TCSER 002-2024 地下水循環(huán)井水力環(huán)流模擬與水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)指南

T/CSER002—2024Guidelinesforhydrauliccirculationsimulationandhydrodynamparameteroptimizationdesignofgroundwatercirculationwell2024-06-11發(fā)布中關(guān)村眾信土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布IT/CSER002-2024 12工作內(nèi)容和流程 23資料收集 34數(shù)值模擬 45水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 附錄A循環(huán)井技術(shù)應(yīng)用資料需求及來源 14附錄B水力環(huán)流數(shù)值模擬方法 16T/CSER002-2024本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中關(guān)村眾信土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟提出并歸口。本文件起草單位：吉林大學(xué)、寶航環(huán)境修復(fù)有限公司、成都理工大學(xué)、中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心、長安大學(xué)、北京高能時(shí)代環(huán)境技術(shù)股份有限公司、深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司、廣東禹航環(huán)境科技有限公司、中國市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院有限公司。本文件主要起草人：周睿、方樟、陳韶音、蒲生彥、曲丹、李博文、任何軍、張春鵬、南亞坤、高淼、王朋、解偉、王明明、馮建月、孫永昌、王雪麗、趙艷、苗竹、甄勝利、趙越、張敏、盧觀彬、趙鑫、張美靈、邢程、趙彩云、閆鈺、董艷紅。T/CSER002-2024地下水循環(huán)井水力環(huán)流模擬與水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)指南1.1編制目的為指導(dǎo)地下水循環(huán)井技術(shù)水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，推進(jìn)循環(huán)井技術(shù)在地下水污染風(fēng)險(xiǎn)管控與修復(fù)中的應(yīng)用，根據(jù)相關(guān)法律、法規(guī)及技術(shù)指導(dǎo)文件，編制《地下水循環(huán)井水力環(huán)流模擬與水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)指南》（以下簡稱指南）。1.2適用范圍本指南規(guī)定了地下水循環(huán)井技術(shù)水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)設(shè)計(jì)的工作流程、工作方法、工作內(nèi)容本指南適用于單個(gè)雙篩段結(jié)構(gòu)地下水循環(huán)井水力環(huán)流特征的模擬刻畫及水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.3編制依據(jù)本指南內(nèi)容引用了下列文件中的條款，凡是不注明日期的文件，其有效版本適用于本文件。（1）供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50027-2001）；（2）地下水資源管理模型工作要求（GB/T14497-1993）；（3）建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則（HJ25.1）；（4）地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ164）；（5）環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境（HJ610-2016）；（6）污染場地巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)（HG/T20717-2019）；（7）地下水資源數(shù)值法計(jì)算技術(shù)要求（DZ/T0224-2004）；（8）地下水污染模擬預(yù)測評估工作指南（環(huán)辦土壤函〔2019〕770號(hào)）；（9）地下水流數(shù)值模擬技術(shù)要求（GWI-D1-2004）；（10）水文地質(zhì)概念模型概化導(dǎo)則（GWI-D8-2004）。1.4術(shù)語和定義（1）地下水循環(huán)井（Groundwatercirculationwell，GCW）2T/CSER002-2024受污染的地下水在機(jī)械抽注水或注氣作用下，通過井管的兩個(gè)或多個(gè)篩段，在井周圍一定范圍內(nèi)形成以垂向水流為主的三維地下水循環(huán)流場，并通過不斷沖刷去除含水層中污染物的特殊結(jié)構(gòu)井。