裂隙介质VOCs传输扩散通量高效预测建模框架及突破点探析

摘要

地下水有机污染是全球可持续发展与水安全的长期威胁。裂隙基岩(包括裂隙化多孔介质沉积岩、火成岩、溶隙化碳酸盐岩)含水层分布广泛，是挥发性有机物(VOCs)污染的主要对象之一。量化裂隙介质中VOCs的传输扩散过程，对环境系统保护与资源安全利用至关重要。然而，在较大尺度条件下此类建模往往高度复杂，实现对污染物传输扩散通量的快速、便捷与精准预测，仍面临巨大挑战。基于此，本文分析了裂隙介质VOCs传输扩散通量建模的复杂性及高效精准预测的难点，针对性地阐释了裂隙介质VOCs传输扩散通量高效预测综合建模框架，并给出了高效统计替代模型建模框架与高效智能预测模型建模框架的应用案例。最后，提出了裂隙介质VOCs传输扩散通量高效精准建模未来需进一步研究的重要问题及瓶颈突破路径，包括：裂隙网络中VOCs传输扩散通量高效预测等效降维建模方法、基于知识图谱的多维度深度融合综合建模、基于仿真模拟与本构/统计关系数据强化驱动的人工智能建模，以及基于应用场景条件与综合建模框架的裂隙介质VOCs通量高效精准预测智能化建模软件系统。本文所提出的综合建模框架、典型案例建模流程及未来应深入研究的突破方向与途径，有助于解决复杂条件地下水环境系统VOCs多相态污染物关键界面通量高效精准预测与量化难题，可望为地下水污染高效修复与风险优化管控提供重要支撑。

关键词

裂隙介质 / 地下水环境 / NAPLs / VOCs / 高效与精准预测 / 综合建模框架