一种石油污染地下水的原位修复的决策方法技术

本发明专利技术公开了一种用于石油污染地下水原位修复决策方法，该方法是基于原位抽出处理技术，根据在地下水污染区域进行地质钻探，获取准确的地质、污染物、水流方向资料，并在污染源的上游打注射井，在污染源下方向安装抽吸井，并在污染区域安装一定数量的监测井；收集各监测井的地下水污染数据；将污染场地和污染源的相关监测数据整理；从而获得修复方案的代理模拟模型。运用该模型，决策者根据自己的需要和预期做为约束条件，最终产出最优的地下水修复方案。本发明专利技术填补了国内关于地下水修复决策方法的空白，该发明专利技术能够快速为决策者提供可靠的地下水修复运行方案，而且操作简单、可靠性高，节省计算成本，能预测出修复后的状况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污染水处理
，具体涉及。
技术介绍
随着经济的发展，石油工业的迅猛发展，在石油化工生产区、加油站等地，由于落地石油、含油生产污水排放和输油管道渗漏等原因，造成大量的石油污染物进入土层，造成地下水污染。石油及其副产品对环境的污染越来越严重，已经危及到人类和动植物的生存与健康。石油污染治理越来越受到重视，各国出台了相关的治理措施、政策，出现了很多的石油污染治理技术和方法。80年代以前，治理石油烃污染土壤还仅限于物理和化学方法，即热处理和化学浸出法。热处理法是通过焚烧或煅烧，可净化土壤中大部分有机污染物，但同时亦破坏土壤结构和组分，不但价格昂贵而且很难实施，处理效果不理想。化学浸出和水洗也可以获得较好的除油效果，但所用的化学试剂的二次污染问题限制了其应用。早在70年代，为了解决输油管线和储油罐发生故障漏油和溢油时土壤被石油污染的问题，美国埃索研究和工程公司就已经开始寻找清洁的生物解决方法，并且其实验室研究找到一种有效的 “细菌播种法”。总的来说，国际上关于石油污染物的修复技术主要包括原位修复和异位修复技术。总的来说，各种修复技术各有利弊，并且适合于使用在不同的场所，不同的区域，不同的自然条件。但目前国内外运用最广泛的是原位处理技术抽出处理技术(PAT)，即将已被污染的地下水抽出，然后在地表清除污染物，处理后的地下水可排入地表水体，如经过深度处理，再重新注入地下。通过PAT方法治理污染，起始阶段污染物浓度下降很快，表明含水层大孔隙中污染水体排出。然后浓度下降的速度减少，表示小孔隙中的污染物也开始排出。最后污染物浓度基本稳定在一个常数值，表示PAT方法排出污染物速度和通过解析和NAPLs分解进入地下水中 污染物的速度相等。美国利用PAT方法治理地下水污染的实例表明，对于初始浓度较高的地点(>1000 μ g/L)，在地下水中浓度达到稳定之前，浓度可下降90°/Γ99%，而对于浓度较低的地点，浓度下降往往小于90%。而且PAT实用性高，适合不同浓度的石油污染物和不同的地质条件，抗突发性高，可根据突发性事故采取相应的不就措施。故国内外运用非常广泛，是修复地下水最常用的修复技术。目前国内还未出现石油污染地下水原位修复设计决策方法的相关报道，此专利在国内属首创，可以为解决我国日益严峻的地下水修复问题提供有效的工具。目前，国外主要集中开发的地下水修复工具主要集中在基于场地污染信息选择修复技术，进而预测修复后的污染物羽状图。国内几乎没有基于某种或者多种修复技术，根据各国的环境标准和需要的当地接受的修复年限给出最优的具体的运行方案。
技术实现思路
本专利技术目的是针对石油污染地下水修复难、计算复杂等特点，提供结合原位修复抽出处理技术、数值模拟、回归方法、非线性优化、计算机仿真等多种先进技术，提出一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于该方法结合抽出处理原位修复技术、数值模拟、回归方法和非线性优化技术；首先收集污染场地的水文参数、地质参数及污染物的相关参数，进行有限次数的模拟，并获得相应的模拟结果；将监测数据和模拟结果配对，形成一系列模拟修复数据，运用回归算法获得修复污染场地的代理模型；最后根据当地的地下水水质标准确定修复后水质达标的置信度，并结合生成的代理模型计算出最优的修复方案；并预测计算出在该修复方案运行下的修复效果。所述收集污染场地的水文参数、地质参数及污染物的相关参数包括数据的收集时间、污染场地模拟区域场地的长宽高的大小，确定模拟区域的抽出井、监测井、注射井的位置，场地的地下水水流方向、土壤的温度、PH值及土壤分类；一些水文参数包括水的动力粘滞力、水的密度、污染物与水之间的表面张力、饱和区的油气水残留率及水力坡度；同样输入各种类型土壤在X、Y、Z方向的渗透性、孔隙率、纵向横向分散性，再者需要输入的有关污染物的相关参数，即污染物在水相与污染相分配系数、污染物浓度及水中溶解度。