（2）循環(huán)井水力環(huán)流數(shù)值模擬（HydrauliccirculationnumericalsimulationofGCW）以電子計(jì)算機(jī)為工具，通過數(shù)值計(jì)算和圖像顯示方法，設(shè)定反映客觀情況的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行合理概化后，對循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下地下水的循環(huán)特征開展模擬計(jì)算，模擬地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)特征要素時(shí)空變化過程，推求數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解，獲得循環(huán)井影響半徑等目標(biāo)參數(shù)的方法。（3）循環(huán)井水動(dòng)力調(diào)控（HydrodynamiccontrolofGCW）根據(jù)污染場地水文地質(zhì)條件、污染物特性、循環(huán)井結(jié)構(gòu)、修復(fù)周期及修復(fù)目標(biāo)對循環(huán)井的循環(huán)模式、循環(huán)流量、抽注水頻率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，在確保各組件正常運(yùn)行的前提下，使水力環(huán)流效果和污染修復(fù)效果得到優(yōu)化。2工作內(nèi)容和流程2.1工作內(nèi)容2.1.1資料收集采用歷史資料收集、現(xiàn)場踏勘等手段，收集污染場地概況、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、土壤及地下水環(huán)境質(zhì)量調(diào)查結(jié)果等相關(guān)資料，必要時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查等工作完善相關(guān)資料。2.1.2水力環(huán)流模擬結(jié)合場地水文地質(zhì)條件、污染物分布特征及修復(fù)目標(biāo)，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法對水力環(huán)流特征進(jìn)行刻畫。2.1.3水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)根據(jù)水力環(huán)流模擬結(jié)果和決策目標(biāo)導(dǎo)向提出循環(huán)井最優(yōu)水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)設(shè)計(jì)方案。需確定的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)包括循環(huán)井結(jié)構(gòu)參數(shù)和水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)。循環(huán)井結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括循環(huán)井井徑、孔徑、篩段長度及位置；水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)包括循環(huán)井的循環(huán)方式、循環(huán)流量、抽注水頻率等。3地質(zhì)及水文地質(zhì)資料否是資料收集數(shù)值模擬場地優(yōu)化調(diào)查區(qū)及附近區(qū)域氣候類型、降水量、蒸發(fā)量、氣溫、凍土等氣象資料；調(diào)查區(qū)及附近4T/CSER002-20243.1.3場地規(guī)劃及歷史使用資料調(diào)查區(qū)詳細(xì)規(guī)劃、地塊使用歷史、建構(gòu)筑物空間分布情況等。3.2地質(zhì)及水文地質(zhì)資料3.2.1地質(zhì)資料調(diào)查區(qū)地層巖性、厚度及其分布等地層詳細(xì)資料，附近區(qū)域斷裂、裂隙發(fā)育情況等構(gòu)造資料。3.2.2水文地質(zhì)資料調(diào)查區(qū)含水層類型、厚度、水平延伸、邊界類型、頂?shù)装迓裆?、基巖類型等地下水的賦存條件；地下水補(bǔ)給來源、補(bǔ)給通道、補(bǔ)給量，徑流方向、徑流速度，主要排泄方式，天然排泄區(qū)及人工開采區(qū)地理位置、排泄速率、排泄方式及持續(xù)時(shí)間，地下水人工開采、回灌及其過程，地表水體與地下水的相互作用等地下水補(bǔ)徑排條件；年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化和年際動(dòng)態(tài)變化特征等地下水動(dòng)態(tài)特征資料；地下水的化學(xué)類型，水中離子組分等地下水化學(xué)特征資料。3.3污染狀況資料3.3.1歷史污染資料調(diào)查區(qū)歷史及現(xiàn)狀污染調(diào)查成果資料，包括污染源產(chǎn)排污情況、主要產(chǎn)品、原輔材料、生產(chǎn)工藝流程圖、地下儲(chǔ)罐和管線分布情況、特征污染物等。3.3.2地下水污染源資料污染源區(qū)位置，土壤污染方量、分布范圍，污染物種類、相態(tài)、理化性質(zhì)等，以及污染物在地下環(huán)境中的遷移途徑、遷移規(guī)律、衰減特征等。