地下水污染监测井布设及其优化模型研究.doc

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1、地下水污染监测井布设及其优化模型研究　　【摘此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。地下水污染监测井布设及其优化模型研究　　【摘此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。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

2、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

3、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

4、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

5、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。VanGeer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

6、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此资料由网络收集而来，如

7、有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。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

8、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