发现，传统的尺度提升和数值模拟方法通常将等效渗透系数假设为标量，虽然能够提高计算效率，但计算精度往往不高。在实际情况中，由于含水层的非均质性和各向异性，经过尺度提升后的等效渗透系数通常具有对角型张量或全张量的形式，即不同方向上的渗透系数大小不同或非对角元素不为零。因此，面对复杂含水层时，如何兼顾既有较高的计算效率，又能提高计算精度，为溶质运移数值模拟亟待解决的问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法及系统，本发明能够建立和应用具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场，用于刻画复杂的非均质、各向异性含水层，模拟溶质运移时，所需的时间更短、运算效率更高，同时能够提高计算精度。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，包括：
确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型；
对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分；
在所述精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；
求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，并通过对求解结果进行对比的方式，对所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
进一步的，所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型为：
；
其中，为渗透系数；/>为水头；/>表示单位时间单位体积流量，即水量源汇项；/>为贮水率；/>为时间；/>为梯度算子；/>为散度算子；
；
其中，为水动力弥散系数；/>为溶质浓度；/>为地下水的实际平均流速；/>表示单位时间单位体积溶质量，即溶质源汇项。
进一步的，基于含水层类型和水文地质参数，建立精细尺度网格下的含水层溶质运移模型；所述含水层类型包括孔隙型含水层、裂隙型含水层和岩溶含水层；所述水文地质参数包括渗透系数、孔隙率和贮水率。
进一步的，建立等效渗透系数参数场时，将有效介质理论引入到等效渗透系数计算中，尺度提升模型用流量相等以及耗散能等价准则定义。
进一步的，粗尺度的网格矩阵为：
；
；
其中，为粗尺度的网格矩阵；/>为x方向上的粗尺度网格数，/>表示源汇项；为z方向上的粗尺度网格数；/>为放大区域的网格数，B为下标，表示放大区域；/>为x方向上放大区域的网格数，/>为z方向上放大区域的网格数；N为细尺度网格矩阵；/>为x方向上的细尺度网格矩阵；/>为z方向上的细尺度网格矩阵。
进一步的，求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，通过与精细尺度网格下的含水层溶质运移模型求解结果对比或与实测数据进行对比，对粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正。
进一步的，基于伽辽金有限元法求解粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，包：利用区域离散化将求解区域划分为若干个有限元，构建有限元网格；定义基函数，用于近似未知向量，得到单元上的局部方程组；根据源汇项和边界条件，将各个单元的局部方程组组成一个整体方程组；通过迭代法或直接解法对方程组进行求解。
第二方面，本发明还提供了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟系统，包括：
数学模型确定模块，被配置为：确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型；
精细尺度网格划分模块，被配置为：对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分；
尺度提升模块，被配置为：在所述精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；
模型校正模块，被配置为：求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，并通过对求解结果进行对比的方式，对所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
模拟预测模块，被配置为：利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
第三方面，本发明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，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中在精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；同时，求解粗尺度网格下的含水层溶质运移模型时，通过对求解结果进行对比的方式，对粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测；本发明中的方法能够建立和应用具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场，用于刻画复杂的非均质、各向异性含水层，模拟溶质运移时，所需的时间更短、运算效率更高，同时能够提高计算精度。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例1的方法流程图；
图2为本发明实施例2的基于尺度提升建立的含水层溶质运移概念模型；
图3为本发明实施例2的含水层的原始渗透系数K（m/s）分布；
图4为本发明实施例2的含水层在x方向下粗尺度渗透系数K（m/s）分布；
图5为本发明实施例2的含水层在z方向下粗尺度渗透系数K（m/s）分布；
图6为本发明实施例2的精细尺度与粗尺度模型计算结果在浓度监测井的累积浓度分布随时间变化关系；
图7为本发明实施例2的在粗尺度模型下，模拟30天后的含水层溶质浓度分布。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
