水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院王欣桐获国家专利权
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龙图腾网获悉水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院申请的专利岩溶灾害源富水特性多场耦合反演分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121659688B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610174185.0,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权岩溶灾害源富水特性多场耦合反演分析方法是由王欣桐;陆俊;王思瑶;明攀;魏炜;李鸿亮;苏晓栋;赵国富;黄天澄;崔弥达设计研发完成,并于2026-02-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本岩溶灾害源富水特性多场耦合反演分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种岩溶灾害源富水特性多场耦合反演分析方法。该方法获取目标区域的示踪穿透曲线及水头变化曲线并提取旅行时特征;构建包含渗透系数、储水系数和有效孔隙度的统一参数状态向量,建立描述溶质运移与地下水流过程的正演模型;基于正演模型计算统一参数状态向量对观测数据的敏感性矩阵,据此构建包含空间自适应正则化项的联合目标函数;采用预测‑校正交替更新策略对目标函数进行迭代求解,获得优化的参数分布并圈定致灾构造位置。本发明通过构建多物理场同步耦合机制与自适应约束策略,解决了传统串行反演中误差单向累积及物理参数耦合割裂的问题,提高了复杂地质条件下富水致灾构造的识别精度与分辨率。
本发明授权岩溶灾害源富水特性多场耦合反演分析方法在权利要求书中公布了:1.一种岩溶灾害源富水特性多场耦合反演分析方法,其特征在于,包括: 获取目标区域的示踪穿透曲线及水头变化曲线,对示踪穿透曲线进行特征提取,生成旅行时特征集; 构建包含渗透系数、储水系数和有效孔隙度的统一参数状态向量,建立描述溶质运移过程和地下水流过程的正演模型; 基于旅行时特征集、水头变化曲线以及正演模型的输出,计算示踪观测残差与水头观测残差; 基于正演模型,计算统一参数状态向量对旅行时特征集及水头变化曲线的敏感性矩阵,据此构建包含空间自适应正则化项的联合目标函数; 对联合目标函数进行迭代求解,获得优化的统一参数状态向量,根据优化后的参数分布圈定富水致灾构造的位置; 其中,联合目标函数也包含示踪观测残差与水头观测残差的加权平方和; 其中,统一参数状态向量由目标区域内各网格单元的渗透系数对数值、储水系数对数值以及有效孔隙度原值组成; 其中,联合目标函数Φθ具体按照以下公式构建:Φθ=∑i=1N[w_i_TT_i_obs-T_i_calθ]2+∑j=1P[w_j_HH_j_obs-H_j_calθ]2+Rθ;其中,θ为统一参数状态向量;N为示踪旅行时数据的总个数;T_i_obs为第i个示踪旅行时观测值;T_i_calθ为基于当前参数θ计算的第i个示踪旅行时计算值;w_i_T为第i个示踪旅行时数据的权重;P为水头观测数据的总个数;H_j_obs为第j个水头观测值;H_j_calθ为基于当前参数θ计算的第j个水头计算值;w_j_H为第j个水头数据的权重;Rθ为空间自适应正则化项; 其中,示踪旅行时数据的权重和水头数据的权重,具体利用敏感性矩阵及其对应的测量误差,按照以下公式计算:w_i_T=||J_i_T||_FσT2×∑k=1N||J_k_T||_F,w_j_H=||J_j_H||_FσH2×∑k=1P||J_k_H||_F;其中,||…||_F表示Frobenius范数;J_i_T为敏感性矩阵中对应第i个示踪旅行时数据的行向量;σT为示踪旅行时数据的测量误差标准差;J_j_H为敏感性矩阵中对应第j个水头数据的行向量;σH为水头数据的测量误差标准差,k对应求和索引变量,J_k_T、J_k_H分别为敏感性矩阵中对应第k个示踪旅行时数据、水头数据的行向量; 其中,空间自适应正则化项Rθ是基于一阶差分算子矩阵和迭代更新的正则化权重矩阵构建的,具体计算公式为:Rθ=θT×Λ_k×LT×L×θ;其中,θ为统一参数状态向量;L为一阶差分算子矩阵,用于计算模型参数的空间梯度;T为转置操作;Λ_k为第k次迭代步骤中的空间自适应正则化权重矩阵,用于对不同空间位置的平滑约束强度进行加权; 其中,正则化权重矩阵的构建依赖于目标区域内各网格单元的综合敏感性指数;第k次迭代步骤中第m个网格单元的综合敏感性指数ξ_m_k具体按照以下公式计算:ξ_m_k=sqrt∑i=1N[T_i_calθ_m×w_i_T]2+∑j=1P[H_j_calθ_m×w_j_H]2;其中,θ_m表示统一参数状态向量中对应第m个网格单元的参数分量;T_i_calθ_m为第i个旅行时计算值对第m个网格单元参数的偏导数;H_j_calθ_m为第j个水头计算值对第m个网格单元参数的偏导数;w_i_T和w_j_H分别为对应的权重。
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