一种非饱和参数数值确定方法、装置及电子设备与流程

1.本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及一种非饱和参数数值确定方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.大型水利水电工程中，渗流问题是坝体安全的关键，渗流分析是坝体设计的非常重要的内容，渗流和渗透控制是水利水电工程中一项极其重要的课题。传统的渗流场分析多为饱和或稳定渗流场分析，极少开展在降雨入渗、泄洪等非饱和情况下的渗流分析。在实际工程中此类非饱和情况极为常见，但是现有的现场实验方法获取非饱和参数极为困难，并且基本存在较大误差。近年来在水利水电工程领域，渗流反分析的研究也逐渐增加，即通过实际获取的渗压、水头等数据，通过一定的反分析方法，合理的推出渗流场中的非饱和参数。
3.目前普遍使用的以室内试验或者反演分析获取非饱和参数的方法还有不足之处，主要表现为：在实际的水利水电工程施工及运行过程中，由于边界水头的变化、坝基的开挖与填筑、降雨泄洪等影响，岩体的渗流场往往会动态变化，室内试验难以精确模拟该动态变化过程；当前的反演分析方法多采用区间等分，参数组合极多，反演效率相对较低。
4.因此，现有技术中存在无法模拟岩体渗流场的动态变化过程，难以确定精确的非饱和参数数值，获取效率低的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种非饱和参数数值确定方法、装置及电子设备，以至少解决相关技术中存在无法模拟岩体渗流场的动态变化过程，难以确定精确的非饱和参数数值，获取效率低的问题。
6.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种非饱和参数数值确定方法，该方法包括：根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中所述非饱和参数的取值范围；根据所述非饱和参数与所述取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据所述非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据所述仿真计算结果和所述水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到所述非饱和参数的数值。
7.根据本技术实施例的另一个方面，还提供了一种非饱和参数数值确定装置，该装置包括：确定模块，用于根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第
二预设数量个渗透分区中所述非饱和参数的取值范围；生成模块，用于根据所述非饱和参数与所述取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；第一得到模块，用于根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；计算模块，用于根据所述非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；第二得到模块，用于根据所述仿真计算结果和所述水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到所述非饱和参数的数值。
8.可选地，生成模块包括：第一确定单元，用于在所述第一预设数量个待确定的非饱和参数中，确定第一非饱和参数、第二非饱和参数以及其余非饱和参数；第一获取单元，用于获取所述第一非饱和参数与第二非饱和参数之间的关系方程，其中，所述关系方程与所述第一非饱和参数用于表征所述第二非饱和参数；生成单元，用于根据所述第一非饱和参数、所述关系方程、所述其余非饱和参数、所述取值范围以及预设方法，得到在所述渗透分区中每个所述非饱和参数的候选数值，并生成第三预设数量个所述非饱和参数组合。
9.可选地，第一得到模块包括：第一得到单元，用于根据所述水电工程观测数据，得到剖面数据点；第二得到单元，用于根据所述剖面数据点和预设网格类型，得到所述有限元模型；划分单元，用于对所述有限元模型进行概化，并将所述有限元模型划分为第二预设数量个所述渗透分区；第二获取单元，用于获取所述渗透分区的渗透分区参数；第三得到单元，用于根据所述水电工程观测数据，得到所述有限元模型的边界条件和初始水位条件；第四得到单元，用于根据所述渗透分区参数、所述边界条件以及所述初始水位条件，得到所述仿真计算条件。
10.可选地，第三得到单元包括：第一得到子模块，用于根据水电工程观测数据，得到预设时间段的水位线；第一确定子模块，用于根据所述水位线，确定所述有限元模型的边坡水头边界；第二确定子模块，用于将所述有限元模型左侧边界作为水头边界，并根据所述水电工程观测数据确定所述水头边界的水位值；第二得到子模块，用于根据所述水电工程观测数据，得到实测观测水头值；第三得到子模块，用于将所述实测观测水头值输入训练好的神经网络，得到所述初始水位条件。
11.可选地，第三得到单元还包括：获取子模块，用于获取第四预设数量个分水岭水位值；第四得到子模块，用于根据预设渗透分析方法和所述分水岭水位值，得到各钻孔位置的水头计算值和对应的边界水头值；
训练子模块，用于利用所述水头计算值和所述边界水头值，对初始神经网络进行训练，得到所述训练好的神经网络。