3.3.3污染羽資料調(diào)查區(qū)地下水污染羽空間分布范圍、污染羽深度及寬度，污染物最大超標(biāo)濃度及平均值等，污染羽的遷移速率，以及遷移轉(zhuǎn)化主要作用，包括吸附、對流擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)、生物降解等。4數(shù)值模擬4.1不同模擬階段及目標(biāo)根據(jù)基礎(chǔ)資料的詳盡程度及循環(huán)井技術(shù)設(shè)計(jì)整體工作進(jìn)展，數(shù)值模擬可分為初步模擬階段，模擬比選階段和模擬優(yōu)化階段，各階段基本過程見圖4-1。5否模型結(jié)果是是結(jié)束模型結(jié)果是開始循環(huán)井場地試驗(yàn)場地詳細(xì)調(diào)查否初步模擬階段模擬比選階段模擬優(yōu)化階段6T/CSER002-2024方式及抽注水流量，對已構(gòu)建的模型進(jìn)行校準(zhǔn)，為后期循環(huán)井水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)的調(diào)整提供理論依據(jù)。4.2不同模擬階段的任務(wù)4.2.1初步模擬階段根據(jù)前期搜集的資料，建立場地水文地質(zhì)概念模型、數(shù)學(xué)模型以及數(shù)值模型，并利用所建立的數(shù)值模型進(jìn)行模擬預(yù)測，分析循環(huán)井布置在場地不同位置處的運(yùn)行效果，確定循環(huán)井在場地的安裝位置。該階段受限于所收集場地資料條件的完備程度，可不進(jìn)行數(shù)值模型的識(shí)別和驗(yàn)證。4.2.2模擬比選階段根據(jù)場地調(diào)查結(jié)果，對初步模擬階段所建立的模型進(jìn)行調(diào)整，利用模型分析不同循環(huán)井結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)下的循環(huán)井運(yùn)行效果。該階段的任務(wù)主要是對循環(huán)井結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。由于該階段未布設(shè)循環(huán)井，可利用已有場地抽水試驗(yàn)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模型的初步識(shí)別和驗(yàn)證。4.2.3模擬優(yōu)化階段根據(jù)前期詳細(xì)調(diào)查所獲資料及場地安裝循環(huán)井后的抽注試驗(yàn)所獲觀測數(shù)據(jù)，開展完整的地下水?dāng)?shù)值模擬工作，利用循環(huán)井試運(yùn)行階段的觀測數(shù)據(jù)對構(gòu)建的數(shù)值模型進(jìn)行進(jìn)一步識(shí)別和驗(yàn)證，并開展敏感性分析。4.3數(shù)值模擬一般步驟循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下地下水?dāng)?shù)值模擬宜按如下流程進(jìn)行。當(dāng)軟件功能、計(jì)算方法、分析內(nèi)容相對特殊時(shí)可按實(shí)際情況微調(diào)下列流程，但應(yīng)作出說明。（1）確定修復(fù)目標(biāo)：循環(huán)井水力環(huán)流數(shù)值模型中的修復(fù)目標(biāo)是在已有污染場地條件下，在循環(huán)井水力驅(qū)動(dòng)下，修復(fù)時(shí)段內(nèi)，井周邊一定范圍內(nèi)地下水流場及污染物的變化特征及作用范圍，是確定循環(huán)井運(yùn)行效果的重要表征指標(biāo)；（2）資料收集：具體參見第3部分；（3）水文地質(zhì)概念模型的建立：包括模擬計(jì)算范圍、邊界條件、含水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、水力特征，水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)、源匯項(xiàng)及初始條件的概化；（4）數(shù)學(xué)模型的建立：根據(jù)所建立的水文地質(zhì)概念模型，寫出適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，包括描述地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的偏微分方程以及特定區(qū)域的定解條件（邊界條件和初始條件）；（5）選擇模擬程序：可自己編譯或選擇已知的公開或商業(yè)程序；7T/CSER002-2024（6）模型的識(shí)別：包括識(shí)別時(shí)段的選擇、校正的方法、校正的標(biāo)準(zhǔn)；（7）模型的驗(yàn)證：在模型識(shí)別的基礎(chǔ)上，利用相互獨(dú)立的不同時(shí)段資料，采用已識(shí)別的參數(shù)，通過不同源匯項(xiàng)的輸入和輸出，確定模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)的擬合程度，使其達(dá)到驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)；（8）模型的預(yù)測和敏感性分析：設(shè)計(jì)不同井結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式下的技術(shù)方案，預(yù)測循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下的地下水流場、運(yùn)動(dòng)軌跡和污染物的遷移特征隨時(shí)間的變化規(guī)律；（9）預(yù)測結(jié)果的后處理：根據(jù)不同預(yù)測方案下地下水流場變化特征、污染物濃度變化規(guī)律等反映循環(huán)井技術(shù)效果的表征指標(biāo)，確定其特征值的大小。