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。     

地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

地下水污染的数值模拟及污染预测研究——以迁安市某项目的Cr~(6+)污染为例

针对地下水污染的数值模拟及污染预测问题,以迁安市某项目为例,建立了厂区及邻近地区地下水渗流模型和溶质运移模型,选用该项目的特征污染物Cr6+作为模拟因子,介绍了研究区水文地质条件,包括厂区位置及地形地貌、场地水文地质条件和场地水文地质试验,给出了建立地下水渗流数值模型,主要有地下水渗流数值模型和数值模型构建及识别验证,对地下水污染模拟预测,包括源强设定及模拟预测原则、地下水污染模拟预测和对地下水中Cr6+的浓度变化。     

净化厂地下水环境影响评价与保护措施研究

由于地下水环境污染具有极强的隐蔽性和滞后性,地下水环境影响评价一直是中国建设项目环境评价工作中的重要一环。以西南红层区某天然气净化厂为例,总结了西南红层区水文地质特征及水资源功能,在识别天然气净化厂地下水污染源、影响方式的基础上,采用GMS数值模拟软件预测了净化厂非正常工况下对地下水水质的直接影响,提出了应加强净化厂运行期污染防控措施和地下水的长期观测,有针对性的制定地下水环境影响监测计划和应急预案,保证项目区地下水水质安全,对红层区相似水文地质条件的地下水环境影响评价具有一定的借鉴意义。     

工业项目地下水污染监测井布设方案的定量化研究

工业成品生产过程中各类装置所产生的污染源严重威胁着工业建设项目厂区及其周边地下水环境安全,对工业项目厂区及其周边地下水水质进行有效的监测则成为防控地下水污染风险的关键。以某石化项目为例,基于对研究区水文地质条件的剖析和概化,通过野外水文地质调查及现场试验获取水文地质参数,利用FEFLOW数值模拟软件建立研究区地下水三维非稳定渗流模型和溶质运移模型,分析预测设定工况下污染物随地下水的迁移规律,实现了地下水污染监测井布设方案在时间和空间尺度上的定量化分析,并提出了合理且有效的监控管理措施,可为工业项目地下水监测井的精细化布设提供参考。     

山东博山地下水污染的数学模拟

在分析研究区的水文地质特征和地下水污染情况的基础上，用模糊数学方法进行地下水水质评价，用趋势面分析和Ｋｒｉｇｉｎｇ方法模拟地下水中污染物的空间分布，用灰色系统方法和对流－弥散方程的特征有限元解模拟地下水中污染物随时间的分布并且进行污染的预测，对各种方法的特点和应用条件进行了分析，表明和数学模拟方法进行地下水污染的定量研究是可行的。     

某气田石油类污染物运移数值模拟研究

为研究气田建设项目对地下水产生的石油类污染,以西北某气田开发区地下水为研究对象,在水文地质条件调查和地下水污染源与污染途径分析的基础上,采用GMS软件建立研究区地下水流模型和溶质运移模型,模拟预测了凝析油储罐破裂泄漏情景下石油类污染物在地下水中的迁移规律及自然净化过程。结果表明:模拟期内地下水中的石油类浓度小于标准值,地下水未超标但受到轻微污染;污染晕中心浓度随时间减小,污染场地及下游位置污染物浓度先增大后减小,距离污染源越远的位置峰值浓度越小。     

某矿山地下水污染分区治理效果的数值模拟

本文在查明某矿山水文地质条件与地下水污染特征的基础上,采取分区治理的方案,对地下水污染进行了治理,并采用有限元法对其治理效果进行了数值模拟检验,结果表明数值模拟预测结果与实际监测值较为接近.该研究可为类似矿山地下水污染治理提供借鉴.     

