一种地下水水源地分区管理方法与流程

本发明涉及地下水资源管理与水源地保护，特别是涉及一种地下水水源地分区管理方法。

背景技术：

1、地下水水源地分区管理在工程实践中需要长期稳定可执行的分区等级与措施，与之相矛盾的是，监测数据缺失、实际水文地质条件复杂、模型参数不确定高而导致分区结果不准确、分区稳定性差，提高分区精度需要大量投入。

2、在孔隙水潜水型、傍河等类型水源地中，污染物迁移受地下水位—开采漏斗、河流—地下水交换以及含水层介质非均质性共同控制，导致同一区域在不同时间段的污染贡献与管理优先级会发生变化；但现实中监测井数量有限、监测频次受成本约束，且水质数据、地质参数、土地利用与污染源信息来源多样、尺度不一。当分区方法不能处理这种异构性与不确定性时，所获得的分区图就无法科学、有效指导管理工作。

3、现有技术的常见做法包括：以水质等级或单一风险评价结果划分管控区；或采用脆弱性指数（如drastic）与水质、污染源进行加权叠加得到分区结果。这类方法在实际应用中主要存在以下实质性缺陷：（1）权重固化与主观偏差难避免，导致跨区域可移植性差；（2）缺少风险—管理的一致性机制，要么“风险主导过强”，要么“风险被忽略”；（3）不确定性未被量化，导致分区等级随数据更新频繁跳变，管理不可执行；（4）缺少以“最小成本”实现更新的机制，导致分区维护成本高。基于上述四个方面存在的明显技术短板，需要一种能够同时满足可靠性、稳定性与经济性的地下水水源地分区管理方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种地下水水源地分区管理方法，以解决现有技术权重固化、风险约束缺失、不确定性未量化、更新成本高的问题，实现分区结果更准确、更稳定、更经济。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、本发明提供一种地下水水源地分区管理方法，包括：

4、s1：获取研究区多源数据，统一投影至同一坐标系并映射到统一空间网格；s2：构建包括人类活动压力因子、含水层防护性能因子、地下水水质综合评价因子、保护区控制强度因子、特征污染物动态增量因子的多因子体系；s3：基于保护区半径经验公式计算并构建保护区控制强度因子；

5、s4：采用去除地形坡度、增加含水层厚度的改进 drastic 模型计算含水层防护性能因子；

6、s5：采用 fi 评分与内梅罗综合指数结合的方法计算地下水水质综合评价因子；

7、s6：基于土地利用类型赋值计算人类活动压力因子；

8、s7：通过不同工况下污染物浓度差值计算特征污染物动态增量因子；

9、s8：对所述多因子体系中所有因子进行标准化与分位截断异常稳健化处理；

10、s9：融合熵权与专家权重，构建随数据完备度自适应的融合权重；

11、s10：基于多因子与自适应权重计算基础管理判据；

12、s11：将污染风险结果作为一致性约束项，对基础管理判据进行风险校正；s12：采用蒙特卡洛模拟进行不确定性传播，计算各网格分区置信度；

13、s13：基于置信度阈值设置稳定性判据，识别并提取分区复核区；

14、s14：在预算约束下以信息增益最大化为目标，优化新增监测点布设，实现分区低成本动态更新。

15、进一步的，步骤 s3 中保护区半径计算公式为：r=(α・k・i・t)/n，其中，α 为安全系数，k 为渗透系数，i 为水力梯度，t 为迁移时间，n 为有效孔隙度。

16、进一步的，步骤 s9 中自适应的融合权重为：

17、其中，为第个因子的融合权重；为第个因子的客观权重；为第个因子的管理偏好权重；为客观权重占比系数；为管理偏好权重占比；为因子序号；

18、采用数据完备度自适应：

19、

20、其中，

21、：有效监测信息量，用监测点数、有效样本数或信息覆盖率表示；

22、：平滑常数。

23、进一步的，步骤 s11 中风险校正公式为：

24、其中：

25、：校正强度系数；

26、：单调映射。

27、进一步的，步骤 s13 中复核区判定规则为：，则将网格划入复核；

28、其中，为置信度阈值区。

29、进一步的，步骤 s14 中以不确定性削减最大化为目标，在预算约束下优选新增监测点。

30、与现有技术相比，本发明所公开的技术方案，具有以下有益效果：

31、通过步骤 s9融合熵权与专家权重并实现数据完备度自适应调整，避免固定权重与主观偏差，提升方法跨区域适用性；通过步骤 s11以污染风险作为一致性约束校正管理判据，使分区结果与风险水平匹配，提升分区科学性；通过步骤 s12–s13蒙特卡洛量化置信度 + 稳定性判据 + 复核区机制，抑制分区等级频繁变动，显著提升管理可执行性；通过步骤 s14预算约束下信息增益最大化优化监测点，以最低成本提升分区精度，大幅降低长期管理投入，以解决现有技术权重固化、风险约束缺失、不确定性未量化、更新成本高的问题，实现分区结果更准确、更稳定、更经济。

1.一种地下水水源地分区管理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤 s3 中保护区半径计算公式为：r=(α・k・i・t)/n，其中，α 为安全系数，k 为渗透系数，i 为水力梯度，t 为迁移时间，n 为有效孔隙度。

3.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤 s9 中自适应的融合权重为：

4.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤 s11 中风险校正公式为：

5.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤 s13 中复核区判定规则为：，则将网格划入复核；

6.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤 s14 中以不确定性削减最大化为目标，在预算约束下优选新增监测点。