12.可选地，计算模块包括：选择单元，用于在所述第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个所述非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合；第一计算单元，用于根据所述待计算非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到所述待计算非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；循环单元，用于从所述在所述第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个所述非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合开始执行后续步骤，直到得到每个所述非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；整合单元，用于整合所有所述单个组合仿真计算结果，得到所述仿真计算结果。
13.可选地，第二得到模块包括：第二确定单元，用于确定第五预设数量个检测数据点；第五得到单元，用于根据所述仿真计算结果，得到每个所述非饱和参数组合对应的预设时间的零压面位置；第六得到单元，用于根据所述零压面位置和所述检测数据点，得到每个所述非饱和参数组合在每个所述检测数据点的预测数据；第七得到单元，用于根据所述水电工程观测数据，得到所述预测数据对应的实测数据；第二计算单元，用于根据所述预测数据和所述实测数据，计算每个所述非饱和参数组合在每个所述检测数据点的误差；第三计算单元，用于根据所述误差，计算每个所述非饱和参数组合对应的总体误差；作为单元，用于将最小总体误差对应的所述非饱和参数组合，作为所述目标非饱和参数组合，其中，所述目标非饱和参数组合包含所述非饱和参数的所述数值。
14.根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；其中，存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过运行所述存储器上所存储的所述计算机程序来执行上述任一实施例中的方法步骤。
15.根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一实施例中的方法步骤。
16.在本技术实施例中，通过根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围；根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。通过上述方法，构建有限元模型，并设置仿真计算条件，对蓄水过程水位
变化过程进行仿真计算，可以有效考虑各种地质因素的影响，增加了获取参数的准确性。将非饱和参数进行组合，并通过判断目标非饱和参数组合，得到每个非饱和参数的数值，能够有效减少计算量，提升最优非饱和参数组合的获取效率。根据水电工程观测数据对仿真计算结果进行误差分析，并选出目标非饱和参数组合，简单方便，可以迅速获得局部最优解。解决了相关技术中存在无法模拟岩体渗流场的动态变化过程，难以确定精确的非饱和参数数值，获取效率低的问题。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，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。
19.图1是根据本技术实施例的一种可选的非饱和参数数值确定方法的流程示意图；图2是根据本技术实施例的一种可选的有限元模型和渗透分区示意图；图3是根据本技术实施例的一种可选的上游水位与日期的变化关系图；图4是根据本技术实施例的一种可选的非饱和参数组合所取参数渗流正分析结果图；图5是根据本技术实施例的另一种可选的非饱和参数数值确定方法的流程示意图；图6是根据本技术实施例的一种可选的非饱和参数数值确定装置的结构框图；图7是根据本技术实施例的一种可选的电子设备的结构框图。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
21.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种非饱和参数数值确定方法，如图1所示，该方法的流程可以包括以下步骤：步骤s101，根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预
设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围。
23.可选地，在本实施例中，预设模型可以为van genuchten（vg）模型，该模型是基于mualem理论给出的一种光滑连续的持水曲线模型：mualem理论给出的一种光滑连续的持水曲线模型：其中，为模型变量，、为与孔隙分布相关的参数，为与进气值有关的参数，为含水率，为饱和体积含水量，为残余体积含水量，为土壤非饱和渗透系数，为中间变量，另外，为饱和渗透系数。
24.首先确定van genuchten（vg）模型中的待确定的非饱和参数，非饱和参数选择一般选用四个参数进行分析：、、、，另外，饱和体积含水量以及饱和渗透系数一般采用室内试验获得的数据。然后，基于传统室内试验以及工程经验确定、、、数值在第二预设数量个渗透分区的取值范围，每个渗透分区的渗流性质不同，第一预设数量和第二预设数量均表示多个，第一预设数量可以为4或其它数值。
