济南地下水资源系统多目标管理模型及模糊带权方法

根据济南地下水资源系统管理研究,建立了济南地下水资源系统多目标管理模型;利用模糊数学理论,提出一种模糊带权方法,它能同时解决互为矛盾、互为竞争的各目标之间的不可比性和主次性问题。实际计算表明,本文建立的多目标管理模型和提出的方法是合理的和有效的。     

地下水脆弱性评价方法研究

地下水脆弱性评价是区域进行地下水资源保护和管理的重要依据。本文回顾了现有地下水脆弱性评价的方法,提出了应用地理信息系统平台和模糊逻辑与神经网络对地下水进行脆弱性评价的模型,并实际应用于美国与中国选定区域,创新并拓展了地下水脆弱性评价方法。     

水资源开发利用与区域经济协调管理的一种交互式模式

本文据大系统多级递阶优化控制理论，将水资源系统分解成地面水资源系统与地下水资源系统。在地面水系统中，给出了多目标开发利用管理模型；在地下水系统中，提出了地下水资源开发利用经济管理模型。区域经济涉及区域内的各种工农业和城镇生活用水部门──用水系统。对该用水系统提出了分解──协调优化管理模型。据水资源开发利用和用水系统的特点，在最高级设置总协调器来协调水资源开发利用系统与用水系统，进而提出了水资源开发利用与区域经济协调管理的一种交互式模式。     

基于回归分析的地下水污染预警模型

开展地下水污染预警工作是保护地下水资源的有效措施。进行地下水污染预警理论与方法的研究,建立地下水污染预警模型,可为地下水资源管理部门提供技术支撑。以北京市平谷区平原地区地下水水体为研究对象,利用该区域2010—2017年39个地下水监测点位的主要水质指标监测数据,开展地下水污染预警模型研究。首先运用逻辑回归建立地下水污染预测概率模型,各含水层组模型的预测准确率均超过90%。其次运用逐步回归建立地下水污染预警等级评估模型,并据此确定预警等级指数范围。研究成果可为区域地下水污染预警方法体系的建立提供参考。     

一种基于污染风险的地下水监测井网多目标优化方法

地下水具有重要的生态服务功能。地下水监测可为管理和维护地下水生态安全提供必要的信息。如何以最低的监测成本获取最丰富的地下水信息一直是科学家和管理者关注的热点问题之一。在模拟退火算法的基础上,利用随机森林算法筛选出对地下水质量演化指示性最强的监测指标,并结合水文地质分析法,考虑地下水污染风险性,以监测成本最低、精度最高和不确定性最小为目标函数,建立了区域地下水污染监测井网多目标优化模型,最后通过北京市平谷盆地平原区的示范应用,验证了该方法的有效性。结果表明:多目标优化模型的Pareto最优解显示,示范区地下水污染监测井的最优数量为29口,冗余监测井为3口,为提高监测精度需新增监测井5口;示范区地下水污染监测井网优化前后NO~-_3-N浓度的相对误差小于20%,低于接受阈值,证明该方法具有可靠性,可为平原地区地下水污染监测井网布设提供一种指示性强且快速的多目标优化方法。     

基于参数不确定性的地下水污染治理多目标管理模型

引入随机Pareto控制排序和随机小生境技术,提出基于参数随机变化的改进小生境Pareto遗传算法,用于求解不确定性条件下地下水污染治理多目标管理模型.同时,利用顺序高斯条件模拟的蒙特卡罗方法,结合不确定性分析和风险评估,分析不同渗透系数条件点数对污染物运移结果不确定性和污染风险评价的影响.最后将该方法应用于一个考虑渗透系数为随机变量的二维地下水污染修复算例中.结果分析表明,该方法可为地下水污染治理提供变异性较小的Pareto管理策略,是一种稳定可靠的多目标随机优化方法.     

随机模型在地下水资源评价中的应用研究

介绍了地下水资源评价和管理中近年常用的随机模型,重点分析了回归分析方法、时间序列分析方法和建立随机微分方程等随机方法的应用及优缺点,简要指出了随机模型发展趋势.     

