CN115541834B - 地下水污染源位置识别方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

地下水污染源位置识别方法及装置、电子设备、存储介质 Download PDF

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CN115541834B CN202210985381.8A CN202210985381A CN115541834B CN 115541834 B CN115541834 B CN 115541834B CN 202210985381 A CN202210985381 A CN 202210985381A CN 115541834 B CN115541834 B CN 115541834B
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Abstract

本发明公开地下水污染源位置识别方法及装置、电子设备、存储介质，该方法包括：通过第一抽水井得到多个第一水样，通过第二抽水井得到多个第二水样；检测多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；检测多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列；基于第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及第一抽水井位置，确定第一区域；根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及第二抽水井位置，确定第二区域；根据第一区域与第二区域的重合区域确定污染源位置。本发明降低识别污染源位置的成本，提高识别污染源位置的效率。

Description

地下水污染源位置识别方法及装置、电子设备、存储介质
技术领域
本发明涉及污染源定位技术领域，具体涉及地下水污染源位置识别方法及装置、电子设备、存储介质。
背景技术
地下水污染溯源是污染调查评价、风险管控和修复、责任认定等工作的基础。现有地下水污染源识别方法通常以天然地下水动力条件下的污染物浓度空间分布分析为依据，基于天然水动力条件，利用现场示踪试验，根据监测井浓度响应特征差异逐步判定污染源。然而，当低渗场地含水层地下水受到污染时，局部地下水流场方向并不明确，甚至与区域地下水流场方向相反，现场示踪试验将难以开展；同时由于地下水流速相对缓慢，污染物进入含水层后，对流作用较弱、弥散作用相对较强，污染源呈现小范围、高浓度的近似点状分布，这导致基于天然地下水流和溶质运移过程的浓度分析容易遗漏局部污染点源。另外，对地下水污染源的识别需建设具备高监测精度的监测井网，可见现有识别低渗场地地下水污染源的方案存在成本高、效率低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供地下水污染源位置识别方法及装置、电子设备、存储介质，以避免现有识别低渗场地地下水污染源的方案存在成本高、效率低等问题。
本发明提出的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供地下水污染源位置识别方法，包括：通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样，通过以第二预设频率采集第二抽水井的水样得到多个第二水样；所述第一抽水井和所述第二抽水井位于待确定污染源位置的区域内；通过检测所述多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；通过检测所述多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列；基于所述第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于所述第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；所述第一污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第一抽水井位置所用的时间，所述第二污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第二抽水井位置所用的时间；根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及所述第一抽水井位置，确定第一区域；根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及所述第二抽水井位置，确定第二区域；其中，所述第一区域表示待确定污染源位置的一个区域范围，所述第二区域表示待确定污染源位置的另一个区域范围；根据所述第一区域与所述第二区域的重合区域确定污染源位置。
本发明实施例通过检测得到的两个污染物浓度时间序列、污染物移动速率和两个抽水井位置确定了两个污染源位置所在区域，基于两个区域的重合区域确定污染源位置，实现利用便捷的方法识别污染源位置，降低了识别污染源位置的成本，提高了识别污染源位置的效率。
