近年来由于石油工业导致的一系列不利的影响和健康风险,使得石油污染地下水管理研究备受关注。因此,本论文致力于地下水污染风险评估、修复优化和多指标决策分析研究,以期为污染场地管理实践提供有效的决策支持和建议。本文主要研究内容归纳为如下几点：(1)污染场地风险评价可以有效地分析污染物对当地居民健康造成的不利影响,并能为场地修复实践提供有效的决策支持。因此,本文开发了一个综合的模拟风险评价方法用来评价某石油污染场地的地下水污染健康风险。该方法分析了不同修复技术(自然降解和抽-注修复)实施不同修复周期(1,10,20,30和60年后)的修复效果。通过模拟模型获取的不同修复条件作用下的苯浓度作为生命过量致癌风险模型(ELCR)的输入,用ELCR模型计算污染所导致的健康风险值。研究结果表明,该模型能够有效地评估作为饮用水源的地下水对人体健康风险的影响,并且可以有效识别各种修复方案作用下风险水平的变化情况。(2)在地下水污染风险评价过程中往往存在固有的不确定性,如果忽略这些不确定性将会带来不正确的评价结果,从而给场地管理者提供错误的信息甚至会影响修复决策的正确制定。因此,本文提出了一个综合模拟-评价方法(ISAA)用来分析多种不确定条件下,地下水受石油污染所导致的健康风险。该方法考虑了预测模型(污染物传输模拟模型和风险指数模型)中参数的多种不确定性,将模糊模拟技术与拉丁超立方抽样模拟技术结合起来构建了模糊拉丁超立方抽样模拟技术(FLHS)。该方法利用基于模糊规则的风险评价方法(FRRA)来表征综合风险水平,通过模糊规则的推导操作来解决FLHS模拟和健康风险量化过程的主观不确定性。本研究将所开发的方法用于一个苯污染场地的健康风险评价,结果表明该方法能有效处理健康风险评价过程中的复杂的不确定性影响及交互作用,并能为识别经济-高效的场地管理方案提供决策支持。(3)由于地下水修复系统中很多修复控制变量如井位布置、抽水速率、注氧速率和营养液注入速率等对修复效果有很大的影响。如果在污染物修复过程中,不能有效地识别过程控制变量将会导致大量的财力物力浪费。因此,本文开发了一个基于模糊模拟的优化方法(FSOA)用来获得不确定条件下苯污染地下水修复系统的最优修复设计。FSOA方法综合了修复过程预测(生物修复和抽-注修复)、模糊模拟和基于模糊-期望的优化技术。该方法具有以下优点：(a)考虑了综合修复方案,(b)考虑了模拟和优化过程中的不确定性,(c)通过回归模型建立了不同修复方案与修复效果的响应关系。研究结果表明通过该方法可以获得最优的修复方案使得苯污染浓度满足环境标准同时保证系统运行费用最小。(4)由于修复管理过程的复杂性,决策者从大量修复方案中选择最优修复方案时经常会受各种因素的影响,诸如环境影响、社会的认可和系统费用等问题。因此,本文开发了基于模拟的模糊多指标决策分析方法(SFMCDA)用来实现石油污染场地修复方案优选。SFMCDA整合了修复过程模拟(使用BIOPLUME Ⅲ模型)和模糊排名(基于模糊TOPSIS方法),可以权衡费用-风险和不确定性因素的影响,比较分析各种修复方案运行效果。将该方法应用于一个遭受苯泄漏污染的场地修复管理中,其中考虑了六种修复方案,包括自然降解(NA)、抽注修复(PAT)和生物强化修复(ENA)以及它们的组合。该研究还考虑了包括费用和风险方面相关的六种模糊指标,运用模糊TOPSIS方法来比较不同修复方案的效益。研究结果表明,该方法可以有效分析污染物传输模拟过程中的模糊输入、相应的费用以及利益相关者的偏好,并能够为决策者提供不同修复方案的优化排序。(5)基于各种理论研究成果,研究者还开展了辽河油田石油污染场地管理实例研究。研究中将两相真空抽吸(DPVE)和生物强化修复技术用于场地的污染修复。为进一步分析修复效果,开展了基于多相、多标准的环境风险评价,得出重点防治区域,为后续深入的污染治理提供决策支持。同时,开发了一个基于模拟的模糊多目标优化模型(SFMOP)用来优化抽吸治理和生物强化修复运行条件。SFMOP整合了修复过程模拟和模糊多目标优化方法。为了求解SFMOP模型,使用逐步聚类回归分析(SCA)方法创建一系列的近似模拟模型用来识别系统运行条件(如抽水速率)和苯浓度的响应关系。为了解决在选择目标权重时的主观性问题,采用模糊多目标优化方法将多目标模型转化为单目标函数。通过SFMOP模型求解可以获得三天修复的最优修复条件：0.008,0,0.0024和0.0056m3/s(相应的费用为42,726.5元),七天修复的最优修复条件：0.0044,0,0.0012和0.0032m3/s(相应的费用为54,832.4元)。这个结果表明如果想在短期内控制污染,需要花费较多的人力物力。