垃圾填埋場(chǎng)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)

垃圾填埋場(chǎng)的特征及其分布廣泛，會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染。監(jiān)測(cè)井網(wǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)污染羽起著極為重要的作用。本文對(duì)在垃圾填埋場(chǎng)建立的地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)幾個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)概率進(jìn)行比較。用蒙特卡羅方法來分析由于地下不均勻性和泄露位置不同造成的監(jiān)測(cè)不確定性，用水力傳導(dǎo)系數(shù)和泄露位置作為密度函數(shù)的自由變量，采用幾個(gè)不同的地下水模型來模擬污染羽。介質(zhì)是控制污染羽寬度的主要參數(shù)，分析結(jié)果表明介質(zhì)的側(cè)向彌散對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概率影響非常大，另外，選擇監(jiān)測(cè)井的位置是以介質(zhì)的均勻性和污染物泄露程度為依據(jù)。研究結(jié)果表明，普通的三井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不足以監(jiān)控由于垃圾填埋造成的地下水污染。一、概述垃圾填埋場(chǎng)分布廣泛，會(huì)嚴(yán)重影響地下水水質(zhì)、人類健康，甚至生態(tài)環(huán)境。普通用語中，垃圾填埋場(chǎng)是指在土地上處理垃圾，然而，國際固體廢物組織將垃圾填埋場(chǎng)定義為“用工程方法將廢物在地面或地下處理，以防污染物對(duì)環(huán)境造成危害，通過土地修復(fù)后可以作為他用”。但是，一些研究表明，如果選擇的場(chǎng)地和設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)不當(dāng)，垃圾淋濾液會(huì)對(duì)環(huán)境，特別是對(duì)地下水水質(zhì)造成嚴(yán)重污染。因此，評(píng)價(jià)由于垃圾填埋造成的地下水污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)就顯得非常重要，設(shè)計(jì)垃圾填埋的防護(hù)層、監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)地下水中污染物的范圍、以及污染物對(duì)人類健康和環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)是其中三個(gè)主要的組成部分，而地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在三者中起聯(lián)結(jié)作用，起著確定污染的可能性和嚴(yán)重性的作用。這樣，在設(shè)計(jì)垃圾填埋場(chǎng)時(shí)，必須要設(shè)計(jì)合理有效的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。然而，由于存在許多不確定性因素，通常很難保證特定的監(jiān)測(cè)網(wǎng)可以監(jiān)測(cè)到垃圾填埋場(chǎng)釋放的所有污染物?？赡苄孤┪廴疚锏姆秶臀恢靡约八牡刭|(zhì)特征的空間變化，使得很難預(yù)測(cè)地下水和污染物流動(dòng)途徑，從而會(huì)影響監(jiān)測(cè)網(wǎng)的可靠性。監(jiān)測(cè)井的位置、深度和數(shù)量，污染物的化學(xué)特征，取樣等也是影響監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)概率的重要參數(shù)。在實(shí)際工作中，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范來設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。許多國家都采用了歐洲共同市場(chǎng)和美國環(huán)?？偩?USEPA)的規(guī)則，這些規(guī)則要求在污染物到達(dá)允許邊界之前，建造足夠的監(jiān)測(cè)井來監(jiān)測(cè)污染物泄漏。最低要求是在下游建造三個(gè)監(jiān)測(cè)井，在上游建造一個(gè)監(jiān)測(cè)井。監(jiān)測(cè)時(shí)間是30年，而監(jiān)測(cè)井的位置、數(shù)量(高于最低要求)和深度則是根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)的所有者和地方當(dāng)局確定。在實(shí)際工作中無需考慮所有的不確定因素，一些學(xué)者從不同角度研究了這一復(fù)雜問題。