4.4水文地質(zhì)概念模型的建立水文地質(zhì)概念模型的建立可參考《水文地質(zhì)概念模型概化導(dǎo)則》（GWI-D8-2004）中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。4.4.1確定模擬范圍考慮所需修復(fù)范圍的邊界，場地周邊特殊補(bǔ)給、排泄和隔水等邊界，以及前期場地抽水試驗(yàn)影響半徑等條件，以方便模型概化和計(jì)算為基礎(chǔ)，綜合確定模擬區(qū)域范圍。宜將模擬區(qū)邊界設(shè)置在自然邊界處，或設(shè)置在容易確定流量或地下水位的人為邊界處。若無特殊邊界條件，可考慮循環(huán)井影響半徑之外一定距離作為模型的邊界。4.4.2邊界條件概化根據(jù)含水層、隔水層的分布，考慮地質(zhì)構(gòu)造帶和模擬邊界上的地下水流特征，地下水與地表水的水力聯(lián)系等因素，可將計(jì)算區(qū)側(cè)向邊界條件概化為給定水位的一類邊界、給定流量的二類邊界或給定流量與水位關(guān)系的三類邊界；垂向邊界條件可考慮修復(fù)目標(biāo)含水層及其上下地層特性，概化為有水量交換的邊界條件和無水量交換的邊界條件。4.4.3含水層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概化應(yīng)根據(jù)含水層的類型、巖性、厚度、導(dǎo)水系數(shù)（滲透系數(shù)）等將內(nèi)部結(jié)構(gòu)概化為均質(zhì)（或非均質(zhì)）各向同性（或各向異性）含水層。4.4.4水力特征概化地下水在循環(huán)井技術(shù)適用地層中的運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西定律，循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下水力環(huán)流為三維流，且需分析循環(huán)井運(yùn)行效果隨時(shí)間的變化特征。因此建模時(shí)應(yīng)根據(jù)地下水流狀態(tài)將模擬區(qū)地下水流概化為三維非穩(wěn)定流。8T/CSER002-20244.4.5水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)根據(jù)前期搜集資料及場地調(diào)查數(shù)據(jù)，分析得到滲透系數(shù)、孔隙度、給水度、貯水系數(shù)、降水入滲系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)，并結(jié)合地貌、巖性等特征，劃分水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)，對不同分區(qū)給定水文地質(zhì)參數(shù)，作為水量模型識(shí)別計(jì)算的初始值。在后期模型識(shí)別過程中，可對分區(qū)以及參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但應(yīng)與水文地質(zhì)特征相符。4.4.6源匯項(xiàng)概化在場地及周邊地下水補(bǔ)給、排泄項(xiàng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行合理概化。（1）補(bǔ)給項(xiàng)概化：降水入滲補(bǔ)給可概化為面狀補(bǔ)給；側(cè)向流入可依據(jù)監(jiān)測資料及場地調(diào)查，合理概化為流量邊界或水頭邊界；河流補(bǔ)給可概化為河流邊界；注水井可概化為補(bǔ)給井。（2）排泄項(xiàng)概化：蒸發(fā)排泄可概化為面狀排泄，若場地內(nèi)所修復(fù)含水層為水位埋藏較淺的潛水，可建立受潛水極限蒸發(fā)埋深約束的子模型；抽水井可概化為井；側(cè)向流出可依據(jù)監(jiān)測資料及場地調(diào)查，合理概化為流量邊界或水頭邊界；地下水向河流排泄，河流可概化為河流邊界。（3）對于循環(huán)井，根據(jù)循環(huán)井篩段的位置及長度，將其概化為抽水井和注水井。其中抽水篩段可將其概化為抽水井，注水篩段可將其概化為注水井。4.4.7初始條件（1）地下水位分布：根據(jù)場地調(diào)查結(jié)果，若場地范圍較大，地下水位存在較大差異，地下水位觀測點(diǎn)較多時(shí)，可插值繪制地下水位等值線，并將其給入模型剖分網(wǎng)格，作為初始流場；若場地范圍較小，場地地下水位變化較小，地下水觀測點(diǎn)數(shù)較少，無法形成等值線的，可給入定值作為場地的初始水位。（2）污染物分布：根據(jù)場地調(diào)查結(jié)果，若場地范圍較大，污染物濃度變化存在較大差異，地下水污染物監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)，可插值繪制污染物濃度等值線，并將其給入模型的剖分網(wǎng)格，作為初始濃度場；若場地范圍較小，場地污染物濃度變化較小，污染物監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量較少，無法形成等值線的，可給入定值作為場地的初始濃度。