基于高分辨率磁力测量与花粉授粉算法优化的垃圾填埋场地下渗滤液迁移路径非侵入性划定研究

《Scientific Reports》：Integrating high-resolution magnetic surveys and metaheuristic optimization for quantitative characterization of subsurface magnetic sources in a municipal landfill

　　

摘要

垃圾填埋渗滤液通过将有毒金属和有机污染物输送到周围土壤和地下水中，构成了重大环境风险。本研究建立了一个快速、非侵入性的地球物理框架，利用高分辨率磁力测量，并结合先进的磁数据处理和元启发式优化，用于划定潜在的地下渗滤液路径。使用质子预进动磁力仪在印度尼西亚泗水的贝诺沃垃圾填埋场共采集了 246 个磁测量点。数据经过日变化改正、国际地磁参考场（IGRF）去除、向上延拓、归极化（RTP）变换、解析信号、一阶垂直梯度和水平梯度分析处理，以增强异常定位和源边界划定。结果得出的归极化磁异常范围为 -8000 至 +7200 nT，主要集中在填埋场的北部和西部区域。代表性异常通过使用花粉授粉算法（FPA）优化的正演建模进行了定量解释，识别出深度约为 11-29 米的简化球体和圆柱体磁源体。优化过程一致收敛，残差失配低于 0.1 nT，表明数值收敛稳定，且观测磁响应与模型磁响应之间具有极好的一致性。解释得出的磁源分布在空间上与研究区域已知的地质和水文地质框架一致，并识别出可能与渗滤液迁移相关的优先地下区域。尽管单独的磁力测量无法直接确认污染物存在或渗滤液成分，但识别出的异常区域为后续的水化学、钻孔或互补地球物理调查提供了客观目标。这些发现表明，将磁力测量与元启发式优化相结合，为垃圾填埋场监测、环境风险评估和地下水保护提供了一种有效、可扩展且非侵入性的方法。