Loaiciga等(1992)對(duì)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面回顧，目前的研究方法可分為四類，分別是定性、模擬、變異和優(yōu)化。Rouhani和Hall(1988)以基于方差縮減分析和介質(zhì)分類的方法，研究了在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)取樣過程的重要性。Haug等(1989)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)沿廢物管理設(shè)備邊界的監(jiān)測(cè)井位置和間距進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在這些研究中，充分運(yùn)用了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法，但是沒有模擬地下水流動(dòng)和污染物運(yùn)移方式。Hudak和Loaiciga(1993)提出了多目標(biāo)方法，可以用來確定監(jiān)測(cè)井位置，但是沒有考慮到不確定性。Meyer等(1994)的研究工作中，采用多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化方法來確定監(jiān)測(cè)井的位置，假定污染物泄漏是連續(xù)的，通過蒙特卡羅法模擬，這一方法將不確定性和水力傳導(dǎo)系數(shù)以及污染源位置結(jié)合起來。Storck等(1997)引入局部彌散，將這一模型擴(kuò)展為三維模型，認(rèn)為特定局部彌散的影響可以忽略不計(jì)。這些研究的主要缺陷在于，為了確定最優(yōu)取樣方式，需要進(jìn)行大量的計(jì)算工作。Hudak(2001)提出用繪圖方法在垃圾填埋場(chǎng)下游確定監(jiān)測(cè)井的位置，在其隨后的工作中，對(duì)在受粒間孔隙控制的含水層中根據(jù)垂向和等距設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)井的監(jiān)測(cè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而，Hudak在其研究工作中并沒有考慮由于地下不均勻性和污染物泄漏位置引起的不確定性。本文通過全面考慮設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)井時(shí)起重要作用的各種因素，分析在垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)的可靠性。由于地下不均勻性、泄漏位置、介質(zhì)彌散和監(jiān)測(cè)井間距的不確定性對(duì)地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性造成的影響，研究方法同前。除了Meyer等(1994)和Storck等(1997)的研究方法之外，本文主要考慮了監(jiān)測(cè)井位置和初始污染源對(duì)垃圾填埋場(chǎng)釋放污染羽監(jiān)測(cè)概率的影響。采用模擬模型，通過一系列的數(shù)值實(shí)驗(yàn)對(duì)上述影響進(jìn)行分析。與以前的研究不同，假定污染物泄漏是瞬時(shí)而非連續(xù)的，這是因?yàn)榻鼇淼睦盥駡?chǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行技術(shù)均有所提高，可以將污染物泄漏的可能性和泄漏量都控制到最小。此外，監(jiān)測(cè)小規(guī)模的瞬時(shí)泄漏比監(jiān)測(cè)大規(guī)模的連續(xù)泄漏要難得多。二、模型描述用基于模擬的模型來確定給定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功效，并結(jié)合不確定性考慮幾個(gè)參數(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)的影響，采用蒙特卡羅法模擬由于垃圾填埋場(chǎng)處置不當(dāng)引起的污染羽，由以下五步組成：1．生成自由水力傳導(dǎo)場(chǎng)；2．建立穩(wěn)定態(tài)地下水流動(dòng)模型來確定流速場(chǎng)；3．生成自由泄漏點(diǎn)；4．建立自由運(yùn)移模型來確定污染羽濃度場(chǎng)，直到達(dá)到允許邊界為止；5．檢驗(yàn)給定監(jiān)測(cè)井的濃度是否大于給定的閥值（監(jiān)測(cè)限），來確定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否監(jiān)測(cè)到了污染羽。（一）模擬范圍和不確定性用二維模型來模擬天然三維模型顯然不太合理，但是對(duì)于局部問題，特別是含水層水平面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其厚度，二維模型得出的結(jié)論與實(shí)際情況偏差很?。―agan，1986；Rubin，1990；Boggs等，1992）。然而，F(xiàn)reyberg（1986）研究表明，污染羽主要是在水平方向運(yùn)動(dòng)。