4.5建立數(shù)學(xué)模型根據(jù)所建立的水文地質(zhì)概念模型，寫出合適的數(shù)學(xué)模型，包括描述地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的偏微分方程，以及特定區(qū)域的定解條件（包括邊界條件和初始條件）。具體可參考附錄B.1。9T/CSER002-20244.6選擇模擬程序4.6.1計(jì)算方法的確定模擬計(jì)算方法可采用有限差分、有限單元等方法，進(jìn)行地下水流和污染物遷移的正演計(jì)算?？梢赃x擇已有商業(yè)軟件來構(gòu)建數(shù)值模型，宜為軟件開發(fā)企業(yè)或?qū)ｉT科研機(jī)構(gòu)開發(fā)的地下水?dāng)?shù)值模擬計(jì)算軟件。4.6.2計(jì)算程序選擇循環(huán)井水力環(huán)流數(shù)值模擬宜同時(shí)考慮地下水流模擬、粒子追蹤模擬以及污染物運(yùn)移模擬。地下水流模擬用于刻畫循環(huán)井周邊三維環(huán)流水位（頭）分布特征；粒子追蹤模擬用于確定循環(huán)井及含水層中水流運(yùn)動(dòng)軌跡及其影響范圍；污染物運(yùn)移模擬宜簡化，只考慮對流遷移模擬，用于刻畫循環(huán)井影響下污染物在含水層中的變化過程。4.6.3空間離散水平離散：可根據(jù)實(shí)際場地范圍大小，對模擬范圍進(jìn)行“規(guī)則”或“不規(guī)則”的網(wǎng)格剖分。在循環(huán)井周邊水位及污染物濃度變化較大的區(qū)域，可根據(jù)需要適當(dāng)加密，水平方向考慮循環(huán)井的直徑一般概化為一個(gè)單元格。垂向離散：應(yīng)考慮循環(huán)井抽注水篩段的長度，即循環(huán)井單個(gè)篩段垂向上需概化為一個(gè)或多個(gè)單元格。4.6.4時(shí)間離散循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下地下水?dāng)?shù)值模擬需考慮循環(huán)井運(yùn)行效果及影響范圍隨時(shí)間的變化，應(yīng)將模擬時(shí)間劃分為一系列應(yīng)力期，并將每個(gè)應(yīng)力期劃分為若干時(shí)間步長。前期變化較快，可考慮劃分時(shí)段短一些，后期變化較慢，可考慮剖分時(shí)段長一些。具體應(yīng)根據(jù)污染場地修復(fù)周期以及循環(huán)井修復(fù)預(yù)期影響范圍達(dá)到的時(shí)間來確定。4.6.5水流模型構(gòu)建用確定性數(shù)學(xué)模型描述地下水流時(shí)必須滿足：①對應(yīng)的水流控制方程以及確定的參數(shù)值；②相應(yīng)的定解條件來把握所描述的地質(zhì)體。循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下水力環(huán)流須概化為三維模型，以分析水流在含水層垂向上不同位置的變化。具體控制方程和定解條件可參考《地下水流數(shù)值模擬技術(shù)要求》（GWI-D1-2004）。循環(huán)井水力環(huán)流驅(qū)動(dòng)下的地下水流模型數(shù)學(xué)模型可參考附T/CSER002-20244.6.6粒子追蹤模型聯(lián)用粒子追蹤模型和水流運(yùn)動(dòng)模型可以計(jì)算出粒子在流場中的遷移路徑，可理解為地下水在循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)軌跡，用來刻畫循環(huán)井驅(qū)動(dòng)三維環(huán)流的特征?？蛇x取循環(huán)井影響半徑（R）和循環(huán)井粒子回收率（Pr）作為描述循環(huán)井運(yùn)行效果的表征指標(biāo)。循環(huán)井水力環(huán)流驅(qū)動(dòng)下的粒子追蹤模型可參考附錄B.2。4.6.7污染物遷移模型根據(jù)不同的污染物，對其進(jìn)行概化，并構(gòu)建污染物遷移模型，具體建模過程可參考《地下水污染模擬預(yù)測評估工作指南》（環(huán)辦土壤函〔2019〕770號(hào)）。可以考慮以污染物遷移半徑（rm）或污染物去除率(?)作為衡量循環(huán)效果的表征參數(shù)。循環(huán)井水力環(huán)流驅(qū)動(dòng)下的污染物遷移模型可參考附錄B.3。4.7模型校正（識(shí)別）4.7.1校正時(shí)段的選擇當(dāng)可供識(shí)別的時(shí)段較短時(shí)，一般選擇水位觀測資料較多、源匯項(xiàng)容易確定的時(shí)段以減少其他不確定性因素的干擾。條件允許時(shí)，應(yīng)盡量利用一個(gè)以上水文年數(shù)據(jù)開展模型校正工作以提高模型可靠性。4.7.2校正方法在地下水?dāng)?shù)值模擬參數(shù)識(shí)別過程中，主要包括如下兩種方法：（1）試估-校正法：在每次正演前，根據(jù)水位（頭）計(jì)算值與實(shí)測值的擬合情況，人為給出各參數(shù)的修正值。（2）最優(yōu)化方法：給定參數(shù)的上下限（約束條件），計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化。4.7.3校正標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于地下水?dāng)?shù)值模型的校正標(biāo)準(zhǔn)問題，可參考《地下水資源管理模型工作要求》（GB/T14497-1993）、《地下水資源數(shù)值法計(jì)算技術(shù)要求》（DZ/T0224-2004）中對地下水?dāng)?shù)值模型識(shí)別與驗(yàn)證的技術(shù)要求。