检索结果-内蒙古大学图书馆

南水北调与水利科技(中英文) 2025年第1期23卷 36-46页

作者：董远恒徐斌张雨薇薛煜婷余莹莹刘为锋李江缘河海大学水文水资源学院南京210098 水安全与水科学协同创新中心南京210098 中国雄安集团生态建设投资有限公司河北保定071700 徐州市水务局江苏徐州221018 水利部水利水电规划设计总院北京100120

跨流域调水系统的水量调度问题涉及多水源、多用户、多目标等,关系结构复杂,决策变量众多,传统单一模拟方法或优化方法难以兼顾求解效率与优化性能的需求。针对此,提出一种多水源调度模拟-优化双层耦合求解算法,上层算法基于近似最优原... 详细信息

跨流域调水系统的水量调度问题涉及多水源、多用户、多目标等,关系结构复杂,决策变量众多,传统单一模拟方法或优化方法难以兼顾求解效率与优化性能的需求。针对此,提出一种多水源调度模拟-优化双层耦合求解算法,上层算法基于近似最优原则模拟本地水源调配,下层算法引入大系统分解协调优化外调水调配,能够在保障优化性能的同时有效降低计算复杂度。以南水北调东线工程一期及北延段为研究区域,以受水区用户加权缺水率平方和最小与源头调水总量最小为优化目标,构建水量调度多目标优化模型,并采用模拟-优化双层耦合算法进行求解。结果表明:相较于直接优化,模拟-优化双层耦合算法优化效果近似,但平均耗时更短;算法将本地水与外调水的联合调配按优先次序进行模型分解,提高了多水源调度结果的可解释性;算法能够为求解大规模跨流域调水多水源多目标水量调度问题提供参考。

关键词：跨流域调水多水源多目标模拟-优化大系统分解协调南水北调东线工程

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基于“模拟-优化”技术的多目标水库调度图优化

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中国农村水利水电 2020年第7期 216-221页

作者：吴贞晖梅亚东李析男张平俊武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 贵州省水利水电勘测设计研究院贵阳550002 贵州省水利投资(集团)责任公司贵阳550002

由于常规调度图无法很好地协调多个兴利目标之间的要求,提出了一种模拟和优化相结合的多目标水库调度图优化方法。以贵州夹岩水利枢纽为对象,以调度图的上下调度线和降低供水(含城镇供水和灌溉供水)调度线为优化变量,按照分区调度策略... 详细信息

由于常规调度图无法很好地协调多个兴利目标之间的要求,提出了一种模拟和优化相结合的多目标水库调度图优化方法。以贵州夹岩水利枢纽为对象,以调度图的上下调度线和降低供水(含城镇供水和灌溉供水)调度线为优化变量,按照分区调度策略进行长系列模拟调度,通过均衡供水目标、灌溉目标、生态需水目标和发电目标,获得多目标水库优化调度图。结果表明,与常规调度图相比,优化后的调度图在保证发电量基本不变的情况下,能较大程度的减小灌溉和城镇供水的最大缺水深度,提高了供水和生态效益,优化效果较好。研究结果可为夹岩水利枢纽实际调度运行提供参考。

关键词：多目标调度图模拟-优化生态需水夹岩水库

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基于ESRI Add-in可视化设计的地下水模拟-优化研究

基于ESRI Add-in可视化设计的地下水模拟-优化研究

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作者：卞荣伟南京大学

学位级别：硕士

地下水是人类宝贵的自然资源,而长期以来由于人类的生活、生产带来的污染场地对地下水造成了严重污染,威胁到人类的生存和发展,因此治理地下水污染意义重大。国内外对地下水污染的治理方法分为3类:异位修复技术、原位修复技术和自然衰... 详细信息