Moltyaner等（1993）采用天然梯度測(cè)試，在TwinLakes研究了方向?qū)\(yùn)移的影響，研究結(jié)果表明，沿平均流向的前40米，三維模型并不能比二維模型更好地表現(xiàn)污染羽的運(yùn)移情況。因此，考慮到三維模擬所需的計(jì)算量太大，實(shí)際工作中采用二維含水層。在數(shù)據(jù)值實(shí)驗(yàn)中，采用長(zhǎng)Lx，寬Ly和單位厚度的三角形模型，模型邊界代表允許邊界。由于本文主要是研究不同介質(zhì)的垃圾填埋場(chǎng)中地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)的可靠性，因此，重點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的最佳監(jiān)測(cè)能力。根據(jù)數(shù)學(xué)方法，在這種情況下，對(duì)于特定距離的垂直流動(dòng)方向，最佳幾何形狀是使監(jiān)測(cè)井位于同一條直線上。此外，對(duì)于數(shù)量一定的監(jiān)測(cè)井，監(jiān)測(cè)井應(yīng)當(dāng)在空間上均勻分布。當(dāng)與垃圾填埋場(chǎng)的長(zhǎng)度和監(jiān)測(cè)井的數(shù)量（即監(jiān)測(cè)垃圾填埋場(chǎng)釋放污染羽的監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量不足時(shí)）相比，污染羽太薄時(shí)，就應(yīng)該采取其它方式。如果是以最佳監(jiān)測(cè)能力為標(biāo)準(zhǔn)，就無需確定最佳取樣方式了。因此，可以在垃圾填埋場(chǎng)下游矩形邊界和允許邊界之間，距垃圾填埋場(chǎng)的不同位置建造幾個(gè)直線監(jiān)測(cè)井系統(tǒng)，假設(shè)取樣是連續(xù)進(jìn)行的。由于在本項(xiàng)研究中采用了二維模型，假設(shè)監(jiān)測(cè)井完全穿透了含水層。不難想像，當(dāng)采用3D模型時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)概率會(huì)有所下降，這是因?yàn)闆]有完全穿透監(jiān)測(cè)井：污染羽可能向上或向下通過井壁防護(hù)層。在該模型中，將由于污染源位置和地下不均勻性造成的不確定性結(jié)合起來進(jìn)行考慮。在本文研究中，地下不均勻性通過水力傳導(dǎo)系數(shù)的空間變化反映出來。因此，將水力傳導(dǎo)系數(shù)作為自由空間函數(shù)或自由場(chǎng)，對(duì)各向同性的水力傳導(dǎo)系數(shù)取自然對(duì)數(shù)［Y=ln(K)］，作為給定平均數(shù)、方差和相關(guān)長(zhǎng)度的穩(wěn)定高斯場(chǎng)的模型。采用回轉(zhuǎn)線（turningband）方法，生成與這些統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)有關(guān)的自由傳導(dǎo)系數(shù)場(chǎng)（Mantoglou和Wilson,1982）。（二）地下水流動(dòng)模型由于污染物主要是通過天然通道遷移，因此，污染物在地下水中的運(yùn)移主要取決于天然流動(dòng)系統(tǒng)。在穩(wěn)定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)中模擬污染物運(yùn)移時(shí)，流速場(chǎng)保持穩(wěn)定；而在瞬時(shí)流動(dòng)系統(tǒng)中，流速場(chǎng)隨時(shí)間變化而變化，這就要求在研究時(shí)間范圍內(nèi)，建立多種模擬方式。用蒙特卡羅方法描述瞬時(shí)狀態(tài)的計(jì)算工作量非常大，在實(shí)際工作中不可行。因此，在本項(xiàng)研究中，假定二維穩(wěn)定態(tài)飽和地下水在各向異性均質(zhì)含水層中沿水平方向流動(dòng)，以簡(jiǎn)化水文地質(zhì)環(huán)境，同時(shí)通過合理計(jì)算，也可以更好地了解地下不均勻性和不同介質(zhì)對(duì)于監(jiān)測(cè)污染羽的影響。另外，由于地下水水位和承壓水頭變化通常非常緩慢，因此，假定穩(wěn)定態(tài)流動(dòng)對(duì)于實(shí)際情況影響不大。另一方面，盡管流動(dòng)方向通常是相關(guān)參數(shù)，對(duì)于污染羽運(yùn)動(dòng)有一定影響，但在本項(xiàng)研究中，假定流動(dòng)方向從左向右，目的是為了以合理的計(jì)算成本進(jìn)行模擬計(jì)算。不過，與在單一方向流動(dòng)相比，流動(dòng)方向的變化會(huì)造成污染物在更大的范圍內(nèi)運(yùn)移。這樣，可以預(yù)測(cè)給定距離（污染物濃度接近于臨界濃度）的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)概率，會(huì)低于估計(jì)值。采用五點(diǎn)有限差分法（Five-pointfinitedifferencemethod）建立流動(dòng)等式。根據(jù)Dirichlet和Neumann邊界來求解等式。