结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，所述地下水污染源位置识别方法，还包括：通过以第三预设频率采集多个观测井的水样得到各观测井的多个第三水样；其中，所述多个观测井包围所述第一抽水井和所述第二抽水井；通过检测所述各观测井的多个第三水样的污染物浓度，生成各观测井的第三污染物浓度时间序列；根据所述重合区域和所述各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置。
本实施例通过设置观测井，根据浓度升高幅度最大的观测井位置和重合区域筛选污染源位置，降低识别污染源位置的偏差，进一步提升识别污染源位置的准确度。
结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，所述通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样之前，还包括：获取水文地质特征和地下水污染特征；根据所述水文地质特征和地下水污染特征确定采集参数，所述采集参数包括所述第一抽水井位置、所述第二抽水井位置、所述多个观测井位置、所述第一预设频率、所述第二预设频率及所述第三预设频率中的至少一种。
本发明实施例根据水文地质特征和地下水污染特征确定采集参数可以设计因地制宜的采集参数，提高采集水样的准确度，进而提高确定污染源位置的准确度。
结合第一方面、第一方面的第一实施例及第一方面的第二实施例中任一项，在第一方面的第三实施例中，所述基于所述第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于所述第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间，包括：从用于表征所述第一污染物浓度时间序列的第一浓度时间函数中读取第一污染物运移时间，从用于表征所述第二污染物浓度时间序列的第二浓度时间函数中读取第二污染物运移时间。
本发明实施例通过对污染物浓度时间序列进行拟合得到浓度时间函数，利用浓度时间函数确定污染物运移时间，减少了计算过程，提高了工作效率，且无条件限制。
结合第一方面的第一实施例或第一方面的第二实施例，在第一方面的第四实施例中，所述根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及所述第一抽水井位置，确定第一区域；根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及所述第二抽水井位置，确定第二区域，包括：根据所述第一污染物运移时间和所述污染物移动速率确定第一距离，根据所述第一抽水井位置和所述第一距离确定第一区域；根据所述第二污染物运移时间和所述污染物移动速率确定第二距离，根据所述第二抽水井位置和所述第二距离确定第二区域；其中，所述第一距离表示污染源位置至第一抽水井位置的距离，所述第二距离表示污染源位置至第二抽水井位置的距离；所述第一区域的边界上的至少一个位置到所述第一抽水井位置的距离为所述第一距离，所述第二区域的边界上的至少一个位置到所述第二抽水井位置的距离为所述第二距离。
本发明实施例根据污染物运移时间和污染物移动速率确定污染源位置到抽水井的距离，提高了确定污染物到抽水井的距离的准确度，根据抽水井位置和污染源位置到抽水井的距离确定污染源的位置区域进一步提高了识别污染源位置的准确度。
结合第一方面的第四实施例，在第一方面的第五实施例中，所述根据所述第一抽水井位置和所述第一距离确定第一区域，包括：以所述第一抽水井位置为圆心且以所述第一距离为半径，确定圆形的第一区域；所述根据所述第二抽水井位置和所述第二距离确定第二区域，包括：以所述第二抽水井位置为圆心且以所述第二距离为半径，确定圆形的第二区域。
本发明实施例通过以抽水井位置为圆心且以污染源位置到抽水井的距离为半径，确定圆形的区域为污染源位置所在区域，提高了确定污染源所在位置的区域的准确度，进而提高了确定污染源位置的准确度。
结合第一方面的第五实施例，在第一方面的第六实施例中，所述根据所述重合区域和所述各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置，包括：基于所述重合区域确定所述第一区域的边界与所述第二区域的边界的多个交叉点；基于所述各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定浓度升高幅度最大的观测井；从所述多个交叉点中，筛选出与所述浓度升高幅度最大的观测井距离最近的交叉点，确定为污染源位置。
本发明实施例通过确定第一区域的边界与第二区域的边界的多个交叉点，然后筛选出与浓度升高幅度最大的观测井距离最近的交叉点确定为污染源位置，进一步简化了识别污染源位置的方法，减少了工作量，提高了识别污染源位置的效率和准确度。
