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我国矿区突发性地下水污染事故频发，对矿区自然环境造成极大破坏的同时，更危及流域内城乡居民的公共安全，地下水污染已升级为公共卫生事件，所以对矿区污染事故尤其是突发性污染事故导致的地下水污染问题进行相关方面的深入研究，不仅对矿区地下水资源保护工作有很大的参考价值，而且对矿区的生态环境治理和矿产资源的安全生产都具有重要的指导意义。矿区地下水污染具有突发性、不确定性、事故处理的艰巨性等特点，且多为重金属污染，污染物含量高，浓度大，扩散速度快，对治理修复技术提出了很高的要求。水力控制技术因发展起步早，技术相对成熟，且能够满足有效控制、快速修复的要求，在应对矿山突发性地下水污染事故时成为治理修复技术的首选，但是也面临着修复成本高、后期修复效率低等问题，所以需要对水力控制方案进行合理优化，优化的实质是对水力控制技术中的抽注井系统、防渗墙等进行合理布局，对方案的优化可以有效降低修复成本，提高修复效率。
本文以福建省某矿区生产事故性污染场地地下水环境修复工程为依托，以矿区沟谷区内地下水污染场地含水层为研究对象，首先利用Visual MODFLOW软件建立了渗流—溶质运移模型，分析了矿区的渗流场特征和污染物时空分布特征，然后利用Visual MODFLOW内嵌的MGO模块，建立了符合场地实际条件的优化模型，采用禁忌搜索(TS)这一全局优化算法对模拟—优化模型进行计算求解，得到了合理的优化方案，并对抽水井约束条件、目标治理浓度、目标治理时间等因素对优化结果的影响进行了探讨，最后通过统计不同水力控制方案中备选抽水井出现的次数，对备选抽水井的控制能力进行了等级划分，为矿区受污染场地地下水修复工程的实际布井提供了技术依据，本文的主要研究成果如下:
(1)通过在研究区预设两道灌浆防渗墙，可以有效实现对污染源的控制，减缓污染羽向下游汀江方向的运移速度，减小污染源与上、下游地下水的水力联系。通过模拟计算，污染源每天向下游含水层中排放的Cu2+污染物量由152000g/d减少至82g/d，有效地实现了对污染源的快速控制。
(2)本研究将备选抽水井的抽水量与位置作为决策变量，设定了符合实际条件的约束条件，假设了最小抽水量的单目标函数与最小抽水量、最小污染物剩余量多目标函数，将优化模型与模拟模型进行耦合，建立模拟—优化耦合模型，利用禁忌搜索法（TS法）进行了求解计算，结果表明单目标优化具惟一解，优化抽水井布局为P3、P7、P9、P12、P13、P19和P20共7口井，治理期间最小抽水总量1.498E+07m3，用此方案可以达成汀江边1mg/L、其余区域5mg/L的修复目标;对多目标优化问题的优化得到一系列的非劣解集，这些解集组成了抽水量与污染物剩余量的权衡曲线，解集中的每个解都可以达到修复目标，抽水总量与污染物剩余量呈指数关系变化，抽水总量较小时修复效率较高，抽水总量较大时修复效率较低。
(3)本文设定了抽水井约束数目为6、8、10、12四种不同方案，单目标优化结果表明，优化抽水井数目分别为6、7、8、8，优化最小抽水总量与约束数目呈线性关系;多目标优化四个方案的权衡曲线形状相同，两个目标函数具有相同的权衡关系，为减小受污染含水层中污染物的剩余量，抽水总量将呈近指数形式增加。四个方案的非劣解集中，约束井数目较多的非劣解集较优，相同的抽水量对应的污染物剩余量较小。
(4)为探讨不同目标治理浓度对方案优化的影响，本研究设置了四种不同浓度的修复方案，单目标优化出的抽水井数分别为8、7、6、5，优化最小抽水总量与目标治理浓度呈对数关系变化;在多目标优化时，污染物剩余量与抽水总量两个子目标的权衡曲线呈近似指数关系，污染物剩余量较大时，抽水总量较小，清除污染物的效率较高;污染物剩余量较小时，抽水总量较大，污染物去除效率低;权衡曲线在抽水总量大、污染物剩余量较小时，四种方案的权衡曲线基本重合，较小的抽水量在治理目标浓度较低时很难达到治理目标的。
(5)目标治理时间分别为8、10、12、15年四个不同方案的单目标优化井数分别为7、7、6、5，随时间的增加，优化得到的抽水井位置向污染羽下游移动，抽水量与治理时间呈多项式关系，在13.5年时抽水总量最小，多目标优化的四个非劣解集权衡曲线皆为指数形式，目标治理时间12年的解集与其他解集相比具有优越性。
(6)本文对所有单目标优化的唯一解、多目标优化的非劣解集进行统计，统计了抽水井出现在所有方案优化解中的次数，对备选抽水井对渗流场与污染物运移的控制能力进行了划分，控制能力较强的抽水井主要位于研究区渗透性较好的中部砂、砾石含水层区和汀江边，在此布井能够用较小抽水量去除较大量的污染物，修复效率较高，控制能力较弱的抽水井大多位于渗透性相对较差的素填土区。