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申请/专利权人：自然资源部第一海洋研究所;华东师范大学

摘要：本发明涉及资源数据分析技术领域，具体涉及海岸带地下卤水资源开发利用的可持续性评价方法，包括以下步骤：通过地下和地表的综合地质测量收集卤水层的地质数据和水文数据；基于收集的数据构建地下卤水资源三维动态模拟模型；设定模型中的环境影响因子参数，包括地表水文、地质构造、气候变化；模拟卤水的开采过程，评估各种开采方案对地下水位、生态环境和卤水资源本身的影响；根据模拟结果对开采方案进行优化调整，确保资源的最优利用和环境的最小影响。本发明，能够有效地进行实时调整和预测，从而保障海岸带地下卤水资源的可持续开发。

主权项：1.海岸带地下卤水资源开发利用的可持续性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，数据收集阶段：通过地下和地表的综合地质测量收集卤水层的地质数据和水文数据；S2，模型建立阶段：基于收集的数据构建地下卤水资源三维动态模拟模型；S3，参数设定阶段：设定模型中的环境影响因子参数，包括地表水文、地质构造、气候变化；S4，模拟运行阶段：模拟卤水的开采过程，评估各种开采方案对地下水位、生态环境和卤水资源本身的影响；S5，优化调整阶段：根据模拟结果对开采方案进行优化调整，确保资源的最优利用和环境的最小影响；所述S2具体包括：S21，数据预处理：S211，对从地下地质数据测量和地表水文数据测量收集的数据进行清洗和标准化处理，以消除数据中的噪声和不一致性；S212，对岩心样本的化学和物理分析结果进行分类整理，与电阻率成像和地震探测数据进行对比分析，以验证数据的准确性和完整性；S22，模型构建：S221，利用三维地质建模软件Petrel，根据地质测量数据创建卤水层的三维几何模型；S222，在三维几何模型中，整合地下水流动和卤水运动的物理模型，应用MODFLOW模拟软件，来模拟地下水流和卤水的动态行为；S223，引入从地表水文数据测量得到的降雨和地表流量数据，调整三维几何模型中的边界条件和水文周期，以反映自然条件下的水文影响；S23，动态模拟与验证：S231，运行模型进行长期和短期的动态模拟，观察卤水层在不同开采策略和气候变化条件下的响应；S232，通过模拟不同开采方案的影响，识别潜在的环境风险和资源利用效率问题；S233，定期使用新的测量数据更新和验证模型，确保模型能够适应环境变化和新的开采技术；所述三维几何模型的构建中，首先定义模型网格的三维坐标：xi，yi，zi,i＝1,2,…,N，在网格点上定义卤水层的物理属性，包括孔隙度和渗透率k；所述模拟地下水流和卤水的动态行为具体包括：地下水流动遵循达西定律，水流速度u计算为： 其中，p是压力，ρ是流体密度，μ是动力黏度，g是重力加速度向量；卤水运动由对流扩散方程描述：其中，c是卤水浓度，D是扩散系数；所述S223中的调整三维几何模型中的边界条件和水文周期具体包括：边界条件设定：降雨输入作为边界条件：降雨数据被用作模型顶部的边界条件，以模拟降雨渗透补给地下水的过程，设定为时间依赖的瞬时或持续边界条件，数学表达为：qt＝Rt·A，其中qt是时间t时的水流入量，Rt是降雨率，A是受影响的面积；地表流量作为边界条件：地表流量数据被用来设定模型的侧边界条件，包括河流边界或湖泊边界，表达为第三类边界条件，结合流量和水头水平：其中u是流速，n是边界的法向量，K是介质的渗透率，h是水头，Qt是边界处的流量函数；水文周期的调整：根据收集的地表水文数据，设定模型的动态水文周期，模拟不同季节和年际变化对地下水流和卤水运动的影响，模型中的水文周期表示为周期性边界条件的变化：ht，x，y＝h0x，y+Δht，其中，ht’x’y是在时间t和位置x’y的水头，h0x，y是初始水头，Δht是由季节性变化导致的水头变化量；所述S5中的优化调整阶段通过调整开采参数以找到环境影响最小的方案，具体包括：参数敏感性分析：初步分析各种开采参数对地下水流、生态环境和地下水化学成分的影响，确定影响最显著参数；使用模拟退火算法优化开采参数，定义目标函数，将地下水位变化、生态影响指标和水化学影响指标结合成一个综合评价指标，目标是最小化综合评价指标；模拟退火过程如下：初始化：从初始的开采方案开始，设定初始温度；迭代过程：在每次迭代中，微调开采参数，计算调整后的成本函数，如果新方案的成本函数降低，或根据退火概率接受差方案，更新当前最佳方案；降温和收敛：逐步降低温度，减少参数的变化范围，直到达到预设的停止条件，预设的停止条件包括达到最大迭代次数、多次迭代中的解无变化；优化结果评估：使用最优参数集运行完整模型，验证其对环境影响的减少效果，并确保开采活动的可行性和效率；所述模拟退火算法表达如下：选择初始解s，选择一个初始的开采方案作为算法的起始点，设置初始温度Tinit，设定一个高初始温度，允许在初期有更大的自由度探索解空间；在每次迭代中，尝试通过以下步骤生成新的解，并决定是否接受这个新的解：生成新解s′：通过对当前解s的开采参数进行小的随机调整来生成新的开采方案；计算成本函数差ΔC：ΔC＝Cs′-Cs，其中，Cs是当前解的成本，Cs′是新解的成本，成本函数反映开采策略的环境影响，越低越好；接受新解的概率P：如果新解比当前解更好，即ΔC＜0，新解被直接接受，如果新解差，也以预定概率被接受，该预定概率随着成本函数差的增加而减少，同时随着温度的降低而更加严格；每进行预定数量的迭代后，温度按照一个预定的冷却计划降低：T＝αT，其中，α是冷却因子；迭代继续直到满足终止条件，包括温度降至预设阈值以下，或达到最大迭代次数。

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百度查询： 自然资源部第一海洋研究所 华东师范大学 海岸带地下卤水资源开发利用的可持续性评价方法