[发明专利]一种基于GMDH神经网络的双层复合衬垫击穿时间计算方法

权利要求书

1.一种基于GMDH神经网络的双层复合衬垫击穿时间计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：基于污染物在单层复合衬垫中的运移情况，构建污染物运移数学模型；

S2：基于所述的污染物运移数学模型，得到单层复合衬垫污染物击穿时间计算的解析解；

S3：基于单层复合衬垫污染物击穿时间计算的解析解，使用GMDH神经网络进行建模，对解析解进行简化，得到简化后的拟合式；

S4：使用数值模拟方法对双层复合衬垫进行分层化处理，确定各层分配系数；

S5：基于步骤S4得到的各层分配系数和步骤S3得到的简化后的拟合式，计算双层复合衬垫击穿时间。

2.根据权利要求1所述的双层复合衬垫击穿时间计算方法，其特征在于，步骤1所述的污染物运移数学模型为：

式中：D_g表示土工膜中污染物的扩散系数；C_g表示土工膜内污染物浓度；D_s表示压实粘土衬垫中污染物的有效扩散系数；C_s(z,t)表示压实粘土衬垫中污染物的浓度；v_a表示复合衬垫中的达西流速；v_s表示压实粘土衬垫中的渗流速度；R_d表示压实粘土衬垫的阻滞因子；z表示污染物沿竖向运移的距离。

3.根据权利要求1所述的双层复合衬垫击穿时间计算方法，其特征在于，步骤S2中，根据复合衬垫中运移的污染物类型确定污染物运移数学模型中的参数，根据现场条件确定污染物运移数学模型的边界条件，根据边界条件求解单层复合衬垫污染物击穿时间计算的解析解。

4.根据权利要求1所述的双层复合衬垫击穿时间计算方法，其特征在于，所述的步骤S3包括：

(3-1)构建训练数据集：根据单层复合衬垫污染物击穿时间计算的解析解，计算不同的垃圾填埋场水头、复合衬垫各层厚度、渗透系数和扩散系数下对应的单层复合衬垫击穿时间，得到单层复合衬垫常见工况的击穿时间及其对应的参数组合；

(3-2)构建GMDH神经网络模型，以部分训练数据集中的渗滤液污染物的初始浓度、污染物运移的达西流速、土工膜的Peclet数、压实粘土衬垫的Peclet数、水动力弥散系数、污染物在土工膜中的扩散系数中的一种或多种作为GMDH神经网络模型的输入参数，以击穿时间或击穿时间因子为输出量，对GMDH神经网络模型进行训练，得到关于输入-输出的拟合式；

(3-3)选择剩余部分的训练数据集对拟合式的精度进行验证，直至拟合式误差满足要求，结束训练。

5.根据权利要求1所述的双层复合衬垫击穿时间计算方法，其特征在于，所述的步骤S4包括：

建立现场所使用的双层复合衬垫的数值模型，使用数值模拟方法计算不同水头值下双层复合衬垫整体击穿时间和分层后各层的击穿时间，总击穿时间计算公式如下：

式中：T表示双层复合衬垫的总击穿时间；T_i表示第i层的单层复合衬垫的击穿时间；α_i表示第i层单层复合衬垫击穿时间分配系数；

使用线性回归方法计算各层的分配系数，直至误差在可接受范围内。

6.根据权利要求1所述的双层复合衬垫击穿时间计算方法，其特征在于，所述的步骤S5具体为：获取待计算的双层复合衬垫中各层的参数作为简化后的拟合式的输入，分别计算各层的击穿时间，将各层的击穿时间与各层分配系数的乘积之和作为双层复合衬垫的总击穿时间。