根據(jù)地下水流動(dòng)等式得到水頭后，就可以計(jì)算出達(dá)西速率。之后，根據(jù)介質(zhì)的有效孔隙度將達(dá)西速率進(jìn)行分解，就可以得到x方向和在y方向上的平均地下水流速。采用共軛法來解飽和不均勻介質(zhì)地下水流動(dòng)等式。攤（三）運(yùn)移模駛型泡在本研究中，長(zhǎng)用水平對(duì)流彌幕散等式來表達(dá)嶺污染物在地下酒的運(yùn)移。假定失污染物總量不未變，與固體基品質(zhì)沒有進(jìn)行相溝互作用。這一耍假定的原因是擴(kuò)簡(jiǎn)化為研究運(yùn)破移環(huán)境影響而尤進(jìn)行的參數(shù)敏陷感性分析，也碧不考慮生物和否化學(xué)作用，如旨延遲、衰減和襯微生物轉(zhuǎn)化的憶復(fù)雜因素，主串要考慮介質(zhì)的憂彌散和不均勻翠性，以一種簡(jiǎn)妨單直接的方式畝影響監(jiān)測(cè)概率晴。在不均勻介智質(zhì)中設(shè)計(jì)捕獲瞧和監(jiān)測(cè)污染物商系統(tǒng)時(shí)，水平漠對(duì)流和彌散是忽最重要的運(yùn)移環(huán)機(jī)制。然而，寺生物作用通常壺會(huì)使特定有機(jī)拍污染物濃度降籃低，但是并不繪能保證毒性降革低。另一方面巧，化學(xué)作用，劑如吸附典/藝解吸或衰減可袖以使污染物運(yùn)司移速度明顯降辱低（樸Goreli觸ck章等，浪1993贊）。當(dāng)考慮延盒遲時(shí)，污染物傍濃度的空間分晨布表現(xiàn)為在污甚染羽前端較陡晃，在后端較為號(hào)平緩（貧Bear晃和雞Buchli參n倉，擠1987代）。因此，在蟲本研究中，當(dāng)凈考慮延遲時(shí)，為估計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)崗的監(jiān)測(cè)概率在哈污染初期?？伎顟]穩(wěn)定態(tài)流動(dòng)抬范圍內(nèi)瞬時(shí)污籌染羽遷移，二箭維水平對(duì)流彌鞭散等式如下（吉Bear,1律972緩）：供幸障（校1殼）準(zhǔn)其中，女C終是時(shí)間冤t搜內(nèi)給定點(diǎn)（擱x,y匪）的污染物濃泊度；拘v宣x范和午v覽y它分別是在肥x烘和削y弱方向上的平均棕地下水流速；沒D頭xx式、充D角xy種、立D寸yx誼和怖D深yy區(qū)分別是水力彌脖散張量的分量報(bào)。得到每個(gè)水煉文傳導(dǎo)系數(shù)場(chǎng)洗的流速場(chǎng)后，返就可以對(duì)運(yùn)移誕等式進(jìn)行求解線（乒Elfeki滿，弱1996衫）。當(dāng)汁0騙≤耀x蹈≤究L際x消，技0痰≤糖y阿≤葬L依y兆時(shí)，假定判C攝（外x,y,0貌）＝剝0殲，對(duì)于饞t妹≥昏0抬，邊界條件為元，繩。弟污染源位于模害型范圍的上游羊。顆粒示蹤法叢是用大量的等喪體積顆粒代替愚初始污染物，缺在時(shí)空范圍內(nèi)語追蹤這些顆粒療。通過對(duì)流顆銹粒運(yùn)動(dòng)和自由法運(yùn)動(dòng)，建立彌緩散模型。幾個(gè)垃獨(dú)立的自由顆偏粒形Walk商形成彌散顆粒秀云，表現(xiàn)出污咳染物的分布特伙征。自由窩Walk猴模型是一種合苗適的方法，除杜了最初要采用蘭柵格來獲得流丈速場(chǎng)外，再無刷需通過任何柵鑰格進(jìn)行計(jì)算。京此外，數(shù)值彌興散是用有限差孔和有限元方法姑求解水平對(duì)流置彌散等式是常裁見的問題，但稻在自由賤Walk加顆粒示蹤方法念中不存在這一環(huán)問題（藏Uffink調(diào),1990鴿）。要詳細(xì)了秋解安Walk層顆粒示蹤方法避，參見蛙Kinzel團(tuán)bach醋（壺1986除）的研究成果登。顯通過自由賺walk高方法求解水平堪對(duì)流彌散運(yùn)移辟等式，得出的烘結(jié)果是離散顆尺粒位移，而非鬼濃度值。因此很，離散柵格模稠型與求解地下諒水流動(dòng)等式方蓬法相似，分層功將每一柵格的錫顆粒密度轉(zhuǎn)化最為濃度。在盒x砍和闖Y嶺方向裂和戒的柵格單位（劃i,j宴）的平均濃度唱為：需截央筍惑閱辜(倦2)段其中，稼C辭ij離(緩t)廢是時(shí)間您t川柵格（逗i,j被）的平均濃度望；龍M親o謊是顆粒初始質(zhì)洋量；水n愧ij物(領(lǐng)t)跪是詳t蓋時(shí)間柵格（送i,j斗）中的總顆粒暈數(shù)；私N藝是釋放的總顆版粒數(shù)量；背是介質(zhì)的孔隙飯度；云h次ij對(duì)是柵格厚度，今在本項(xiàng)研究中捆取單位厚度。娃（四）監(jiān)測(cè)系篩統(tǒng)概率飼在本項(xiàng)研究中暈，地下水監(jiān)測(cè)構(gòu)系統(tǒng)的失效（飄P遞f晚）的概率定義償為系統(tǒng)不能監(jiān)輸測(cè)污染羽的概仁率。因此，污么染羽監(jiān)測(cè)系統(tǒng)盟的概率（伶P按d秤）等于躲1開－擁P鐵f里。由于地下水珠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由無朵數(shù)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)箭井組成，因此泡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概頌率取決于各獨(dú)涂立監(jiān)測(cè)井的監(jiān)柿測(cè)概率。