地下水污染系統(tǒng)中的溶質(zhì)運(yùn)移和污染風(fēng)險(xiǎn)研究是地下水資源管理的重要研究?jī)?nèi)容之一。然而,地下水環(huán)境系統(tǒng)中廣泛存在的不確定因素影響著研究的精度,日益成為地下水資源管理的障礙。 首先總結(jié)了地下水污染系統(tǒng)的主要特征,綜述了地下水溶質(zhì)運(yùn)移模擬、地下水污染風(fēng)險(xiǎn)和地下水環(huán)境系統(tǒng)中不確定性理論的研究進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上指出研究方法:第一,基于隨機(jī)、區(qū)間、模糊數(shù)學(xué)方法的基本不確定理論;第二、基于隨機(jī)建模的參數(shù)非均質(zhì)性研究方法;第三,基于貝葉斯定理的不確定參數(shù)識(shí)別技術(shù)。 研究工作和研究成果包括以下內(nèi)容:(1)針對(duì)滲透系數(shù)的非均質(zhì)性,采用高斯隨機(jī)場(chǎng)模型和序貫高斯模擬生成滲透系數(shù)的空間分布;針對(duì)高斯隨機(jī)場(chǎng)模型中參數(shù)的識(shí)別問題,采用基于貝葉斯定理的不確定性參數(shù)識(shí)別技術(shù)推斷參數(shù)的后驗(yàn)分布;基于上述兩種不確定因素,研究非均質(zhì)含水層中溶質(zhì)運(yùn)移問題。研究發(fā)現(xiàn),貝葉斯推斷的參數(shù)后驗(yàn)分布并非對(duì)稱分布,條件數(shù)據(jù)越多,參數(shù)后驗(yàn)分布的標(biāo)準(zhǔn)方差越小,參數(shù)分布的集中趨勢(shì)越明顯;滲透系數(shù)不確定性對(duì)地下水溶質(zhì)運(yùn)移的影響較大,地下水溶質(zhì)運(yùn)移的不確定程度隨著時(shí)間的推移而增加,隨著條件數(shù)據(jù)集數(shù)量的增加而減少。(2)針對(duì)非均質(zhì)含水層中溶質(zhì)運(yùn)移的不確定問題,提出一種非均質(zhì)含水層中溶質(zhì)運(yùn)移優(yōu)化模擬的方法。該方法以滲透系數(shù)的測(cè)量值和溶質(zhì)濃度的觀測(cè)值為條件數(shù)據(jù),用新型的變尺度混沌-遺傳算法同時(shí)更新滲透系數(shù)和含水層中污染物濃度的空間分布。研究結(jié)果表明,滲透系數(shù)對(duì)參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果有重要作用;當(dāng)滲透系數(shù)和溶質(zhì)濃度同時(shí)參與優(yōu)化過程時(shí),滲透系數(shù)分布和溶質(zhì)濃度分布的模擬精度都將大大提高。結(jié)合兩類數(shù)據(jù)的優(yōu)化過程有效平衡了地質(zhì)參數(shù)和溶質(zhì)濃度兩種信息。(3)針對(duì)含水層中污染物監(jiān)測(cè)濃度的變化引起的不確定性,以區(qū)間數(shù)表示污染物濃度,應(yīng)用區(qū)間數(shù)理論和模糊屬性識(shí)別方法,建立了基于區(qū)間數(shù)的地下水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型。實(shí)例研究表明基于區(qū)間數(shù)的地下水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)在一定程度上解決了評(píng)價(jià)過程中存在的不確定性問題,評(píng)價(jià)的結(jié)果更全面、合理地反映了地下水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)水平的真實(shí)情況。(4)針對(duì)美國(guó)環(huán)保局的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式中參數(shù)的不確定性,采用序貫指示模擬生成若干污染物濃度分布以反映濃度的不確定性,建立概率密度函數(shù)以反映其它參數(shù)(日飲水量、體重等)的不確定性,采用Monte Carlo模擬技術(shù),建立了基于序貫指示模擬的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)分析模型。實(shí)例研究表明,該模型可基本反映污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),含水層中污染物濃度的不確定性是造成人類健康風(fēng)險(xiǎn)不確定的主要因素。(5)針對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的主體和受體,提出環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等于含水層“脆弱性”與地下水污染造成人類健康“危害性”的邏輯乘積。同時(shí)考慮“脆弱性”的隨機(jī)性和風(fēng)險(xiǎn)的模糊性,建立了基于隨機(jī)模擬的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)模型。實(shí)例研究表明,該模型可以清晰的表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí),與確定性模型和單一方面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算結(jié)果有顯著差異。 針對(duì)復(fù)雜的地下水環(huán)境系統(tǒng),基于不確定理論,較為系統(tǒng)的剖析了地下水環(huán)境系統(tǒng)中的不確定因素對(duì)地下水溶質(zhì)運(yùn)移,建立了若干基于不確定性理論的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)模型。一方面,有助于深刻揭示不確定因素對(duì)地下水溶質(zhì)運(yùn)移和污染風(fēng)險(xiǎn)的影響,在本質(zhì)上加深對(duì)地下水環(huán)境系統(tǒng)不確定性的認(rèn)識(shí),具有以一定的理論意義;另一方面,以湖南省“兩型社會(huì)”建設(shè)區(qū)長(zhǎng)沙-株洲-湘潭地下水污染、長(zhǎng)沙黃興鎮(zhèn)地下水錳污染為例證明,基于不確定理論的地下水溶質(zhì)運(yùn)移和污染風(fēng)險(xiǎn)研究,可以更加有效的反映復(fù)雜地下水環(huán)境系統(tǒng)的行為,更有效的指導(dǎo)地下水資源管理和污染防治工作,具有一定的實(shí)踐意義。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：P641.2;X523
【部分圖文】：