地下水是人类宝贵的自然资源,而长期以来由于人类的生活、生产带来的污染场地对地下水造成了严重污染,威胁到人类的生存和发展,因此治理地下水污染意义重大。国内外对地下水污染的治理方法分为3类:异位修复技术、原位修复技术和自然衰减。其中使用最为普遍的PAT技术属于异位修复技术的一种,PAT技术具有简便易行,可对地下水污染事件做出快速反应的优点,尤其适用于期望短期内迅速降低污染水平的地下水水源地含水系统。然而其缺点在于修复工程复杂、且运行成本高昂,因此,有效降低PAT系统的运行成本对于该技术的推广应用具有重要意义。自20世纪80年代以来,地下水模拟-优化模型就应用于确定地下水PAT系统的最优策略。然而,与国内外广泛存在的模块化地下水模拟软件相比,模块化的模拟-优化软件相对很少,这种状况极大地限制了地下水模拟-优化模型在实际场地中地下水污染治理的优化实践。在介绍一款模拟-优化软件MGO(Modular Groundwater Optimizer)的基础上,利用MGO优化美国犹他州某空军基地的一处污染场地的PAT系统。优化过程分为三个阶段递进进行,分别来寻找稳态策略下满足约束条件下的井群布局、稳态策略下的最低运行成本与动态策略下的最低运行成本,从而获得满足约束条件下的最低成本。阶段1是给初始PAT修复系统增加新井来寻找满足污染约束边界单元处浓度约束条件的可行解;阶段2为阶段1新增加的注水井寻找最优井位及相应注水率;最后阶段3把整个模拟优化阶段划分为7个管理阶段,实现对修复系统的动态优化管理,分别寻找各个管理期的最优抽/注水量,从而达到整个项目期成本的最小化目的。优化结果表明,通过阶段1的优化后,只需在浓度约束边界附近增添4口注水井,并且仅保留2 口初始抽水井和1 口初始注水井;阶段2寻找到了 4 口新注水井的最优井位置,使得总抽水量下降了 1.82%。在阶段3的动态管理策略下,相比阶段2的稳态策略,总抽水量下降了 5.34%,修复成本减少了 10.13%,同时保证了修复效率。实例研究的结果表明MGO可以有效地为地下水修复提供经济、高效的管理措施,为今后的地下水污染修复提供一种可靠的工具,具有较好的应用前景。另一方面,MGO软件的输入数据是以文本文件格式输入的,结果数据储存在二进制格式文件中,即前处理阶段与后处理阶段都不是可视化的,这大大影响了 MGO在实践应用中的便捷性。针对MGO缺乏可视化研究的现状,本文采用面向对象的高级程序语言C#,基于ArcObjects的Add-In设计一个ArcMap的插件—MGO Add-In,该插件既达到了前处理阶段的可视化输入,也利用ArcMap快速可视化结果数据。MGO Add-In插件包含三部分:(1)基于WinForm的MGO可视化输入界面;(2)通过调用MODFLOW/MT3DMS后处理程序,交互转化结果数据格式;(3)自动创建数据库,生成点要素集,并加载到ArcMap的视图上。相比输入数据的文本文件输入方式,MGO Add-In具有如下优点:(1)输入、输出可视化;(2)减少数据输入操作量;(3)对输入的参数提供检查作用;(4)数据的输入没有顺序要求、(5)结果文件查看方便。

关键词：地下水污染抽出-处理模块化地下水优化程序(MGO) 模拟-优化 MGO插件

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基于模拟—优化耦合模型的流域水质目标管理研究 ——以太湖流域苏沪跨界区域为例

基于模拟—优化耦合模型的流域水质目标管理研究 ——以太湖流域...

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作者：夏必胜南京大学

学位级别：博士

我国水资源存在着人均量少、分布不均衡等特点,在水资源使用上也存在着不合理现象并且水质污染较为严重。同时在水环境管理理念上偏重总量控制,缺乏体现生态环境保护的目标要求。并且管理部门多,各自以行政区划为单位,在流域管理层面上... 详细信息

