第一章地質(zhì)與水文數(shù)值模擬的背景與意義第二章地質(zhì)數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)與方法第三章地質(zhì)與水文耦合模擬的工程實踐第四章新興技術(shù)在地質(zhì)水文模擬中的應(yīng)用第五章地質(zhì)與水文數(shù)值模擬的挑戰(zhàn)與未來展望01第一章地質(zhì)與水文數(shù)值模擬的背景與意義地質(zhì)與水文數(shù)值模擬的發(fā)展歷程早期應(yīng)用（1950年代）技術(shù)進步（1960-1980年代）現(xiàn)代發(fā)展（1990年代至今）簡單經(jīng)驗公式用于流量預(yù)測引入數(shù)值方法解決復(fù)雜水文問題高精度模型與人工智能算法的應(yīng)用全球典型工程案例的需求分析三峽工程卡塔爾Lekhwiya鹽湖智利阿塔卡馬沙漠地質(zhì)模擬與壩基穩(wěn)定性分析淡化工程的水文模擬光伏電站選址與地質(zhì)評估技術(shù)融合的必要性與實施路徑多物理場耦合數(shù)據(jù)層構(gòu)建模型層開發(fā)地質(zhì)力學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)的結(jié)合統(tǒng)一時空基準的數(shù)據(jù)庫建立參數(shù)共享接口的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展對社會經(jīng)濟的潛在影響災(zāi)害預(yù)警能力提升資源可持續(xù)利用工程決策支持地震引發(fā)的地質(zhì)與水文災(zāi)害模擬地下水資源管理的優(yōu)化模擬基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的地質(zhì)水文評估02第二章地質(zhì)數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)與方法地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維可視化技術(shù)墨西哥城沉降監(jiān)測技術(shù)進展應(yīng)用場景拓展三維地質(zhì)模型與地下水位動態(tài)模擬體素網(wǎng)格技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)和機器學(xué)習(xí)新能源地質(zhì)儲層評估和城市地下空間規(guī)劃地質(zhì)力學(xué)參數(shù)反演算法三峽庫區(qū)巖體力學(xué)特性反演反演方法分類參數(shù)不確定性量化彈性模量和滲透系數(shù)的精確反演正則化最小二乘法、遺傳算法和深度學(xué)習(xí)蒙特卡洛模擬和刀切法應(yīng)用地質(zhì)模型驗證與不確定性分析美國胡佛水壩模型驗證驗證指標體系驗證流程優(yōu)化流量預(yù)測與沉降分析統(tǒng)計指標、結(jié)構(gòu)指標和經(jīng)濟指標交叉驗證和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法先進地質(zhì)模擬技術(shù)展望量子計算的應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)AI與深度學(xué)習(xí)地質(zhì)參數(shù)量子退火優(yōu)化實時地質(zhì)水文模擬系統(tǒng)地質(zhì)參數(shù)深度插值和智能模擬03第三章地質(zhì)與水文耦合模擬的工程實踐耦合模擬的理論框架美國科羅拉多河大壩案例耦合機制分類耦合算法進展應(yīng)力-滲流耦合系數(shù)的應(yīng)用直接耦合、間接耦合和迭代耦合有限元方法、間接耦合和迭代耦合典型工程耦合模擬案例新加坡濱海灣花園澳大利亞金礦上海深部地下空間三維地質(zhì)模型與地下水位動態(tài)模擬裂隙網(wǎng)絡(luò)模型與涌水量預(yù)測沉降-滲流耦合模型的應(yīng)用耦合模擬的工程應(yīng)用場景城市地下空間開發(fā)新能源開發(fā)工程風(fēng)險評估地下水位動態(tài)與沉降分析頁巖氣藏的地質(zhì)水文模擬地質(zhì)災(zāi)害與結(jié)構(gòu)安全評估耦合模擬的未來發(fā)展趨勢數(shù)字孿生技術(shù)多源數(shù)據(jù)融合量子計算的應(yīng)用實時地質(zhì)水文模擬系統(tǒng)的發(fā)展無人機LiDAR與地震數(shù)據(jù)融合地質(zhì)水文聯(lián)合反演的量子算法04第四章新興技術(shù)在地質(zhì)水文模擬中的應(yīng)用人工智能在地質(zhì)水文模擬中的突破加拿大阿爾伯塔省油砂開采AI應(yīng)用分類最新進展AI地質(zhì)模型與儲量預(yù)測地質(zhì)參數(shù)反演、水文過程預(yù)測和模型不確定性優(yōu)化圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、強化學(xué)習(xí)和聯(lián)邦學(xué)習(xí)數(shù)字孿生技術(shù)的工程實踐新加坡濱海灣花園數(shù)字孿生架構(gòu)應(yīng)用案例實時地質(zhì)水文數(shù)據(jù)傳輸和動態(tài)模擬感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層荷蘭鹿特丹防洪系統(tǒng)和日本東京地下水污染防控量子計算的前沿探索美國科羅拉多河案例量子算法分類挑戰(zhàn)與前景量子退火算法與模擬精度提升量子退火算法、量子近似優(yōu)化算法和量子支持向量機量子退火器的容錯率問題和技術(shù)適配其他新興技術(shù)區(qū)塊鏈技術(shù)元宇宙技術(shù)總結(jié)地質(zhì)水文數(shù)據(jù)共享和交易系統(tǒng)地質(zhì)水文模擬的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用新興技術(shù)對地質(zhì)水文模擬的影響05第五章地質(zhì)與水文數(shù)值模擬的挑戰(zhàn)與未來展望技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案計算資源挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量挑戰(zhàn)模型驗證挑戰(zhàn)GPU集群和AI加速算法的應(yīng)用AI數(shù)據(jù)增強和多源數(shù)據(jù)融合算法數(shù)字孿生技術(shù)和自動化驗證系統(tǒng)倫理與社會影響數(shù)據(jù)隱私問題資源分配問題公眾參與問題數(shù)據(jù)脫敏和AI算法的公平性設(shè)計水文模型與水資源分配決策公眾教育和模型透明度全球合作倡議國際研究計劃數(shù)據(jù)共享平臺技術(shù)轉(zhuǎn)移計劃聯(lián)合國全球地下水資源倡議和國際水文地質(zhì)計劃全球水伙伴數(shù)據(jù)共享平臺和國際水文科學(xué)協(xié)會數(shù)據(jù)交換計劃發(fā)展