地下水监测网优化方法研究综述

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1、第30卷第9期地理科学进展Vol.30,No.92011年09月PROGRESSINGEOGRAPHYSept.,2011地下水监测网优化方法研究综述1,213郭燕莎，王劲峰，殷秀兰(1.资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.中国地质环境监测院，北京100081)摘要：地下水监测网优化的总体目标是用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，同时也是决策者有效管理的辅助工

2、具，故地下水监测网布局的合理与否意义重大。关于地下水监测网的优化问题，主要包括监测密度、监测位置、监测指标以及监测频率的优化，现国内外众多专家学者已提出并尝试了一些定性(如水文地质分析法)和定量(如克里格插值法和信息熵等)的优化方法，取得了诸多成效，但基本上都是针对单一目标的优化，多目标的综合时空分析较少，且各种方法的组合优化不多，使得方法间的优势未充分发挥出来，这些都有待进一步的探索研究。本文目的旨在综合分析比较地下水监测网各种优化方法，且在此基础上，提出了一种多方法融合的多目标优化体系。关键词：水位；水质；监测频率；地下水；优化方法1引言②监测频率不尽科学。③监

3、测手段落后，数据存储[3]丢失风险大，且监测自动化程度不高。④不能同多年来，地下水监测网不仅动态实时的提供了步监测水质和水位，从而使得地下水资源的评价缺地下水信息，在某种程度上揭示了地下水动力场和乏全面性和完整性。⑤研究区内监测点不固定，同水化学场的变化趋势，而且为地下水环境的科学研一监测点的时间序列不长、不连续，导致监测数据[4]究提供了重要来源，同时也为决策者的管理提供了不完整且具有跳跃性，使得其历史演变难以分析。一定的参考依据；但是随着经济社会的快速发展和鉴于地下水监测网的现存问题、建设和维护的城市规模的不断扩大，造成了地下水的不合理和过高昂费用以及对科学研究

4、和管理决策的重要性，再度开采，从而导致水位下降、水质污染及地面沉降加之现代创新性的监测技术和手段，都使得监测网等环境问题，这些都从侧面暴露了现有地下水监测优化成为可能甚至成为必然。所谓地下水监测网网存在的一些弊端。早在1986年，美国科罗拉多优化，就是指用最少的监测井来最大化的获取满足州立大学的Ward等就指出监测网存在着一种深层一定精度要求的地下水动态信息。[1-2]次的问题，即“数据丰富但信息贫乏”的综合症，也就是说，虽然经过几十年的经营和积累，获得了2国内外研究现状数量不菲的数据，但是在实际分析时却又发现没有足够可靠和有效的信息。到目前为止，该问题仍是2.1地

5、下水监测网优化方法[5-6]许多国家普遍存在的重要问题。地下水动态监测网优化设计始于1981年。长期以来，由于忽视了对监测网科学性和完整目前，主要的优化方法包括水文地质分析法、克里性的评价，导致了信息的冗余和缺失；由于忽视了格法及信息熵等。信息需求、信息量化和信息获取间的关系，导致了2.1.1水文地质分析法目标与行为的脱节。现存问题具体如下：①监测井该方法是基于具体的气象、水文地质环境以及的空间布局不尽合理，有些监测区井网密度不够，人类活动等综合因素，对监测区域进行动态划分和而有些监测区又存在冗余井；且单井的代表性差。叠加，再通过历史监测数据和知识经验对地下水位收稿

6、日期：2011-03；修订日期：2011-06.基金项目：国家自然科学基金委员会/优秀国家重点实验室研究项目(41023010)；中科院战略性先导科技专项子课题(XDA05090102)；国家科技重大专项/子课题(2009ZX10004-201)；国家科技支撑计划课题(2008BAI56B02)。作者简介：郭燕莎(1981-)，女，博士研究生，主要研究方向为优化理论方法的实现与空间分析。E-mail:guoys@lreis.ac.cn通讯作者：王劲峰(1965-)，男，研究员，博士生导师。E-mail:wangjf@lreis.ac.cn1159-1166页1160

7、地理科学进展30卷9期和水质的时空分布及变化进行解读和分析，最终确数超过一定数量时，平均标准差不再显著降低。③定地下水监测网中所需井数的一种定性分析方法。变程：变程是空间相关性尺度的测量，范围的变化(1)地下水动态类型编图法将引起Kriging估计值和估计误差方差的变化；范该方法可用于优化设计区域地下水位的监测围越大，空间相关性越强，给定相同数量的监测井，网密度。地下水位的时空分布受气象、水文、地质、平均标准差随范围的增大而减小，故给定平均标准[6][10]地形、生态和人类活动等综合因素的影响，将这些差，小的范围则需要更多的监测井。目前，用因素在空间上进行叠加即