[发明专利]一种傍河水源地优化布井方法

摘要

本发明提供一种傍河水源地优化布井方法，所述傍河水源地优化布井方法包括：根据水源地常规布井法设置初始布井方案；根据所述研究区实际水文地质条件，建立地下水水流模型和污染物迁移转化模型；结合研究区实际水文地质条件，利用地下水水流模型和污染物迁移转化模型设置开采井个数目标函数、布井方式目标函数、井间距目标函数和约束条件；结合所述约束条件依次对开采井个数目标函数、布井方式目标函数和井间距目标函数进行优化得到傍河水源地优化布井方案。通过建立地下水水流模型和污染物迁移转化模型，能够在约束条件下对傍河水源地开采井个数、布置形式、井间距等因素进行优化，以获取最优布井结果。

主权项

1.一种傍河水源地优化布井方法，其特征在于，包括：根据水源地常规布井法设置初始布井方案；根据研究区实际水文地质条件，建立地下水水流模型和污染物迁移转化模型；结合研究区实际水文地质条件，利用地下水水流模型和污染物迁移转化模型设置开采井个数目标函数、布井方式目标函数、井间距目标函数和约束条件；结合所述约束条件依次对开采井个数目标函数、布井方式目标函数和井间距目标函数进行优化得到傍河水源地优化布井方案；其中，所述地下水水流模型如下：W＝ε(x,y,z,t)‑∑Q_Lδ(x‑x_L,y‑y_L,z‑z_L)其中，Q_L为计算区域，Γ为区域边界，Γ₁为一类边界，Γ₂为二类边界，q(x,y,z,t)为单位宽度补给量，ε(x,y,z,t)为单元补给强度，Q_L为第L口井开采量，L＝1,2…υ，δ(x‑x_L,y‑y_L,z‑z_L)为点(x_L,y_L,z_L)处的δ函数，h(x,y,z,t)为区内任一点水头标高，b为含水层底板标高；所述污染物迁移转化模型如下：其中，θ为含水层的孔隙度，R为延迟因子；t为时间，Γ为柯西边界；Ω为模拟渗流区，c为溶液中硝酸盐氮浓度值；为溶质组分的浓度，D_ij为水动力弥散系数张量，v为孔隙中实际水流速度，q_s为单位时间从单位体积含水层流入或流出的水量，c₀为初始溶质浓度，c_s为源汇项溶质的浓度，c_q为边界流量所对应的溶质的浓度；其中，所述开采井个数优化目标函数如下：其中，y_i为水源地备选井i在稳定开采条件下的开启或关闭，若开采井开启则y_i＝1，否则y_i＝0，N为开采井数目；所述布井方式优化目标函数如下：其中，Q_i为水源地开采井i在稳定开采条件下的开采量，N为开采井数目；所述井间距优化目标函数如下:其中，所述结合所述约束条件依次对开采井个数目标函数、布井方式目标函数和井间距目标函数进行优化得到傍河水源地优化布井方案，包括：判断目标函数的函数值是否满足约束条件，并评估目标函数；当各目标函数的函数值超出约束条件，通过遗传算法对决策变量进行处理，产生新的决策变量组；结合新的决策变量组依次评价状态变量和目标函数，确定最优的决策变量，得到傍河水源地优化布井方案；其中，所述结合新的决策变量组依次评价状态变量和目标函数，包括：结合新的决策变量组依次评价状态变量和目标函数，使得状态变量和目标函数能够满足约束条件和成本最低目标函数的要求；其中，目标函数设定为在满足城市供水条件下水源地建设及水厂原水处理的成本最低；决策变量即建设水源地和水厂抽取原水后对特征污染物进行达标处理所需要的费用总和；状态变量即水源井的抽水量和水源井中特征污染物的浓度；其中，所述结合新的决策变量组依次评价状态变量和目标函数，包括：根据地下水水流模型和污染物迁移转化模型结合所述约束条件和开采井个数目标函数对开采井个数进行优化分析，得到开采井个数优化结果；其中，所述结合新的决策变量组依次评价状态变量和目标函数，包括：选取不同布井方案，据地下水水流模型和污染物迁移转化模型结合布井方式目标函数，以最大抽水量为布井方案的评判依据，对不同布井方案在相同约束条件下进行优化分析，得到布井方式优化结果；其中，所述结合新的决策变量组依次评价状态变量和目标函数，包括：在水源地位置不变，开采井个数相同，布井方式相同的条件下，根据地下水水流模型和污染物迁移转化模型结合所述约束条件和井间距目标函数对井间距进行优化分析，得到井间距优化结果。