25.步骤s102，根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合。
26.可选地，基于步骤s101所确定的非饱和参数（、、、）在第二预设数量个渗透分区的取值范围，采用正交设计方法对非饱和参数进行方案的合理组合，生成第三预设数量个非饱和参数组合，每个非饱和参数组合中有一组、、、的具体数值，第三预设数量表示多个，不作具体数量限制。
27.步骤s103，根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件。
28.可选地，获取水电工程观测数据，例如西南某水电工程中具有长观孔监测点的观测数据，根据该水电工程观测生成河岸剖面，并将河岸剖面进行网格划分，建立二维或者三维有限元模型。并从该水电工程观测数据中确定河岸的初始水位条件，并设置边界条件和每个渗透分区的渗透分区参数，得到仿真计算条件。
29.步骤s104，根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果。
30.可选地，利用geo-studio软件中的seep/w模块根据上述有限元模型、仿真计算条件，分别对每个非饱和参数组合进行仿真计算，如进行渗流仿真分析，得到每个非饱和参数组合对应的仿真计算结果，其中，仿真计算结果包括：基于蓄水过程水位变化的上游水位与测点位置水头（渗压）的分布情况。
31.步骤s105，根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。
32.可选地，根据水电工程观测数据得到实测数据。并根据步骤s104获取的仿真计算结果和实测数据，计算实测数据与仿真计算结果之间的误差平方和，待所有非饱和参数组
合的误差平方和计算完毕后，寻求误差平方和最小的非饱和参数组合作为目标非饱和参数组合，目标非饱和参数组合中非饱和参数的数值即为上述待确定的非饱和参数的最优取值。
33.在本技术实施例中，通过根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围；根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。通过上述方法，构建有限元模型，并设置仿真计算条件，对蓄水过程水位变化过程进行仿真计算，可以有效考虑各种地质因素的影响，增加了获取参数的准确性。将非饱和参数进行组合，并通过判断目标非饱和参数组合，得到每个非饱和参数的数值，能够有效减少计算量，提升最优非饱和参数组合的获取效率。根据水电工程观测数据对仿真计算结果进行误差分析，并选出目标非饱和参数组合，简单方便，可以迅速获得局部最优解。解决了相关技术中存在无法模拟岩体渗流场的动态变化过程，难以确定精确的非饱和参数数值，获取效率低的问题。
34.作为一种可选实施例，根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合，包括：在第一预设数量个待确定的非饱和参数中，确定第一非饱和参数、第二非饱和参数以及其余非饱和参数；获取第一非饱和参数与第二非饱和参数之间的关系方程，其中，关系方程与第一非饱和参数用于表征第二非饱和参数；根据第一非饱和参数、关系方程、其余非饱和参数、取值范围以及预设方法，得到在渗透分区中每个非饱和参数的候选数值，并生成第三预设数量个非饱和参数组合。
35.可选地，本实施例以非饱和参数为、、、为例进行说明，此时第一预设数量为4。从、、、中选出第一非饱和参数例如以及第二非饱和参数例如，则其余非饱和参数包括、。
36.获取和之间的关系方程，例如：，通过该关系方程，可以用表征。因此，确定的数值后，可以根据的数值和该关系方程，得出的数值，因此，生成非饱和参数组合时可以不考虑的数值，以减少计算量，再根据第一非饱和参数、其余非饱和参数和、上述非饱和参数在第二预设数量个渗透分区的取值范围，采用预设方法（例如：正交设计方法）对非饱和参数进行方案的合理组合，生成第三预设数量个非饱和参数组合。以有三种渗透分区为例，在渗透分区一的取值范围例如0.02至0.14、在渗透分区二的取值范围例如0-4.00，其他取值范围此处不再一一赘述，详细取值范围参见下表。生成的非饱和参数组合，如下表所示：
此时，第二预设数量为3，非饱和参数组合包括组1-组7，第三预设数量为7。
37.在本技术实施例中，采用正交设计进行非饱和参数的组合，能够有效减少计算组合，提升最优非饱和参数组合的获取效率。
38.作为一种可选实施例，根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件，包括：根据水电工程观测数据，得到剖面数据点；根据剖面数据点和预设网格类型，得到有限元模型；对有限元模型进行概化，并将有限元模型划分为第二预设数量个渗透分区；获取渗透分区的渗透分区参数；根据水电工程观测数据，得到有限元模型的边界条件和初始水位条件；根据渗透分区参数、边界条件以及初始水位条件，得到仿真计算条件。