本发明实施例第二方面提供地下水污染源位置识别装置，包括：第一水样采集模块，用于通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样，以及用于通过以第二预设频率采集第二抽水井的水样得到多个第二水样；所述第一抽水井和所述第二抽水井位于待确定污染源位置的区域内；第一浓度检测模块，用于通过检测所述多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；以及用于通过检测所述多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列；时间确定模块，用于基于所述第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，以及用于基于所述第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；所述第一污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第一抽水井位置所用的时间，所述第二污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第二抽水井位置所用的时间；区域确定模块，用于根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及所述第一抽水井位置，确定第一区域，以及用于根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及所述第二抽水井位置，确定第二区域；其中，所述第一区域表示待确定污染源位置的一个区域范围，所述第二区域表示待确定污染源位置的另一个区域范围；第一位置确定模块，用于根据所述第一区域与所述第二区域的重合区域确定污染源位置。
本发明实施例第三方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一可选实施方式所述的地下水污染源位置识别方法。
本发明实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一可选实施方式所述的地下水污染源位置识别方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中地下水污染源位置识别方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中抽水井和观测井的位置关系示意图。
图3为本发明另一实施例中抽水井的结构示意图。
图4为本发明另一实施例中地下水污染源位置识别方法的流程示意图。
图5为本发明实施例中确定采集参数的流程示意图。
图6为本发明实施例中确定第一区域和第二区域的流程示意图。
图7为本发明实施例中确定圆形的第一区域和圆形的第二区域的流程示意图。
图8为本发明再一实施例中地下水污染源位置识别方法的流程示意图。
图9为本发明实施例中地下水污染源位置识别方法中可选的一种实施流程的示意图。
图10为本发明另一实施例中地下水污染源位置识别装置的结构框图。
图11为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
目前常用的基于水动力学分析实现地下水污染溯源的方法主要包括：
方法一，根据天然地下水流向布设地下水监测点，利用地下水监测点采样分析结果，采用地统计学空间插值方法，获取地下水中污染物的浓度分布，根据高浓度污染物分布位置，识别污染源信息。该方法对于地下水动力条件较强，污染展布较为均匀的地下水污染场地应用效果较好。
方法二，在现场调查获取了场地现状污染分布基础上，采用数值模拟方法，反演求解污染源信息，该方法的精度依赖于场地调查的精度及场地概念模型的完善程度。通常所需计算量和工作量相对较大，且操作专业性较强。
现有识别低渗场地地下水污染源的方案存在成本高、效率低、应用条件限制、工作量大等问题。
本发明实施例提供的地下水污染源位置识别方法，如图1所示，包括：
步骤101：通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样，通过以第二预设频率采集第二抽水井的水样得到多个第二水样；第一抽水井和第二抽水井位于待确定污染源位置的区域内。
具体地，如图2所示，第一抽水井1至少包括一个抽水井，第二抽水井2至少包括一个抽水井，抽水井可利用场地现有高浓度井，也可在高浓度区补充建井。抽水井应为污染含水层完整井，为便于开展抽水与监测，抽水井径至少为110mm，井管材质应不影响采样分析结果，以不锈钢管、硬聚氯乙烯(Unplasticized Poly Vinyl Chloride，UPVC)管等管材可选。抽水流量需保持抽水过程持续，并形成尽量大的水位降深，提高人工强化效率，因为降深大，形成的水位差大，相当于压力大，动力大，水和水中的污染物就会更快的到井里来。两抽水井可同时，也可分别开展抽水。
实施抽水前，设计符合场地水文地质特征的抽水井位置、流量等参数。确保持续抽水的同时降低抽水和抽出水处理的成本、缩短污染源定位用时，并降低因抽水造成污染物扩散的风险，防止二次污染。利用装置如图3所示，抽水井设置于包气带9和污染含水层10中，包气带9指地面以下、潜水面以上与大气相通的地带，地下水位11，抽水泵12：第一抽水井1、第二抽水井2，观测井1、观测井2、观测井3、观测井4、观测井5、观测井6，当第一抽水井1利用抽水泵12开展抽水时，污染地下水通过输水管路15被抽出，利用流量监测装置16观测流量，并同步观测记录水位，通过样品采集口17定期采集抽出水样品，检测特征污染物浓度，其余污染地下水通过收集装置18回收转运。第二抽水井2的实施过程可与第一抽水井1一致，本实施例不再进行赘述。
实施抽水过程中，对抽水井中流量，抽水井及观测井水位开展监测，水位监测频率参考抽水试验规程，并每天对场地地下水流场进行统测。根据第一预设频率和第二预设频率采集抽水井中地下水样品，第一预设频率和第二预设频率根据实际情况设置，例如第一预设频率和/或第二预设频率为初始每6小时一次，水样分析指标以场地特征污染物为主，并兼顾地下水常规化学组分等，例如，场地为某个工厂，则场地特征污染物为与工厂生产相关的污染物，污染物包括氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、汞、镉、铬、砷等污染物中的一种或多种。可选地，本实施例可根据监测结果动态调整第一预设频率和/或第二预设频率，保障可掌握抽水过程中浓度-时间曲线的变化特征。
