基于随机统计方法的地下水污染源反演识别研究
发布时间：2021-10-05 12:27
由于人类活动强度的增大导致地下水污染程度日趋严重,对饮用水安全和生态环境构成了威胁。地下水污染具有存在的隐蔽性、发现的滞后性特点,这给地下水污染修复方案设计、污染风险评估、污染责任认定都带来了很大的困难。地下水污染源识别（Groundwater pollution source identification）是制定合理修复方案的前提,也是进行地下水污染风险评估及污染责任认定的必要条件。地下水污染源反演识别是指运用有限且离散的地下水观测数据,对地下水污染数学模拟模型进行反演求解,识别确定污染源的个数、位置和释放历史。地下水污染源反演识别作为一种典型的数理方程的逆问题,其求解的复杂性在于问题的不适定性（I11-posedproblem）,即解的不唯一性、不存在性和不稳定性。目前,地下水污染源反演识别的研究尚处在发展阶段,影响地下水污染源反演识别效果的因素较多,包括反演识别方法的选取,不同因素如水质监测数据误差、测量异常值以及新增监测井孔的位置和数目等。因此,如何在现场调查的基础上,通过污染质运移模拟模型、随机统计方法及整数规划模型等理论和方法的综合运用,分析不同因素对反演识别结果的影响,对...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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（１３００ｍ＊８００ｍ），以１００ｍ＊１００ｍ为基本单元，将含水层均匀剖分成１０４个网格。??假设含水层水流运动为稳定流，含水层厚度为３０．５ｍ。东西边界为线性变化的给??定水头边界，南北边界为隔水边界，如图３．１所示。含水层水文地质参数见表３．１。??９９．５８?ｍ?ｒ－￣￣￣Ｔ－￣￣￣１?８７．７２?ｍ??？卜??ｔ?ｔ??Ｊ?〇￡＿＿??＊??＾?????关??＾?＾?Ｅ??轵?Ｔ?ｍ?８??起?．?．ｓｆ?Ｊ??ｏｆ??〇ｆ?起????＾—＼?丨???丄Ｉ?丨’??ＬＪｊｍ??－１??１．３００?ｍ??？－???｜隔水边界??｜＂＂＂?给定水头边界??来?污染源位Ｍ?？?监测点位罝??图３．?１研究区示意图（情形Ａ）??Ｆｉｇ．?３．１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｍａｐ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ?（ｃａｓｅ?Ａ）??假定从〖＝０时刻始，污染源３１（５，３）以恒定浓度２０ｇ／ｌ持续５年（１８２５Ｊ）排??放污染质，造成地下水污染。场地内布设有６?口水质监测井（ＣＶ〇６）且每隔３个??月（共２０个监测时段）对污染质进行浓度监测。地下水流场及污染源排放所形??成的污染羽如图３．２、图３．３所示
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比[J]. 肖传宁,卢文喜,安永凯,顾文龙,赵莹. 中国环境科学. 2015(08)
[2]叠后MCMC法岩性反演算法研究[J]. 王朋岩,李耀华,赵荣. 地球物理学进展. 2015(04)
[3]参数空间变异性下地下水污染监测网多目标优化机制研究[J]. 骆乾坤,吴剑锋,杨运,钱家忠. 地质论评. 2015(03)
[4]舍选抽样与采样重要性重抽样算法的比较[J]. 王丙参,魏艳华,孙永辉. 统计与决策. 2014(21)
[5]地质统计学反演——从两点到多点[J]. 杨培杰. 地球物理学进展. 2014(05)
[6]基于污染羽形态对比的地下水污染源识别研究[J]. 江思珉,张亚力,周念清,赵姗. 水利学报. 2014(06)
[7]地下水污染监测网多目标优化设计模型及进化求解[J]. 骆乾坤,吴剑锋,林锦,祝晓彬,吴吉春. 水文地质工程地质. 2013(05)
[8]突发型大气污染源位置识别反演问题的数值模拟[J]. 杨一帆,张凯山. 环境科学学报. 2013(09)
[9]地下水污染监测井布设方案研究[J]. 夏大金,王菲,江城. 供水技术. 2013(03)
[10]基于正则化方法的高频地波雷达海浪方向谱反演[J]. 李伦,吴雄斌,龙超,刘斌. 地球物理学报. 2013(01)
博士论文
[1]基于自适应替代模型的DNAPLs污染地下水修复优化设计及其不确定性分析[D]. 初海波.吉林大学 2015