39.可选地，本实施例选取西南某水电工程中具有长观孔监测点的观测数据作为水电工程观测数据，并以建立二维有限元模型为例进行说明。根据该水电工程观测数据，得到剖面数据点，并将剖面数据点导入geo-studio软件中的seep/w模块，生成左侧海拔为1010米（m），右侧海拔为575m，底面为1100m的河岸剖面，再利用预设网格类型对河岸剖面图进行网格划分，并建立二维有限元模型，其中，预设网格类型可以为10m四边形网格。对模型进行适当的概化后，将该有限元模型划分为第二预设数量例如3个渗透分区，概化为常规方法，即忽略一些影响小的断层，结构面等因素。此时该有限元模型如图2所示，其中，包括渗透分区一、渗透分区二、渗透分区三，图2右上角为河谷，图2中二维有限元模型具有初始地下水位线，并存在监测点1和监测点2，两个监测点是为了后续从水电工程观测数据和仿真计算结果中选取数据进行对比，详细内容参见图2。需要说明的是在geo-studio软件中的seep/w模块设置边界条件、初始水位条件以及渗透分区参数，具体包括：获取渗透分区的渗透分区参数，其中，本技术根据不同区域的渗透能力将模型分为三个渗透分区，渗透分区一、二、三饱和渗透系数分别为1.00
×
10-5
m/s、3.00
×
10-6
m/s、9.00
×
10-7
m/s，渗透分区一饱和体积含水量确定为0.30，渗透分区二、三饱和体积含水量均确定为0.40。具体渗透分区参数可见下表：
从该水电工程观测数据中确定河岸的初始水位条件，并设置边界条件，整合上述渗透分区参数、边界条件以及初始水位条件，得到仿真计算条件，根据该仿真计算条件和上述有限元模型，可以进行仿真计算。
40.在本技术实施例中，根据水电工程观测数据，建立有限元模型，并和仿真计算条件，为后续进行仿真计算提供基础，基于上述有限元模型和仿真计算条件能够对蓄水过程水位变化过程中水位与测点渗压以及水头的关系进行反演分析，可以有效考虑各种地质因素的影响，增加了获取参数的准确性。
41.作为一种可选实施例，根据水电工程观测数据，得到有限元模型的边界条件和初始水位条件，包括：根据水电工程观测数据，得到预设时间段的水位线；根据水位线，确定有限元模型的边坡水头边界；将有限元模型左侧边界作为水头边界，并根据水电工程观测数据确定水头边界的水位值；根据水电工程观测数据，得到实测观测水头值；将实测观测水头值输入训练好的神经网络，得到初始水位条件。
42.可选地，本实施例选取西南某水电工程中具有长观孔监测点的观测数据作为水电工程观测数据，根据该水电工程观测数据，得到西南某水电工程上游水位随时间变化情况（即水位线），该水位线如图3所示，图3包括从2021/4/3至2021/10/3期间上游水位（m）的变化情况。根据图3得到预设时间段的水位线，预设时间段可以为：2021年4月23日至2021年5月7日共计15天。
43.根据此水位线设置有限元模型河谷侧为边坡水头边界（即图2右上角），并根据该水位线确定边坡水头边界的水位值。
44.将有限元模型左侧（右岸山体侧边界，即远离河谷一侧）边界水位取定为水头边界，并根据水电工程观测数据确定水头边界的水位值例如：依据水电工程观测数据中的钻孔水位观测资料反演确定该水头边界的水位值。
45.根据水电工程观测数据，得到实测观测水头值，将该实测观测水头值输入训练好的神经网络，获得最优的分水岭边界水位条件即初始水位条件。
46.在本技术实施例中，根据水电工程观测数据，确定有限元模型的边界条件，并利用训练好的神经网络得到初始水位条件，节省了确定初始水位条件的时间开销。
47.作为一种可选实施例，在将实测观测水头值输入训练好的神经网络之前，方法还包括：获取第四预设数量个分水岭水位值；根据预设渗透分析方法和分水岭水位值，得到各钻孔位置的水头计算值和对应的
边界水头值；利用水头计算值和边界水头值，对初始神经网络进行训练，得到训练好的神经网络。
48.可选地，获取拟定的多个分水岭水位值，第四预设数量表示多个。采用稳定渗流分析方法（即预设渗透分析方法），根据上述分水岭水位值计算左岸山体的渗流场和各钻孔位置的水头计算值，并得到其对应的边界水头值。以水头计算值为输入样本，以边界水头值为输出样本，对初始神经网络进行训练，得到训练好的神经网络，初始神经网络可以为遗传神经网络。
49.在本技术实施例中，利用水头计算值和边界水头值，对初始神经网络进行训练，得到训练好的神经网络，节省了确定初始水位条件的时间开销，提高了确定非饱和参数数值的效率。
50.作为一种可选实施例，根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果，包括：在第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合；根据待计算非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到待计算非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；从在第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合开始执行后续步骤，直到得到每个非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；整合所有单个组合仿真计算结果，得到仿真计算结果。
51.可选地，本实施例需要对每个非饱和参数组合进行仿真计算，得到该非饱和组合对应的单个组合仿真计算结果。重复该过程，直至对所有非饱和参数组合完成仿真计算，具体包括：在第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合，基于上述有限元模型和仿真计算条件，对该待计算非饱和参数组合进行仿真计算，得到待计算非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果。从第三预设数量个非饱和参数组合中，选取一个未进行仿真计算的非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合，重复上述过程，得到该待计算非饱和参数组合的单个组合仿真计算结果。直到得到每个非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果，则结束。
