基於替代模型的DNAPLs污染含水層修複方案的分析與優選

《基於替代模型的DNAPLs污染含水層修複方案的分析與優選》是依託吉林大學，由盧文喜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於替代模型的DNAPLs污染含水層修複方案的分析與優選
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：盧文喜
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

本項目針對DNAPLs污染含水層修複方案優選分析過程中尚待解決的理論和技術問題開展研究。在建立多相流數值模擬模型的基礎上，研究套用靈敏度分析法，識別確定出對SEAR修復過程和效果影響較大的變數，以減小分析過程中的計算負荷並提高計算精度。選用最佳化的拉丁超立方採樣(OLHS)法在多相流模擬模型可控輸入變數的可行域內採樣，分析其對採樣空間總體覆蓋度和樣點分布均勻性的改善效果。研究套用克里格(Kriging)法建立多相流數值模擬模型的替代模型，分析其可行性和優缺點。採用交叉驗證法對不同的替代模型進行整體性檢驗，分析不同替代模型對多相流模擬模型本身的逼近程度，從中甄選出精度最優的替代模型。最後在綜合分析各種因素的基礎上，建立DNAPLs污染含水層修複方案決策優選的最佳化模型，從而獲得關於修複方案的最優決策。豐富和拓展DNAPLs污染含水層修複方案優選分析過程中的理論與技術內涵。

結題摘要

本項目研究地下水DNAPLs污染修複方案最佳化設計的理論和方法。通過Sobol 全局靈敏度分析方法、最佳化的拉丁超立方採樣（OLHS）方法、克里格（Kriging）替代模型、交叉驗證法及混合整數非線性最佳化模型的綜合運用，獲得了修複方案優選的有效途徑。 在建立硝基苯污染含水層多相流數值模擬模型的基礎上，研究套用了 Sobol 全局靈敏度分析方法對修復效果影響較大的變數進行了識別甄選。研究套用了最佳化的拉丁超立方採樣方法在多相流模擬模型可控輸入變數的可行域內進行採樣，顯著地提高了採樣點對於整個採樣空間的覆蓋度和採樣點分布的均勻性。套用克里格法、多項式回歸方法以及徑向基函式神經網路法分別建立了不同的替代模型。套用交叉驗證法對不同的替代模型分別進行了整體性檢驗，結果表明，套用克里格法建立的替代模型精度最高。最後，以含水層中硝基苯去除率最大和修復費用最小為目標，以修復時間、各井的抽、注水強度以及抽、注水井位置為決策變數，建立了同時含有離散整數變數和連續變數的混合整數非線性規劃最佳化模型。運用啟發式算法對最佳化模型進行了求解，求得了硝基苯污染含水層修復的最佳化設計方案。將所建立的理論和方法，分別在假想例子和實際例子中進行了驗證和套用，結果切合實際。 研究獲得的最佳化修複方案能夠有效地提高污染質的去除率、減少修復費用並縮短修復時間。研究成果豐富和拓展了DNAPLs 污染含水層修複方案最佳化設計的理論和方法，並能為有關實際問題的解決提供技術途徑和計算軟體。 已發表期刊學術論文共 26 篇，其中SCI收錄期刊論文 17 篇，EI收錄期刊論文 5 篇，中文核心期刊論文4篇。共培養研究生7人，已畢業6人（博士4人，碩士2人），在讀1人（博士生1人）。本項目按計畫圓滿完成了項目申請書和計畫書中的研究任務。