一种地下水污染防控方法和系统与流程

本发明属于地下水优化防控，尤其涉及一种地下水污染防控方法和系统。

背景技术：

1、污染阻隔技术主要通过筑建阻隔墙或铺设阻隔材料等方式，阻隔污染地下水渗流和对污染物进行阻隔、滞留和降解，从而降低和去除污染物对人体和环境带来的潜在风险。作为一种环境风险低、成本低和高效的风险防控技术，阻隔技术在我国污染场地中应用广泛。常见的污染阻隔是采用渗透注浆或喷射注浆的方式将水泥、膨润土及混凝土等以浆液的形式注入地层形成阻截帷幕。

2、地下水处理井是在地下水污染治理中使用的井，它们可以是抽水井或注水井，用于控制和去除地下水中的污染物，也是地下水异位修复的代表性技术之一。通过在污染场地布设一定数量的地下水处理井，捕捉地下的污染源或污染羽水体并将其抽出地面，然后利用地面设备处理，将处理达标后的地下水重新注入地下或排入管网。

3、将帷幕阻隔墙和地下水处理井搭配使用能够起到很好的效果，在污染物、帷幕阻隔墙的相对位置已经固定，如何围绕它们进行地下水处理井的设计和布置，需要考虑更多因素，包括场地的水文地质条件、污染物的迁移转化特征、污染源和污染羽的分布范围，以及潜在的地下水受体等。在进行地下水处理井的设置可能会有修复耗时长、动力消耗和维护费用大、可能引起污染物迁移等问题。为了提高效率和降低成本，对其进行优化设置是提高处理效率的一个有效路径，其布置非常关键，需要高效地控制地下污染水体的流动。也就是说在进行地下水污染防控处理时需要考虑的因素非常的繁杂，更重要的是，地下水和地表水之间存在较明显的区别，地下水污染情况受外界环境影响和作用强烈，当一个区域受到污染后，在垂向地表入渗及横向地下径流作用的驱动下，污染物将会随地下水向深部污染扩散，由于地下环境的隐蔽和复杂性，污染的土壤及地下水很难及时被发现。与地表水一样，地下水也面临严峻的形势，主要来自于地表水或者土壤水下渗，地下水污染不仅检出的组分繁多、复杂，而且污染程度也在不断加深。地下水污染正由点污染、带污染扩散至面污染，由浅层渗透至深层，污染越来越普遍。尤其是在多源污染源的情况下，防控设置问题变的更加复杂。在多源污染源的情况下，污染物类型复杂，随着污染物的扩散，对其进行综合处理是困难而低效的；如何在有限的处理井数量限制下，提高每个处理井的实际使用效率也是至关重要且被忽略的。基于上述问题，本发明基于多源污染源和帷幕防控墙的相对位置，在全局优化设置的引导下，能够使得有限的地下水处理井设置数量下带来最佳的全局防控效率。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种地下水污染防控方法和系统，所述方法包含：

2、步骤s1：获取针对每个污染源的污染物等值线；针对每个污染源来说，其污染物等值线位置上的污染物浓度相等；

3、步骤s2：确定目标防控范围；所述目标防控范围是适合进行污染物处理的污染物扩散区域；具体为：对于每个污染源，若存在一个污染物等值线区间内的污染物浓度及其对应的污染物类型落入污染物处理范围内，则将其作为目标污染物等值线区间；若对应于多个污染源的目标污染物等值线区间发生重合，且目标污染物等值区间对应的污染物处理范围是关联的或者重合后落入了污染物处理范围内，则将重合区域范围作为目标防控范围，而发生重合的目标污染物等值线区间所对应的污染源称为和所述目标防控范围对应的关联污染源；所述目标防控范围是进一步确定污染物处理井位置的二维空间范围；其中：污染物处理范围是针对一污染物类型来说适于地下水处理井处理的污染物浓度范围；当两个不同污染物处理范围是关联的，则其是适于进行先后处理或同时处理的；污染物处理范围是根据污染物处理井的处理能力预先设置的；

4、步骤s3：针对每个目标防控范围确定防控作用向量；所述步骤具体包括如下步骤：

5、步骤s3a1：获取一未处理目标防控范围，对未处理目标防控范围进行划分以得到多个子区域；

6、步骤s3a2：从每个子区域中确定一个位置点；具体为:将子区域的中心位置点作为所确定的位置点；

7、步骤s3a3：从每个位置点出发，设置到该未处理目标防控范围对应的每个关联污染源之间的连线；获取连线之间的交叉点；

8、步骤s3a4：针对每个交叉点c,计算交叉点c和每两个关联污染源s1、s2所包围的区域面积之和，选择包围的区域面积之和最小的交叉点所在的位置作为目标位置；具体为：采用如下公式（1）计算所包围的区域面积之和；其中：是交叉点c的位置；是关联污染源s1、s2的位置；是所述未处理目标防控范围对应的关联污染源集合； 是调整系数；

9、（1）；

10、步骤s3a5：连接每个关联污染源位置和目标位置以构成该关联污染源的防控作用向量；

11、步骤s3a6：判断是否所有的目标防控范围均处理完毕，如果是，则进入下一步骤，否则，返回步骤s3a1；

12、步骤s4：对防控作用向量集合进行去重复；具体为：合并所有污染源的防控作用向量以构成防控作用向量集合；将防控作用向量集合中防控作用向量夹角小于夹角阈值的防控作用向量进行合并和去重复；

13、步骤s5：基于污染源的防控作用向量集合设置地下水处理井；具体为：将防控作用向量集合中的所有防控作用向量的终点位置作为待选设置位置；对所有的待选设置位置进行聚类；将聚类中心位置作为设置位置；并在所述设置位置处设置地下水处理井。

14、进一步的，所述污染源为二个或者多个。

15、进一步的，不同污染源产生的污染物类型是相同或者不同的。

16、进一步的，在污染源地下水的下游区域设置有帷幕阻隔墙。

17、进一步的，所述步骤s2还包括：对目标防控范围进行预处理，删除尺寸小于预设值的目标防控范围。

18、进一步的，所述连线是直线或者弧线。

19、进一步的，调整系数。

20、一种地下水污染防控系统，所述地下水污染防控系统用于实现上述一种地下水污染防控方法。

21、一种地下水污染防控服务器，所述地下水污染防控服务器用于实现上述一种地下水污染防控方法。

22、一种人工智能分析服务器，所述人工智能分析服务器用于实现上述一种地下水污染防控方法。

23、本发明的有益效果包括：

24、（1）通过目标防控范围和防控作用向量的确定，可以更合理地规划处理井的位置，确保它们能够有效覆盖关键区域的同时适合处理井的实际处理能力；进一步的考虑污染物扩散方向通过量化计算优化处理井位置，在有限的处理井数量下考虑不同污染物在不同扩散规律下的处理井的优化配置，可以最大化每个处理井的处理能力，提高整体的处理效率；

25、（2）全局范围内进行污染防控向量的去重复，配合基于污染防控向量的进行设置位置聚类使得最终形成的设置位置适合实际设置能力，降低了后续计算的复杂度，使得不同的处理井设置方式能够配合不同的污染物扩散区域尺寸和分布情况，适应和兼容能力强；

26、（3）基于针对单独污染源的污染物扩散模型的同步更新和实际设置位置的反复迭代设置实现了基于帷幕隔离墙和地下防控井的全局优化设置；在防控开销和防控效果之间达到更好的平衡，在全局优化设置的引导下，能够使得有限的地下水处理井设置数量下带来最佳的全局防控效率。