52.整合所有单个组合仿真计算结果，得到仿真计算结果，根据该仿真计算结果和水电工程观测数据，可以确定目标非饱和参数组合。
53.在本技术实施例中，通过对每个非饱和参数组合进行仿真计算，得到每个非饱和参数组合对应的仿真计算结果。为后续根据仿真计算结果和水电工程观测数据，从非饱和参数组合选出目标非饱和参数组合提供基础。
54.作为一种可选实施例，根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值，包括：确定第五预设数量个检测数据点；根据仿真计算结果，得到每个非饱和参数组合对应的预设时间的零压面位置；
根据零压面位置和检测数据点，得到每个非饱和参数组合在每个检测数据点的预测数据；根据水电工程观测数据，得到预测数据对应的实测数据；根据预测数据和实测数据，计算每个非饱和参数组合在每个检测数据点的误差；根据误差，计算每个非饱和参数组合对应的总体误差；将最小总体误差对应的非饱和参数组合，作为目标非饱和参数组合，其中，目标非饱和参数组合包含非饱和参数的数值。
55.可选地，确定第五预设数量个检测数据点，第五预设数量表示多个。本实施例采用两个检测数据点，即图2中的监测点1和监测点2，并以组1-组7共7个非饱和参数组合为例进行举例说明。
56.根据仿真计算结果可以得到每个非饱和参数组合所取参数的渗流正分析结果图，如图4所示，图4展示了不同压力水头在有限元模型的分布情况，根据该渗流正分析结果图可以得到每个非饱和参数组合对应的预设时间的零压面位置，零压面位置为压力水头为0m的位置，预设时间包括：1、5、7、11、15天。根据上述零压面位置、监测点1以及监测点2，得到每个非饱和参数组合在每个检测数据点的预测数据，预测数据是零压面位置在两个检测数据点处的海拔（m）。根据水电工程观测数据，得到预测数据对应的实测数据（m）。上述预测数据和实测数据如下表所示：根据上述预测数据和实测数据，计算每个非饱和参数组合在每个检测数据点的标准差（即误差），并根据该误差，计算每个非饱和参数组合对应的总体标准差和（即总体误差），每个非饱和参数组合在监测点1和监测点2的误差以及总体标准差和（即总体误差）如下表所示：对比可知，组5计算所得数据与监测点1处数据对比总体标准差为0.04166，与监测点2处数据对比总体标准差为0.04470，总体标准差和（即监测点1与监测点2处误差之和）为所有组中总体标准差和最小的非饱和参数组合，故而确定组5为目标非饱和参数组合，可以
得到、以及在每个渗透分区的具体数值，并根据和之间的关系方程，利用的具体数值，计算出在每个渗透分区的具体数值。
57.在本技术实施例中，采用计算实测数据与数值模拟计算结果之间的误差平方和进行误差分析，简单方便，可以迅速获得局部最优解。
58.根据本技术实施例的一个方面，提供了另一种非饱和参数数值确定方法，如图5所示，该方法的流程可以包括以下步骤：确定vg模型反演分析参数个数及其大致范围；采用正交设计方法对非饱和参数进行方案的合理组合；建立三维有限元模型，进行非饱和渗流正分析；计算实测数据与数值模拟计算结果之间的误差平方和，寻求最优组合；反演结果。
59.在本技术实施例中，基于蓄水过程水位变化过程中水位与测点渗压以及水头的关系进行反演分析，可以有效考虑各种地质因素的影响，增加了获取参数的准确性。采用正交设计进行非饱和参数的组合，能够有效减少计算组合，提升最优非饱和参数组合的获取效率。采用计算实测数据与数值模拟计算结果之间的误差平方和进行误差分析，简单方便，可以迅速获得局部最优解。
60.根据本技术实施例的另一个方面，还提供了一种用于实施上述非饱和参数数值确定方法的非饱和参数数值确定装置。图6是据本技术实施例的一种可选的非饱和参数数值确定装置的结构框图，如图6所示，该装置可以包括：确定模块601，用于根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围；生成模块602，用于根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；第一得到模块603，用于根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；计算模块604，用于根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；第二得到模块605，用于根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。
61.需要说明的是，该实施例中的确定模块601可以用于执行上述步骤s101，该实施例中的生成模块602可以用于执行上述步骤s102，该实施例中的第一得到模块603可以用于执行上述步骤s103，该实施例中的计算模块604可以用于执行上述步骤s104，该实施例中的第二得到模块605可以用于执行上述步骤s105。
