[发明专利]一种双层非均质土层结构模型构建方法

权利要求书

1.一种双层非均质土层结构模型构建方法，其特征在于：输入研究区域内上下土层中的土壤特征参数随机生成一系列不同的土壤内核，从而分别构建上层土壤和下层土壤的土壤孔隙结构模型，最后将上下层土壤孔隙结构模型进行拼接；

构建模型的具体步骤为：

（1）输入构建模型所需参数，包括上下土层土壤物理性质参数、分层土层建模区域位置参数；

（2）基于步骤（1）中的土层区域位置确定上下土层的分界线；

（3）设定土壤颗粒越界和颗粒相交限制条件；

（4）基于所设定的限制条件，在分界线划分的上下两个区域中构建符合所输入土壤物理性质参数的上层土壤和下层土壤的土壤孔隙结构模型；

所述的分层土层建模区域位置参数包括边界长度区间、宽度区间、左侧边界点坐标、右侧边界点坐标；

根据左侧边界点坐标、右侧边界点坐标，采用几何解析式的方式来表示土壤分界线：

y = k * (x - X0) + Y0；

根据所构建的土壤分界线设置土壤颗粒越界的限制条件，判定函数如下：

if(y  k * (x - X0) + Y0 || x – realGaussianR  0 || x + realGaussianR LENGTH || y + realGaussianR  WIDTH || y - realGaussianR  0)；

其中，realGaussianR为土壤颗粒的满足高斯函数的粒径大小，LENGTH为建模区域的长度，WIDTH为建模区域的宽度；

根据以上函数判定新生成的土壤颗粒中所包含的粒径数据和颗粒中心坐标数据是否位于上层土壤内。

2.根据权利要求1所述的一种双层非均质土层结构模型构建方法，其特征在于：根据土工试验获得所述的土壤物理性质参数，包括土颗粒平均粒径大小、粒径大小分布的标准差、正态分布系数、土壤孔隙度、孔隙度误差浮动值、粒间结合方式、颗粒数量规模。

3.根据权利要求1所述的一种双层非均质土层结构模型构建方法，其特征在于：所设定的颗粒相交限制条件为相邻的两颗土壤颗粒中间间距满足如下函数：

R0 = Math.sqrt((c.x - x) * (c.x - x) + (c.y - y) * (c.y - y))

构建模型时，在同一土层区域中如果相邻的两颗土壤颗粒中间间距大于R0，则继续迭代生成新的颗粒，若否则生成另一层且不与边界相交的土壤颗粒。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种双层非均质土层结构模型构建方法，其特征在于：根据所设定的孔隙度的大小，在建模区域生成新的土壤颗粒，直至建模区域中的剩余空隙面积小于或等于设定的孔隙阈值时，结束生成新的土壤颗粒。

5.根据权利要求4所述的一种双层非均质土层结构模型构建方法，其特征在于：所述的孔隙阈值为所设定的孔隙度的千分之一。