地下水在工业生产和生活中发挥着重要作用，是不可缺少的重要资源，地下水的质量也直接关系到人类的健康和生存环境。而随着工业化的发展，地下水污染问题日益突出。含水层溶质运移数值模拟是预测地下水污染物演化特征的重要方法，由于地下水系统的复杂性，地下水中的污染物会发生对流、弥散和化学反应等一系列过程，需要探究的实际问题越来越复杂。相应的，对实际工程问题进行数值模拟时，所耗费的时间和成本成倍增长，而且模型校正过程中也需要大量的调参计算，为溶质运移数值模拟增加了难度。
现有的地下水溶质运移数值模拟过程中，模型中网格尺度一般大于参数的测量尺度，从而涉及到参数的尺度提升。譬如，借助于尺度提升技术，将岩心样品精细尺度（cm）测得的渗透系数与粗尺度模型网格尺度（m）的渗透系数建立等效关系，从而提高计算效率，降低模拟成本。因此，尺度提升是融合不同尺度的观测数据，提高地下水数值模拟效率的重要技术。
在运用尺度提升技术建立粗尺度模型过程中，首要的一步是将精细尺度模型的网格划分到粗尺度模型的网格中，从而便于后续分析和计算网格等效参数等。影响溶质运移的重要因素之一是含水层渗透系数，其大小对地下水中溶质的迁移速度和分布有直接的影响。通过不同尺度下的等效渗透系数以及对应的粗尺度模型求解精度，可以寻找最合理的含水层网格尺度。传统的尺度提升和数值模拟方法通常将等效渗透系数假设为标量，虽然能够提高计算效率，但计算精度往往不高。在实际情况中，由于含水层的非均质性和各向异性，经过尺度提升后的等效渗透系数通常具有对角型张量或全张量的形式，即不同方向上的渗透系数大小不同或非对角元素不为零。因此，面对复杂含水层时，如何兼顾既有较高的计算效率，又能提高计算精度，为溶质运移数值模拟亟待解决的问题。
针对上述问题，本实施例提供了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，能够建立和应用具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场，用于刻画复杂的非均质、各向异性含水层，模拟溶质运移时，所需的时间更短、运算效率更高，同时能够提高计算精度，方法包括：
确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型；
对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分；
在所述精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；
求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，并通过对求解结果进行对比的方式，对所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
本实施例中方法的具体步骤为：
S1、分析含水层溶质运移问题相关的地质条件、水文地质条件等，建立水文地质概念模型。
所述含水层溶质运移问题相关的地质条件包括地层、构造和岩浆岩分布；所述水文地质条件主要包括地下水的补给、径流、排泄条件以及溶质的位置和排放量等，溶质也称污染源。建立所述水文地质概念模型时主要包括：确定溶质运移介质模拟区域的形状和模型尺寸，确定所述水文地质概念模型的边界条件和初始条件，以及根据实测数据确定所述水文地质概念模型水文地质参数等。
S2、基于所述水文地质概念模型，建立地下水渗流—溶质运移耦合数学模型，并确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型的离散化方法。
可选的，建立地下水渗流—溶质运移耦合的数学模型包括单相流模型和多相流模型，离散化方法可选的有限体积法、有限元法、有限差分法和模拟有限差分法等。
本实施例中，所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型为：
其中，为渗透系数；/>为水头；/>表示单位时间单位体积流量，即水量源汇项；/>为贮水率；/>为时间；/>为梯度算子；/>为散度算子。
其中，为水动力弥散系数；/>为溶质浓度；/>为地下水的实际平均流速；/>表示单位时间单位体积溶质量，即溶质源汇项。
S3、基于含水层类型和水文地质参数等观测数据和精细尺度网格系统，建立精细尺度网格下的含水层溶质运移模型，即对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分。
其中，含水层类型包括孔隙型含水层、裂隙型含水层和岩溶含水层等；水文地质参数包括渗透系数、孔隙率和贮水率等。
S4、在精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，即对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精粗尺度网格划分。可以理解的为，基于精细尺度网格的水文地质参数，运用尺度提升方法，获得粗尺度网格的水文地质参数。
可选的，粗尺度网格形状为矩形或长方体，其中，矩形粗尺度网格对应的为二维模型，长方体粗尺度网格对应的为三维模型。尺度提升方法可选的为解析法或数值法；其中，解析法主要指通过公式计算等效参数，比如简单平均法、几何平均法和有效介质理论等；数值法主要指通过精细尺度模拟结果反推粗尺度网格的等效参数，包括流量等效法和体积平均法等。在粗尺度模型中，不仅可使用结构化网格进行剖分，比如矩形网格和长方体网格，还可以用非结构化方格对模拟区域进行剖分。
具体的，本实施例中，运用尺度提升方法，获得粗尺度网格的水文地质参数，既建立等效渗透系数参数场时，将有效介质理论引入到等效渗透系数计算中，尺度提升模型可以用流量相等以及耗散能等价准则来定义，由控制方程可以推导出流量相等和耗散能等价准则。其中，粗尺度网格下的含水层溶质运移模型基于流量等效准则来定义等效渗透系数。
其中，为精细尺度流量；/>为粗尺度流量；/>为精细尺度水头；/>为粗尺度水头；/>为精细尺度渗透系数；/>为粗尺度渗透系数；/>表示横截面积。
具体工作流程：
将精细尺度非均质渗透系数和孔隙度数据导入，并将其分配到精细尺度网格系统中的矩阵中：
其中，为x方向的精细尺度网格数；/>为z方向上的精细尺度网格数。
粗尺度网格系统中矩阵：
其中，为粗尺度的网格矩阵；/>为x方向上的粗尺度网格数，/>表示源汇项；为z方向上的粗尺度网格数；/>为放大区域的网格数，B为下标，表示放大区域；/>为x方向上放大区域的网格数，/>为z方向上放大区域的网格数；N为细尺度网格矩阵；/>为x方向上的细尺度网格矩阵；/>为z方向上的细尺度网格矩阵。