62.通过上述模块，构建有限元模型，并设置仿真计算条件，对蓄水过程水位变化过程进行仿真计算，可以有效考虑各种地质因素的影响，增加了获取参数的准确性。将非饱和参数进行组合，并通过判断目标非饱和参数组合，得到每个非饱和参数的数值，能够有效减少计算量，提升最优非饱和参数组合的获取效率。根据水电工程观测数据对仿真计算结果进行误差分析，并选出目标非饱和参数组合，简单方便，可以迅速获得局部最优解。解决了相关技术中存在无法模拟岩体渗流场的动态变化过程，难以确定精确的非饱和参数数值，获取效率低的问题。
63.作为一种可选实施例，生成模块包括：第一确定单元，用于在第一预设数量个待确定的非饱和参数中，确定第一非饱和参数、第二非饱和参数以及其余非饱和参数；第一获取单元，用于获取第一非饱和参数与第二非饱和参数之间的关系方程，其中，关系方程与第一非饱和参数用于表征第二非饱和参数；生成单元，用于根据第一非饱和参数、关系方程、其余非饱和参数、取值范围以及预设方法，得到在渗透分区中每个非饱和参数的候选数值，并生成第三预设数量个非饱和参数组合。
64.作为一种可选实施例，第一得到模块包括：第一得到单元，用于根据水电工程观测数据，得到剖面数据点；第二得到单元，用于根据剖面数据点和预设网格类型，得到有限元模型；划分单元，用于对有限元模型进行概化，并将有限元模型划分为第二预设数量个渗透分区；第二获取单元，用于获取渗透分区的渗透分区参数；第三得到单元，用于根据水电工程观测数据，得到有限元模型的边界条件和初始水位条件；第四得到单元，用于根据渗透分区参数、边界条件以及初始水位条件，得到仿真计算条件。
65.作为一种可选实施例，第三得到单元包括：第一得到子模块，用于根据水电工程观测数据，得到预设时间段的水位线；第一确定子模块，用于根据水位线，确定有限元模型的边坡水头边界；第二确定子模块，用于将有限元模型左侧边界作为水头边界，并根据水电工程观测数据确定水头边界的水位值；第二得到子模块，用于根据水电工程观测数据，得到实测观测水头值；第三得到子模块，用于将实测观测水头值输入训练好的神经网络，得到初始水位条件。
66.作为一种可选实施例，第三得到单元还包括：获取子模块，用于获取第四预设数量个分水岭水位值；第四得到子模块，用于根据预设渗透分析方法和分水岭水位值，得到各钻孔位置的水头计算值和对应的边界水头值；训练子模块，用于利用水头计算值和边界水头值，对初始神经网络进行训练，得到训练好的神经网络。
67.作为一种可选实施例，计算模块包括：选择单元，用于在第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合；第一计算单元，用于根据待计算非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到待计算非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；循环单元，用于从在第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合开始执行后续步骤，直到得到每个非饱和参数组合对应的单
个组合仿真计算结果；整合单元，用于整合所有单个组合仿真计算结果，得到仿真计算结果。
68.作为一种可选实施例，第二得到模块包括：第二确定单元，用于确定第五预设数量个检测数据点；第五得到单元，用于根据仿真计算结果，得到每个非饱和参数组合对应的预设时间的零压面位置；第六得到单元，用于根据零压面位置和检测数据点，得到每个非饱和参数组合在每个检测数据点的预测数据；第七得到单元，用于根据水电工程观测数据，得到预测数据对应的实测数据；第二计算单元，用于根据预测数据和实测数据，计算每个非饱和参数组合在每个检测数据点的误差；第三计算单元，用于根据误差，计算每个非饱和参数组合对应的总体误差；作为单元，用于将最小总体误差对应的非饱和参数组合，作为目标非饱和参数组合，其中，目标非饱和参数组合包含非饱和参数的数值。
69.此处需要说明的是，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。
70.根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述非饱和参数数值确定方法的电子设备，该电子设备可以是服务器、终端、或者其组合。
71.图7是根据本技术实施例的一种可选的电子设备的结构框图，如图7所示，包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线704，其中，处理器701、通信接口702和存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，其中，存储器703，用于存储计算机程序；处理器701，用于执行存储器703上所存放的计算机程序时，实现如下步骤：根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围；根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。
72.可选地，在本实施例中，上述的通信总线可以是pci(peripheral component interconnect，外设部件互连标准)总线、或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
73.通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
74.存储器可以包括ram，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如，至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
