[發(fā)明專利]一種融合多源觀測數(shù)據(jù)精細刻畫重非水相污染場地的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011170081.1
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112485835B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施小清;郭瓊澤;徐紅霞;孫媛媛;吳吉春;許偉偉;任靜華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G01V3/18
• 分類號: G01V3/18;G01V3/38;E21B47/11;E21B49/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 顏盈靜

本發(fā)明公開了一種融合多源觀測數(shù)據(jù)精細刻畫重非水相污染場地的方法，基于集合卡爾曼濾波的循環(huán)迭代方法，充分考慮重非水相液體(DNAPL)飽和度先驗信息對于水頭數(shù)據(jù)的影響，提高重非水相液體(DNAPL)污染源的推估精度，本發(fā)明通過建立一個耦合水文地球物理反演框架，將重非水相液體(DNAPL)多相流模型和電阻率層析成像(ERT)模型耦合，融合了水頭，示蹤劑濃度以及電阻率等多源觀測數(shù)據(jù)，顯著提高含水層非均質(zhì)分布和重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)的精細刻畫程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文地質(zhì)領(lǐng)域污染源識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種融合多源觀測數(shù)據(jù)精細刻畫重非水相污染場地的方法。

背景技術(shù)

重非水相液體(DNAPL)污染在世界各地普遍存在。一旦泄漏到地下，重非水相液體(DNAPL)的高密度、低界面張力和低粘度的特性使其難以清除，并導(dǎo)致其成為地下水污染的長期來源。當(dāng)重非水相液體(DNAPL)被釋放到地下時，重非水相液體(DNAPL)會被困在孔隙中形成不連續(xù)的離散或低滲透區(qū)域上方的池狀重非水相液體(DNAPL)。重非水相液體(DNAPL)在地下介質(zhì)中的空間分布受到滲透系數(shù)非均質(zhì)性的影響，詳細描述地下含水層結(jié)構(gòu)是對重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)進行高分辨率表征的前提。

常見的表征污染源區(qū)結(jié)構(gòu)的方法有侵入式鉆探和土壤調(diào)查中的樣本采集，但是這些方法會破壞污染源區(qū)結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致池狀重非水相液體(DNAPL)進一步運移。近年來，許多非侵入性方法被用于刻畫重非水相液體(DNAPL)的分布，如井間分溶示蹤(PITT)方法，諧波水力層析方法。然而大多數(shù)已有研究沒有聯(lián)合反演滲透率和重非水相液體(DNAPL)的非均質(zhì)分布，也沒有考慮水頭數(shù)據(jù)對重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)估計的價值。

只有少數(shù)研究者考慮了滲透率的影響，例如Yeh和Zhu(2007)提出了水力/分溶示蹤層析方法(HPTT)推估重非水相液體(DNAPL)污染源，該方法結(jié)合了水力層析(HT)和分溶示蹤法(PTT)，能同時反演滲透率和重非水相液體(DNAPL)飽和度的空間分布。但水力/分溶示蹤層析方法(HPTT)對于池狀為主的重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)的推估精度明顯不足。這是因為，首先水力/分溶示蹤層析方法(HPTT)在推估過程沒有考慮重非水相液體(DNAPL)的飽和度先驗信息對于水頭數(shù)據(jù)的價值。其次，水力/分溶示蹤層析方法(HPTT)只能利用下游的觀測井監(jiān)測分溶示蹤濃度，由于觀測井孔有限，難以對重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)進行高分辨率刻畫。最后，在強非均質(zhì)含水層中，利用分溶示蹤劑推估重非水相液體(DNAPL)飽和度的空間分布時，往往會出現(xiàn)示蹤劑的繞流作用，從而給重非水相液體(DNAPL)飽和度空間分布的推估帶來很大的挑戰(zhàn)。

與水力/分溶示蹤層析方法(HPTT)相比，地球物理法在刻畫污染物分布方面具有成本低、采樣密度高的優(yōu)點。為了克服由于數(shù)據(jù)缺乏和示蹤劑繞流而造成的重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)推估的誤差，可以使用地球物理方法作為觀測數(shù)據(jù)來源，以提高重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)的刻畫精度。地球物理方法，特別是電阻率層析成像(ERT)方法，對以池狀為主的重非水相液體(DNAPL)有良好的響應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)的探測。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服水力/分溶示蹤層析方法(HPTT)在推估重非水相液體(DNAPL)污染源區(qū)結(jié)構(gòu)過程中觀測孔有限、忽視重非水相液體(DNAPL)飽和度的空間分布對水頭數(shù)據(jù)的影響、分溶示蹤劑出現(xiàn)的擾流作用等問題，本發(fā)明提出了一種融合多源觀測數(shù)據(jù)精細刻畫重非水相污染場地的方法，通過建立一個耦合多相流模型和電阻率層析成像(ERT)模型的循環(huán)迭代聯(lián)合反演框架，提高對滲透率和重非水相液體(DNAPL)污染源的精細刻畫。

技術(shù)方案：一種融合多源觀測數(shù)據(jù)精細刻畫重非水相污染場地的方法，包括以下步驟：

步驟1：在污染場地采用水力層析(HT)方法觀測得到水頭數(shù)據(jù)觀測值；