【摘要】：石油化工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展引起的地下水污染日趨嚴(yán)重,多種有機(jī)污染物經(jīng)非飽和帶下滲進(jìn)入地下含水層。有機(jī)溶解相在地下水中的運(yùn)移比非水相有機(jī)物在土壤地下水中影響范圍更大,對(duì)水質(zhì)的影響更直接。因此研究溶解相在地下含水層中運(yùn)移和相關(guān)物理化學(xué)作用對(duì)污染的治理修復(fù)具有重要的意義。本文以地下水中有機(jī)污染生物降解反應(yīng)運(yùn)移數(shù)值模擬為例進(jìn)行了逆問(wèn)題研究,開展參數(shù)反演評(píng)價(jià)和參數(shù)不確定性分析。地下水有機(jī)污染反應(yīng)運(yùn)移模型中包含大量物理參數(shù)和水文地球化學(xué)參數(shù),涉及多種組分的不同類型觀測(cè)數(shù)據(jù),使用這些觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意權(quán)重的使用。本文基于理想算例,將已知參數(shù)(視為真實(shí)值)的模擬值加入隨機(jī)誤差作為觀測(cè)值進(jìn)行反應(yīng)運(yùn)移參數(shù)反演,探求不同權(quán)重組合對(duì)估計(jì)結(jié)果的影響。第一種均為1的權(quán)重組合與第二種反映觀測(cè)誤差的權(quán)重組合參數(shù)反求的結(jié)果差異明顯,后者參數(shù)估計(jì)結(jié)果與真實(shí)值更為接近,模擬值與觀測(cè)值擬合更佳,且估計(jì)參數(shù)的置信區(qū)間更小。由于第二種權(quán)重?cái)M合誤差方差s2偏離1,因此進(jìn)一步修改第二種權(quán)重組合為第三種權(quán)重組合,雖然參數(shù)估計(jì)結(jié)果與第二種權(quán)重組合結(jié)果相同,但第三種權(quán)重?cái)M合誤差方差s2趨于1,更符合理論值。參數(shù)估計(jì)完成后需要對(duì)模型擬合度的好壞評(píng)價(jià),在第三種權(quán)重組合的基礎(chǔ)上,將傳統(tǒng)觀測(cè)擬合評(píng)價(jià)方法與加權(quán)殘差的圖形分析方法進(jìn)行對(duì)比,指出傳統(tǒng)觀測(cè)擬合在不同類型觀測(cè)數(shù)據(jù)變化范圍很大時(shí)會(huì)掩蓋觀測(cè)值與模擬值的偏差,而加權(quán)殘差圖形分析從加權(quán)殘差的隨機(jī)性角度進(jìn)行擬合評(píng)價(jià)更直觀的展示了觀測(cè)與模擬值擬合的偏差。除萘觀測(cè)組外,各觀測(cè)組的加權(quán)殘差隨模擬值的變化以及在空間上的變化都是隨機(jī)的,并且各觀測(cè)組的加權(quán)殘差具有統(tǒng)計(jì)上的一致性,以及游程統(tǒng)計(jì)中可以接受殘差隨機(jī)性的假設(shè)檢驗(yàn),這些都表明模型中仍然存在的觀測(cè)值與模擬值之間的擬合偏差是合理可的。參數(shù)估計(jì)完成后仍然存在模型模擬值與觀測(cè)值的擬合偏差,如萘觀測(cè)組中異常的加權(quán)殘差分布,而且如多組分摩爾分?jǐn)?shù)估計(jì)參數(shù)其置信區(qū)間仍然很大,這是由反應(yīng)運(yùn)移模型中眾多參數(shù)的不確定性引起的,參數(shù)的敏感性和相關(guān)性分析是了解模型內(nèi)部系統(tǒng)的有效方法。分析得出：多組分摩爾分?jǐn)?shù)具有較大的置信區(qū)間,相應(yīng)的該參數(shù)敏感度非常小,生物降解參數(shù)置信區(qū)間較窄,相應(yīng)的敏感度最大,而萘溶解速率遷移常數(shù)與生物降解參數(shù)敏感度相當(dāng)。參數(shù)的相關(guān)系數(shù)矩陣顯示溶解速率常數(shù)與多組分摩爾分?jǐn)?shù)的相關(guān)性,它解釋了多組分摩爾分?jǐn)?shù)敏感度很小的原因,彌補(bǔ)了敏感性僅對(duì)單一參數(shù)分析的缺陷。最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量代表了“參數(shù)概率橢球體”不確定性最大的主軸方向,較大特征值的特征向量其控制該方向的3個(gè)元素顯示了溶解速率常數(shù)W1、w2和多組分摩爾分?jǐn)?shù)r2三者之間具有明顯的相關(guān)性。增加這些有問(wèn)題參數(shù)的相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)可以有效的使模型模擬值與觀測(cè)值的擬合偏差得到改善。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X824
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本文編號(hào)：2452069