步骤102：通过检测多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；通过检测多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列。具体地，检测多个第一水样和多个第二水样的污染物浓度，可以检测一种污染物浓度，也可以检测多种污染物浓度，第一污染物浓度时间序列为多个第一水样的污染物浓度和对应的采样时间组成，第二污染物浓度时间序列为多个第二水样的污染物浓度和对应的采样时间组成，一种污染物对应一个污染物浓度时间序列，例如，检测第一水样的多种污染物浓度，可以得到多个第一污染物浓度时间序列。
步骤103：基于第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；第一污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第一抽水井位置所用的时间，第二污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第二抽水井位置所用的时间。具体地，对第一污染物浓度时间序列进行拟合，根据拟合后的函数可以得到第一污染物运移时间，对第二污染物浓度时间序列进行拟合，根据拟合后的函数可以得到第二污染物运移时间。
步骤104：根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及第一抽水井位置，确定第一区域；根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及第二抽水井位置，确定第二区域；其中，第一区域表示待确定污染源位置的一个区域范围，第二区域表示待确定污染源位置的另一个区域范围。
具体地，根据第一污染物运移时间、污染物移动速率可以得到污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离和污染物运移时间的关系，进而可以得到从污染源位置运移至抽水井位置的距离。根据污染源位置运移至抽水井位置的距离和抽水井的位置确定污染源位置的一个区域范围，例如，这个区域范围为正方形，以抽水井的位置为中心，污染源位置至抽水井位置的直线距离为正方形的一个边长，如果这个区域范围为圆，以抽水井的位置为圆心，污染源位置至抽水井位置的直线距离为圆的一个半径。
步骤105：根据第一区域与第二区域的重合区域确定污染源位置。具体地，根据确定的第一区域和第二区域确定他们的重合区域，从重合区域中确定污染源位置，例如选择重合区域的中心作为污染源位置，或者选择重合区域的交点作为污染源位置等。
本发明实施例通过检测得到的两个污染物浓度时间序列、污染物移动速率和两个抽水井位置确定了两个污染源位置所在区域，基于两个区域的重合区域确定污染源位置，实现利用便捷的方法识别污染源位置，降低了识别污染源位置的成本，提高了识别污染源位置的效率。
在一实施例中，如图4所示，地下水污染源位置识别方法，还包括：
步骤201：通过以第三预设频率采集多个观测井的水样得到各观测井的多个第三水样；其中，多个观测井包围第一抽水井和第二抽水井。具体地，观测井数量可以根据需要选择，在一实施例中，如图2所示，观测井数量为6个，观测井均匀分布在抽水井周边四个方位，第一抽水井1周边为第一观测井3、第二观测井4、第三观测井5、第四观测井6，第二抽水井2周边为第三观测井5、第四观测井6、第五观测井7、第六观测井8。抽水井与观测井之间的距离根据场地水文地质条件确定。第三预设频率根据实际情况设置。
步骤202：通过检测各观测井的多个第三水样的污染物浓度，生成各观测井的第三污染物浓度时间序列。具体地，检测各观测井的多个第三水样的污染物浓度，可以检测一种污染物浓度，也可以检测多种污染物浓度，第三污染物浓度时间序列由多个第三水样的污染物浓度和对应的采样时间组成。
步骤203：根据重合区域和各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置。具体地，根据各观测井的第三污染物浓度时间序列确定不同区域内的观测井中污染物浓度变化差异，根据污染物浓度升高趋势将观测井排序，根据浓度升高幅度最大的观测井位置和重合区域筛选污染源位置，例如在重合区域边界存在多个交点，距离浓度升高幅度最大的观测井最近的交点即为污染源位置。
本实施例通过设置观测井，根据浓度升高幅度最大的观测井位置和重合区域筛选污染源位置，降低识别污染源位置的偏差，进一步提升识别污染源位置的准确度。
在一实施例中，如图5所示，通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样之前，还包括：
步骤301：获取水文地质特征和地下水污染特征。具体地，在采集之前需要先对场地进行调查，调查水文地质特征，例如地形信息、地质信息、地下水的分布，地下水流场特征，地下水化学等，地下水污染特征包括污染问题及原因，地下水污染物种类等。