地下水资源的合理开发利用

地下水是我国城市和工农业用水的主要供水水源。但是,目前我国地下水开发利用不够合理,不仅直接破坏了地下水资源,而且诱发了一系列环境地质问题及次生生态环境问题。本文提出应当把地下水环境容量作为地质环境目标管理的基本依据和地质环境保护规划的主要约束条件,从而将容量概念引入到地下水开发利用管理中的观点。     

Visual Modflow模型在地下水污染模拟预测中的应用研究

选取中国东北部某地级市地下水源地补给区,研究地下水运动规律及水中所含污染物迁移转化规律,结合气象、水文、地质、水质等资料,在地下水水均衡计算的基础上,应用地下水有限差分软件Visual Modflow建立了地下水水流水质预测模型,并校正模型.提出的建议对研究区地下水多为战略用水,多属风险防控区,其次是需加强地下水环境准入,以生态红线标准管理,以及加快落实工业污染源、垃圾填埋场等污染防治责任.通过模型预测出未来一定时间段内的地下水流及水质变化情况,为当地政府提出地下水污染防治对策和措施提供了理论依据.     

危险废物贮存的地下水环境健康风险评价

借鉴美国EPACMTP模型和健康风险评价模型,建立了一种危险废物贮存时,其所含有的污染物通过浸出进入地下水后对目标敏感点处的受体所造成的地下水环境健康风险的评价方法。在此基础上,以电镀污泥为例,评价了其作为一般工业固体废物进行贮存管理时的地下水环境健康风险以验证该方法的有效性。结果表明,该方法需要参数少且计算简单;电镀污泥中的主要污染组分(Ni、Mn和Cr6+)在贮存过程中所引起的目标敏感点处的地下水环境健康非致癌风险为169.33(分别为Ni-118.60、Mn-50.11、Cr6+-0.62),远大于美国标准中非致癌的可接受风险(1.00);就该电镀污泥贮存对目标敏感点处产生的地下水环境健康风险而言,其不能作为一般工业固体废物进行贮存管理。     

基于DRASTIC的丽水市地下水防污性能评价

地下水防污性能反映地下水系统遭受污染的可能性,可以为土地利用规划、地下水资源保护规划、地下水水质监测等提供科学依据。此论文结合丽水市的水文地质条件,对DRASTIC评价模型进行了改善,建立了符合丽水市的DRAMTIC评价模型。该模型由大气降雨入渗补给量、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数、含水层厚度、地下水开采强度、地形坡度等7个因子组成,以乡镇单元等为界线划分不规则评价单元,评分体系由单因子区域分布规律确定,采用主成分—因子分析法分析各因子的权重体系;利用差分法对各因子加权叠加的综合指数进行等级划分,应用GIS技术得到丽水市地下水防污性能评价图。该模型的评价结果客观科学,能有效的为规划部门及地下水资源管理部门服务。     

基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法

京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.      

基于DRASTIC方法的地下水污染脆弱性评价

目前许多地区的地下水因过度开采以及工业活动而受到了不同程度的污染,特别是在经济发达地区,由于化肥的过度使用。给地下水系统带来了严重威胁。本文结合典型案例研究区一江阴市地下水监测网络及其监测数据,应用AHP（层次分析法）对DRASTIC法各指标权重进行重新确定,并对案例区进行了地下水脆弱性评价。在此基础上,在DRASTIC指标体系中加入硝酸盐浓度因子作为特殊脆弱性影响因子,应用GIS空间分析功能得出研究区地形图。研究结果显示：研究区大部分地区属于较易受污染地区,少数地区不易受污染。脆弱性评价结果较好地符合了水质状况,在指导地下水资源规划以及生产活动具有一定的理论及实际意义。     

某地下水水源地污染风险评价指标体系研究

在对地下水污染物理过程以及地下水资源与人类活动相互制约关系充分认识的基础上,以欧洲模型和压力-状态-响应模型为理论基础,从源、路径、目标三方面构建了地下水水源地污染风险评价指标体系,并将其运用于某地下水水源地,得到该水源地的污染风险评价结果图.结果表明,该研究区中的污染高风险区位于水源地的东部,较高风险区位于Q石化公司厂区的周边.     