75.作为一种示例，如图7所示，上述存储器703中可以但不限于包括上述非饱和参数数值确定装置中的确定模块601、生成模块602、第一得到模块603、计算模块604、第二得到模块605。此外，还可以包括但不限于上述非饱和参数数值确定装置中的其他模块单元，本示例中不再赘述。
76.上述处理器可以是通用处理器，可以包含但不限于：cpu (central processing unit，中央处理器)、np(network processor，网络处理器)等；还可以是dsp (digital signal processing，数字信号处理器)、asic (application specific integrated circuit，专用集成电路)、fpga (field－programmable gate array，现场可编程门阵列)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。
77.可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
78.本领域普通技术人员可以理解，图7所示的结构仅为示意，实施上述非饱和参数数值确定方法的设备可以是终端设备，该终端设备可以是智能手机（如android手机、ios手机等）、平板电脑、掌上电脑以及移动互联网设备（mobile internet devices，mid）、pad等终端设备。图7其并不对上述电子设备的结构造成限定。例如，终端设备还可包括比图7中所示更多或者更少的组件（如网络接口、显示装置等），或者具有与图7所示的不同的配置。
79.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、rom、ram、磁盘或光盘等。
80.根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以用于存储执行非饱和参数数值确定方法的程序代码。
81.可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于上述实施例所示的网络中的多个网络设备中的至少一个网络设备上。
82.可选地，在本实施例中，存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围；根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。
83.可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例中对此不再赘述。
84.可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、rom、ram、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
85.在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示
意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。在本公开的描述中，“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。
86.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种非饱和参数数值确定方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中所述非饱和参数的取值范围；根据所述非饱和参数与所述取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据所述非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据所述仿真计算结果和所述水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到所述非饱和参数的数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非饱和参数与所述取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合，包括：在所述第一预设数量个待确定的非饱和参数中，确定第一非饱和参数、第二非饱和参数以及其余非饱和参数；获取所述第一非饱和参数与第二非饱和参数之间的关系方程，其中，所述关系方程与所述第一非饱和参数用于表征所述第二非饱和参数；根据所述第一非饱和参数、所述关系方程、所述其余非饱和参数、所述取值范围以及预设方法，得到在所述渗透分区中每个所述非饱和参数的候选数值，并生成第三预设数量个所述非饱和参数组合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件，包括：根据所述水电工程观测数据，得到剖面数据点；根据所述剖面数据点和预设网格类型，得到所述有限元模型；对所述有限元模型进行概化，并将所述有限元模型划分为第二预设数量个所述渗透分区；获取所述渗透分区的渗透分区参数；根据所述水电工程观测数据，得到所述有限元模型的边界条件和初始水位条件；根据所述渗透分区参数、所述边界条