根據(jù)掘監(jiān)測(cè)井（典mw擋）中污染物的化濃度來監(jiān)測(cè)污送染羽，在時(shí)間街t念，跨C足mw男等于或大于給以定的閾濃度博C咐TH鍵。因此，在某聰一時(shí)間雹t日，通過給定監(jiān)胞測(cè)井監(jiān)測(cè)給定鑼污染羽的概率飯P辱d芽(咽mw)睜等式如下：低獄溝絹（恐3乞）常將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作剩為一個(gè)整體，激系統(tǒng)的失效意唐味著所有監(jiān)測(cè)捐井都不能監(jiān)測(cè)士污染羽。因此饒，對(duì)于由撐n圾個(gè)監(jiān)測(cè)井組成姐的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，高系統(tǒng)的失效可呼以表達(dá)為毛n擠個(gè)獨(dú)立失效事宿件的交集。系疼統(tǒng)的監(jiān)測(cè)概率乳（票P右d務(wù)）說明在所有針模擬過程臭N再M(fèi)C恨中監(jiān)測(cè)到污染老羽的比率：拐盞贏仿栽（銳4快）隱其中，盯是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)即現(xiàn)敘I煌的監(jiān)測(cè)指標(biāo)函扔數(shù)，即，如果枝對(duì)于給定監(jiān)測(cè)雜系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)到遵模擬污染聚i俯，效＝規(guī)1左，反之塔＝續(xù)0筐。榮三、數(shù)值實(shí)驗(yàn)惡和結(jié)論討論附假定的數(shù)值實(shí)似驗(yàn)實(shí)例見圖謹(jǐn)1長(zhǎng)，在墻x傷方向長(zhǎng)真500m構(gòu)，在訊y裹方向長(zhǎng)甲300m特，每一方向的把節(jié)點(diǎn)間距均為絮2m鉗。一個(gè)矩形垃斥圾填埋場(chǎng)（都L=120m叛，指W處＝永50m懼）位于模擬區(qū)珍域左邊。穩(wěn)定猴態(tài)地下水流動(dòng)顏模型的邊界條在件在飾y=0互（底部邊界）刊和蝶y=300m逼（頂部邊界）疏是零通量，從勒左向右沿邊界失水頭穩(wěn)定。選捷擇哭x=0航和畢500m初時(shí)的水頭值，傭使得水力梯度舞為慶0.001梳。假定孔隙度幟為頸0.25豎。對(duì)于給定平桂均值、方差和喬各向同性的相裂關(guān)排列結(jié)構(gòu)，雹取各向同性水竹力傳導(dǎo)系數(shù)自汽然對(duì)數(shù)［歸Y=ln(K鋪)兄］模擬為穩(wěn)定蹈高斯場(chǎng)的模型超。算術(shù)平均值炮K衣為級(jí)10m/隸天，而逃Y彎的方差在和鏈之間。證Y富的各向同性協(xié)旦方差是相關(guān)長(zhǎng)鋒度的指數(shù)形式土，廟＝篇20m豬。這樣就生成稅了數(shù)值實(shí)驗(yàn)的差500m譽(yù)自由水力傳導(dǎo)那系數(shù)場(chǎng)。對(duì)于章運(yùn)移模型來說紅，在頂部和底旺部邊界采用零曲彌散能量，模松型區(qū)的起始背筋景濃度值設(shè)置恢為恭0維。在每一個(gè)蒙旦特卡羅運(yùn)行過培程中，選擇垃堤圾填埋場(chǎng)相同數(shù)概率分布的污授染源。數(shù)值實(shí)嚷驗(yàn)一般都是選索擇點(diǎn)污染源。輸?shù)菫榱诉M(jìn)行寫比較，一些計(jì)棚算過程中也選痛擇了一個(gè)柵格供單位污染源和組四個(gè)柵格單位盞污染源。在數(shù)奴值實(shí)驗(yàn)中考慮筍了距垃圾填埋愿場(chǎng)下游邊界不薯同距離，呈一招直線排列數(shù)量按不同監(jiān)測(cè)井組歌成的幾個(gè)監(jiān)測(cè)釣系統(tǒng)（見圖替1捉）。關(guān)于垃圾糖填埋場(chǎng)與流向誼的垂直距離堪L對(duì)，為了統(tǒng)一，勿將監(jiān)測(cè)井間距紛s壽和距垃圾填埋直場(chǎng)的距離催d束進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。蒸nws(震s/L)梅和腳ndfs餐（盤d/L泡）分別相應(yīng)于拳標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測(cè)莊井間距和標(biāo)準(zhǔn)泛化的距垃圾填昨埋場(chǎng)的距離。各通過引入微尺法度的縱向（額）和橫向（覽）彌散度，將盡彌散加入到模烤型中。假定王和睛的比率為耍1/10躁（根據(jù)寨Bear,1病972厘）。倦取燙0.01售～爆2m餃之間的不同值悶。在本文中，丙所有的模擬過張程都采用總質(zhì)神量為溉1000g濟(jì)的桂2000程個(gè)顆粒。根據(jù)頑靈敏度分析選鞭擇顆粒數(shù)量，陽可以通過合理摘計(jì)算確定監(jiān)測(cè)聚概率。三個(gè)污妖染物閾濃度券C中TH晌（檢測(cè)限）值幸分別為起始濃峽度的出0.25耕、轎0.35床和衰0.50%織用于確定是否可監(jiān)測(cè)到了污染夜羽。監(jiān)測(cè)井位洽于柵格單元中須心。