[2]基于替代模型的DNAPLs污染含水层修复方案优选[D]. 罗建男.吉林大学 2014
[3]地下水反演模型解的唯一性和高精度反演方法研究[D]. 毛德强.中国地质大学（北京） 2013
[4]几类不适定数学物理反问题的求解方法研究[D]. 马云杰.兰州大学 2012
[5]DNAPLs污染含水层多相流模拟模型的替代模型研究[D]. 辛欣.吉林大学 2011
[6]基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D]. 张勇.湖南大学 2009
[7]基于贝叶斯推理的环境水力学反问题研究[D]. 朱嵩.浙江大学 2008
[8]基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用[D]. 李守巨.大连理工大学 2004
[9]地球物理非线性联合反演方法研究[D]. 敬荣中.中南大学 2002
硕士论文
[1]基于替代模型的DNAPLs污染含水层修复方案优选过程的不确定性分析[D]. 侯泽宇.吉林大学 2015
[2]基于MCMC方法的叠前反演方法研究[D]. 王丹阳.中国石油大学（华东） 2012
[3]基于GST-MQ配点法的突发水污染事故反演模型研究[D]. 李子.清华大学 2010
[4]面向轿车车身轻量化的试验设计方法及应用研究[D]. 施颐.上海交通大学 2010
[5]地震储层评价与预测的贝叶斯反演方法研究[D]. 王文涛.中国地质大学 2008
[6]基于遗传算法的正则化方法研究及应用[D]. 王贵.湖南大学 2007
[7]不适定问题的稳定化算法设计及应用[D]. 范小平.山东理工大学 2006
[8]选址问题及其模型与算法研究[D]. 张莉丽.浙江大学 2006
[9]偏微分方程参数识别反问题正则化方法研究[D]. 王万斌.西安理工大学 2003
本文编号：3419739
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１技术路线图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??１２??
（１３００ｍ＊８００ｍ），以１００ｍ＊１００ｍ为基本单元，将含水层均匀剖分成１０４个网格。??假设含水层水流运动为稳定流，含水层厚度为３０．５ｍ。东西边界为线性变化的给??定水头边界，南北边界为隔水边界，如图３．１所示。含水层水文地质参数见表３．１。??９９．５８?ｍ?ｒ－￣￣￣Ｔ－￣￣￣１?８７．７２?ｍ??？卜??ｔ?ｔ??Ｊ?〇￡＿＿??＊??＾?????关??＾?＾?Ｅ??轵?Ｔ?ｍ?８??起?．?．ｓｆ?Ｊ??ｏｆ??〇ｆ?起????＾—＼?丨???丄Ｉ?丨’??ＬＪｊｍ??－１??１．３００?ｍ??？－???｜隔水边界??｜＂＂＂?给定水头边界??来?污染源位Ｍ?？?监测点位罝??图３．?１研究区示意图（情形Ａ）??Ｆｉｇ．?３．１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｍａｐ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ?（ｃａｓｅ?Ａ）??假定从〖＝０时刻始，污染源３１（５，３）以恒定浓度２０ｇ／ｌ持续５年（１８２５Ｊ）排??放污染质，造成地下水污染。场地内布设有６?口水质监测井（ＣＶ〇６）且每隔３个??月（共２０个监测时段）对污染质进行浓度监测。地下水流场及污染源排放所形??成的污染羽如图３．２、图３．３所示
瞧?ＩＩ：．■?ＷＭ??１?：翻??图３．?２地下水流场图?图３．３污染羽分布图（１＝１８２５（１）??Ｆｉｇ．?３．２?Ｆｌｏｗ?ｆｉｅｌｄ?ｏｆ?ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ?Ｆｉｇ．?３．３?Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ?ｐｌｕｍｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??ｍａｐ?（ｔ＝１８２５ｄ）??表３．１水文地质参数值??Ｔａｂｌｅ?３．１?Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ｖａｌｕｅｓ??水文地质参数?值单位??Ｘ方向上的渗透系数Ｋｘｘ?１７．