一种渗透系数随机场生成方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及地浸采铀领域，特别是涉及一种渗透系数随机场生成方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、原地浸出采铀是依靠钻孔将化学溶液注入含矿地层中，通过控制流场水力梯度，使溶液沿矿层运移，并与矿石发生反应生成含铀溶液，再经由抽液井抽出至地表进行分离提纯的原位开采技术。这其中渗透系数是描述岩石或土壤中水分运移能力的参数，对于地浸采铀水动力对流场具有关键的影响作用，包括铀储层中的水动力对流场的分布范围，地下水流动的速度等，因此应予以重点关注。

2、在现有的含矿含水层非均质性的刻画方法中，对于非均质结构连续性的关注较少，但实际上沉积结构的空间连续性是影响非均质含水层水流和溶质运移过程的重要因素，当某一方向连续性较强时会出现地下水流动的优先通道，而当连续性较差时地下水流速十分缓慢。在现有地浸采铀水动力场的模拟研究中，也并未考虑三维透镜体的空间连续性对浸出过程的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种渗透系数随机场生成方法、系统、设备及介质，可根据低渗透性结构空间分布的连续性特征，刻画地浸采铀含矿含水层的渗透系数分布随机场。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种渗透系数随机场生成方法，包括：

4、依据地浸采铀区的三维空间范围对地浸采铀区的三维模型进行网格剖分，得到地浸采铀区的三维网格模型；

5、基于协方差矩阵分解法，构建随机场矩阵计算模型；所述随机场矩阵计算模型中随机场矩阵的元素分布与所述三维网格模型的网格分布相对应；

6、获取地浸采铀区的渗透系数平均值和渗透系数方差；

7、根据地浸采铀区的实际钻孔岩性数据生成岩性剖面；

8、从所述岩性剖面中读取形成含矿含水层非均质结构的岩性的三维相关长度；所述三维相关长度用于表征非均质结构空间分布的连续性；

9、根据渗透系数平均值、渗透系数方差和三维相关长度，利用所述随机场矩阵计算模型，获得地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵；

10、将地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵映射到所述三维网格模型，获得地浸采铀区的渗透系数分布随机场。

11、可选地，依据地浸采铀区的三维空间范围对地浸采铀区的三维模型进行网格剖分，得到地浸采铀区的三维网格模型，具体包括：

12、根据地浸采铀区的实际地层尺度在fortran程序中设置所述三维模型在x方向的范围、y方向的范围、z方向的范围以及旋转角度；

13、设置所述三维模型的行数、列数、层数以及每个单元格的尺寸；

14、依据所述三维模型的行数、列数、层数以及每个单元格的尺寸，调用子程序generate_ks对所述三维模型进行网格剖分，获得地浸采铀区的三维网格模型。

15、可选地，将地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵映射到所述三维网格模型，获得地浸采铀区的渗透系数分布随机场，之前还包括：

16、根据旋转角度，依据公式x’＝x0*cosα+y0*sinα和y’＝x0*sinα+y0*cosα进行三维网格模型的坐标变换；

17、式中，x’为旋转后的横坐标，x0为旋转前的横坐标，α为旋转角度，y0为旋转前的纵坐标，y’为旋转后的纵坐标，sin表示正弦函数，cos表示余弦函数。

18、可选地，所述随机场矩阵计算模型为：

19、k＝k*e2z；

20、

21、

22、

23、式中，k表示渗透系数随机场矩阵，k*表示地浸采铀区内的恒定值，z表示三维网格模型内各点渗透系数的随机向量矩阵；fk(k)表示概率密度函数，k表示渗透系数；μz表示渗透系数平均值，σz表示渗透系数标准差，ρz为表征空间相关性的对称正定非奇异二阶矩阵；ε为满足n(0,c)的n维正态分布随机向量，n(0,c)表示均值为0，且方差为c的正态分布；表示协方差函数；rx、ry分别为x方向、y方向的前进距离，lx、ly分别为x方向、y方向的相关长度。

24、一种渗透系数随机场生成系统，包括：

25、网格剖分模块，用于依据地浸采铀区的三维空间范围对地浸采铀区的三维模型进行网格剖分，得到地浸采铀区的三维网格模型；

26、模型构建模块，用于基于协方差矩阵分解法，构建随机场矩阵计算模型；所述随机场矩阵计算模型中随机场矩阵的元素分布与所述三维网格模型的网格分布相对应；

27、分布参数获取模块，用于获取地浸采铀区的渗透系数平均值和渗透系数方差；

28、岩性剖面生成模块，用于根据地浸采铀区的实际钻孔岩性数据生成岩性剖面；

29、连续性取值模块，用于从所述岩性剖面中读取形成含矿含水层非均质结构的岩性的三维相关长度；所述三维相关长度用于表征非均质结构空间分布的连续性；

30、随机场计算模块，用于根据渗透系数平均值、渗透系数方差和三维相关长度，利用所述随机场矩阵计算模型，获得地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵；

31、映射模块，用于将地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵映射到所述三维网格模型，获得地浸采铀区的渗透系数分布随机场。

32、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的渗透系数随机场生成方法。

33、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述的渗透系数随机场生成方法。

34、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

35、本发明公开一种渗透系数随机场生成方法、系统、设备及介质，基于协方差矩阵分解法，构建随机场矩阵计算模型，选取地浸采铀区的实际钻孔岩性数据生成岩性剖面，确定低渗透性结构的三维相关长度，即三维空间连续性取值，最终基于三维空间连续性取值和随机场矩阵计算模型，确定地浸采铀区的渗透系数分布随机场。本发明根据低渗透性结构空间分布的连续性特征，刻画了地浸采铀含矿含水层的渗透系数分布随机场。

技术特征：

1.一种渗透系数随机场生成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的渗透系数随机场生成方法，其特征在于，依据地浸采铀区的三维空间范围对地浸采铀区的三维模型进行网格剖分，得到地浸采铀区的三维网格模型，具体包括：

3.根据权利要求2所述的渗透系数随机场生成方法，其特征在于，将地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵映射到所述三维网格模型，获得地浸采铀区的渗透系数分布随机场，之前还包括：

4.根据权利要求1所述的渗透系数随机场生成方法，其特征在于，所述随机场矩阵计算模型为：

5.一种渗透系数随机场生成系统，其特征在于，包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述的渗透系数随机场生成方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的渗透系数随机场生成方法。

技术总结
本发明公开一种渗透系数随机场生成方法、系统、设备及介质，属于地浸采铀领域。首先基于协方差矩阵分解法，构建随机场矩阵计算模型；其次获取地浸采铀区的渗透系数平均值和渗透系数方差，并选取地浸采铀区的实际钻孔岩性数据生成岩性剖面，确定低渗透性结构的三维相关长度，即三维空间连续性取值；再次根据渗透系数平均值、渗透系数方差和三维相关长度，利用所述随机场矩阵计算模型，获得地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵；最终地浸采铀区的渗透系数随机场矩阵映射到所述三维网格模型，确定地浸采铀区的渗透系数分布随机场。本发明根据低渗透性结构空间分布的连续性特征，刻画了地浸采铀含矿含水层的渗透系数分布随机场。

技术研发人员：王嗣晨,刘正邦,原渊,李宏星,翁海成,刘双民
受保护的技术使用者：核工业北京化工冶金研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25