基岩山区地下水系统图编制思路与方法初步研究

如何编制一张地下水系统图件现已逐步成为水文地质工作者关心的热点。基岩山区的地下水系统图件编制尚未有明确的参考规范,利用香溪河岩溶流域1∶5万水文地质调查成果,对基岩山区地下水系统编图进行研究,初步提出地下水系统图件编制的一些思路与方法,并尝试用地下水系统图件来更好地展现图幅区水文地质条件,对水文地质工作者具有重要的参考价值。     

浅层地下水污染敏感性评价——以泰安市为例

为了更好地量化地下水的污染敏感性,区别不同区段地下水对污染的敏感程度,根据泰安市区钻孔和地下水长期观测系列资料,利用GMS技术平台,建立了泰安市区三维水文地质结构实体模型;依据研究区实际条件,构建了DRATMIC模型,提出了研究区浅层地下水敏感性评价指标和评分值,并对研究区地下水进行了敏感性分区,绘制出研究区浅层地下水污染敏感性分区图,从而为研究区浅层地下水的利用与环境保护提供了科学依据.     

SWAT模型降水输入参数的改进研究

水文模型的运行和模拟精度,很大程度上依赖于输入参数的质量。论文通过不同途径获取的降水数据作为SWAT模型的输入参数,比较分析模型模拟精度。研究发现通常SWAT模型在模拟过程中选择的降水站点是固定的,如果某些年份缺失数据则会调用天气发生器,天气发生器基本可以满足SWAT模拟的需要,可以取得比较满意的结果。利用空间插值为缺乏降水观测的子流域提供降水输入参数,一定程度上提高了SWAT的模拟精度。不过在某些降水过程时空变率较大的情况下,空间插值的降水量往往偏低,导致SWAT模型对洪峰的模拟效果不好。     

基于XGBoost算法的WRF-Chem模式优化模拟

采用人工智能算法XGBoost结合大气化学模式WRF-Chem,利用北京地区大气污染物的模拟结果及站点监测数据,构建XGBoost统计预报算法模型,并对两种大气污染物（PM_2.5和O₃）进行优化模拟,同时分析其特征贡献要素.结果表明,该统计预报模型能够很好地优化大气化学模式模拟的大气污染物浓度,降低模拟误差,对于北京地区站点模拟浓度优化呈现出城区>近郊>远郊的优化特点,且算法模型对O₃浓度优化程度更高,优化后相关系数提高达128%.此外,通过特征要素的贡献量分析表明,CO是影响O₃优化的重要特征变量,城郊区特征贡献得分均高达1000以上,Q2（近地面2m比湿）是影响PM_2.5优化的重要气象特征变量,城郊区特征贡献得分分别为950和824.     

地下水污染模拟模型的不确定性分析

为同时分析源汇项和水文地质参数不确定性对地下水污染数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺市某煤矸石堆放场为研究实例展开研究.首先以硫酸根离子作为模拟因子,建立该场地地下水污染数值模拟模型.然后,分别采用局部灵敏度分析和全局灵敏度分析两种方法对模拟模型参数进行灵敏度分析并对比二者的结果,最终筛选出对模型输出结果影响较大的两个参数作为模型的随机参数.为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,分别对3口观测井应用克里格、核极限学习机、支持向量机和BP神经网络4种方法建立模拟模型的替代模型,根据这4种替代模型在不同井的拟合效果,为每口井优选出一个表现最好的替代模型,并利用优选出的替代模型完成蒙特卡洛随机模拟.最后,对随机模拟的结果进行统计分析与风险评估.结果表明,在置信度为80%时,1,2,3号三口井浓度的置信区间分别为:211.48~845.04mg/L,0~406.98mg/L,231.42~958.37mg/L.此外,依据《地下水质量标准》和各井的污染物浓度分布函数曲线得出:1号井和3号井的水质达标Ⅴ类水的概率分别为90.1%和93.1%,2号井达标Ⅲ类水的概率为80.7%,藉此为地下水资源管理和污染防治提供合理依据.     

基于含水层DNAPL污染修复替代模型的多目标优化研究

基于Kriging方法建立表面活性剂强化修复DNAPL污染含水层的替代模型,与混合多目标算法NSGAII-HCS（Nondominated sortinggenetic algorithm II-Hill climber with step）耦合,实现修复成本最小化和治理效率最大化的多目标优化.以三维非均质承压含水层中PCE污染物的运移与修复过程为例,采用UTCHEM程序模拟表面活性剂强化修复含水层过程.将Kriging替代模型与多相流模型的输出结果进行对比,两种模型得到的含水层中PCE去除效率的平均相对拟合误差为0.80%,相关系数为0.9992,表明Kriging模型可以有效替代多相流模型.进一步将替代模型的Pareto最优解与相应的多相流模型的模拟值进行比较,得到两种模型的平均相对拟合误差仅为0.70%,相关系数达0.9998,表明在多目标优化的迭代求解过程中可以直接调用Kriging替代模型,而无须重复调用多相流模型的大负荷运算,从而为制定表面活性剂强化含水层修复决策提供一种稳定可靠的多目标优化方法.     