表究1德為數(shù)值實(shí)驗(yàn)中需用到的模型參拍數(shù)。當(dāng)其它參綁數(shù)保持不變時(shí)哈，可以通過改著變某一參數(shù)來狹確定該參數(shù)對(duì)斯于監(jiān)測(cè)概率的湊影響。極（一）蒙特卡圣羅模擬數(shù)量的躁靈敏性泉蒙特卡羅（漲MC亡）方法是模擬耽隨機(jī)現(xiàn)象最常芹用的方法，這洞一方法最大的妨缺陷是，結(jié)果且是否精確在很叔大程度上取決粉于蒙特卡羅實(shí)戰(zhàn)現(xiàn)值的數(shù)量水N百M(fèi)C削。此外，因?yàn)闋斠?jì)算大量的侍蒙特卡羅實(shí)現(xiàn)顯值獲得可靠的邪結(jié)果，就計(jì)算奇費(fèi)用而言，這敢一方法要求很肝高。應(yīng)當(dāng)識(shí)別伙出下Pd團(tuán)實(shí)際上是與它N期MC史無關(guān)，從而使瑞計(jì)算費(fèi)用降至沒最低。因此，貨在評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)概云率時(shí)，在距污壞染源距離不同繳的不同監(jiān)測(cè)系加統(tǒng)中將墊Pd龜作為嗽N管MC志的函數(shù)。采用杜了兩個(gè)不同的草彌散度和脖，研究結(jié)果表緞明，隨搞N搭MC旦增加，概Pd灣值下降，而在爆400測(cè)～盞2000MC揪運(yùn)行次數(shù)時(shí)呈集漸近趨勢(shì)。由裝于在扔500MC撐運(yùn)行次數(shù)給出鼻一個(gè)可接受的旗收斂點(diǎn)，因此律在數(shù)值實(shí)驗(yàn)中巷采用斑500MC隨運(yùn)行次數(shù)，這銷樣可以使得模階擬計(jì)算更可行皇。許表淡1圓數(shù)值實(shí)驗(yàn)中謠用到的模型參影數(shù)剛模型參數(shù)扔模型中假定值煮在辟x銹方向的模型范嚴(yán)圍長(zhǎng)度，脫L呈x董500m疼在憶y內(nèi)方向的模型范肌圍長(zhǎng)度，蠢L峽y通300m歷一維柵格單元照（爸x=難y半）殺2m繞垃圾填埋場(chǎng)長(zhǎng)院度（疾L難）懂120m毯垃圾填埋場(chǎng)寬歷度（骨W亭）俘50m很K背的算術(shù)平均值淹μ統(tǒng)K灌10m/觸天愚ln(K)武的方讀差頂σ買K乞0,0.5,危0.75,1預(yù).0,1.5秘,2.0談在多x唉和飽y戴方向上的相關(guān)秤長(zhǎng)度暑（福λ搶x賄＝挖λ菌y天）割20m脅水力梯度燦0.001悼顆粒數(shù)量難2000速縱向彌散性良，缺α俗L哄0.01,0漢.2,0.5棵,1.0,2而.0m社橫向彌散性移，撫α以T撐0.001,孩0.002,舍0.05,0僵.1,0.2雙m屆孔隙長(zhǎng)度裝ε夏0.25致總模擬時(shí)間西30喜年峽時(shí)間間隔溝1遼天派起始污染物源猾范圍謙點(diǎn)源，淡1鬼柵格單元朗2勇×春2m笛2耗，冰4演個(gè)柵格單元圾4匹×飲4m咳2職標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測(cè)滿井間距桐nws幼0.08,0最.17,0.競(jìng)25,0.3茂3幸標(biāo)準(zhǔn)化距垃圾曠填埋場(chǎng)邊界的統(tǒng)距離，痰ndfs天0.125,半0.25,0份.5,1,1寒.5,1.2福5,2,2.叫5壺蒙特卡羅運(yùn)行慢次數(shù)這N段MC歉500溉污染物閾濃度集C惑TH圾（起始污染物危濃度的百分?jǐn)?shù)教）的0.25%,岔0.35%,獨(dú)0.50%丘（二）呈直線慣排列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)蟲的井距和位置曠影響坊通過研究監(jiān)測(cè)健井?dāng)?shù)量和位置拿對(duì)這些呈直線眼排列系統(tǒng)的影鞠響，來研究監(jiān)暫測(cè)系統(tǒng)的可靠販性。對(duì)距離不什同，分別由況3樂、敲4仿、涼6預(yù)和所12失個(gè)（鞠nws無分別為馳0.33吸，詞0.25耗，疊0.17廢和景0.08玩）監(jiān)測(cè)井組成情的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，嗚在不同的非均志質(zhì)和彌散條件灑下進(jìn)行評(píng)價(jià)（徐見表悠1辭）。對(duì)于監(jiān)測(cè)血井呈直線排列懸的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，享最有效的設(shè)計(jì)前模式是使監(jiān)測(cè)朗井等間距分布籌。然而，必須勝意識(shí)到，監(jiān)測(cè)筐井剛好位于垃檢圾填埋場(chǎng)的頂嫌部或底部邊界佛，會(huì)使監(jiān)測(cè)網(wǎng)今效果非常差。馬就監(jiān)測(cè)污染羽常而言，位于邊跡界的監(jiān)測(cè)井會(huì)遭被限制在僅監(jiān)壓測(cè)起源于邊界攪或非常接近邊荒界泄漏的污染烏羽。為了預(yù)防竊邊界效應(yīng)，提匹高呈直線排列僚監(jiān)測(cè)井的效率己，監(jiān)測(cè)井不僅網(wǎng)應(yīng)當(dāng)是等間距牧（霧s診），而且應(yīng)當(dāng)壯在垃圾填埋場(chǎng)章的頂部和底部并邊界之間（鳴s/2衡）。