一种新型区域地下水位监测网优化设计方法技术

本发明专利技术涉及地下水位监测网优化设计技术领域，且公开了一种新型区域地下水位监测网优化设计方法，包括以下步骤：步骤一，建立区域地下水位监测网插值精度评价模型；步骤二，编制所研究区域地下水位监测网插值精度分区图；步骤三，基于插值精度综合分区图对监测网进行优化设计；步骤四，采用克里金插值法对优化的监测网进行评价。本发明专利技术考虑了近年来关注度较高的人类活动因素对地下水位的影响，并且对各评价因子赋予了不同的权重，更切合实际；插值精度分区图的综合分区数量少，不用人为对分区进行归并，编制过程与地下水动态综合分区图法相比较，更加简便。更加简便。更加简便。

【技术实现步骤摘要】
一种新型区域地下水位监测网优化设计方法


[0001]本专利技术涉及地下水位监测网优化设计
，具体为一种新型区域地 下水位监测网优化设计方法。

技术介绍

[0002]目前我国对区域地下水位监测网的设计已发布了行业标准《区域地下水 位监测网设计规范DZ/T 0271
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2014》(下文简称《规范》)，该标准由中国地 质调查局地质环境监测院的李文鹏及其他省市的一些专业技术人员共同起 草。该标准中提出的监测网优化设计方法与专著《地下水监测信息系统与模 型应用》(周仰效、李文鹏，2011)及论文
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周仰效，李文鹏.区域地下水位 监测网优化设计方法[J].水文地质工程地质，2007，34(1)：9.
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里的技术方法相 同，都以
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地下水动态综合分区图(或称地下水动态类型分区图)
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为监测网 优化设计工作的核心和首要步骤，《规范》中将此方法名为
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地下水动态综合 分区图法
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，现有不同地区的相关研究成果中也大多以此方法为准。
[0003]《规范》中对“地下水动态综合分区图”的定义为“在编制地下水动态单因素分区图的基础上，利用地理信息系统（GIS）技术，通过矢量叠加形成多因素综合分区图。”，其中“地下水动态单因素分区图”的定义为“根据影响地下水动态的水文地质单元、非饱和带、地下水补给、局部影响因素等单要素的类型、影响程度进行分区所形成的图件。”，编制地下水动态综合分区图所需要的单要素和流程大致可见图17。
[0004]图17圈划地下水动态类型区的流程[引自周仰效，李文鹏.区域地下水位 监测网优化设计方法[J].水文地质工程地质，2007，34(1)：9.][0005]根据申请人以往的工作经验，该方法在实际应用过程中主要存在下列问 题：
[0006]①
编图单要素的选择主要从影响地下水位动态的基础水文地质条件出 发，低估了人类活动对地下水位的影响。在我国水资源调控能力大幅提升的 当下，跨流域调水、农业节水改造、海绵城市建设、河湖生态补水等工程的 实施对一些地区的地下水水位造成了极大影响，表明人类活动已经成为地下 水水位至关重要的影响因素，而这在地下水动态类型区的编图中欠考虑。
[0007]②
选择的编图单要素中包含较多基础地质、水文地质要素和参数，如地 下水系统划分、含水层组结构特征分区、非饱和带岩性、入渗系数和灌溉回 渗系数等[引自DZ/T 0271
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2014，区域地下水位监测网设计规范[S].]，对基 础地质、水文地质调查程度较低地区的监测网优化设计工作适用性不高。
[0008]③
将所有单要素进行矢量叠加所得的地下水动态类型分区图默认为各单 要素对地下水水位动态的影响程度相同。在地下水资源与环境相关研究中， 地下水动态类型没有明确、统一的划分标准，一般根据水位动态特征和影响 水位的主控因素将其分为开采型、水文型、径流型和蒸发型，而该方法平均 化所有因素对地下水位的作用，与实际情况是有矛盾的。
[0009]④
在应用过程中，单要素图矢量叠加以后形成的综合分区图分区(即地 下水动态
类型区)数量较多，因研究区范围的大小而有所差异，一般在几十 至上百个区，该方法认为每个分区可能存在不同的地下水动态类型，具有不 同的地下水位时空变化规律。但实际工作中几乎不可能也没有必要划分出几 十至上百种动态类型，而且由长期观测井得到的很多地下水动态类型区的水 位动态特征并没有十分显著的差别，因此这个对地下水动态类型区的定义并 不准确，反而容易造成误解。