每个放大区域对应一个粗尺度块。通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值。粗尺度网格下的含水层溶质运移模型被局部细化，使得原始的精细尺度渗透系数值被分配给细化的单元体，从而能够得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场。本实施例中获取具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场的方法，能够循环进入粗尺度网格并重复优化过程，同样适用于三维模拟区域。
S5、求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，通过与精细尺度网格下的含水层溶质运移模型求解结果对比或与实测数据进行对比，对粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
通过对比监测井的浓度，进行模型验证，如果未能完成模型验证，需要重新返回到步骤S3，进行精细尺度下的参数更新，然后执行步骤S4，进行尺度提升，最后执行步骤S5，再次进行校正；重复执行步骤S3~步骤S5，直到粗尺度网格下的含水层溶质运移模型获得验证为止。
基于粗尺度网格进行数值运算，选取能够考虑全张量形式的离散化方法，具体的，本实施例中，基于伽辽金有限元法求解粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，具体的：
假设未知量（水头或浓度）的近似解/>由以下试探函数表示：
其中，为未知量在节点/>处的解，/>为节点/>处的基函数，/>为模拟区域/>总节点数，/>表示空间位置坐标。运用伽辽金方法，将近似解/>带入地下水渗流方程或溶质运移方程后得到：
其中，表示微分算子，/>表示源汇项；上式进行积分处理后，得到与未知量有关的线性方程组：
其中，表示节点未知向量，/>表示与渗透系数等有关矩阵，/>表示与源汇项等有关的向量。
本实施例中，采用伽辽金有限元法求解的步骤为：
首先，利用区域离散化将求解区域划分为若干个有限元，构建有限元网格；其次，定义适当的基函数，也称形函数，用于近似未知向量，得到单元上的局部方程组。然后，根据源汇项和边界条件等，将各个单元的局部方程组组成一个整体方程组。最后，通过迭代法或直接解法对方程组进行求解。
S6、运用校正后粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
求取未来一段时间内含水层水头变化特征、流速场分布特征和溶质浓度分布特征。
本实施例结合尺度提升技术和溶质运移模拟技术，在尺度提升过程中，引入有效介质理论来计算等效渗透系数，建立了细尺度实测数据与粗尺度模型之间的联系，能够考虑不同类型的复杂等效渗透系数场，更精确、高效地模拟和预测含水层溶质运移过程。
实施例2：
为了对实施例1中方法的进一步说明和补充，本实施例提供了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，包括以下步骤：
S1、根据实际地质条件，建立二维非均质含水层数值模拟模型，设置溶质介质模拟区域为长方形，长Lx和宽Lz分别为10米和4米。其中，左侧水头为0.01米，右侧水头为0米，模拟区域的初始溶质浓度为0mg/L，污染源位于模拟区域的左侧，瞬时投放浓度为1mg/L的污染源，监测井位于x=3.5m处。如图2所示，为含水层溶质运移概念模型。
S2、建立地下水渗流—溶质运移耦合数学模型，基于伽辽金有限元法运用OpenGeoSys软件求解数学模型。其中，模型的时间步为360步，每一步代表的模拟时间为7200秒，模拟溶质运移的总时间为2592000秒，孔隙度为30％，贮水率为0.001m-1，弥散系数x和z方向都是0.001m2/s。
S3、设置精细尺度网格系统，在x方向上有400个，在z方向上有40个网格总数为16000个，根据实测数据建立渗透系数场如图3所示。
S4、在精细尺度网格系统基础上，建立粗尺度网格系统。粗尺度网格系统中，在x方向上有200个，在z方向上有20个，网格总数为4000个。基于精细尺度网格下的渗透系数，进行尺度提升，运用数值法求取获得粗尺度网格下的渗透系数，如图4和图5所示，分别为x和z方向的粗尺度渗透系数场分布图。
S5、分别运用精细尺度网格系统和粗尺度网格系统求解溶质运移模型，通过浓度监测井的累积浓度分布随时间变化关系如图6所示，将精细尺度模型与粗尺度模型下的溶质运移结果进行对比，获得两者相对误差控制在1%范围内，精细尺度模型运算时间为84秒，粗尺度模型运算时间为30秒，计算时间缩短了大约64%。
S6、在经过验证的粗尺度模型基础下，运用该模型预测30天后含水层溶质浓度分布，如图7所示。
本实施例中，通过分析含水层溶质运移问题相关的地质条件、水文地质条件等，建立水文地质概念模型；以及建立地下水渗流—溶质运移耦合的数学模型，确立数值计算模型的离散化方法；基于含水层类型和水文地质参数等观测数据和精细尺度网格系统，建立精细尺度网格下的含水层溶质运移模型；在精细尺度网格模型的基础上，建立粗尺度网格系统。基于精细尺度网格的水文地质参数，运用尺度提升方法，获得粗尺度网格的水文地质参数；求解粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，通过与精细尺度网格下的含水层溶质运移模型求解结果对比或与实测数据进行对比，对粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；运用经过校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
通过模拟研究发现，本发明提供的方法，能够建立和应用具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场，用于刻画复杂的非均质、各向异性含水层，本发明提供的方法用于模拟溶质运移时，所需的时间更短、运算效率更高，同时能够提高计算精度，具有准确高效、方便且成本较低的优点。
实施例3：
本实施例提供了一种基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟系统，包括：