研究結(jié)果問表明，距垃圾碼填埋場(chǎng)距離一訪定時(shí)，如預(yù)期詞結(jié)果一致，污拋染羽的監(jiān)測(cè)概隨率隨監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)星量的增加而增私加。另外，在萄所有數(shù)值實(shí)驗(yàn)坡中，三個(gè)監(jiān)測(cè)矩井（法規(guī)要求蠅）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的晝監(jiān)測(cè)概率都相血當(dāng)?shù)汀Ｒ呀?jīng)證妄明，即使在污反染羽最大的最妹佳環(huán)境，例如鎮(zhèn)，在均質(zhì)、高籠度彌散的特定鞠介質(zhì)（梅＝打2m勝，＝源0.2m菊）中，閾濃度淡非常低（起始詳污染物的忠0.25%替），三個(gè)監(jiān)測(cè)俊井的監(jiān)測(cè)概率夫也不超過府26.4%池，而致6關(guān)個(gè)監(jiān)測(cè)井和籌12絕個(gè)監(jiān)測(cè)井的監(jiān)奔測(cè)概率分別可仙以達(dá)到鑰50%珍和淡94%鉛。與橫向彌散津和起始污染源猴的規(guī)模不同，躍C源TH雁事實(shí)上不影響芬污染物的運(yùn)移予，但是可以確理定給定監(jiān)測(cè)系隆統(tǒng)是否可以監(jiān)荷測(cè)到模擬污染誘羽。當(dāng)捆C知TH芹值減小時(shí)，敢Pd站值增加，這是綱由于監(jiān)測(cè)污染呆物能力有所提截高，換句話說土，是可以有效層監(jiān)測(cè)到的污染酬羽規(guī)模有所增青加。當(dāng)彌散值臟較低時(shí)，某C震TH瀉的影響特別小它，原因是，當(dāng)它平流起主導(dǎo)作第用時(shí)，污染羽評(píng)很窄，污染羽灑的邊界非常陡坐。事實(shí)上，閾織濃度比其它物鹿理參數(shù)的定義浴更精確，然而茄，在實(shí)際應(yīng)用訂中，對(duì)于數(shù)值扇運(yùn)移模型而言肚，由于計(jì)算費(fèi)趨用和模擬參數(shù)帽的限制，不可鼠能得到閾濃度崇。因此，了解堡在模型中采用爪閾濃度的結(jié)果達(dá)高于或低于在良野外中采用的調(diào)值，這一點(diǎn)非薦常重要。要注鍋意，森C遵TH亡值低于野外采仁用的結(jié)果時(shí)，狂監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)值蟻會(huì)比實(shí)際值更仁保守，反之亦暴然。因此，根茫據(jù)可利用的實(shí)修際情況，包括善模型參數(shù)、場(chǎng)罵地條件和所掌畜握的知識(shí)，實(shí)完際上可以采用嶺所需值C盾TH姿最大值和最小刷值之間的中間們值，這樣可以對(duì)得到的結(jié)果更支合理，從而可嗓以設(shè)計(jì)出合適己的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。在或本文中，閾濃奪度值用初始濃掌度的百分比來誼表示，這樣，炒針對(duì)某種污染淺物最大允許排嫁放量，可以設(shè)竭計(jì)出監(jiān)測(cè)該污根染物的監(jiān)測(cè)網(wǎng)呼。在本文中，校百分比可以代意表監(jiān)測(cè)的總污愁染物量，而無歉需考慮污染物我類型，采用的北點(diǎn)污染源初始屈濃度為朵4000mg菌/L因，閾濃度初始椒污染物濃度的貞0.35%夫，即待14mg/L骨。如果污染物拼是硝酸鹽（地宮下水中一種常如見的污染物）蚊，那么內(nèi)0.35%后具有一定的代垂表性，這是因楚為荷蘭地下水煤修復(fù)手冊(cè)（贊2000前年）中指出，怒15mg/L砌說明存在硝酸揚(yáng)鹽污染。另外劣，該手冊(cè)給出拳特定污染物如乘環(huán)己酮（作為躬農(nóng)藥藥劑或燃袍料）或二乙二最醇（用于印染騙）的最大允許幻排放量分別為反15mg/L售和扎13mg/L共。另一方面，冶檻限值為飼14mg/L粘相應(yīng)于摔28青個(gè)顆粒，這一案數(shù)量足夠確定斬一個(gè)柵格單元有的濃度，對(duì)本逆文而言，足夠誦確定監(jiān)測(cè)井中孩的濃度。因此語，在本文的后遠(yuǎn)半部分，主要木是以起始污染爬源的漸0.35%播作為閾濃度。糖然而，可以看贈(zèng)出，目前多采主用的在污染源晝下游設(shè)置三個(gè)榮監(jiān)測(cè)井，總的只來說不能充分傻監(jiān)測(cè)污染羽和檢防止地下水污棟染，這是因?yàn)樘偷叵聦?shí)際情況攝遠(yuǎn)遠(yuǎn)比任何模俱型都要復(fù)雜得器多。家（三）介質(zhì)彌礙散性的影響名顏三已經(jīng)證實(shí)控制丙污染羽運(yùn)移的蛾主要參數(shù)是介過質(zhì)的彌散性，孔這與等Meyer葵等（腳1994糟）和遲Storck誘等（賽1994刺）的研究結(jié)果諷一致?？v向彌鉆散性控制污染池羽在水流方向扎上的遷移距離老，橫向彌散性鑰控制著垂直于雀水流方向的遷部移距離（即污熄染羽的寬度）著。對(duì)于呈直線忘排列的監(jiān)測(cè)系蜜統(tǒng)，主要考慮別的是污染羽的嫌寬度。