我国水资源存在着人均量少、分布不均衡等特点,在水资源使用上也存在着不合理现象并且水质污染较为严重。同时在水环境管理理念上偏重总量控制,缺乏体现生态环境保护的目标要求。并且管理部门多,各自以行政区划为单位,在流域管理层面上比较复杂,带来行政区划跨界断面的污染纠纷。在跨界流域管理的技术手段上亟需能有效控制区域水环境风险,同时又能体现上下游公平性的决策管理方法体系和工具。数学模型方法在区域环境污染负荷控制上起着核心作用,其中水动力水质模型反映了污染物在水体中的迁移变化过程,数学规划模型可以实现污染物削减最小化,经济效益最大化。将水动力水质模型作为规划模型的约束条件耦合到规划模型中,建立模拟优化耦合模型,是有效的计算途径,但是求解的问题一直是个难题。明确风险的区间线性规划模型(Risk Explicit Interval Linear Program,REILP)是一种高效计算模拟优化问题的方法,克服了寻找函数替代方法的困难,但求解结果存在着公平性局限问题。针对这一问题,本文提出了一种改进的模拟优化方法,引入了公平性目标与相应的公平性约束条件,从而解决了污染负荷分配公平性的问题,可以得到较低的系统期望水平和风险水平,该方法具有普适性,可以应用一般的流域管理方法体系中。使用上述改进的模拟优化方法,决策人员可以在污染物削减率、污染风险和削减公平性之间权衡折中,选择合适的污染控制方案。本文研究的苏沪跨界区域包括跨界主干河流太浦河、吴淞江,针对主要的污染物指标进行负荷分配和削减率的计算。将改进的模拟优化模型应用于苏沪跨界区域太浦河,针对主要水质指标高锰酸盐指数和总氮,通过模拟优化模型计算得到在满足苏沪跨界控制断面水质要求的条件下,高锰酸盐指数和总氮两项指标的负荷量在不同污染源分配和最优削减率,实现了跨界区总量控制的优化分配。与原REILP模型相比,最优值的系统期望水平值要低一个等级,CODMn和TN的标准化总负荷削减要大,但标准化风险水平要低。在不同的系统期望水平下,各个排污口之间的负荷削减率具有相对公平性。与太浦河不同的是,吴淞江是其中一段干流分成两条支流再汇成干流,应用改进的模拟优化模型,其标准化总负荷削减和标准化风险水平随着系统期望水平的变化规律,与太浦河模型的结果趋势一致,并且各排污口之间的分配比例保持了良好的公平性。

关键词：模拟-优化水动力模型水质模型区间线性规划模型污染物削减

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基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比

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中国环境科学 2015年第8期35卷 2393-2399页

作者：肖传宁卢文喜安永凯顾文龙赵莹吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130012 吉林大学环境与资源学院吉林长春130012

采用一种基于模拟-优化模型的方法对地下水污染源进行识别研究.模拟-优化模型分别采用响应矩阵法和状态转移方程法进行耦合,并利用遗传算法求解,经过多次迭代,使得模拟结果与观测数据的误差达到最小.最后,通过一个假想例子评估模拟-优... 详细信息

采用一种基于模拟-优化模型的方法对地下水污染源进行识别研究.模拟-优化模型分别采用响应矩阵法和状态转移方程法进行耦合,并利用遗传算法求解,经过多次迭代,使得模拟结果与观测数据的误差达到最小.最后,通过一个假想例子评估模拟-优化模型的性能,同时比较应用不同耦合方法的计算结果.研究表明：应用响应矩阵法耦合模拟-优化模型所得结果的绝对误差范围为0.1～1.6g/L,应用状态转移方程法时,绝对误差范围为0～5.2g/L,因此,采用遗传算法求解模拟-优化模型能够有效且准确地得到地下水污染源的释放量,可以应用于地下水污染源识别问题,并且采用响应矩阵法耦合模拟-优化模型优于状态转移方程法。

关键词：地下水污染源识别模拟-优化响应矩阵法状态转移方程法遗传算法

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多孔介质中NAPL污染物修复的模拟优化

多孔介质中NAPL污染物修复的模拟优化

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作者：张烨南京大学

学位级别：硕士

随着石油行业的不断发展,石化产品在生产、加工、运输及使用过程中泄漏事件屡屡发生,其泄漏的燃料油及有机氯溶剂经包气带进入地下水,在含水层中以液态形式存在且难溶于水,称为非水相液体(Non-aqueous Phase Liquids,NAPLs)。NAPL 污染... 详细信息

