对地下水观测井网规划问题的探讨

北方17省市根据水利部的统一部署，正在积极开展地下水观测井网规划工作，在工作中他们提出了很多值得进一步探讨的问题。本文将就地下水观测井网规划工作中存在的较为普遍的问题作以探讨。     

地下水观测频率优化设计研究

地下水观测网优化设计,包括观测孔空间位置及时域上观测频率的优化设计。本文从地下水动态特征出发,提出了地下水观测频率优化设计的时间克立金方法、谱分析方法以及统计学分析方法。在观测频率优化设计中,各种方法研究的角度各有特点和差异。     

地下水动态观测网优化设计研究

本文采用状态空间分析法,通过对地下水流系统输入变量、输出变量及地下水动态测量值的研究,提出了地下水流系统确定一随机性数值模型。运用该模型的模拟解,进行地下水动态观测网优化设计。该方法把地下水动态观测网密度、位置及观测频率优化与地下水流系统结合起来研究。为了克服该模型计算量大的缺陷,本文提出了一种改进算法,使这一观测网优化方法适于在微机上实现,减少了计算工作量。该方法曾用于陕西某地区地下水位动态观测网的优化设计,取得了显著经济效益。     

地下水观测井井筒效应的多场耦合数值模拟

利用3种不同水流运移方程分别模拟井管附近不同区域的水流运动, 基于流量守恒原理实现不同流态区域边界的耦合, 建立了有代表性的观测井-含水层系统场景; 利用建立的耦合模型模拟了观测井-含水层系统中水头的分布, 基于模型模拟数据分析了观测井井筒存在对含水层局部水头分布及地下水水质采样和环境监测结果的影响; 还分析了地下水三维水流强度、观测井井径以及含水层介质参数等对井筒效应的影响规律: 井筒效应在粘土等渗透系数和比单位贮水系数相对较小的含水层介质中更为明显, 其影响随着三维水流强度及观测井井径的增加而增大; 进行了上述参数的敏感性分析, 指出对于同一参数其在不同区间的敏感性比例不同, 对于不同参数观测井井径的敏感性比例最大, 因此在地下水环境监测的工程实践中减小观测井井径是相对快速且有效提高监测和采样精度的方法.      

观测井水质垂向差异及对取样质量的影响

观测井水质垂向差异由三因素引起:抽、灌水过程中含水层水质改变、近井口表层水体氧化、含水层本身存在水质垂向分带。由此易造成不同浓度间水质弥散,从而对使用定深取样器取样带来影响。减缓取样器下放速度,适当加密取样频率有助于克服其影响。在观测井滤水管中部取样具有代表性,可用于定量研究。     

万用表测温仪在地下水观测中的应用

1 简介 《无线电》1990年11期刊登的《用数字万用表作精密测温仪》,只要把测温仪感温元件单独封装放入水中,就可用在地下水水温观测中。该测温仪精度高,显示直观,而且成本只有200元左右,且数字万用表可附加一些电路兼作地下水埋深观测之用,实现埋深,水温观测由室外转入室内,     

对地下水观测研究工作的几点看法

陕西水利部门从1976年在全省范围内开展地下水动态观测研究工作,已18个年头,取得了很大的成绩,已初步形成一个布局比较合理的观测井网和省、地(市)、县三级管理机构,并拥有一支较为庞大的农民观测员队伍。全省共设地下水基本观测井600余眼,普查井数千眼,分布于河流阶地、黄土台原、山前洪积扇、高塬沟壑区及     

地下水动态观测工作的现状与发展

1 引言 地下水动态观测是一项长期的水文地质调查内容,为了搞好地下水动态观测这一前期的基础工作,对国民经济的发展,科学管理好水资源,用好水资源具有举足轻重的作用。为此笔者通过对齐齐哈尔市工作的回顾指出了工作中存在的问题及今后发展方向和对策。     

用Kriging方法评价地下水监测网密度

论述了用Kriging方法评价地下水监测网密度的方法原理与计算步骤，结合实例分析，对应用中易产生方程组病态问题提出了解决办法。     

南阳市城市地下水监测网优化设计

深入研究了河南省南阳市城市地下水系统,分析了现状地下水监测工作存在的问题,全面系统、经济合理、科学地设计了南阳市城市地下水监测体系,加强对城区段白河水文要素的监测,满足监控地下水资源质和量的变化及研究需要,为合理开发利用和保护地下水资源,保障城市饮水安全服务.     

大庆油田西部地区地下水动态监测网优化设计

大庆油田地下水动态监测网(用水文地质定性方法建立)历经30多年的开采,需要进行定量优化设计。本次研究采用卡尔曼滤波技术与地下水流系统确定-随机性数值模型相耦合的方法,首先对现有监测网进行质量评价,计算结果表明：监测网在漏斗区(地下水集中开采区)应增加监测孔的数目,调整监测孔的位置。为此,我们拟订了6套12个备选方案,从中选取了由88个监测孔组成的监测网,此监测网无论从监测目标上还是经费上都是最优的。     

Optimal design of a groundwater monitoring network in Daqing,China

In the Daqing region of China there are 34 groundwater well fields with a groundwater withdrawal of 81.9×10⁴ m³/d. Due to over-abstraction of the groundwater resources from the 1960s to present, a cone of depression up to 4,000 km² has formed in the area. To monitor the change in the groundwater environment, it is necessary to design an effective groundwater-monitoring network. The sites for monitoring groundwater level were selected by applying the finite-element method coupled with Kalman filtering to the area in which the groundwater resources have been extensively exploited. The criterion is a threshold value of the standard deviation of estimation error. This threshold value is determined by the tradeoff between maximum information and minimum cost, in which the maximum information is characterized by the standard deviation and the minimum cost is equivalent to the number of observation wells. The groundwater flow model was calibrated by an optimal algorithm coupled the finite-element method with Kalman filtering by using the data from 16 observation wells from 1986 to 1993. A simulation algorithm coupled with the finite-element method with Kalman filtering analyzed the location data obtained from the existing 38 observation wells in the same region. The spatial distribution of standard deviation of estimation error is computed and the locations that have the maximum standard deviation are selected as additional sites for augmenting the existing observational well network at a given threshold value of the standard deviation surface. Based on the proposed method for selecting a groundwater level monitoring network, an optimal monitoring network with 88 observation wells with the measurement frequency of 12 times per year is selected in the Daqing region of China.     

