评估地下溶质输运的不确定性:有效的一阶可靠性方法

由于天然地下水系统的异质性，任何对含水层水力特性的定量描述都存在不确定性。因此，地下水污染物迁移的预测也存在不确定性。运输模拟的随机方法通过随机变量和过程来量化这种不确定性。在应用这种方法时，一个重要的实际考虑是它们的计算成本大。近年来，一阶可靠性方法（FORM）被引入，作为一种以低计算费用获得随机结果的可能技术。具体来说，被称为高级FORM（AFORM）的FORM的实现已被证明在应用于简单问题时可以产生相当准确的结果。然而，最近发表的结果表明，当应用于具有大量变量的地下水污染问题时，AFORM的计算负担可以等于甚至超过蒙特卡罗模拟的计算负担。如果FORM是一种可行的替代方案，则必须降低该方法的计算成本。在这项工作中，我们提出了两种具有更高计算效率的FORM替代实现。AFORM中出现的主要数值困难是定位线性化点，这是一个需要求解非线性约束优化问题的过程。我们通过对空间可变的含水层参数进行分区，并通过定义一个更容易找到的新线性化点，将这一困难降至最低。当应用于一维输运问题时，新方法所产生的结果与AFORM所获得的结果相当。未来的工作将旨在推广本文所述的程序。