件以及所述初始水位条件，得到所述仿真计算条件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述水电工程观测数据，得到所述有限元模型的边界条件和初始水位条件，包括：根据水电工程观测数据，得到预设时间段的水位线；根据所述水位线，确定所述有限元模型的边坡水头边界；将所述有限元模型左侧边界作为水头边界，并根据所述水电工程观测数据确定所述水头边界的水位值；根据所述水电工程观测数据，得到实测观测水头值；将所述实测观测水头值输入训练好的神经网络，得到所述初始水位条件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述将所述实测观测水头值输入训练好的神经网络之前，所述方法还包括：获取第四预设数量个分水岭水位值；
根据预设渗透分析方法和所述分水岭水位值，得到各钻孔位置的水头计算值和对应的边界水头值；利用所述水头计算值和所述边界水头值，对初始神经网络进行训练，得到所述训练好的神经网络。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果，包括：在所述第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个所述非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合；根据所述待计算非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到所述待计算非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；从所述在所述第三预设数量个非饱和参数组合中，选择一个所述非饱和参数组合作为待计算非饱和参数组合开始执行后续步骤，直到得到每个所述非饱和参数组合对应的单个组合仿真计算结果；整合所有所述单个组合仿真计算结果，得到所述仿真计算结果。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真计算结果和所述水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到所述非饱和参数的数值，包括：确定第五预设数量个检测数据点；根据所述仿真计算结果，得到每个所述非饱和参数组合对应的预设时间的零压面位置；根据所述零压面位置和所述检测数据点，得到每个所述非饱和参数组合在每个所述检测数据点的预测数据；根据所述水电工程观测数据，得到所述预测数据对应的实测数据；根据所述预测数据和所述实测数据，计算每个所述非饱和参数组合在每个所述检测数据点的误差；根据所述误差，计算每个所述非饱和参数组合对应的总体误差；将最小总体误差对应的所述非饱和参数组合，作为所述目标非饱和参数组合，其中，所述目标非饱和参数组合包含所述非饱和参数的所述数值。8.一种非饱和参数数值确定装置，其特征在于，所述装置包括：确定模块，用于根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中所述非饱和参数的取值范围；生成模块，用于根据所述非饱和参数与所述取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；第一得到模块，用于根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；计算模块，用于根据所述非饱和参数组合、所述有限元模型以及所述仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；第二得到模块，用于根据所述仿真计算结果和所述水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到所述非饱和参数的数值。9.一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述
通信接口和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信，其特征在于，所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于通过运行所述存储器上所存储的所述计算机程序来执行权利要求1至7中任一项中所述的方法步骤。10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项中所述的方法步骤。

技术总结
本申请提供了一种非饱和参数数值确定方法、装置及电子设备，其中，该方法包括：根据预设模型，确定第一预设数量个待确定的非饱和参数与在第二预设数量个渗透分区中非饱和参数的取值范围；根据非饱和参数与取值范围，生成第三预设数量个非饱和参数组合；根据获取到的水电工程观测数据，得到有限元模型和仿真计算条件；根据非饱和参数组合、有限元模型以及仿真计算条件进行仿真计算，得到仿真计算结果；根据仿真计算结果和水电工程观测数据，确定目标非饱和参数组合，得到非饱和参数的数值。通过本申请，解决了相关技术中存在无法模拟岩体渗流场的动态变化过程，难以确定精确的非饱和参数数值，获取效率低的问题。获取效率低的问题。获取效率低的问题。


技术研发人员：谭尧升 裴磊 徐李达 张凌凡 尚超 龚攀 梁程 于琦
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/24