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Pumping Optimization for Groundwater Remediation Under Uncertainty Using an Improved Hiking Optimization Algorithm

delete2026-04-02
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PRE
AI
X
Xuemin Xia *
Y
Yujie Yang
S
Simin Jiang
X
Xianwen Li
DOI:10.1007/s11270-026-09419-ydelete
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摘要

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本研究提出了一种改进的徒步优化算法(IHOA),用于在参数不确定条件下优化异质含水层中的抽水-处理系统。其关键创新在于一个自适应扫掠因子(SF)机制,该机制根据收敛进程动态调整搜索半径,有效平衡了探索与开发。研究在中国浙江省东南部的一个三氯乙烯(TCE)污染场地进行了全面的数值实验。结果表明,IHOA在解的质量和计算效率方面均优于传统遗传算法(GA)、改进遗传算法(IGA)和原始徒步优化算法(HOA),优化时间减少了73.75%,同时实现了更低的目标函数值。敏感性分析显示,当对数水力传导率方差从0.25增加到1.00时,修复性能系统性地下降,平均残留污染物质量增加181%,其标准差增加189%。此外,将180天的修复期划分为六个应力期(每个30天)比单一应力期减少了43%的残留质量,尤其在羽流边界处改善显著(浓度降低33–38%)。最显著的是,IHOA优化解表现出稳健的跨场地适应性,即使应用于与优化时所用传导场显著不同的场地下仍能保持有效性。这些发现为在不确定性条件下设计高效地下水修复系统提供了理论见解和实用工具,对于在确保监管合规的同时降低场地表征成本具有重要启示。
Keyword:
Groundwater remediation
P&T optimization
Hydraulic conductivity heterogeneity
Adaptive optimization algorithm
Parameter uncertainty

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water, air, & soil pollution
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