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确定某一污染羽分布的最佳地下水监测网络
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2007年第3期 确定某一污染羽分布的最佳地下水监测网络 25确定某一污染羽分布的最佳地下水
2007年第3期 确定某一污染羽分布的最佳地下水监测网络 25
Kyung-Ho Kim ? Kang-Kun Lee
(School of Earth and Environmental Sciences,Seoul National University, Seoul 151-742, South Korea)
翻译:葛秀珍;校对:苑惠明
【摘 要】 本文提出了一种新的优化地下水监测网络,确定污染羽范围的方法。将监测井安装后量化的污染物存在的不确定性期望值降低到最大的位置定为监测井的最佳位置。本项研究中,将水力传导系数作为诱发不定性的因素。使用连续的随机添加(SRA)法生成水力传导系数的随机场。随着监测网络范围的增大,污染羽分布的不确定性降低,根据这个降低的量,评价某一污染羽存在的信息判定的期望值。选择采集监测井最大信息量的最小系统为优选的监测网络。为了量化污染羽分布的不确定性,在定义域范围内,针对所有的产生的污染羽的实现值,编制污染物存在的概率图。不确定性定义为,污染物存在的概率或者不存在的概率单元的总和。在非均质水力传导系数场,本文给出了确定最佳监测网络的数值试验的结果。
【关键词】 优选 监测网 不确定性 污染羽
1 引言
制定污染的地下水的修复计划需要有关污染羽分布的资料。如果确定的污染羽不合适,则很难制定出节省成本的修复方案,但是,如果观察资料不足或者过多,也很可能造成设计设备的安全系数过大或者经费超支。
*Optimization of groundwater-monitoring networks for identification of the distribution of a contaminant plume以前就用各种方法监测过污染羽,并且进行过一些监测井的优选安装工作。Meyer和Brill(1988)在不确定的条件下,使用地下水监测网络中定井方法监测污染物。Hudak和Loaiciga(1992)提出了定位-模拟的方法,该方法利用覆盖区增大了某一地下水监测网。Hudak和Loaiciga(1993)针对多层地下水流系统,提出了一种优化的方法。James和Gorelick(1994)评估了安装监测井,修复污染的含水层的成本期望值,为减少总的修复成本,提出了最佳位置和需要监测井的数量。Storck等(1997)提出了确定优选三维非均质的含水层监测井的位置的方法。Warrick等(1998)对监测地下污染羽的地下水监测系统的效果进行了概率分析
*Optimization of groundwater-monitoring networks for identification of the distribution of a contaminant plume
(1999)根据最小二乘法,提出了优化变量评估的空间采样设计的选择方法。Reed等(2000)研制了降低长期监测地下水污染场地经费的方法。Wu等(2005)开发了大规模污染羽长期监测的有成本效益的采样网络。Bierkens(2005)利用随机模拟地下水流和对流传输,介绍了监测地下水污染的监测网络的优选方法。
以前已经讨论了监测网的优选问题,主要是最有效的监测潜在的污染源附近的污染物。然而,当监测到污染物时,列举的使用方法在编制修复污染场地的计划中是受限制的,因为优化了的监测网络可以有效地监测污染物但不能描述污染羽的位置和边界。本研究的目的是提出和论证优化监测网络的方法,最有效地降低地下水系统污染羽分布的不确定性。因此,利用地下水流和污染物传输模拟,在随机传导场产生可能的污染羽实现值。编制污染物存在的概率图,查明最佳的位置,最大地减少不确定性。
2 方法
2.1 序列安装模型
根据最近安装井得到的信息,利用以前安装井修改的资料,序列安装模型可以确定监测井的最佳位置。这个序列是可以重复的。当根据新监测井的安装获得的量化信息量小于以前的标准设置,这个网络的扩充就要停止。这个模型的流程图见图1。
26 水文地质工程地质技术方法动态 2007年第3期
26 水文地质工程地质技术方法动态 2007年第3期
图 1 序列安装模型的流程图
第一步是采集预安装井的数据和评估野外参数。野外参数可以根据采集的数据和其他目标区域有关的文献资料进行评估。以前序列中
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