所述有限次数模拟是随机生成4(Γ50组修复方案，在4(Γ50组修复方案中通过地下水模拟软件GMS模拟其随机生成的修复方案的修复结果，随机生成修复方案X=U1, X2, …xN}，其中X代表抽出处理系统中抽吸注入井的运行参数单位为m3/d，修复方案对应的修复效果Y=Iy1, Y2,为相对应于x修复方案运行后其监测井污染物浓度值。采用的回归方法是多次方曲面响应分析回归方法，运用该方法对随机生成的修复方案和结果进行回归，最终得出如下式的代理模型权利要求1.一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于该方法结合抽出处理原位修复技术、数值模拟、回归方法和非线性优化技术；首先收集污染场地的水文参数、地质参数及污染物的相关参数，进行有限次数的模拟，并获得相应的模拟结果；将监测数据和模拟结果配对，形成一系列模拟修复数据，运用回归算法获得修复污染场地的代理模型；最后根据当地的地下水水质标准确定修复后水质达标的置信度，并结合生成的代理模型计算出最优的修复方案；并预测计算出在该修复方案运行下的修复效果。2.根据权利要求1所述的一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于所述收集污染场地的水文参数、地质参数及污染物的相关参数包括数据的收集时间、污染场地模拟区域场地的长宽高的大小，确定模拟区域的抽出井、监测井、注射井的位置，场地的地下水水流方向、土壤的温度、PH值及土壤分类；一些水文参数包括水的动力粘滞力、水的密度、污染物与水之间的表面张力、饱和区的油气水残留率及水力坡度；同样输入各种类型土壤在X、Y、Z方向的渗透性、孔隙率、纵向横向分散性，再者需要输入的有关污染物的相关参数，即污染物在水相与污染相分配系数、污染物浓度及水中溶解度。3.根据权利要求1所述的一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于，所述有限次数模拟是随机生成4(Γ50组修复方案，在4(Γ50组修复方案中通过地下水模拟软件GMS模拟其随机生成的修复方案的修复结果，并收集数据建立数据库，随机生成修复方案X={Xl，χ2,…χΝ}，其中X代表抽出处理系统中抽吸注入井的运行参数单位为m3/d，修复方案对应的修复效果Y= {yi，y2,为相对应于x修复方案运行后其监测井污染物浓度。4..根据权利要求1所述的一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于，采用的回归方法是多次方曲面响应分析回归方法，运用该方法对随机生成的修复方案和结果进行回归，最终得出如下式的代理模型5.根据权利要求4所述一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于，所述代理模型的检验方法是采用JB检验或者T检验，主要检验代理模型的模拟值与实测值之间的绝对误差是否符合正态分布，或直接将模拟值与实际测量值进行比较。6.根据权利要求1所述一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于，根据当地地下水水质标准，并用概率表示地下水水质达标的可信度作为约束条件构建目标如下，7.根基权利要求1所述一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于，运行方案是以给出各抽出处理方法的各抽吸、注入井的量的形式表达出来，并且在该运行方案下，模拟出修复效果。全文摘要本专利技术公开了一种用于石油污染地下水原位修复决策方法，该方法是基于原位抽出处理技术，根据在地下水污染区域进行地质钻探，获取准确的地质、污染物、水流方向资料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油污染地下水原位修复的决策方法，其特征在于：该方法结合抽出处理原位修复技术、数值模拟、回归方法和非线性优化技术；首先收集污染场地的水文参数、地质参数及污染物的相关参数，进行有限次数的模拟，并获得相应的模拟结果；将监测数据和模拟结果配对，形成一系列模拟修复数据，运用回归算法获得修复污染场地的代理模型；最后根据当地的地下水水质标准确定修复后水质达标的置信度，并结合生成的代理模型计算出最优的修复方案；并预测计算出在该修复方案运行下的修复效果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何理，杨琦，李超，申婧，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：