地下水污染监测网多目标优化设计模型及进化求解

采用模拟-优化方法建立了一个用于地下水污染监测网设计的多目标优化模型,该模型包括最小化监测费用、污染物质量评估误差、污染羽一阶矩评估误差和二阶矩评估误差等4个目标函数,以充分揭示减少地下水污染监测费用与提高污染监测精度之间的权衡关系.将改进小生境Pareto遗传算法与地下水流模拟程序和污染物运移模拟程序相耦合用于求解地下水污染监测网多目标设计模型.算例研究表明,采用进化算法求解监测网的多目标模型,能真实地反映各个目标函数间的权衡关系,并且不用考虑传统方法中惩罚因子的影响.与单目标优化模型相比,多目标优化模型可在较短的时间内得到优化问题的一系列Pareto权衡解,以利于相应条件下决策者选择最为经济有效的地下水污染监测方案.     

北京平原地下水水位监测网优化

文章在北京市地下水水位监测现状基础上,分潜水和承压水对北京平原地下水监测网的监测密度和监测频率进行了优化设计。主要采用编制地下水动态类型图的方法进行了地下水水位监测网的优化,克里金插值法能定量评价依据监测网观测值绘制的地下水水位等高线的精度,因而可以用来评价监测优化结果。并根据时间序列分析和统计检验提供的定量标准优化了地下水水位监测频率。优化后,北京平原共有监测孔400眼,其中利用原有监测孔300眼,新设计监测孔100眼,手工监测频率由原来的每月6次优化为每月1次,专项高频率监测可以由地下水自动监测仪实现。文中还对地下水自动监测仪(DIVER)的监测结果和手工监测结果进行了对比评价,提出了地下水水位监测网的维护、管理措施和信息发布方式。     

区域地下水位监测网优化设计方法

区域地下水位监测提供了定量评价含水层地下水位持续下降及其对环境影响必不可少的信息.历史上的地下水位监测网是为了评价地下水资源或监测水源地降落漏斗而设立的,目前它们已经不能适应为流域水资源综合管理提供必需的信息.本文在综述国际地下水位监测现状的基础上,介绍了区域地下水位监测网优化设计的方法.采用地理信息系统编制的地下水动态类型图为地下水位监测井位置的选择提供了坚实的水文地质基础;克里金插值法能定量评价监测网观测值绘制的地下水位等高线的精度,因而可以用来定量设计地下水位监测网;时间序列分析和统计检验提供了优化地下水位监测频率的定量标准.这些方法已被应用于北京平原、乌鲁木齐河流域和济南岩溶泉域,其成果将在本刊分期发表.     

克立格法在地下水观测网优化设计中的应用

回顾了克立格法在地下水观测网优化设计中的应用和进展,介绍了克立格法的基本原理,论述了克立格法在地下水观测网中的应用思路与实现方法,举例说明了利用克立格法优化调整河北平原地下水观测网。     

BP神经网络方法在地下水动态监测网质量评价中的应用

本文运用BP神经网络方法构建了地下水动态监测网的质量评价模型，并以甘肃省武威盆地的地下水位监测网为例进行了实例研究。研究表明，在武威和清源附近地下水监测点密度大于0．09／km^2的三个区域，需要进一步调整地下水监测点结构。武威以东、双城以南的地下水位漏斗区和武威以西的山前地带，需要增加地下水监测点。其它地下水监测点密度小于0．03／km^2的地区，则需要根据实际情况而决定。     

地下水数值模拟系统的设计与实现

提出了地下水数值模拟系统的设计方案,并介绍了基于该设计所开发和实现的系统的主要功能。该系统经实际应用,效果良好,是进行地下水数值模拟计算的一个非常实用、有效的软件工具。     

基于贝叶斯网络的地下水环境系统决策管理研究

应用贝叶斯网络解决地下水环境管理中具有不确定性的多目标决策问题,通过对决策变量氮肥施用量以及灌溉模式的调控,减少水中的硝酸盐含量,达到既能有效改善水环境又不至使农民经济利益受到损害的目标。通过分析具体的地下水环境管理系统中变量间的相互关系,构建描述变量间不确定性关系的贝叶斯网络模型,其中包括表示其依赖关系的有向无环图和表示其具体概率依赖程度的条件概率表。并在多个水环境管理目标均达到最优的前提下进行概率推理,得到决策变量氮肥施用量以及灌溉模式取不同值时目标变量的概率分布情况。最终确定出能使所有目标均达到最优的合理的水环境管理决策:(1)使用喷灌,将氮肥施用量控制在0.01~0.03 kg/m2;(2)使用漫灌,将氮肥施用量控制在0.01~0.02 kg/m2。     

地下水动态监测网的部署和调整探讨

本文根据我国地下水动态监测网的任务、目的和服务对象,将地下水动态监测网分为两类二级。并在此基础上,重点讨论了国家级地下水动态监测网的观测内容、频率、部署原则和部署调整的工作流程。