(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210880653.8 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 申请人 湖南致力工程科技有限公司 (72)发明人 鲁光银　白冬鑫　朱自强　张升彪　 蒋召杰　彭德明　刘智　 (74)专利代理 机构 长沙智路知识产权代理事务 所(普通合伙) 4324 4 专利代理师 张毅 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 17/13(2006.01)G06F 17/16(2006.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 自适应非结构网格的滑坡降雨的地电场数 值模拟计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种自适应非结构网格的滑 坡降雨的地电场数值模拟计算方法， 包括： 在滑 坡部署ERT 监测设备， 建立滑坡的几何模型； 在几 何模型中进行初始的地电场和渗流场三角网格 的剖分； 建立滑坡降雨入渗控制方程并迭代求 解， 使初始的渗流场三角网格自适应动态调整至 符合后验误差要求， 并计算得到所有时刻的饱和 度； 由渗流场网格节点计算地电场网格的各节点 饱和度， 再计算得到地电场网格的各单元的电导 率； 建立三维电源电场的控制方程并迭代求解， 遍历电极排列， 得到所有时刻的所有点电源的视 电阻率， 并使初始的电流场三角网格自适应动态 调整至符合后验误差要求； 进行可视化展示。 从 而通过数值模拟进行滑坡在降雨过程中的水分 的时空演化过程。 权利要求书5页 说明书15页 附图4页 CN 115238550 A 2022.10.25 CN 115238550 A 1.一种自适应非结构网格的滑坡降雨的地电场数值模拟计算方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： S1、 在滑坡部署ERT监测设备， 采集监测数据， 同时对滑坡采集岩石参数和地质资料， 通 过软件建立滑坡的几何模型； 在所述几何模型中通过软件进 行初始的地电场三角网格的剖 分； S2、 在所述几何模型中通过软件进行初始 的渗流场三角网格的剖分， 建立滑坡降雨入 渗控制方程并迭代求解， 使所述初始的渗流场三角网格自适应动态调整至符合后验误差要 求， 并计算得到所有时刻的总水头、 孔隙水压力、 饱和度和体积含水率； S3、 以所述渗流场网格的网格节点的饱和度数据为基准， 通过反距离插值算法计算地 电场网格的各节点饱和度， 然后由所述地电场网格的各节点饱和度依次计算得到地电场网 格的各节点电阻率， 地电场网格的各 单元的电导 率； S4、 建立三维电源电场的控制方程并迭代求解， 根据所述地电场网格的各单元的电导 率计算电位， 遍历电极排列， 得到所有时刻的所有点电源的视电阻率， 并使所述初始的电流 场三角网格自适应动态调整至符合后验误差要求； S5、 对所述所有时刻的饱和度、 所有时刻的所有点电源的视电阻率进行 可视化展示。 2.根据权利要求1所述的自适应非结构网格的滑坡降雨的地电场数值模拟计算方法， 其特征在于， 所述 步骤S2包括： S21、 在几何模型中通过 软件进行初始的渗 流场三角网格剖分； S22、 建立滑坡降雨入渗控制方程， 根据三角形单元离散剖分的线性插值形函数和有限 元分析， 转换成合成的关于总 水头的矩阵方程， 以初始渗透系 数计算得到当前时刻的关于 总水头的矩阵方程的矩阵系数 K、 M、 F， 并根据隐式差分方程计算下一时刻的总水头 Ht+Δt； 所述滑坡降雨入渗控制方程： 边界条件： 式中， H为总水头， ρw为液体密度， g为重力加速度， kx， ky， kz为x， y， z三个方向上的渗透系 数， 为土水特征曲线的斜率， θ为体积含水率， μa为空隙气压力， μw为 孔隙水压力， μa‑μw为基质吸力， 在饱和状态下 等于0； Γ1为已知水头的边界段， H1为已 知水头； Γ2为已知流出或者 流入流量的边界段， q为 边界流量， 为边界的法向量； 所述线性插值形函数： 式中Δ为三角形单元面积， ai＝xjyk‑xkyj， bi＝yj‑yk， ci＝xk‑xj， aj＝xkyi‑xiyk， bj＝yk‑ yi， cj＝xi‑xk， ak＝xiyj‑xjyi， bk＝yi‑yj， ck＝xj‑xi； 所述有限元分析后的所述滑坡降雨入渗控制方程：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115238550 A 2式中Ω为计算区域， Γ为 流量边界， 如果节点 为边界节点则为1， 否则为0； 所述关于总水头的矩阵方程： 所述隐式差分方程： S23、 判断后验误差是否满足要求， 若是， 则进入步骤S24， 若否， 则更新渗透系数kx， ky， kz， 返回上一 步重新计算； S24、 根据当前时刻的总水头计算当前时刻的孔隙水压力、 、 体积含水率和饱和度， 并继 续计算下一时刻直至所有时步的孔隙水压力、 体积含水率和饱和度。 3.根据权利要求2所述的自适应非结构网格的滑坡降雨的地电场数值模拟计算方法， 其特征在于， 所述空隙水压力的计算公式为： μw＝ρwg(H‑z)， 所述体积含水率的计算公式为： 所述饱和度等于体积含水率除以已知的孔隙度， 式中θr为残余含水率， θs为饱和含水率， a,n,m为模型拟合 参数。 4.根据权利要求3所述的自适应非结构网格的滑坡降雨的地电场数值模拟计算方法， 其特征在于， 所述 步骤S3包括以下步骤： S31、 以所述渗流场网格的网格节点的饱和度数据为基准， 通过反距离插值算法计算地 电场网格的各节点饱和度； S32、 由所述地电场网格的各节点饱和度根据滑坡水电转换公式计算得到地电场网格 的各节点电阻率； 所述滑坡水电转换公式为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115238550 A 3