4.8模型驗(yàn)證經(jīng)過校正后的模型應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證，確定其是否正確描述地下水系統(tǒng)的本質(zhì)特征。校正與驗(yàn)證過程必須利用相互獨(dú)立的不同時(shí)間段資料，并采用已校正的參數(shù)，通過對地下水系統(tǒng)模型的輸入和輸出，觀察地下水?dāng)?shù)值模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)的擬合程度。T/CSER002-20244.9模型的預(yù)測和設(shè)計(jì)參數(shù)敏感性分析4.9.1模型的預(yù)測對循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下水力環(huán)流特征進(jìn)行模擬預(yù)測，可根據(jù)修復(fù)目標(biāo)及工期安排，設(shè)計(jì)不同循環(huán)井結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方案，包括循環(huán)井篩段長度及位置、抽注流量、運(yùn)行時(shí)間。估算未來一定時(shí)間內(nèi)地下水流、粒子追蹤及污染物遷移特征，確定不同方案下循環(huán)井周邊地下水位影響范圍、水流的運(yùn)動(dòng)軌跡及污染物的遷移特征。4.9.2設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感性分析檢驗(yàn)循環(huán)井優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中篩段的長度及位置、抽注流量、循環(huán)方式等設(shè)計(jì)參數(shù)對模擬結(jié)果響應(yīng)情況。根據(jù)敏感性分析結(jié)果，針對敏感性高的設(shè)計(jì)參數(shù)重點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？梢匝h(huán)井篩段的長度及位置、抽注流量、循環(huán)方式作為參數(shù)，以影響半徑、循環(huán)效率和污染物去除率作為循環(huán)效果的表征指標(biāo)，以敏感系數(shù)作為衡量指標(biāo)，采用多元回歸分析、Morris篩選等方法，表征不同指標(biāo)對循環(huán)效果的敏感性。4.10預(yù)測結(jié)果的后處理對粒子追蹤模型及污染物遷移模型運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行處理，得到以下循環(huán)井運(yùn)行效果表征指標(biāo)的確定方法。（1）粒子回收率（Pr）：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)被抽水篩捕獲的粒子數(shù)（N循）與注水篩釋放的總粒子數(shù)（N總）之比，表示為N循/N總，該指標(biāo)可用于表征循環(huán)井運(yùn)行效果中的循環(huán)效率。（2）橫向影響半徑（RT）、縱向影響半徑（RL）：以粒子追蹤模型中粒子在沿天然地下水流方向和垂直于水流方向垂向切割循環(huán)井所在單元格觀測粒子軌跡，從注水篩出發(fā)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可運(yùn)移至抽水篩的軌跡距循環(huán)井中心的最遠(yuǎn)水平距離。（3）捕獲帶上部寬度（Bt）：粒子追蹤模型中上游粒子進(jìn)入到循環(huán)井中的軌跡垂直于天然地下水流向的上部寬度。（4）捕獲帶下部寬度（Bb）：粒子追蹤模型中上游粒子進(jìn)入到循環(huán)井中的軌跡垂直于天然地下水流向的下部寬度。（5）有效捕獲厚度（Me粒子追蹤模型中注水篩粒子進(jìn)入到抽水篩的粒子軌跡垂向上最上端至最下端的距離。（6）污染物遷移半徑（rm循環(huán)井井軸線到污染物濃度變幅△C=ε等值線的最大距離。（7）污染物去除率(?)：循環(huán)井運(yùn)行一定時(shí)間內(nèi)，整個(gè)模擬區(qū)中去除的污染物總量與初始污染物總量的比值，可用污染物含量的變化來表示。T/CSER002-20245水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)5.1優(yōu)化設(shè)計(jì)原則根據(jù)循環(huán)井技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，對循環(huán)井結(jié)構(gòu)及水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以影響半徑、循環(huán)效率和污染物去除率作為循環(huán)井場地運(yùn)行效果表征指標(biāo)，以影響半徑最大化、循環(huán)效率最大化、污染物去除率最大化為優(yōu)化目標(biāo)，分別針對數(shù)值模擬的模擬比選階段和模擬優(yōu)化階段開展相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。