步骤302：根据水文地质特征和地下水污染特征确定采集参数，采集参数包括第一抽水井位置、第二抽水井位置、多个观测井位置、第一预设频率、第二预设频率及第三预设频率中的至少一种。具体地，调查水文地质特征和地下水污染特征后，根据调查结果设计符合场地水文地质特征的抽水井位置、流量、观测井位置或采集频率等参数。
本发明实施例根据水文地质特征和地下水污染特征确定采集参数可以设计因地制宜的采集参数，提高采集水样的准确度，进而提高确定污染源位置的准确度。
在一实施例中，如图6所示，基于第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间，包括：从用于表征第一污染物浓度时间序列的第一浓度时间函数中读取第一污染物运移时间，从用于表征第二污染物浓度时间序列的第二浓度时间函数中读取第二污染物运移时间。
具体地，第一浓度时间函数为根据公式(1)对第一污染物浓度时间序列进行拟合得到的函数，第二浓度时间函数为根据公式(1)对第二污染物浓度时间序列进行拟合得到的函数，公式(1)具体如下：
其中，C1、C2为抽水前、后抽水井中污染物浓度(M/L3)，ta为对应浓度时间函数的浓度时间曲线的曲线中点，代表通过浓度时间曲线获得的污染物运移时间，dt为时间常数。利用公式(1)拟合后可以得到C1、C2和ta。
本发明实施例通过对污染物浓度时间序列进行拟合得到浓度时间函数，利用浓度时间函数确定污染物运移时间，减少了计算过程，提高了工作效率，且无条件限制。
在一实施例中，如图4所示，根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及第一抽水井位置，确定第一区域；根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及第二抽水井位置，确定第二区域，包括：
步骤401：根据第一污染物运移时间和污染物移动速率确定第一距离，根据第一抽水井位置和第一距离确定第一区域。
具体地，根据达西定律流量等于过水断面面积乘以流速，可以得到流速和污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离的关系，利用微积分可以得到污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离和污染物运移时间的关系，即公式(2)，公式如下：
其中，l为污染源至抽水井的距离，q0为抽水速率(L3/T)，h0为含水层厚度，ne为有效孔隙度。将公式(1)得到的污染物运移时间代入公式(2)可以得到从污染源位置运移至抽水井位置的距离。根据污染源位置运移至抽水井位置的距离和抽水井的位置确定污染源位置的一个区域范围。利用公式(2)可以得到从污染源位置运移至第一抽水井位置的距离，例如，这个区域范围为正方形，以抽水井的位置为中心，污染源位置至抽水井位置的直线距离为正方形的对角线的一半。
步骤402：根据第二污染物运移时间和污染物移动速率确定第二距离，根据第二抽水井位置和第二距离确定第二区域；其中，第一距离表示污染源位置至第一抽水井位置的距离，第二距离表示污染源位置至第二抽水井位置的距离；第一区域的边界上的至少一个位置到第一抽水井位置的距离为第一距离，第二区域的边界上的至少一个位置到第二抽水井位置的距离为第二距离。具体限定以及内容可以参见步骤401，在此不再赘述。
本发明实施例根据污染物运移时间和污染物移动速率确定污染源位置到抽水井的距离，提高了确定污染物到抽水井的距离的准确度，根据抽水井位置和污染源位置到抽水井的距离确定污染源的位置区域进一步提高了识别污染源位置的准确度。
在一实施例中，如图7所示，根据第一抽水井位置和第一距离确定第一区域，根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及第二抽水井位置，确定第二区域，包括：
步骤501：以第一抽水井位置为圆心且以第一距离为半径，确定圆形的第一区域。具体地，污染源的位置可能位于第一抽水井的四周中任一方向，第一距离为污染源位置到第一抽水井位置的距离，则污染源位置在以第一抽水井位置为圆心且以第一距离为半径的圆形区域内。
步骤502：根据第二抽水井位置和第二距离确定第二区域，包括：以第二抽水井位置为圆心且以第二距离为半径，确定圆形的第二区域。具体限定以及内容可以参见步骤401，在此不再赘述。
本发明实施例通过以抽水井位置为圆心且以污染源位置到抽水井的距离为半径，确定圆形的区域为污染源位置所在区域，提高了确定污染源所在位置的区域的准确度，进而提高了确定污染源位置的准确度。
在一实施例中，如图8所示，根据重合区域和各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置，包括：
步骤601：基于重合区域确定第一区域的边界与第二区域的边界的多个交叉点。具体地，由于第一区域和第二区域均为污染源位置所在区域，当第一区域和第二区域为以抽水井位置为圆心且以污染源位置到抽水井的距离为半径的圆形区域时，污染源位置位于第一区域的边界与第二区域的边界，由此，第一区域的边界与第二区域的边界的交叉点即为可能是污染源位置的位置。
步骤602：基于各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定浓度升高幅度最大的观测井。具体地，距离污染源位置越近，污染物浓度变化越大，浓度升高幅度越大，可以通过检测不同时间观测井的水样的污染物浓度确定污染物浓度升高幅度最大的观测井位置以辅助确定污染源位置。