随着石油行业的不断发展,石化产品在生产、加工、运输及使用过程中泄漏事件屡屡发生,其泄漏的燃料油及有机氯溶剂经包气带进入地下水,在含水层中以液态形式存在且难溶于水,称为非水相液体(Non-aqueous Phase Liquids,NAPLs)。NAPL 污染物泄漏后,比水重的 DNAPLs(Dense Non-aqueous Phase Liquids,DNAPLs)除部分残留在包气带外,大部分在重力作用下将继续向下运移,最终在基岩上形成DNAPL池。针对NAPL污染物的原位修复技术相比异位修复技术有对土壤扰动小、不造成二次污染等优点。通过数值模拟方法研究原位修复技术修复NAPL污染物的过程,可以减少实验成本,为实际场地修复提供理论依据。AMALGAM 优化算法(A Multi-algorithm Genetically Adaptive Multi-objective Method)采用了一种构建混合优化框架,对于求解地下水模拟优化问题非常有效。相对于单相流的多目标优化,多相流多目标优化问题计算时间长,考虑变量多,具有非常大的研究价值。原位修复技术的多样性为土壤-地下水中有机污染的修复提供了多项选择。根据不同修复方法的优缺点及其适用条件。本文选择表面活性剂增强型修复技术和空气扰动法,以DNAPLs为目标污染物,分析表面活性剂冲洗和空气扰动法对DNAPL污染物的修复效果,并对表面活性剂修复过程进行敏感性分析;针对DNAPL污染物在含水层底部的再冷凝现象,进行同时注入蒸汽-空气的曝气修复,以期提高DNAPL的修复效率。同时基于AMALGAM优化算法对NAPL污染物的修复过程进行多目标优化。本文的主要研究成果如下:(1)基于UTCHEM模拟软件模拟均质和非均质的数值实验结果与砂箱实验结果基本一致。表面活性剂能够有效去除研究区内大部分DNAPL污染物;表面活性剂运移路径上的DNAPL污染物基本可完全去除,隔水底板和细砂透镜体上的DNAPL污染池由于和表面活性剂接触的表面积小,修复效率较差。相同条件下,非均质介质中的DNAPL污染物较均质介质中的DNAPL污染物修复效率更高,这是由于非均质介质中,离散状污染物较多,与表面活性剂的有效接触面积较大,更易被溶解,修复效率较高。(2)增大Tween 80溶液浓度和注入速率均能提高PCE修复效率。Tween 80溶液浓度仅对离散状PCE作用明显;Tween 80溶液注入速率对离散状PCE和池状PCE均作用明显。(3)原位曝气法修复DNAPL污染物,在重力作用和水流推动作用下,DNAPL污染物逐渐向右运移并聚集于细砂层底部右侧,粗砂中DNAPL污染物修复效率明显高于细砂层中。由于DNAPL污染物运移速率迟滞于蒸汽锋面,只注入蒸汽修复DNAPL污染物污染物将在隔水底板出现再冷凝现象,用同时注入蒸汽和空气取代只注入蒸汽进行修复可有效抑制DNAPL污染物在隔水底板出现再冷凝现象,且能进一步提高DNAPL污染物的修复效率。(4)AMALGAM优化算法的表现优于其它独立进化算法,利用混合优化框架则能综合多种独立优化算法的优点,根据不同模型自适应选择独立算法的贡献率,收敛速度更快,能够在计算种群代数尽可能少的情况下得出平滑完整的Pareto解。对于复杂多相流多目标优化问题,加入SP-UCI算法的AMALGAM相比未加入SP-UCI的AMALGAM优化结果更好,Pareto曲线更加光滑,证实SP-UCI对于高维复杂问题的高效性和鲁棒性。

关键词： NAPL 原位修复技术模拟-优化

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考虑参数不确定性的地下水污染源识别

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中国环境科学 2021年第4期41卷 1711-1722页

作者：李久辉卢文喜常振波王涵范越吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130012 吉林大学吉林省水资源与水环境重点实验室吉林长春130012 吉林大学新能源与环境学院吉林长春130012

为分析参数不确定性对地下水污染源识别的影响,本文通过模拟-优化方法、灵敏度分析方法、蒙特卡罗方法和克里格方法的综合运用,建立了描述渗透系数与污染物质释放强度之间关系的推算模型,进行了考虑参数不确定性的地下水污染源识别研究... 详细信息

为分析参数不确定性对地下水污染源识别的影响,本文通过模拟-优化方法、灵敏度分析方法、蒙特卡罗方法和克里格方法的综合运用,建立了描述渗透系数与污染物质释放强度之间关系的推算模型,进行了考虑参数不确定性的地下水污染源识别研究.研究结果表明,推算模型具有较高的精度,确定性系数和平均相对误差分别为0.9895和4.51%;运用推算模型推算了8000组渗透系数影响下的污染源识别结果,节省了约99%的计算负荷和时间;对8000组污染源识别结果进行了定量的统计与分析,得到了概率密度最大的污染源识别结果和置信水平分别为80%、60%、40%和20%对应的污染源识别结果置信区间.本研究改善了应用模拟-优化方法进行地下水污染源识别时,难以考虑参数不确定性的缺点,可以为决策者提供更多的参考依据.

