地下水監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化布井方法研究.pdf

1、地下水監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化模型是一項經濟實用、科學可靠的地下水管理技術。結合數(shù)值模擬的地下水監(jiān)測網(wǎng)多目標模擬優(yōu)化模型能夠最大限度提高監(jiān)測系統(tǒng)可靠性，得到監(jiān)測井數(shù)量最小的監(jiān)測系統(tǒng)，并確定監(jiān)測井的位置，從而使得監(jiān)測費用最小化。本論文以北京市順義區(qū)一養(yǎng)豬場氨氮污染地下水區(qū)域為例，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運移模型；再利用Monte Carlo分析法分析了水流模型和溶質運移模型的不確定性參數(shù)，再又利用Monte Carlo分

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

3、數(shù)會加強氨氮污染物對地下水的垂向補給，滲透系數(shù)則會加大氨氮在地下水中的擴散，這使得模擬得到的污染羽邊界擴大，反之亦然。不同的氨氮環(huán)境控制標準，也會影響污染羽的邊界。污染羽邊界也是監(jiān)測井數(shù)量決定性因素之一。
　　2、基于數(shù)值模型的地下水監(jiān)測網(wǎng)多目標模擬優(yōu)化模型構建的監(jiān)測系統(tǒng)能夠更加真實地反映復雜地下水環(huán)境，充分結合場地資料，避免了模型與實際水文地質信息脫節(jié)。NSGA-II算法對模擬優(yōu)化模型的求解能夠保證多個目標函數(shù)的全局收斂，防止多

4、個不確定性參數(shù)造成的局部收斂，本論文的兩個目標函數(shù)分別在運行10代和20代之后全局收斂。
　　3、NSGA-II算法結果表明，為使得監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性目標最大化，NSGA-II優(yōu)化的監(jiān)測井數(shù)量為3口，監(jiān)測井位置分別為19號、23號和39號監(jiān)測井，最佳監(jiān)測井的位置應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)測井的監(jiān)測系統(tǒng)最大可靠性目標為76.8％。降低環(huán)境控制標準，污染羽的邊界會擴散到農田用地以外的區(qū)域，此時應建立4口監(jiān)測井