5.2優(yōu)化目標(biāo)當(dāng)循環(huán)井主要用于地下水污染風(fēng)險(xiǎn)管控，以增大地下水流動(dòng)性為主要目的時(shí)，一般考慮單個(gè)循環(huán)井的影響范圍最大化，可將循環(huán)井影響半徑作為優(yōu)化目標(biāo)；當(dāng)循環(huán)井主要作為地下水污染修復(fù)技術(shù)手段時(shí)，可考慮以循環(huán)效率或污染物去除率作為優(yōu)化目標(biāo)；當(dāng)兼顧循環(huán)井影響范圍和污染物去除效率需求時(shí)，可考慮以影響半徑、循環(huán)效率和污染物去除率為目標(biāo)，開展多目標(biāo)循環(huán)井技術(shù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。5.3模擬比選階段5.3.1初步確定循環(huán)井結(jié)構(gòu)確定優(yōu)化目標(biāo)后，應(yīng)根據(jù)修復(fù)場地水文地質(zhì)條件和污染物分布特征，構(gòu)建場地地下水?dāng)?shù)值模型，初步確定循環(huán)井結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值范圍并考慮井管生產(chǎn)時(shí)尺寸的通用性和便利性，設(shè)計(jì)幾種不同的循環(huán)井結(jié)構(gòu)方案，包括篩段的長度以及在含水層中的垂向位置，將其進(jìn)行概化輸入模型中。5.3.2優(yōu)化循環(huán)井結(jié)構(gòu)（1）當(dāng)以影響半徑或循環(huán)效率作為優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，以相同流量運(yùn)行水流模型和粒子追蹤模型，根據(jù)粒子追蹤模型運(yùn)行結(jié)果中影響半徑或循環(huán)效率最大方案作為最優(yōu)結(jié)果；當(dāng)以污染物去除率作為優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，可考慮在水流模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建溶質(zhì)運(yùn)移模型或其他污染物遷移模擬模型，并以模擬時(shí)段末刻循環(huán)井周邊不同位置污染物濃度值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，將時(shí)段末污染物濃度最低的方案作為優(yōu)化結(jié)果。最終確定循環(huán)井篩段長度和位置作為最優(yōu)井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。（2）在此基礎(chǔ)上綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本確定井徑和孔徑。在經(jīng)濟(jì)條件和施工條件允許的前提下，可選擇更大孔徑和井管管徑以增加孔內(nèi)和井壁過水?dāng)嗝妫栽龃髥挝婚L度篩段的出水量，保證循環(huán)井的運(yùn)行效果。T/CSER002-20245.4模擬優(yōu)化階段以上一階段確定的最優(yōu)井結(jié)構(gòu)為前提，結(jié)合場地污染物特性和水文地質(zhì)條件分析確定循環(huán)方式，重點(diǎn)分析不同抽注流量下循環(huán)井影響半徑的變化，在保證影響半徑目標(biāo)最大化和抽注水量可控的前提下，優(yōu)化循環(huán)井控制流量。5.5場地驗(yàn)證及調(diào)試根據(jù)模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)確定的循環(huán)井技術(shù)方案，在污染場地開展場地循環(huán)井抽注試驗(yàn)。在場地試驗(yàn)過程中監(jiān)測循環(huán)井抽注流量、運(yùn)行時(shí)間、不同深度地下水頭、污染物濃度、示蹤劑濃度變化過程，繪制各指標(biāo)的歷時(shí)曲線，如污染物濃度突破曲線或示蹤劑穿透曲線等，并與數(shù)值模擬設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對比，評估循環(huán)井技術(shù)效果，驗(yàn)證循環(huán)井參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性。并在此基礎(chǔ)上對模型中的水動(dòng)力調(diào)控參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。在場地修復(fù)的全過程中，應(yīng)適時(shí)開展循環(huán)井運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，特別是出現(xiàn)技術(shù)工藝變更、循環(huán)井篩孔阻塞，造成地下水位發(fā)生明顯變化等情況時(shí)。