基于区域大量的实测数据,实现大尺度、多精度需要的地下水水流和溶质运移数值模拟,可为解决区域地下水资源问题、环境问题等提供理论支持。然而,由于在区域性模型构建时,勘探资料分布不均或缺乏,以及含水系统本身的非均质性,造成了水文地质参数的空间变异性,导致地下水水流和溶质运移模拟的结果往往会与实际有较大的偏离。寻求一种尽可能利用有限的勘探资料,对未知区域内的含水层参数进行合理估值的方法,是目前大区域地下水流模拟中的关键问题识别问题。目前基于传统地下水水流和溶质运移模型以及经典概率统计学的求参方法,已不能对运移参数的空间变异性作出客观的分析与评价。本文将地质统计学推广到大尺度的地下水污染运移的研究工作中,利用美国麻省军事保留区(Massachusetts Military Reservation,MMR)的场地实测数据,采用普通克里格法、指示克里格法和分位克里格法,顺序高斯模拟法和顺序指示模拟法等五种地质统计方法,插值估测和模拟再现含水层渗透系数随机场,建立研究区概念模型及数学模型,使用MODFLOW和MT3DMS对模型进行求解,进而对比这几种地质统计学方法的渗透系数场对污染物运移的影响。本文在计算实验变差函数的过程中,如何对数据进行预处理、选取滞后距和交叉验证做了详细阐述,并增加分位克里格与普通克里格和指示克里格进行对比,选择一种更适合实测值的插值方法。研究成果如下:1)区域化变量理论能够反映变量空间分布的随机性与结构性特征,变差函数是地质统计学的基本工具,是对变量空间分布特征估计最为有效得方法之一。从三种克里格插值生成的渗透系数估计方差分布图来看,内插区内估计方差小,而数据外围预报区估计方差较大,这与外围预报区信息点少,难以对估计值控制相符;2)分位克里格方法得到的结果较好,均值更接近实测值均值,但标准偏差较大;3)污染羽的质心位置(一阶矩)主要由渗透系数的平均值来决定,污染羽在空间上的展布范围(二阶矩)主要受渗透系数空间变异方差的影响;4)条件模拟克服了估计法的平滑效果,较好地再现真实曲线的波动性,渗透系数(lnK估计方差与污染羽空间二阶矩随着条件模拟次数的增加而减小,并且顺序指示模拟程度更加明显。
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