基于能源、環(huán)境與健康的地下水修復(fù)優(yōu)化模型研究.pdf

1、在眾多地下水修復(fù)技術(shù)中，抽出—處理修復(fù)系統(tǒng)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。修復(fù)方案決策良好的抽出—處理修復(fù)系統(tǒng)具有簡(jiǎn)便易行、反應(yīng)迅速和修復(fù)效果優(yōu)良等多方面優(yōu)點(diǎn);修復(fù)方案存在瑕疵的情況下，抽出—處理修復(fù)達(dá)不到修復(fù)目標(biāo)還浪費(fèi)大量人力物力資源。因此，在抽出—處理修復(fù)實(shí)施前進(jìn)行方案的優(yōu)化決策，可以在盡量降低修復(fù)成本的前提下，保障修復(fù)效果。另外，健康風(fēng)險(xiǎn)近些年來受到了越來越多的關(guān)注。在環(huán)境修復(fù)相關(guān)研究中，部分研究者將健康風(fēng)險(xiǎn)控制作為類似于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的約束

2、條件，使環(huán)境修復(fù)更加人性化。本研究開展基于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和健康風(fēng)險(xiǎn)控制雙重約束的地下水污染修復(fù)優(yōu)化決策研究，可以更好的保護(hù)人體健康并有助于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。對(duì)地下水模擬優(yōu)化過程的不確定性因素進(jìn)行處理，能夠提高地下水修復(fù)決策的可靠性和有效性，避免修復(fù)失敗或過度修復(fù)情況的發(fā)生。將包含可再生能源的混合能源系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)工作中，也是基于保護(hù)和修復(fù)環(huán)境質(zhì)量為原則，降低修復(fù)工作成本的有效手段。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)地下水環(huán)境較地表水

3、環(huán)境更為復(fù)雜，地下水污染在通常情況下難以察覺并且對(duì)已發(fā)現(xiàn)的污染開展修復(fù)也更為困難。為了獲取更多的數(shù)據(jù)并直觀的展示地下情況，需要應(yīng)用數(shù)值模擬手段預(yù)測(cè)、分析地下水流動(dòng)情況和污染物遷移情況，而傳統(tǒng)方法的一大缺點(diǎn)就是運(yùn)算量大。因此，本文采用逐步二次響應(yīng)面分析法建立代理方程，并對(duì)方程進(jìn)行檢驗(yàn)以確保代理方程的可靠性。建立基于逐步二次響應(yīng)面分析的地下水非線性模型，將水文地質(zhì)條件等修復(fù)策略相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)作為輸入、目標(biāo)污染物濃度等修復(fù)結(jié)果相關(guān)參數(shù)作為輸出，

4、依據(jù)污染物運(yùn)移轉(zhuǎn)化的模擬結(jié)果，對(duì)變量間關(guān)系進(jìn)行研究。研究結(jié)果證明，該方法可以克服地下水模擬缺乏數(shù)據(jù)和精確度較低的問題，并縮短計(jì)算時(shí)間提高效率。
　　(2)在代理模型研究成果的基礎(chǔ)上，建立抽出—處理修復(fù)優(yōu)化決策模型，首先關(guān)注環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)約束和修復(fù)期等因素對(duì)優(yōu)化決策的影響。國(guó)家、地區(qū)之間以及水用途不同，地下水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異。另外，地下水賦存形態(tài)使得污染物濃度的分布也是不均勻的。本研究通過設(shè)定一系列環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)濃度梯度和修復(fù)期，并引入模糊

5、集方法對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)約束進(jìn)行處理，各種修復(fù)方案均有對(duì)應(yīng)的滿意度指數(shù)。研究結(jié)果表明，該優(yōu)化決策模型可以在各種修復(fù)情景下提出相應(yīng)的最優(yōu)化修復(fù)方案建議;模糊的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)約束使模型輸出了更多樣化的修復(fù)方案，而當(dāng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)約束波動(dòng)范圍過大時(shí)，修復(fù)方案受其影響較低。
　　(3)將健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估引入到所述地下水修復(fù)優(yōu)化決策模型中，解決健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中具有模糊性、隨機(jī)性的部分參數(shù)的不確定性，并分析多種不確定性參數(shù)對(duì)修復(fù)方案決策和健康風(fēng)險(xiǎn)等修復(fù)效果相關(guān)指標(biāo)的影

6、響，為決策者提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。在相同的一系列環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)梯度和修復(fù)期情境下，對(duì)比分析環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)約束和健康風(fēng)險(xiǎn)約束的效力、考慮和不考慮參數(shù)不確定性方案的健康風(fēng)險(xiǎn)等相關(guān)指標(biāo)的表現(xiàn)和影響健康風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的重要性順序等。研究結(jié)果表明，健康風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)內(nèi)容的引入，可以彌補(bǔ)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)寬松情況下對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)的忽略;考慮不確定性健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)的優(yōu)化決策，雖然修復(fù)成本較不考慮的情況高，但健康風(fēng)險(xiǎn)水平降低幅度很大;在影響健康風(fēng)險(xiǎn)的幾個(gè)不確定性參數(shù)中，暴露頻率是對(duì)

7、修復(fù)方案影響最大也是最為重要的參數(shù)。
　　(4)在以往的研究中，為了控制成本，大多數(shù)研究者傾向于優(yōu)化修復(fù)方案或延長(zhǎng)修復(fù)期來達(dá)到降低抽出—處理修復(fù)成本的目的，這些研究主要是盡可能地降低抽吸率，但很可能導(dǎo)致修復(fù)效率降低，甚至造成人體健康危害。本論文采取一個(gè)新的角度，提出應(yīng)用混合能源系統(tǒng)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的地下水修復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。尋求利用傳統(tǒng)能源和可再生能源的最佳方式，在保障修復(fù)效率和人體健康的前提下降低抽出—處理修復(fù)的運(yùn)行成本，并為決策者提供