技术实现思路

[0010](一)解决的技术问题
[0011]为了规避上述问题，专利技术人构建了另一种监测网优化设计的思路，提出 以区域地下水位监测网插值精度分区图作为监测井布设的依据，区域地下水 位监测网插值精度分区图可定义为：利用层次分析法通过构建监测网插值精 度评价模型而制作的指示不同地区地下水位插值精度的综合性分区图件。该 图件的制作以利用层次分析法建立的监测网插值精度评价模型为重点，评价 模型准则层和属性层的构建主要考虑对水位有潜在重要影响的、社会经济发 展重点关注的大型工程活动、地下水超采引起的重要地质环境问题、基础土 地利用条件和反映地下水数量、质量、补给状况、对生态补水的响应等水文 地质条件等，经过专家打分和构建判定矩阵得出各评价因子的权重；根据属 性层各评价因子对监测网插值精度的需求高低，对各因子的不同分类或分级 赋予一定的定额，定额设定为1
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10的整数，定额越大，表示评价因子的某一 分区对插值精度的需求越高、监测点的密度越大，以实现更加切合实际的技 术目的。
[0012](二)技术方案
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0014]一种新型区域地下水位监测网优化设计方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一，建立区域地下水位监测网插值精度评价模型；
[0016]建立的评价模型以区域地下水监测网插值的控制精度为评判指标，并结 合所研究区域的实际情况从社会经济发展重点关注的工程活动、地下水超采 引发的主要地质环境问题、研究区土地利用条件以及水文地质条件四个方面 选取适宜的评价单因子，采用0
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9标度的专家评分法构建评价因子的判定矩 阵，确定各单因子的权重值；
[0017]步骤二，编制所研究区域地下水位监测网插值精度分区图；
[0018]编制所研究区域各评价因子分类或分级图，并赋予一定的定额；利用 ARCGIS将各矢量图层进行叠加，对叠加后形成的各个分区依据因子权重和定 额计算其总得分，按照总得分的大小对所有分区进行分级，得到区域地下水 位监测网插值精度分区图；
[0019]步骤三，基于插值精度综合分区图对监测网进行优化设计；
[0020]根据上述编制的区域地下水位监测网插值精度分区图，参考《区域地下 水位监测网设计规范》DZ/T 0271
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2014附表D.1提出的监测点布设密度， 结合研究区监测网实际建设情况，对监测网进行优化设计，在监测点密度不 足的地区适当增加监测点；
[0021]步骤四，采用克里金插值法对优化的监测网进行评价。
[0022]优选的，所述步骤一中评价因子权重值的具体确定步骤如下：
[0023]步骤S1，建立区域地下水位监测网插值精度评价模型的评价等级标准与 评价因子，具体包括：
[0024]设置评价等级的级别个数为N＝3，其评价等级j(j＝1，2，3)对应的量值范 围的下限为dj、上限为uj；
[0025]步骤S2，采用0
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9标度的专家评分法对上述评价因子进行打分，并且构 建评价因子的判定矩阵；
[0026]评价因子的评分为mi，其中i＝1，2，
…
，n；
[0027]步骤S3，建立上述评价因子的评分与评价等级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型区域地下水位监测网优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，建立区域地下水位监测网插值精度评价模型；建立的评价模型以区域地下水监测网插值的控制精度为评判指标，并结合所研究区域的实际情况从社会经济发展重点关注的工程活动、地下水超采引发的主要地质环境问题、研究区土地利用条件以及水文地质条件四个方面选取适宜的评价单因子，采用0
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9标度的专家评分法构建评价因子的判定矩阵，确定各单因子的权重值；步骤二，编制所研究区域地下水位监测网插值精度分区图；编制所研究区域各评价因子分类或分级图，并赋予一定的定额；利用ARCGIS将各矢量图层进行叠加，对叠加后形成的各个分区依据因子权重和定额计算其总得分，按照总得分的大小对所有分区进行分级，得到区域地下水位监测网插值精度分区图；步骤三，基于插值精度综合分区图对监测网进行优化设计；根据上述编制的区域地下水位监测网插值精度分区图，参考《区域地下水位监测网设计规范》DZ/T 0271
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2014附表D.1提出的监测点布设密度，结合研究区监测网实际建设情况，对监测网进行优化设计，在监测点密度不足的地区适当增加监测点；步骤四，采用克里金插值法对优化的监测网进行评价。2.根据权利要求1所述的新型区域地下水位监测网优化设计方法，其特征在于，所述步骤一中评价因子权重值的具体确定步骤如下：步骤S1，建立区域地下水位监测网插值精度评价模型的评价等级标准与评价因子，具体包括：设置评价等级的级别个数为N＝3，其评价等级j(j＝1，2，3)对应的量值范围的下限为dj、上限为uj；步骤S2，采用0
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【专利技术属性】
技术研发人员：余楚，曹文庚，张娟娟，付宇，
申请(专利权)人：余楚，
类型：发明
国别省市：