步骤603：从多个交叉点中，筛选出与浓度升高幅度最大的观测井距离最近的交叉点，确定为污染源位置。具体地，确定污染物浓度升高幅度最大的观测井位置后，从多个交叉点中选择离污染物浓度升高幅度最大的观测井位置最近的交叉点，此交叉点可以确定为污染源位置。
本发明实施例通过确定第一区域的边界与第二区域的边界的多个交叉点，然后筛选出与浓度升高幅度最大的观测井距离最近的交叉点确定为污染源位置，进一步简化了识别污染源位置的方法，减少了工作量，提高了识别污染源位置的效率和准确度。
在一具体实施例中，如图9所示，根据水文地质特征和地下水污染特征设计采集参数，根据采集参数利用第一抽水井和第二抽水井进行抽水采集水样，同时监测水位和流量，对采集的地下水样品进行检测污染物浓度，分别生成第一污染物浓度时间序列和第二污染物浓度时间序列，利用公式(1)分别对第一污染物浓度时间序列和第二污染物浓度时间序列进行拟合，得到拟合后的第一浓度时间函数和第二浓度时间函数，根据第一浓度时间函数和公式(2)可以得到第一污染物运移时间，根据第二浓度时间函数和公式(2)可以得到第二污染物运移时间，根据第一污染物运移时间得到污染源位置到第一抽水位置的距离，根据第二污染物运移时间得到污染源位置到第二抽水位置的距离，以第一抽水井位置为圆心，以污染源位置到第一抽水位置的距离为半径，得到第一区域，以第一抽水井位置为圆心，以污染源位置到第一抽水位置的距离为半径，得到第二区域，确定第一区域的边界与第二区域的边界的多个交叉点，根据各观测井的污染物浓度时间序列，从多个交叉点中筛选确定距离浓度升高幅度最大的观测井最近的交叉点为污染源位置。
本发明实施例还提供地下水污染源位置识别装置，如图10所示，包括：
第一水样采集模块11，用于通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样，以及用于通过以第二预设频率采集第二抽水井的水样得到多个第二水样；第一抽水井和第二抽水井位于待确定污染源位置的区域内；
第一浓度检测模块12，用于通过检测多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；以及用于通过检测多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列；
时间确定模块13，用于基于第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，以及用于基于第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；第一污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第一抽水井位置所用的时间，第二污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第二抽水井位置所用的时间；
区域确定模块14，用于根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及第一抽水井位置，确定第一区域，以及用于根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及第二抽水井位置，确定第二区域；其中，第一区域表示待确定污染源位置的一个区域范围，第二区域表示待确定污染源位置的另一个区域范围；
第一位置确定模块15，用于根据第一区域与第二区域的重合区域确定污染源位置。
上述地下水污染源位置识别装置的具体限定以及有益效果可以参见上文中方法实施例的部分，在此不再赘述。
本发明实施例提供的地下水污染源位置识别装置，还包括：
第二水样采集模块16，用于通过以第三预设频率采集多个观测井的水样得到各观测井的多个第三水样；其中，多个观测井包围第一抽水井和第二抽水井。
第二浓度检测模块17，用于通过检测各观测井的多个第三水样的污染物浓度，生成各观测井的第三污染物浓度时间序列。
第二位置确定模块18，用于根据重合区域和各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置。
本发明实施例提供的地下水污染源位置识别装置，还包括：
特征获取模块19，用于获取水文地质特征和地下水污染特征。
参数确定模块20，用于根据水文地质特征和地下水污染特征确定采集参数，采集参数包括第一抽水井位置、第二抽水井位置、多个观测井位置、第一预设频率、第二预设频率及第三预设频率中的至少一种。
上述各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图11是根据一示例性实施例提出的一种电子设备的硬件结构示意图。如图11所示，该设备包括一个或多个处理器21以及存储器22，存储器22包括持久内存、易失内存和硬盘，图11中以一个处理器21为例。该设备还可以包括：输入装置23和输出装置24。处理器21、存储器22、输入装置23和输出装置24可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。
处理器21可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器21还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器22作为一种非暂态计算机可读存储介质，包括持久内存、易失内存和硬盘，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块。处理器21通过运行存储在存储器22中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意地下水污染源位置识别方法。