关键词：地下水污染源模拟-优化不确定性替代模型推算模型

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地下水抽出-处理技术在石化污染场地的应用

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当代化工 2024年第11期53卷 2693-2697页

作者：赵一山徐佰青单广波杨丽魏浩中石化(大连)石油化工研究院有限公司辽宁大连116045 北京三方资源环境科技有限公司北京100176

某石化企业由于建厂时间较早,地下污油管线受到地下水长期冲刷腐蚀,发生泄漏,导致场地土壤和地下水受到石油烃污染。为了解决该场地石油污染问题,基于该石化场地水文地质条件、污染特征和在产企业安全生产要求等特点,采用抽出-处理技术... 详细信息

某石化企业由于建厂时间较早,地下污油管线受到地下水长期冲刷腐蚀,发生泄漏,导致场地土壤和地下水受到石油烃污染。为了解决该场地石油污染问题,基于该石化场地水文地质条件、污染特征和在产企业安全生产要求等特点,采用抽出-处理技术实施场地修复,抽出污染地下水送至厂区污水处理厂。修复分2个阶段,累计6个月,修复后石油烃质量浓度降低至0.6 mg·L^(-1)以下。结果表明:抽出处理技术局限性小、场地适用性强,对地下水有机污染具有良好的去除效果,在石化类污染场地具有广泛应用前景。

关键词：石油烃污染地下水抽出-处理动态修复石化企业模拟-优化

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综合利用水库调度图编制研究

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水利规划与设计 2024年第8期 88-92页

作者：马彪林洁梅长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

目前,具有供水、灌溉等综合利用任务的水库调度图的绘制方法尚存在诸多不足。文章以向阳水库为例,探讨综合利用水库调度图编制的关键技术问题,以长系列、全信息资料系列作为数据样本,提出适用于水库规模论证与调度图编制同步进行的“模... 详细信息

目前,具有供水、灌溉等综合利用任务的水库调度图的绘制方法尚存在诸多不足。文章以向阳水库为例,探讨综合利用水库调度图编制的关键技术问题,以长系列、全信息资料系列作为数据样本,提出适用于水库规模论证与调度图编制同步进行的“模拟-优化”方法,外层采用启发式分段逼近法求解最优的水库规模,模拟水库多目标径流调节计算,内层嵌套基于调度图概化的直接优化法求解水库调度图;提出调度图不同调度区供水、灌溉等调度指示变量的确定方法。提出的综合利用水库调度编制方法具有较好的适用性,采用该方法绘制的向阳水库调度图能够满足水库综合利用调度要求。

关键词：综合利用水库调度图编制模拟-优化调度指示变量向阳水库

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结合蒸汽和空气注入修复多孔介质中DNAPL污染物的多目标多相流模拟优化

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水文地质工程地质 2015年第5期42卷 140-148页

作者：张烨施小清邓亚平江思珉吴剑锋吴吉春表生地球化学教育部重点实验室/南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 同济大学土木工程学院上海200092

基于数值方法模拟对比分析仅注入蒸汽与同时注入蒸汽和空气两种情形下原位曝气方法修复多孔介质中DNAPL污染物(以TCE为例)的修复过程。结果显示蒸汽的注入速率和焓值对蒸汽锋面在含水层中的运移速率影响显著;同时注入蒸汽和空气能够有... 详细信息

基于数值方法模拟对比分析仅注入蒸汽与同时注入蒸汽和空气两种情形下原位曝气方法修复多孔介质中DNAPL污染物(以TCE为例)的修复过程。结果显示蒸汽的注入速率和焓值对蒸汽锋面在含水层中的运移速率影响显著;同时注入蒸汽和空气能够有效抑制只注入蒸汽时出现的DNAPL再冷凝现象,从而提高修复效率。基于模拟-优化方法对同时注入蒸汽和空气修复的理想范例建立了多目标多相流优化模型,采用一种自适应通用多目标优化算法AMALGAM求解Pareto锋面。优化结果表明基于混合优化框架的AMALGAM优化算法能有效综合利用多种独立进化算法的优点,自适应地根据独立进化算法的优劣生成子代,保证子代种群最优,收敛速度较NSGA算法更快。

关键词：曝气修复 DNAPL T2VOC 模拟-优化多目标 AMALGAM

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