T/CSER002-2024附錄A循環(huán)井技術(shù)應(yīng)用資料需求及來源表A-1基礎(chǔ)所需資料及來源類別信息來源資料內(nèi)容場地概況資料1）地形圖、地貌圖2）降雨量及蒸發(fā)量3）地表水體流量及現(xiàn)狀4）行政部門及企業(yè)的有關(guān)數(shù)據(jù)包括地理位置、地形地貌、調(diào)查區(qū)范圍及坐標(biāo)等2）氣象水文資料包括氣候類型、降水量、蒸發(fā)量、氣溫、凍土等氣象資料；調(diào)查區(qū)及附近地表水分布情況3）場地規(guī)劃及歷史使用資料包括調(diào)查區(qū)詳細(xì)規(guī)劃、使用歷史、建構(gòu)筑物空間分布情況等地質(zhì)條件資料1）地質(zhì)圖2）相關(guān)鉆探地球物理勘探、地質(zhì)試驗(yàn)等方面的研究報(bào)告3）地層巖性柱狀圖、地層剖面圖及鉆孔結(jié)構(gòu)圖等4）有關(guān)學(xué)術(shù)刊物及會(huì)議上發(fā)表的專業(yè)論文5）行政部門及企業(yè)的有關(guān)數(shù)據(jù)1）地層包括地層巖性、厚度及其分布2）構(gòu)造包括斷裂、裂隙發(fā)育情況等水文地質(zhì)條件資料1）水文地質(zhì)圖、水文地質(zhì)剖面圖等相關(guān)圖件，成井報(bào)告等2）抽水試驗(yàn)及長期觀測井的地下水水位監(jiān)測數(shù)據(jù)3）地下水及地表水的開發(fā)利用量4）灌溉區(qū)域、作物類型及分布情況5）水資源需求量及污水排放量預(yù)測分析6）其他政府、企業(yè)等有關(guān)部門的水資源開發(fā)利用數(shù)據(jù)7）相關(guān)的區(qū)域水資源調(diào)查報(bào)告1）地下水賦存條件包括含水層類型、厚度、水平延伸、邊界類型、頂?shù)装迓裆?、基巖類型等2）地下水補(bǔ)徑排條件包括補(bǔ)給來源、補(bǔ)給通道、補(bǔ)給量；徑流方向、徑流速度；主要排泄方式，天然排泄區(qū)及人工開采區(qū)地理位置、排泄速率、排泄方式及持續(xù)時(shí)間，地下水人工開采、回灌及其過程；地表水體與地下水的相互作用3）地下水動(dòng)態(tài)特征包括年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化和年際動(dòng)態(tài)變化特征資料4）地下水化學(xué)特征包括地下水的化學(xué)類型，水中離子組分等污染狀況資料1）建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告2）場地環(huán)境質(zhì)量調(diào)查報(bào)告3）建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)及生產(chǎn)記錄與生1）歷史污染資料包括污染源產(chǎn)排污情況、主要產(chǎn)T/CSER002-2024產(chǎn)報(bào)告4）環(huán)境違法行為及突發(fā)環(huán)境事件相關(guān)記錄地下儲(chǔ)罐和管線分布情況、特征污染物等。2）地下水污染源資料包括污染源區(qū)位置，土壤污染方量、分布范圍，污染物種類、相態(tài)、理化性質(zhì)等，以及污染物在地下環(huán)境中的遷移途徑、遷移規(guī)律、衰減特征等。3）污染羽資料包括調(diào)查區(qū)地下水污染羽空間分布范圍、污染羽深度及寬度，污染物最大超標(biāo)濃度及平均值等，污染羽的遷移速率，以及遷移轉(zhuǎn)化主要作用，包括吸附、對流擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)、生物降解等。T/CSER002-2024附錄B水力環(huán)流數(shù)值模擬方法B.1地下水水流模型循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下的水力環(huán)流過程數(shù)值模擬需要分析地下水流在垂向上不同位置水頭變化，因此可考慮構(gòu)建非均質(zhì)各向異性、空間三維結(jié)構(gòu)、非穩(wěn)定地下水流系統(tǒng)，根據(jù)達(dá)西定律和質(zhì)量守恒原理推導(dǎo)出含水層中地下水流微分方程以及定解條件如下：KxxKyyKzzSsh(x,y,z,t)1(x,y,z,t)，(x,y,z)S1，t＞0（1）nKhq(x,y,z,t)(x,y,z)Snh(x,y,z,t)t0h0(x,y,z)，(x,y,z)D式中：，，—潛水含水層在主方向滲透系數(shù)（m/d）；Ss—儲(chǔ)水率；h為潛水含水層厚度（m）；W—源匯項(xiàng)，為了簡化循環(huán)井水力循環(huán)效果的分析，減少其他源匯項(xiàng)對循環(huán)效果的干擾，若無其他源匯項(xiàng)，可考慮只有循環(huán)井注水/抽水強(qiáng)度（m3/dD—研究區(qū)矩形邊界范圍；S—三維空間中立體邊界范圍；1—第一類邊界（定水頭邊界）；2—第二類邊界（給定流量邊界?0,,,—三維條件下邊界1上點(diǎn),,在t時(shí)刻的水頭； 1,,,為1上的已知函數(shù)；n為邊界2的外法線方向，q表示2上單位面積的側(cè)向補(bǔ)給量。B.2粒子追蹤模型循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下形成的三維水力循環(huán)帶是評估其運(yùn)行效果的重要指標(biāo)，通過對循環(huán)帶特征的描述，可定量表征循環(huán)井驅(qū)動(dòng)下循環(huán)范圍和循環(huán)水量的多少。因此，可利用粒子追蹤模型程序，構(gòu)建循環(huán)井粒子追蹤數(shù)值模擬系統(tǒng)。（1）計(jì)算原理粒子追蹤模型計(jì)算粒子運(yùn)動(dòng)路徑，首先需確定水流模型中單元上每面的速度主分量值，再由單元表面的速度主分量值通過線性插值來計(jì)算單元內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的速度分量。T/CSER