２８?ｍ／ｄ??ｙ方向上的渗透系数Ｋｙｙ?１７．２８?ｍ／ｄ??有效孔隙度Ｓ?０．２５?－??纵向弥散度＼?４０．０?ｍ???横向弥散度ａＴ?Ｗ?ｍ??首先根据假想例子的水文地质条件，初步建立污染质运移模拟模型，给模型??中的参数赋值。然后应用伴随状态方法对初步建立的模拟模型进行反向推演，初??步识别出污染源的个数及位置。??根据３．１节中的求解思路和污染质各时段的水位监测数据，对地下水流场进??行转换，转换后的地下水流场如图３．４所示。基于观测井污染质浓度反演得到潜??在源位置处的污染羽分布，即将６口观测井视为反演过程中的６个污染源，源强??即对应逆时间排列的污染质监测浓度。由式（２．３０）可知，伴随状态变量／本质??上也是概率密度函数的一种体现，最终反演得到的源位置处的污染羽分布同样表??示污染质在该位置处出现的概率
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比[J]. 肖传宁,卢文喜,安永凯,顾文龙,赵莹. 中国环境科学. 2015(08)
[2]叠后MCMC法岩性反演算法研究[J]. 王朋岩,李耀华,赵荣. 地球物理学进展. 2015(04)
[3]参数空间变异性下地下水污染监测网多目标优化机制研究[J]. 骆乾坤,吴剑锋,杨运,钱家忠. 地质论评. 2015(03)
[4]舍选抽样与采样重要性重抽样算法的比较[J]. 王丙参,魏艳华,孙永辉. 统计与决策. 2014(21)
[5]地质统计学反演——从两点到多点[J]. 杨培杰. 地球物理学进展. 2014(05)
[6]基于污染羽形态对比的地下水污染源识别研究[J]. 江思珉,张亚力,周念清,赵姗. 水利学报. 2014(06)
[7]地下水污染监测网多目标优化设计模型及进化求解[J]. 骆乾坤,吴剑锋,林锦,祝晓彬,吴吉春. 水文地质工程地质. 2013(05)
[8]突发型大气污染源位置识别反演问题的数值模拟[J]. 杨一帆,张凯山. 环境科学学报. 2013(09)
[9]地下水污染监测井布设方案研究[J]. 夏大金,王菲,江城. 供水技术. 2013(03)
[10]基于正则化方法的高频地波雷达海浪方向谱反演[J]. 李伦,吴雄斌,龙超,刘斌. 地球物理学报. 2013(01)
博士论文
[1]基于自适应替代模型的DNAPLs污染地下水修复优化设计及其不确定性分析[D]. 初海波.吉林大学 2015
[2]基于替代模型的DNAPLs污染含水层修复方案优选[D]. 罗建男.吉林大学 2014
[3]地下水反演模型解的唯一性和高精度反演方法研究[D]. 毛德强.中国地质大学（北京） 2013
[4]几类不适定数学物理反问题的求解方法研究[D]. 马云杰.兰州大学 2012
[5]DNAPLs污染含水层多相流模拟模型的替代模型研究[D]. 辛欣.吉林大学 2011
[6]基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D]. 张勇.湖南大学 2009
[7]基于贝叶斯推理的环境水力学反问题研究[D]. 朱嵩.浙江大学 2008
[8]基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用[D]. 李守巨.大连理工大学 2004
[9]地球物理非线性联合反演方法研究[D]. 敬荣中.中南大学 2002
硕士论文
[1]基于替代模型的DNAPLs污染含水层修复方案优选过程的不确定性分析[D]. 侯泽宇.吉林大学 2015
[2]基于MCMC方法的叠前反演方法研究[D]. 王丹阳.中国石油大学（华东） 2012
[3]基于GST-MQ配点法的突发水污染事故反演模型研究[D]. 李子.清华大学 2010
[4]面向轿车车身轻量化的试验设计方法及应用研究[D]. 施颐.上海交通大学 2010
[5]地震储层评价与预测的贝叶斯反演方法研究[D]. 王文涛.中国地质大学 2008
[6]基于遗传算法的正则化方法研究及应用[D]. 王贵.湖南大学 2007
[7]不适定问题的稳定化算法设计及应用[D]. 范小平.山东理工大学 2006
[8]选址问题及其模型与算法研究[D]. 张莉丽.浙江大学 2006
[9]偏微分方程参数识别反问题正则化方法研究[D]. 王万斌.西安理工大学 2003
本文编号：3419739
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