地下水是一种重要的水资源,甚至是许多城市唯一的供水水资源.长期、高强度开采,许多城市出现大范围地下水位下降,水资源匮乏问题日益突出,并产生一系列环境地质问题.调整、优化地下水动态监测网,科学地管理与控制地下水资源,已成为许多城市共同面临的课题.该文选择大庆油田西部地区作为研究区,研究了地下水动态观测网的优化设计.大庆油田开发、城市建设、工业和生活用水,主要来源于地下水的开采.大庆长垣以西地区(研究区)有34座水源地,地下水总开采量为81.9×10<4>m<3>/d,已形成4000多平方公里的地下水位降落漏斗区.论文在地质分析的基础上,建立了研究区水文地质概念模型和地下水流系统确定—随机性数值模型.论文采用卡尔曼滤波与地下水流有限元数值模型耦合技术,对研究区地下水流系统进行定量分析;运用卡尔曼滤波的最优估计递推算法进行模型校正;得出18个确定性参数区和13个随机性参数区.经过t检验和卡方检验,认为该模型的可信度为95%.经过对研究区地下水流系统分析、现有监测网质量评价以及最优监测网的设计,认为:(1)地下水流系统确定—随机性数值模型是定量描述地下水系统特征的重要模型,比以往运用的确定性模型(有限差分,有限元等数值方法求解)考虑问题全面(不仅考虑地下水系统的确定性因素,而且考虑了随机性因素);(2)卡尔曼滤波与地下水流数值模型耦合技术,是定量研究人类活动条件下地下水动态监测网优化设计的极好方法;(3)运用卡尔曼滤波最优递推算法,校正地下水流系统确定—随机性数值模型,可得到确定性参数和随机性参数,并可获得拟合的可靠性和置信区间,改变了以往人为拟合的随意性.(4)由于卡尔曼滤波与地下水流数值模型耦合技术,计算量大,难以应用实际问题,该次在算法上进一步改进,使这一技术可用于解决大面积、多节点的实际问题.可在微机上实现.(5)通过监测网质量分析,备选方案对比,得出了研究区由88个监测孔组成的最优网,可以最佳地监测地下水位降落漏斗的扩展状况.