基于模擬的地下水石油污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與修復(fù)過(guò)程優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)由于石油工業(yè)導(dǎo)致的一系列不利的影響和健康風(fēng)險(xiǎn)，使得石油污染地下水管理研究備受關(guān)注。因此，本論文致力于地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、修復(fù)優(yōu)化和多指標(biāo)決策分析研究，以期為污染場(chǎng)地管理實(shí)踐提供有效的決策支持和建議。本文主要研究?jī)?nèi)容歸納為如下幾點(diǎn):
　　(1)污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以有效地分析污染物對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窠】翟斐傻牟焕绊?，并能為?chǎng)地修復(fù)實(shí)踐提供有效的決策支持。因此，本文開(kāi)發(fā)了一個(gè)綜合的模擬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法用來(lái)評(píng)價(jià)某石油污染場(chǎng)地的地下水污染健康風(fēng)

2、險(xiǎn)。該方法分析了不同修復(fù)技術(shù)（自然降解和抽-注修復(fù)）實(shí)施不同修復(fù)周期（1，10，20，30和60年后）的修復(fù)效果。通過(guò)模擬模型獲取的不同修復(fù)條件作用下的苯濃度作為生命過(guò)量致癌風(fēng)險(xiǎn)模型(ELCR)的輸入，用ELCR模型計(jì)算污染所導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)值。研究結(jié)果表明，該模型能夠有效地評(píng)估作為飲用水源的地下水對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)的影響，并且可以有效識(shí)別各種修復(fù)方案作用下風(fēng)險(xiǎn)水平的變化情況。
　　(2)在地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中往往存在固有的不確定性

3、，如果忽略這些不確定性將會(huì)帶來(lái)不正確的評(píng)價(jià)結(jié)果，從而給場(chǎng)地管理者提供錯(cuò)誤的信息甚至?xí)绊懶迯?fù)決策的正確制定。因此，本文提出了一個(gè)綜合模擬-評(píng)價(jià)方法(ISAA)用來(lái)分析多種不確定條件下，地下水受石油污染所導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)。該方法考慮了預(yù)測(cè)模型（污染物傳輸模擬模型和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型）中參數(shù)的多種不確定性，將模糊模擬技術(shù)與拉丁超立方抽樣模擬技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)建了模糊拉丁超立方抽樣模擬技術(shù)(FLHS)。該方法利用基于模糊規(guī)則的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法（FRRA）來(lái)表

4、征綜合風(fēng)險(xiǎn)水平，通過(guò)模糊規(guī)則的推導(dǎo)操作來(lái)解決FLHS模擬和健康風(fēng)險(xiǎn)量化過(guò)程的主觀不確定性。本研究將所開(kāi)發(fā)的方法用于一個(gè)苯污染場(chǎng)地的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該方法能有效處理健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中的復(fù)雜的不確定性影響及交互作用，并能為識(shí)別經(jīng)濟(jì)-高效的場(chǎng)地管理方案提供決策支持。
　　(3)由于地下水修復(fù)系統(tǒng)中很多修復(fù)控制變量如井位布置、抽水速率、注氧速率和營(yíng)養(yǎng)液注入速率等對(duì)修復(fù)效果有很大的影響。如果在污染物修復(fù)過(guò)程中，不能有效地識(shí)別過(guò)程控制變

5、量將會(huì)導(dǎo)致大量的財(cái)力物力浪費(fèi)。因此，本文開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于模糊模擬的優(yōu)化方法(FSOA)用來(lái)獲得不確定條件下苯污染地下水修復(fù)系統(tǒng)的最優(yōu)修復(fù)設(shè)計(jì)。FSOA方法綜合了修復(fù)過(guò)程預(yù)測(cè)（生物修復(fù)和抽-注修復(fù)）、模糊模擬和基于模糊-期望的優(yōu)化技術(shù)。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn):(a)考慮了綜合修復(fù)方案，(b)考慮了模擬和優(yōu)化過(guò)程中的不確定性，(c)通過(guò)回歸模型建立了不同修復(fù)方案與修復(fù)效果的響應(yīng)關(guān)系。研究結(jié)果表明通過(guò)該方法可以獲得最優(yōu)的修復(fù)方案使得苯污染濃度滿足環(huán)

6、境標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)保證系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最小。
　　(4)由于修復(fù)管理過(guò)程的復(fù)雜性，決策者從大量修復(fù)方案中選擇最優(yōu)修復(fù)方案時(shí)經(jīng)常會(huì)受各種因素的影響，諸如環(huán)境影響、社會(huì)的認(rèn)可和系統(tǒng)費(fèi)用等問(wèn)題。因此，本文開(kāi)發(fā)了基于模擬的模糊多指標(biāo)決策分析方法(SFMCDA)用來(lái)實(shí)現(xiàn)石油污染場(chǎng)地修復(fù)方案優(yōu)選。SFMCDA整合了修復(fù)過(guò)程模擬（使用BIOPLUMEⅢ模型）和模糊排名（基于模糊TOPSIS方法），可以權(quán)衡費(fèi)用-風(fēng)險(xiǎn)和不確定性因素的影響，比較分析各種修復(fù)方案

7、運(yùn)行效果。將該方法應(yīng)用于一個(gè)遭受苯泄漏污染的場(chǎng)地修復(fù)管理中，其中考慮了六種修復(fù)方案，包括自然降解(NA)、抽注修復(fù)(PAT)和生物強(qiáng)化修復(fù)(ENA)以及它們的組合。該研究還考慮了包括費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)方面相關(guān)的六種模糊指標(biāo)，運(yùn)用模糊TOPSIS方法來(lái)比較不同修復(fù)方案的效益。研究結(jié)果表明，該方法可以有效分析污染物傳輸模擬過(guò)程中的模糊輸入、相應(yīng)的費(fèi)用以及利益相關(guān)者的偏好，并能夠?yàn)闆Q策者提供不同修復(fù)方案的優(yōu)化排序。
　　(5)基于各種理論研究成

8、果，研究者還開(kāi)展了遼河油田石油污染場(chǎng)地管理實(shí)例研究。研究中將兩相真空抽吸(DPVE)和生物強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)用于場(chǎng)地的污染修復(fù)。為進(jìn)一步分析修復(fù)效果，開(kāi)展了基于多相、多標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得出重點(diǎn)防治區(qū)域，為后續(xù)深入的污染治理提供決策支持。同時(shí)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于模擬的模糊多目標(biāo)優(yōu)化模型(SFMOP)用來(lái)優(yōu)化抽吸治理和生物強(qiáng)化修復(fù)運(yùn)行條件。SFMOP整合了修復(fù)過(guò)程模擬和模糊多目標(biāo)優(yōu)化方法。為了求解SFMOP模型，使用逐步聚類回歸分析(SCA)方法

9、創(chuàng)建一系列的近似模擬模型用來(lái)識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行條件（如抽水速率）和苯濃度的響應(yīng)關(guān)系。為了解決在選擇目標(biāo)權(quán)重時(shí)的主觀性問(wèn)題，采用模糊多目標(biāo)優(yōu)化方法將多目標(biāo)模型轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)函數(shù)。通過(guò)SFMOP模型求解可以獲得三天修復(fù)的最優(yōu)修復(fù)條件:0.008，0，0.0024和0.0056m3/s（相應(yīng)的費(fèi)用為42，726.5元），七天修復(fù)的最優(yōu)修復(fù)條件:0.0044，0，0.0012和0.0032m3/s（相應(yīng)的費(fèi)用為54，832.4元）。這個(gè)結(jié)果表明如果想在