存储器22可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据、需要使用的数据等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至数据处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置23可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置24可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个模块存储在存储器22中，当被一个或者多个处理器21执行时，执行如图1所示的地下水污染源位置识别方法。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (8)

1.地下水污染源位置识别方法，其特征在于，包括：
通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样，通过以第二预设频率采集第二抽水井的水样得到多个第二水样；所述第一抽水井和所述第二抽水井位于待确定污染源位置的区域内；
通过检测所述多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；通过检测所述多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列；
基于所述第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于所述第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；所述第一污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第一抽水井位置所用的时间，所述第二污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第二抽水井位置所用的时间；
其中，所述基于第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间，包括：
从用于表征第一污染物浓度时间序列的第一浓度时间函数中读取第一污染物运移时间，从用于表征第二污染物浓度时间序列的第二浓度时间函数中读取第二污染物运移时间；
具体地，第一浓度时间函数为根据公式(1)对第一污染物浓度时间序列进行拟合得到的函数，第二浓度时间函数为根据公式(1)对第二污染物浓度时间序列进行拟合得到的函数，公式(1)具体如下：
其中，C1、C2为抽水前、后抽水井中污染物浓度(M/L3)，ta为对应浓度时间函数的浓度时间曲线的曲线中点，代表通过浓度时间曲线获得的污染物运移时间，dt为时间常数，利用公式(1)拟合后可以得到C1、C2和ta；
根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及所述第一抽水井位置，确定第一区域；根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及所述第二抽水井位置，确定第二区域；其中，所述第一区域表示待确定污染源位置的一个区域范围，所述第二区域表示待确定污染源位置的另一个区域范围；
其中，根据所述第一污染物运移时间和所述污染物移动速率确定第一距离，根据所述第一抽水井位置和所述第一距离确定第一区域；根据所述第二污染物运移时间和所述污染物移动速率确定第二距离，根据所述第二抽水井位置和所述第二距离确定第二区域；
具体地，根据达西定律流量等于过水断面面积乘以流速，得到流速和污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离的关系，利用微积分得到污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离和污染物运移时间的关系，即公式(2)，公式如下：
其中，l为污染源至抽水井的距离，q0为抽水速率(L3/T)，h0为含水层厚度，ne为有效孔隙度，将公式(1)得到的污染物运移时间代入公式(2)得到从污染源位置运移至抽水井位置的距离，根据污染源位置运移至抽水井位置的距离和抽水井的位置确定污染源位置的一个区域范围，利用公式(2)可以得到从污染源位置运移至第一抽水井位置的距离；
其中，第一距离表示污染源位置至第一抽水井位置的距离，第二距离表示污染源位置至第二抽水井位置的距离；第一区域的边界上的至少一个位置到第一抽水井位置的距离为第一距离，第二区域的边界上的至少一个位置到第二抽水井位置的距离为第二距离；
根据所述第一区域与所述第二区域的重合区域确定污染源位置。
2.根据权利要求1所述的地下水污染源位置识别方法，其特征在于，还包括：
通过以第三预设频率采集多个观测井的水样得到各观测井的多个第三水样；其中，所述多个观测井包围所述第一抽水井和所述第二抽水井；
通过检测所述各观测井的多个第三水样的污染物浓度，生成各观测井的第三污染物浓度时间序列；
根据所述重合区域和所述各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置。