中國(guó)地下水污染現(xiàn)狀[2]

圖 1.2 地下水污染系統(tǒng)的組成Fig1.2 The constitution of groundwater contamination system生活中的廢水、廢物通過各種形式的滲流進(jìn)入地下水，直境質(zhì)量。按水力學(xué)特點(diǎn)，地下水污染的途徑分為間歇入滲型和徑流型，見表1.1。污染物種類繁多，按其性質(zhì)可以分為三類，即化學(xué)污染物污染物[8]�；瘜W(xué)污染物是地下水污染物的重要組成部分，為無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物。地下水中常見的無(wú)機(jī)污染物是l－、SO42－、F－、CN－、硬度、總?cè)芙夤腆w、重金屬元素等接毒害作用的無(wú)機(jī)污染物、非金屬無(wú)機(jī)毒性污染物、類金金屬無(wú)機(jī)毒性污染物。無(wú)直接毒害作用的無(wú)機(jī)污染物雖然濃度達(dá)到一定程度之后，會(huì)對(duì)環(huán)境或人體健康造成不同程毒性污染物主要指氰化物。排放含氰廢水的工業(yè)主要有電洗滌，金、銀選礦和某些化學(xué)工業(yè)等。非金屬無(wú)機(jī)毒性污

[107]作為參考（見圖2.1）。在圖2.1確定的滲透系數(shù)對(duì)數(shù)的高斯隨機(jī)場(chǎng)下，本章研究的參考流場(chǎng)見圖2.2。含水層的水流采用MODFLOW模型[151]；含水層的溶質(zhì)運(yùn)移采用MT3DMS模型，采用特征元法求解[9]。在MODFLOW中，采用有限差分法對(duì)水流模型求解，差分的格式采用后差分的格式，理論上保證求解的穩(wěn)定性；采用強(qiáng)隱式法對(duì)線性方程組聯(lián)立迭代求解，收斂的條件是達(dá)到設(shè)定的迭代步數(shù)或迭代誤差，其中，最大迭代步數(shù)設(shè)定為50，迭代誤差設(shè)定為0.0001。在MT3DMS中，考慮到滲透系數(shù)的變化引起的流速v的變化
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何理,曾光明;水環(huán)境中的灰色水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究[J];重慶環(huán)境科學(xué);2002年01期

2 賀國(guó)平,邵景力,崔亞莉,張德強(qiáng);FEFLOW在地下水流模擬方面的應(yīng)用[J];成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年04期

3 蔡固平,葛曉霞,曾光明;黃興鎮(zhèn)硫酸錳企業(yè)污染調(diào)查與評(píng)價(jià)[J];中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè);2003年04期

4 王焱,孫一康;變尺度混沌遺傳算法及其在冷軋參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用[J];化工自動(dòng)化及儀表;2002年02期

5 朱玉水,段存俊;MT3D—通用的三維地下水污染物運(yùn)移數(shù)值模型[J];東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

6 王光遠(yuǎn);;未確知信息及其數(shù)學(xué)處理[J];哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào);1990年04期

7 吳義鋒;薛聯(lián)青;呂錫武;;基于未確知數(shù)學(xué)理論的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

8 雷靜,張思聰;唐山市平原區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

9 陳小紅,涂新軍;一個(gè)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算的隨機(jī)模型[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2000年03期

10 高繼軍,張力平,黃圣彪,馬梅,王子健;北京市飲用水源水重金屬污染物健康風(fēng)險(xiǎn)的初步評(píng)價(jià)[J];環(huán)境科學(xué);2004年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳天金;鉛高暴露地區(qū)人群膳食安全暴露評(píng)估[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2891119