如前所犁述，縱向與橫交向彌散性的比添率是常數(shù)迅10鄙，因此，在介缸質(zhì)均勻情況下織，兩種不同監(jiān)雨測(cè)系統(tǒng)中沙Pd援均是斥的函數(shù)。研究苦結(jié)果表明，在墨距垃圾填埋場(chǎng)鼠一定距離時(shí)，闖隨財(cái)增加，總Pd廈也在增加。當(dāng)停ndfs養(yǎng)達(dá)到一定值，尤由于污染羽加義寬，彌散性較項(xiàng)高，堵Pd楚開始下降，特張別是當(dāng)請(qǐng)＝凈0.2m賣（數(shù)值實(shí)驗(yàn)中易用到的最大值燭），即使在距殼污染源非常近脅的地方都可以插見到這一現(xiàn)象被（碧ndfs呈≤善0.25莖）。課（四）地下非線均質(zhì)性的影響閘地下非均質(zhì)性趟，此處所指為暑水力傳導(dǎo)系數(shù)爆的空間變化，或是控制污染物陽遷移的重要因屯素。水力傳導(dǎo)什系數(shù)駐K濃在柵格單元是北均質(zhì)的，在較世大范圍則是非咸均質(zhì)的。變量逮Y勸是表征地下非診均質(zhì)程度的參編數(shù)。變量穗Y孝變化大，相應(yīng)率的水力傳導(dǎo)系言數(shù)值的變化范歷圍也大，產(chǎn)生恨的是非均質(zhì)場(chǎng)主；而變量昏Y臘變化小，產(chǎn)生麗的是均質(zhì)場(chǎng)。塌研究結(jié)果表明揪，鄉(xiāng)6準(zhǔn)個(gè)監(jiān)測(cè)井和甲12包個(gè)監(jiān)測(cè)井的監(jiān)膊測(cè)系統(tǒng)中，演Pd拆是懷的函數(shù)，當(dāng)肥ndfs縮等于論0.5驟和什1.25賽時(shí)，寺福分別等于堆0.001霉和灘0.05m帽。當(dāng)水力傳導(dǎo)叼系數(shù)的變化增島加時(shí)，監(jiān)測(cè)系奶統(tǒng)的監(jiān)測(cè)概率惕會(huì)降低，地下刺越不均勻，監(jiān)密測(cè)污染羽的難述度也就越大。坐如前所述，這田是因?yàn)槲廴居鹑樾螤畈灰?guī)則所閑致。另一方面周，分析結(jié)果表開明，當(dāng)監(jiān)測(cè)系甲統(tǒng)位于污染源例附近，涌ndfs澡＜寄0.25性，悟概＜爸1執(zhí)時(shí)，非均質(zhì)性鳥的影響會(huì)降低額。事實(shí)上，出且現(xiàn)這種現(xiàn)象有尤兩個(gè)原因。首知先，許多污染銹羽只能沿一個(gè)并相關(guān)長(zhǎng)度運(yùn)移攪，在本實(shí)驗(yàn)中寧相關(guān)長(zhǎng)度是航20m跨。換言之，當(dāng)魂污染羽沿多個(gè)飽相關(guān)長(zhǎng)度運(yùn)移災(zāi)時(shí)，非均質(zhì)性勸的影響起的控填制作用就越大刺，這樣可以解致釋當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)汗距污染源較遠(yuǎn)劇時(shí)，狡幣對(duì)件Pd世的影響非常顯世著。其次，由忍于在距污染源魄較遠(yuǎn)時(shí)（即生ndfs枯＞尺0.25逆），彌散性較絹低或中等對(duì)污歉染羽運(yùn)移的影祥響起主導(dǎo)作用法，污染羽仍相稅對(duì)較窄。不過設(shè)，分析結(jié)果也令表明竭榮≥謀0.1m意，拉ndfs既＜儀0.25帆時(shí)，當(dāng)非均質(zhì)捧性增加時(shí)，桃Pd去會(huì)降低。這是麥由于對(duì)于高度削彌散介質(zhì)，污米染羽更多由彌宣散性控制，因拔此，在這種情暫況下，即使是很距污染源非常朝近，彌散性和狂地下非均質(zhì)性鞏的共同作用對(duì)遲污染羽的控制作作用也非常顯漫著。談（五）初始污旱染源規(guī)模的影然響繁本文的數(shù)值實(shí)段驗(yàn)已經(jīng)證明，滔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效烘率很大程度上愛取決于控制模芝擬污染羽平均核寬度的參數(shù)。祥污染源的初始質(zhì)規(guī)?？赡芤彩且m直接影響污染扶羽寬度的另一明個(gè)重要參數(shù)。折前文所討論的掏數(shù)值實(shí)驗(yàn)，假喉定起始污染源棟是在垃圾填埋受場(chǎng)任意處選取聲的點(diǎn)源。本節(jié)落中，通過加大言污染源規(guī)模研帝究初始污染源踏（泄漏）規(guī)模條的影響。因此惹，通過一個(gè)柵若格單元（付2奶×壁2m頓2獨(dú)）和四個(gè)柵格晝單元（順4繭×脂4m轎2雞）計(jì)算初始污京染源的規(guī)模，咬與點(diǎn)污染源采升用同一流速場(chǎng)釋。研究結(jié)果表貓明，對(duì)于給定速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)鳥污染源初始規(guī)大模增加時(shí)，監(jiān)巨測(cè)能力也有所戰(zhàn)增加。這是由闖于污染源規(guī)模伶越大污染羽就鐮越寬。然而，恨對(duì)于高度非均蹤質(zhì)和嘴/崗或高度彌散介替質(zhì)而言，誓ndfs惡達(dá)到一定值時(shí)賠，盡管污染羽良加寬，但是臣Pd袍值有所下降，蔬這對(duì)前述提及責(zé)的由于稀釋效釘應(yīng)污染源規(guī)模貴較大也有效。四、結(jié)論征本文對(duì)垃圾場(chǎng)標(biāo)的地下水監(jiān)測(cè)狼系統(tǒng)