3.根据权利要求2所述的地下水污染源位置识别方法，其特征在于，所述通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样之前，还包括：
获取水文地质特征和地下水污染特征；
根据所述水文地质特征和地下水污染特征确定采集参数，所述采集参数包括所述第一抽水井位置、所述第二抽水井位置、所述多个观测井位置、所述第一预设频率、所述第二预设频率及所述第三预设频率中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的地下水污染源位置识别方法，其特征在于，所述根据所述第一抽水井位置和所述第一距离确定第一区域，包括：
以所述第一抽水井位置为圆心且以所述第一距离为半径，确定圆形的第一区域；
所述根据所述第二抽水井位置和所述第二距离确定第二区域，包括：以所述第二抽水井位置为圆心且以所述第二距离为半径，确定圆形的第二区域。
5.根据权利要求4所述的地下水污染源位置识别方法，其特征在于，所述根据所述重合区域和所述各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定污染源位置，包括：
基于所述重合区域确定所述第一区域的边界与所述第二区域的边界的多个交叉点；
基于所述各观测井的第三污染物浓度时间序列，确定浓度升高幅度最大的观测井；
从所述多个交叉点中，筛选出与所述浓度升高幅度最大的观测井距离最近的交叉点，确定为污染源位置。
6.地下水污染源位置识别装置，其特征在于，包括：
第一水样采集模块，用于通过以第一预设频率采集第一抽水井的水样得到多个第一水样，以及用于通过以第二预设频率采集第二抽水井的水样得到多个第二水样；所述第一抽水井和所述第二抽水井位于待确定污染源位置的区域内；
第一浓度检测模块，用于通过检测所述多个第一水样的污染物浓度，生成第一污染物浓度时间序列；以及用于通过检测所述多个第二水样的污染物浓度，生成第二污染物浓度时间序列；
时间确定模块，用于基于所述第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，以及用于基于所述第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间；所述第一污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第一抽水井位置所用的时间，所述第二污染物运移时间表示污染物从污染源位置运移至第二抽水井位置所用的时间；
其中，所述基于第一污染物浓度时间序列确定第一污染物运移时间，基于第二污染物浓度时间序列确定第二污染物运移时间，包括：
从用于表征第一污染物浓度时间序列的第一浓度时间函数中读取第一污染物运移时间，从用于表征第二污染物浓度时间序列的第二浓度时间函数中读取第二污染物运移时间；
具体地，第一浓度时间函数为根据公式(1)对第一污染物浓度时间序列进行拟合得到的函数，第二浓度时间函数为根据公式(1)对第二污染物浓度时间序列进行拟合得到的函数，公式(1)具体如下：
其中，C1、C2为抽水前、后抽水井中污染物浓度(M/L3)，ta为对应浓度时间函数的浓度时间曲线的曲线中点，代表通过浓度时间曲线获得的污染物运移时间，dt为时间常数，利用公式(1)拟合后可以得到C1、C2和ta；
区域确定模块，用于根据第一污染物运移时间、污染物移动速率及所述第一抽水井位置，确定第一区域，以及用于根据第二污染物运移时间、污染物移动速率及所述第二抽水井位置，确定第二区域；其中，所述第一区域表示待确定污染源位置的一个区域范围，所述第二区域表示待确定污染源位置的另一个区域范围；
其中，根据所述第一污染物运移时间和所述污染物移动速率确定第一距离，根据所述第一抽水井位置和所述第一距离确定第一区域；根据所述第二污染物运移时间和所述污染物移动速率确定第二距离，根据所述第二抽水井位置和所述第二距离确定第二区域；
具体地，根据达西定律流量等于过水断面面积乘以流速，得到流速和污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离的关系，利用微积分得到污染物从污染源位置运移至抽水井位置的距离和污染物运移时间的关系，即公式(2)，公式如下：
其中，l为污染源至抽水井的距离，q0为抽水速率(L3/T)，h0为含水层厚度，ne为有效孔隙度，将公式(1)得到的污染物运移时间代入公式(2)得到从污染源位置运移至抽水井位置的距离，根据污染源位置运移至抽水井位置的距离和抽水井的位置确定污染源位置的一个区域范围，利用公式(2)可以得到从污染源位置运移至第一抽水井位置的距离；
其中，第一距离表示污染源位置至第一抽水井位置的距离，第二距离表示污染源位置至第二抽水井位置的距离；第一区域的边界上的至少一个位置到第一抽水井位置的距离为第一距离，第二区域的边界上的至少一个位置到第二抽水井位置的距离为第二距离；
第一位置确定模块，用于根据所述第一区域与所述第二区域的重合区域确定污染源位置。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-5任一项所述的地下水污染源位置识别方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1-5任一项所述的地下水污染源位置识别方法。
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