《地下水污染监测井布设及其优化模型研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下水污染监测井布设及其优化模型研究（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、地下水污染监测井布设及其优化模型研究【摘要】地下水监测点的布设以及监测网优化就是要最少的投入最 大化地获得满足一定精度要求的地下水动态信息。一个高效的监测网， 不仅能够提供动态实时的地下水信息，而且可以为地下水环境的科学研 究提供可靠来源，故地下水监测网布局的合理与否意义重大。本文主要 分析了不同国家地下水监测点布设以及监测网现状，以及对不同优化布 点方法进行分析对比，得出不同监测区域在进行优化布点时，可以根据 区域本身的特征合理选择优化布点方法。【关键词】地下水；监测井；布设；优化 一、引言地下水虽属可再生资源，但由于其更新和自净缓慢，且流动方向难以预测，所以一旦被污染，与地表水相比, 造成
2、的环境与生态破坏，往往长时间难以逆转（通常要持续30年以上）。 目前，我国很多地区地下水都遭到了严重的污染，这类地区往往都没有 被监测网所覆盖，即使监测网已经覆盖的地区，在监测井点的布置上大 多根据传统经验，依据水文地质部门调查的监测区地下水类型和水文地 质单元的分区情况布设监测井，以保证监测资料的代表性和可比性。但 这种按经验布设的地下水监测井多为定性布井，带有一定的盲目性，且 控制性和代表性不强。这样很容易造成，有些监测区域存在冗余井，有 些监测区则监测井密度不够，监测信息缺失，缺乏对监测井科学性和完 整性的评价。因此，对地下水污染监测井的布设及其优化设计，可以在不降低监测精度和不影响评价
3、风险的前提下，用最少的监测井来最大化 的获取满足一定精度要求的地下水动态信息，以及用最省的费用达到最 优的监测目的。二、国内外监测井的布设监测井的布设根据不同监测调查种类，布点方法各异。重要的是能够在总体和宏观上应能控 制不同的水文地质单元，须能反映所在区域地下水系的环境质量状况。 地下水监测井应该布设背景监测井、污染控制井、污染扩散井，井点密 度一般不少于每一百平方千米0.1眼井，每个县至少应有1-2眼井，平 原（含盆地）地区一般为每一百平方千米0.2眼井，重要水源地或污染 严重地区应当加密，沙漠区、山丘区、岩溶山区等可根据需要，选择典 型代表区布设监测点。考虑监测结果的代表性和实际采样的可
4、行性、方 便性，尽可能从经常使用的民井、生产井以及泉水中选择布设监测点。 三、地下水监测网的优化方法 监测网的优化设计可以采用多种方法 来实现，设计方法的选择合适与否要考虑很多因素，如监测区域的水文 地质条件、监测点位之间的时间和空间联系、监测网的密度和监测频率 等。概括说来，地下水污染监测网的设计方法主要分为：卡尔曼滤波和 克里格法等。本文将在下面分别介绍各种地下水污染监测网优化设计研 究的进展。（一）卡尔曼滤波法该方法可用于地下水位、水质监测网的密度和频率优化。主要是利用所建的模型模拟每个备选方案， 并与设定的临界值比较，以获得最少的监测井和监测次数。1978年 Wilson基于地下水系统
5、的确定性和随机性提出了用卡尔曼滤波技术来 估计地下水系统的确定性和随机性参数。Van Geer等又发展了卡尔曼滤 波法，并提出了有限元-卡尔曼滤波耦合算法来估计地下水系统的分布型 参数，且给予了相应的置信区间和精度。JiangSimin等人基于卡尔曼滤 波技术和模糊集合理论提出一类地下水污染羽识别的方法，算例研究表 明该方法是一种有效的污染羽识别算法，能够以尽可能少的采样点确定 污染源的位置，并较为准确地达到识别污染羽的目的。但是当样本数目 偏小，并且样本整体方差较小的情况下卡尔曼滤波不适用。 （二） 克里格法 克里格法（Kriging）是地统计学的主要内容之一，从统计 意义上说，是从变量相关
6、性和变异性出发，在有限区域内对区域化变量 的取值进行无偏、最优估计的一种方法；从插值角度讲是对空间分布的 数据求线性最优、无偏内插估计一种方法。Yaqi Shen等人根据克里格 插值的方法，对监测点位进行优化，去掉4个点，新添加21个监测点。 但是克里格法也有自身局限性，它只有当区域化变量存在空间相关性时 才适用，还有该方法未考虑水文地质信息，优化后的监测井是否具有代 表性未知。 四、结论与展望 自20世纪80年代以来，地下水污 染监测网的设计问题成为地下水领域的一个重要研究方向，虽然我国还 少有这方面的研究报道，但国外在这方面的研究则比较丰富。但是任何 一种方法都不是完美的，但又都有其特定的
7、适用场合和优势。故为了达 到优化和经济的目的，我国今后应通过方法间的交叉、变异、并行和比 较，根据具体监测区域的信息和条件确定最优的优化方法，在此基础上加强地下水污染监测网设计的实际应用研究。【参考文献】1夏大金，王菲.地下水污染监测井布设方案研究J.供水技术，2020, 6(3)： 1-4.2郭燕莎，王劲峰，殷秀兰.地下水监测网优化方法研究综述J.地理科学进展，2020, 30 (9)： 11591166.3Chien CC, Medina M A, Pinder G F, et al.Environmental Modeling and Management： Theory Practic
8、e and Future Directions M. Today Media Inc, 2002.4地下水环境监测技术规范.5Loaiciga H A,Charbeneau R J, Everett L G, et al. Review of ground-water quality- monitoring network design J. Journal of Hydraulic Engineering, 1992 , 118 ( 1) ： 1137.6件彦卿.估计地下水流系统分布型确定性：随机性参数的耦合算法J.西安理工大学学报，2000, 16(2)：113-121.7 Van Gee
9、r F C, Te Stroet C B M, Zhou Y X.Using Kalman filtering to improve and quantify the uncertainty of numerical groundwater simulations, the role of system noise and its calibration. Water Resources Research, 1991, 27(8)： 1987-1994. 8江思琅，张亚力，周念清.基于卡尔曼滤波和模糊集的地下水污染羽 识别J.同济大学学报，2020, 42 (3)： 435440. 9Yaqi Shen.Yanqing Wu. 2020. Optimization of marine environmental monitoring sites in the YangtzeRiver estuary and its adjacent sea ,China J. Ocean & Coastal Management. 73： 92100.
