[发明专利]一种三维渗透张量计算方法

权利要求书

1.一种三维渗透张量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：输入由统计资料确定的各组裂隙面服从密度分布参数；

步骤二：在三维坐标中假定一个二维裂隙生成域，将优势裂隙面产状进行视倾角转换，获得裂隙在该二维生成域中迹长和方向角所服从的密度分布参数；

步骤三：在二维生成域中根据步骤二得到的迹长和方向角所服从的密度分布参数，采用ment-carlo法生成裂隙，并在生成域中心位置假定分析域尺寸，分析域的尺寸不大于生成域的尺寸；

步骤四：在分析域的范围内，对裂隙进行筛选，通过裂隙网络渗流模型计算分析域二维面上与渗透水流方向垂直的边界节点的流量Q和水头H，计算分析域二维平面上水流方向上的渗透系数K：

K = V J = Q / L ( H 1 - H 2 ) / L = Q Δ H - - - ( 1 ) ]]>

其中Q和ΔH为与渗透水流方向垂直的边界节点的流量和水头差；V为流速，J为水力梯度，L为分析域尺寸，H1，H2为分析域区域左右两边的水头；

步骤五：在步骤三的二维生成域中，将分析域旋转角度β后重复步骤四，直到旋转一周为止，获得各次旋转后的渗透系数kg(β)；

步骤六：将各个方向上的渗透系数经过处理后拟合成椭圆，计算椭圆拟合质量RMSnorm：

RMS n o r m = 2 ( K 1 + K 2 ) 1 N Σ 1 N [ k g ( β ) - k n ( β ) ] 2 - - - ( 2 ) ]]>

式中：N代表步骤五中计算得到的渗透系数的个数，kg(β)是由旋转角度β后通过裂隙网络模型计算得到的渗透系数；kn(β)是拟合椭圆上相应方向角β上的渗透系数，K1、K2是拟合的椭圆的长、短轴代表的渗透张量主值；

步骤七：如果RMSnorm≤0.2则认为椭圆质量好，其表征单元体REV为分析域尺寸；反之，增大分析域尺寸，直到满足条件，但分析域尺寸大于生成域尺寸时，认为REV不存在；

步骤八：以任一穿过生成域的直线为定轴旋转二维裂隙生成域，直至旋转360°，重复步骤二～七，新旋转角度后的二维生成域的初始分析域尺寸取各REV中的最大值；

步骤九：根据前面计算出的各个方向的渗透系数及其方向，组成下式:

Ax＝b (3)

其中：

A = n 11 2 n 12 2 n 13 2 2 n 11 n 12 2 n 12 n 13 2 n 11 n 13 n 21 2 n 22 2 n 23 2 2 n 21 n 22 2 n 22 n 23 2 n 21 n 23 ... ... ... ... ... ... n n 1 2 n n 2 2 n n 3 2 2 n n 1 n n 2 2 n n 2 n n 3 2 n n 1 n n 3 ]]>

x＝(K11,K22,K33,K12,K23,K13)T

b＝(Kg(n1),Kg(n2),...,Kg(nn))T

式中：nn1,nn2,nn3为渗透系数方向单位矢量在x,y,z轴上分量；

K11,K22,K33,K12,K23,K13为三维渗透张量的六个独立分量；

Kg(ni)为第i个方向的渗透系数；

根据最小二乘法求解出渗透系数张量的六个分量x，获得三维渗透张量K：

K = K 11 K 12 K 13 K 12 K 22 K 23 K 13 K 23 K 33 . ]]>