地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化布井方法研究.pdf

1、地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化模型是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、科學(xué)可靠的地下水管理技術(shù)。結(jié)合數(shù)值模擬的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)多目標(biāo)模擬優(yōu)化模型能夠最大限度提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性，得到監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量最小的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并確定監(jiān)測(cè)井的位置，從而使得監(jiān)測(cè)費(fèi)用最小化。本論文以北京市順義區(qū)一養(yǎng)豬場(chǎng)氨氮污染地下水區(qū)域?yàn)槔?，首先利用GMS軟件包搭建了地下水水流模型和地下水氨氮溶質(zhì)運(yùn)移模型；再利用Monte Carlo分析法分析了水流模型和溶質(zhì)運(yùn)移模型的不確定性參數(shù)，再又利用Monte Carlo分

2、析結(jié)果的基礎(chǔ)上構(gòu)建了監(jiān)測(cè)井影響半徑的概率密度分布函數(shù)并代入地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化模型，從而構(gòu)建了研究區(qū)域地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)多目標(biāo)模擬優(yōu)化模型；再用NSGA-II算法建立模擬優(yōu)化模型多目標(biāo)函數(shù)之間的權(quán)衡關(guān)系、最大化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性，確定監(jiān)測(cè)井的數(shù)量和位置；最后對(duì)模擬優(yōu)化模型的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析，完成監(jiān)測(cè)井優(yōu)化。
　　論文得到以下結(jié)論：
　　1、地下水?dāng)?shù)值模型得到的氨氮污染羽邊界與本文所列水文地質(zhì)參數(shù)正相關(guān)，較大的降雨入滲系數(shù)和池塘入滲補(bǔ)給系

3、數(shù)會(huì)加強(qiáng)氨氮污染物對(duì)地下水的垂向補(bǔ)給，滲透系數(shù)則會(huì)加大氨氮在地下水中的擴(kuò)散，這使得模擬得到的污染羽邊界擴(kuò)大，反之亦然。不同的氨氮環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)影響污染羽的邊界。污染羽邊界也是監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量決定性因素之一。
　　2、基于數(shù)值模型的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)多目標(biāo)模擬優(yōu)化模型構(gòu)建的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠更加真實(shí)地反映復(fù)雜地下水環(huán)境，充分結(jié)合場(chǎng)地資料，避免了模型與實(shí)際水文地質(zhì)信息脫節(jié)。NSGA-II算法對(duì)模擬優(yōu)化模型的求解能夠保證多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的全局收斂，防止多

4、個(gè)不確定性參數(shù)造成的局部收斂，本論文的兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分別在運(yùn)行10代和20代之后全局收斂。
　　3、NSGA-II算法結(jié)果表明，為使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)最大化，NSGA-II優(yōu)化的監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量為3口，監(jiān)測(cè)井位置分別為19號(hào)、23號(hào)和39號(hào)監(jiān)測(cè)井，最佳監(jiān)測(cè)井的位置應(yīng)分別位于氨氮污染羽的上中下游，并呈三角形分布，3口監(jiān)測(cè)井的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最大可靠性目標(biāo)為76.8％。降低環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)，污染羽的邊界會(huì)擴(kuò)散到農(nóng)田用地以外的區(qū)域，此時(shí)應(yīng)建立4口監(jiān)測(cè)井