(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 202210637682.1 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 生态环境部华 南环境科 学研究所 （生态环境部生态 环境应急研究所） 地址 510655 广东省广州市天河区员村西 街7号大院 (72)发明人 陶钧实　方宏　雷育涛　丘锦荣　 蔡倩怡　曾经文　林晓君　 (74)专利代理 机构 广东省畅欣知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44631 专利代理师 耿佳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06T 17/00(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法 及其设备、 存 储介质 (57)摘要 本发明涉及水资源核算技术领域， 具体是一 种计算地下水裂隙流量的三维模型方法及其设 备、 存储介质， 方法包括： 步骤一： 构建三维裂隙 网络， 输入该网络的变量； 步骤二： 设定该网络的 节点水头 数值和裂隙流量数值， 将节 点水头数值 和裂隙流量数值输入程序求得雷诺数数值； 步骤 三： 依据雷诺数数值代入方程， 计算得到新的节 点水头和裂隙流量； 步骤四： 利用牛顿 ‑拉夫森迭 代法进行迭代计算， 分别求得节 点水头和裂隙流 量的差值； 步骤五： 若节点水头和裂隙流量的差 值均小于10‑5， 则输出最后的节点水头和裂隙流 量值； 步骤六： 若节点水头和裂隙流量的差值均 大于等于10‑5， 则进行步骤二。 通过上述方式， 本 发明提高了水资源 核算的准确率与速率。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115048782 A 2022.09.13 CN 115048782 A 1.一种计算 地下水裂隙流 量的三维模型 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 构建三维裂隙网络， 输入该网络的变量； 步骤二： 设定该网络的节点水头数值和裂隙流量数值， 将节点水头数值和裂隙流量数 值输入雷诺数计算公式求得 雷诺数数值； 步骤三： 依据雷诺数 数值代入方程， 计算得到新的节点水头数值和裂隙流 量数值； 步骤四： 利用牛顿 ‑拉夫森迭代法进行迭代计算， 分别求得节点水头和裂隙流量的差 值； 步骤五： 若节点水头和裂隙流量的差值均 小于10‑5， 则输出最后的节点水头和裂隙流量 值 步骤六： 若节点水头和裂隙流 量的差值均大于等于10‑5， 则进行步骤二。 2.根据权利要求1所述的一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法， 其特征在于， 所述 步骤一三维裂隙网络的变量包括左端水头、 右端水头、 水动力粘度、 水密度、 裂隙宽度和重 力加速度。 3.根据权利要求1所述的一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法， 其特征在于， 所述 节点水头数值和裂隙流 量数值为假设的任意 值。 4.根据权利要求1所述的一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法， 其特征在于， 所述 步骤二雷诺数数值若小于等于2300， 则代入层流方程； 雷诺数数值若大于2300， 则代入湍流 方程。 5.根据权利要求4所述的一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法， 其特征在于， 所述 层流方程 为： ， 其中， ρ 为水密度， g为重力加速度， 为裂隙中节点i和j的水力半径， μ为水的动态黏 度， 为i节点的水头， 为j节点的水头， 为节点i和j的裂隙长度。 6.根据权利要求4所述的一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法， 其特征在于， 所述 湍流方程 为： ， 其中， g为重力加速度， D为水力半径， △h为节点水头差， △L为裂隙长度差， ε为粗糙度， μ为水的动态黏度， ρ 为水密度。 7.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器 上运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求 1至 6任一项所述计算 地下水裂隙流 量的三维模型 方法的步骤。 8.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求 1至6任一项 所述计算地下水裂隙流量 的三维模型 方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115048782 A 2一种计算地下水裂隙流量的三维模型方 法及其设 备、 存储 介质 技术领域 [0001]本发明涉及水资源核算技术领域， 具体是一种计算地下水裂隙流量的三维模型方 法及其设备、 存 储介质。 背景技术 [0002]当前， 我国水资源时空分布不均匀， 水资源人均占有率在国际上仍处于较低水平， 地下水保护形势较为严峻。 由于现有技术还不够成熟， 目前石油开采及城市地表水过度污 染等引起的一系 列地下水环境问题较为突出。 因此， 保护我国地下水资源， 科学合理开 发利 用现有地下水资源显得尤为重要。 动态分析裂隙岩体中的地下水流动， 探明地下水 的时空 变化趋势， 对我国地下 水污染防治， 地下 水资源管理等方面具有重要意 义。 [0003]现有的地下水裂隙流量计算方法大多局限于二维裂隙网络， 且往往将裂隙网络中 的地下水流动全部假设为层流流动 或湍流流动进行模拟， 这会带来极大地误差， 对后续地 下水污染防治及地下水资源保护等带来一定影响。 由于 真实的裂隙地下水往往包含层流和 湍流两种状态， 因此亟需开发一种能够自动识别裂隙地下水真实流动状态， 并根据不同计 算方法进行裂隙流 量计算的程序， 对未来 地下水资源保护具有重要影响。 发明内容 [0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种计算地下水裂隙流量的三维模型方法及 其设备、 存 储介质， 可以有效解决上述背景技 术中提出的问题。 [0005]为解决上述问题， 本发明所采取的技术方案是： 一种计算地下水裂隙流量的三维 模型方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： [0006]步骤一： 构建三维裂隙网络， 输入该网络的变量； [0007]步骤二： 设定该网络 的节点水头数值和裂隙流量数值， 将节点水头数值和裂隙流 量数值输入雷诺数计算公式求得 雷诺数数值； [0008]步骤三： 依据雷诺数 数值代入方程， 计算得到新的节点水头数值和裂隙流 量数值； [0009]步骤四： 利用牛顿 ‑拉夫森迭代法进行迭代计算， 分别求得节点水头和裂隙流量的 差值； [0010]步骤五： 若节点水头和裂隙流量的差值均小于10‑5， 则输出最后的节点水头和裂隙 流量值 [0011]步骤六： 若节点水头和裂隙流 量的差值均大于等于10‑5， 则进行步骤二。 [0012]优选的， 所述步骤一三维裂隙网络的变量包括左端水头、 右端水头、 水动力粘度、 水密度、 裂隙宽度和重力加速度。 [0013]优选的， 所述节点水头数值和裂隙流 量数值为假设的任意 值。 [0014]优选的， 所述步骤二雷诺数数值若小于等于2300， 则代入层流方程； 雷诺数数值若 大于2300， 则代入湍流方程。说　明　书 1/5 页 3 CN 115048782 A 3