湖泊水库暴雨径流悬移质模拟研究

本文根据暴雨径流悬移质浓度变化特点，采用最小二乘法对暴雨期间污染源各监测数据进行回归分析处理，并考虑到表面风力，建立了湖泊水库暴雨径流是移质模型。对滇池湖泊某次暴雨过程的悬移质泥沙进行了模拟计算，得到了该次暴雨径流的泥沙淤积等值线分布图。计算结果表明，该模型应用于滇池湖泊是成功的，具有较强的通用性。     

An interactive simulation model of urban ecosystem and its implementation

An interactive simulation model is established based on the methodology of "sensitivity model" (SM) during the cooperative research process between the founders of SM and the authors. And the conceptual framework of SM is developed into the interactively qualitative and quantitative simulation model presented in this paper, which makes it possible to break down a complex urban ecosystem into simple and visual quantitative or qualitative relationships between the factors. By studying the dynamic responses of the system to the changes of the inputs and parameters of the model, future trends in urban development can be predicted and strategies formulated. The whole process is realized on micro-computer in the course of man-computer interaction. Its potential use is shown in a case of Tianjin City.     

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.     

海域水质生态模型参数估计方法研究初探——以叶绿素参数估计为例

建立了海域水质生态模型参数估计新方法,将数据驱动模型理论同海域生态模型结合在一起,通过海域水质生态模型设计工况的计算构建海域内部观测点的解集,应用基于人工神经网络的数据驱动模型归纳建立状态变量(污染物浓度)同控制变量(模型参数)之间的关系,最后将实测资料带入上述关系反演模型参数最优解。以渤海海域水质生态模型叶绿素参数估计为例,采用"孪生"试验验证参数估计新方法的可行性,模型参数的校验结果表明该方法是有效的。     

飞机用铝合金-CFRP搭接结构的电偶腐蚀预测研究

目的通过有限元仿真,预测飞机复合材料-铝合金搭接试件可能产生的腐蚀部位和腐蚀深度。方法采用动电位极化的方法,测得温度为40℃的5%NaCl溶液中铝合金和复合材料两种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动力学参数作为边界条件,建立电偶腐蚀仿真模型。通过模型计算,分别得到两种材料的腐蚀预测结果,将其结果与实验室腐蚀试验结果进行对比。结果电偶试件模型预测得到的电偶电位值与实验测量得到的电偶电位值对比误差为4.2%。搭接试件的腐蚀部位为偶接处3 mm内,其腐蚀分布与搭接件电偶腐蚀模型预测的电位分布规律基本一致,腐蚀深度的预测值和腐蚀实验的实测值对比误差为12.5%。结论该研究的仿真预测结果与试验结果在一定程度上具有一致性,证明了仿真模型的正确性。     

某氯代烃污染场地地下水抽出方案优化

以某氯代烃污染场地地下水抽出方案为研究对象,利用数值模拟结合遗传算法展开优化研究,抽出处理的修复目标为在抽出360 d后地下水中ρ（CCl₄）<1500 μg/L,优化的目标函数为总抽出量最小。模拟优化结果显示:采用恒定抽出模式时初始备选井位于污染羽中轴线的方案优于均匀式的布井方案;将360 d分为2个阶段优化后的总抽出量相比于恒定抽出时减少了8.3%;阶段划分越多,优化后的总抽出量越少,抽出井个数越多;将360 d的抽出时间分为4个阶段优化后,总抽出量相比于2个阶段的抽出量减少了2.8%,但第4阶段单日抽出速率只有274 m3/d,在保持总抽出量不变的情况下,增大第4阶段抽出速率至814 m3/d,可以将抽出时间缩短至300 d。