数学模型确定模块，被配置为：确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型；
精细尺度网格划分模块，被配置为：对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分；
尺度提升模块，被配置为：在所述精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；
模型校正模块，被配置为：求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，并通过对求解结果进行对比的方式，对所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
模拟预测模块，被配置为：利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
所述系统的工作方法与实施例1的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法相同，这里不再赘述。
实施例4：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了实施例1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法的步骤。
实施例5：
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法的步骤。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，包括：
确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型；
对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分；
在所述精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；
求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，并通过对求解结果进行对比的方式，对所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
2.如权利要求1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型为：
；
其中，为渗透系数；/>为水头；/>表示单位时间单位体积流量，即水量源汇项；/>为贮水率；/>为时间；/>为梯度算子；/>为散度算子；
；
其中，为水动力弥散系数；/>为溶质浓度；/>为地下水的实际平均流速；/>表示单位时间单位体积溶质量，即溶质源汇项。
3.如权利要求1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，基于含水层类型和水文地质参数，建立精细尺度网格下的含水层溶质运移模型；所述含水层类型包括孔隙型含水层、裂隙型含水层和岩溶含水层；所述水文地质参数包括渗透系数、孔隙率和贮水率。
4.如权利要求1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，建立等效渗透系数参数场时，将有效介质理论引入到等效渗透系数计算中，尺度提升模型用流量相等以及耗散能等价准则定义。
5.如权利要求1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，粗尺度的网格矩阵为：
；
；
其中，为粗尺度的网格矩阵；/>为x方向上的粗尺度网格数，/>表示源汇项；/>为z方向上的粗尺度网格数；/>为放大区域的网格数，B为下标，表示放大区域；/>为x方向上放大区域的网格数，/>为z方向上放大区域的网格数；N为细尺度网格矩阵；/>为x方向上的细尺度网格矩阵；/>为z方向上的细尺度网格矩阵。
6.如权利要求1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，通过与精细尺度网格下的含水层溶质运移模型求解结果对比或与实测数据进行对比，对粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正。
7.如权利要求1所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法，其特征在于，基于伽辽金有限元法求解粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，包括：利用区域离散化将求解区域划分为若干个有限元，构建有限元网格；定义基函数，用于近似未知向量，得到单元上的局部方程组；根据源汇项和边界条件，将各个单元的局部方程组组成一个整体方程组；通过迭代法或直接解法对方程组进行求解。
8.基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟系统，其特征在于，包括：
数学模型确定模块，被配置为：确定地下水渗流—溶质运移耦合数学模型；
精细尺度网格划分模块，被配置为：对所述地下水渗流—溶质运移耦合数学模型进行精细尺度网格划分；
尺度提升模块，被配置为：在所述精细尺度网格下的含水层溶质运移模型基础上，运用尺度提升方法，建立粗尺度网格下的含水层溶质运移模型；具体的，通过局部细化相应的粗尺度块，并将细化后的单元分配给精细尺度渗透系数场的对应子集，从而定义每个放大区域的精细尺度单元渗透系数值，得到具有对角型张量或全张量形式的等效渗透系数参数场；
模型校正模块，被配置为：求解所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，并通过对求解结果进行对比的方式，对所述粗尺度网格下的含水层溶质运移模型进行校正；
模拟预测模块，被配置为：利用校正后的粗尺度网格下的含水层溶质运移模型，进行含水层溶质运移模拟预测。
9.一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，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于尺度提升的含水层溶质运移数值模拟方法的步骤。
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