基于GTS方法的地下水监测网优化研究 ——以北京市平谷区为例

论文摘要

地下水监测网能够为地下水研究提供基础信息,为地下水管理提供决策依据。地下水监测网优化的目标是以最低的成本得到最多且满足要求的地下水动态信息。合理的地下水监测网络优化,能够为地下水研究提供实时的地下水信息,节省监测费用,也能为地下水资源管理提供更科学地支撑,因此如何优化地下水监测网就显得至关重要。本论文以北京市平谷区地下水监测网为例,对地下水多层位不同时期的监测数据进行了地下水水质特征分析,筛选了不同含水层组监测指标;利用地质统计时空分析（Geostatistical Temporal/Spatial,GTS）方法对不同含水层组的监测井进行时间和空间上的优化分析,完成监测井的优化,并分析了优化前后监测精度及成本。本论文主要研究成果如下:（1）基于研究区的地质与水文地质条件分析、地下水水质进行评价结果,筛选出超标指数较大且近几年变化趋势较明显的监测指标,其中区域尺度监测指标主要有NO3-、F-、Cl-、SO42-;污染源尺度监测指标主要有As、总硬度、NO2-、NH4+。（2）运用遗传算法识别了现有监测网络的最优子集,基于平衡采样、分析和维护长期监测（Long-term Monitoring,LTM）网络的成本来衡量最优性,对研究区的区域监测井进行了空间优化,其中区域监测井冗余去除3口,污染源区监测井冗余去除5口,总去除率达13.8%。（3）优化了地下水监测网的监测频率。区域尺度监测井监测频率为:潜水含水层组的监测井为1次/163天,第一承压含水层组的监测井为1次/181天,第二承压含水层组的监测井为1次/223天,第三承压含水层组的监测井为1次/265天;污染源尺度监测井频率为:潜水含水层组的监测井为1次/104天,第一承压含水层组的监测井为1次/121天。（4）基于现场采样成本（取样材料和设备）,样品运输成本,水样分析（数据处理）成本,人工成本（项目管理等）等,分析了优化前后监测成本的变化,结果显示,优化后共节约成本29.6%。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•     1.1.1 地下水监测网
•     1.1.2 地统计学时空算法
•   1.2 国内外研究现状及存在问题
•     1.2.1 地下水监测网优化研究现状
•     1.2.2 地统计学时空算法研究现状
•     1.2.3 主要存在的问题
•   1.3 研究内容
•   1.4 技术路线
• 第2章 研究区概况
•   2.1 自然地理
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地形地貌
•     2.1.3 气象水文
•   2.2 地质与水文地质
•     2.2.1 地层
•     2.2.2 构造
•     2.2.3 水文地质
• 第3章 研究区地下水监测数据分析与指标筛选
•   3.1 地下水监测井及监测数据分析
•   3.2 研究区地下水监测指标筛选
•     3.2.1 区域地下水质量评价
•     3.2.2 污染源尺度监测指标筛选
•     3.2.3 区域尺度监测指标筛选
• 第4章 地统计学时空算法原理
•   4.1 变差函数的概念
•     4.1.1 变差函数的基本概念及计算公式
•     4.1.2 变差函数的拟合
•   4.2 空间效应
•   4.3 分位数回归模型
•   4.4 监测井优化布局中遗传算法原理
• 第5章 研究区地下水监测井优化
•   5.1 监测指标优化
•   5.2 空间优化结果
•     5.2.1 区域尺度空间优化结果
•     5.2.2 污染源尺度空间优化结果
•   5.3 监测频率优化结果
•   5.4 优化前后监测精度对比
•   5.5 成本分析
• 第6章 结论及展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王亚楠

导师: 刘明柱,郝光

关键词: 地下水监测网,指标筛选,优化布井

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P641.8

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001326

总页数: 56

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