地下水生态环境与社会经济协调发展定量分析

采用离差系数最小化方法建立地下水生态环境与社会经济协调发展定量评价模型。依据协调度的取值范围,将协调发展类型分为30种基本发展类型。在构建地下水生态环境与社会经济协调发展评价指标体系的基础上,文章以关中地区5个行政区为研究载体,分析地下水生态环境与社会经济发展之间的互动关系。评价结果表明:关中地区地下水生态环境与社会经济发展的协调度比较高,但处于生态环境与社会经济发展程度较低状态下的协调发展。其中,宝鸡属于良好协调发展环境滞后型,西安、咸阳、渭南属于中级协调发展经济滞后型,铜川属于初级协调发展经济滞后型。文章对评价结果进行综合诊断,提出促进地下水生态环境与社会经济之间协调发展的对策建议。     

基于“生态水位-水质-水源地”协同作用的地下水环境风险评价方法研究

地下水生态水位、地下水水质和地下水水源地是地下水环境的关键敏感属性,而现有关于地下水环境保护的研究多侧重于污染风险评价,常忽视地下水生态水位作为环境要素综合风险的重要性.为突破以往地下水风险评价中以污染要素为主的现状,在区域尺度针对地下水污染及地下水水位变化导致地下水系统生态服务功能失衡等问题,提出以地下水生态水位、地下水水质和地下水水源地作为风险受体,综合研究地下水系统对地下水风险源的暴露途径及响应关系,采用地下水防污性能指数指征地下水环境的空间差异性,构建了基于“生态水位-水质-水源地”协同作用的GERRM模型（地下水环境相对风险模型,groundwater environmental relative risk model）,定量描述地下水污染和地下水水位突变耦合的地下水环境风险,并将建立的方法在下辽河平原进行案例研究.结果表明:①Ⅳ、Ⅴ级风险区主要位于化工企业、危险废物填埋场周围一定范围区域及沈阳市地下水水源地保护区和生态水位敏感性较高区,面积为2 107.33 km2,占总面积的8.93%.②Ⅰ、Ⅱ级风险区主要为农田种植区、林地种植区和农业城镇建设区,面积为17 704.51 km2,占总面积的75.01%.研究显示,GERRM模型适用于区域地下水环境风险评价,下辽河平原区化工企业、危废填埋场周围一定范围区域以及沈阳地下水水源地保护区相对风险最高,需采取相应的管理保护措施.      

台兰河流域地下水系统数值模拟

地下水数值模拟是地下水在多孔介质中分布过程机理的模拟,以流域水量均衡为基础,应用ArcView GIS与FEFLOW专业地下水模拟软件,根据研究区水文地质勘探资料、抽水试验及地下水水位长期观测资料,建立了内陆河流域二维地下水运动模拟模型。采用Kringing、Aki-ma插值方法和Galerkin有限元三角形网格剖分技术,求解模型,模拟了台兰河流域地下水运动特征。从模拟结果可以看出,所建立的水文地质概念模型和数学模型是正确的,选取的水文地质参数和计算的源汇项基本合理,模拟结果与实测数值比较吻合,符合台兰河流域地下水的实际情况,能够进行该区域地下水的动态预报,可为研究区水资源的合理开发提供科学依据和技术指导。     

神头泉域人类活动的水资源-环境效应

神头泉是山西省朔州市的重要供水水源，泉域内的岩溶水开采引发了一系列环境地质问题。本文介绍了神头泉域岩溶水资源的开发利用历史及现状，对水资源开发导致的泉流量衰减、地下水位下降、地下水污染等水资源-环境效应进行了评述，并在此基础上提出了相应的岩溶水资源保护措施，为该地区岩溶水资源的可持续利用提供了理论依据。     

Climate change impacts on groundwater resources in Mekong Delta under representative concentration pathways (RCPs) scenarios

Groundwater is the essential resource for various uses and have a great economic importance especially in the areas like Mekong Delta, which is the home for some 18 million people and produces a half of Vietnam’s rice and contributes substantial part of the country’s gross domestic product (GDP). Sustainable use of the groundwater resource is threatened by its uncontrolled abstraction and climate change. This study assesses groundwater resources in Mekong Delta aquifer system in the context of climate change. A set of models are used for the purpose. Groundwater recharge and its spatial variation are estimated using WETSPASS model, groundwater level and storage are estimated using MODFLOW and future climatic conditions in the area are developed by downscaling the data of five General Circulation Models (GCMs) retrieved from CMIP5 data portal. Two representative concentration pathways (RCPs) scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) are considered for projecting future conditions of groundwater resources. Results reveal that the future average annual temperature is projected to increase by 1.5 °C and 4.9 °C by the end of the 21st century under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, respectively. Future rainfall is projected to increase in wet season and decrease in dry season. Groundwater recharge is projected to decline in short-, medium-, and long-terms. As a result, groundwater levels and storage are also projected to decline in future. These findings may help decision-makers and stakeholders for devising sustainable groundwater management strategies in Mekong Delta.