本發(fā)明地下水污染預(yù)測領(lǐng)域，尤其涉及一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、地下水污染是全球性環(huán)境問題，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于地下水的隱蔽性和流動性，污染擴(kuò)散趨勢難以直接觀測和預(yù)測，尤其是污染物在不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)和流體運(yùn)動中的擴(kuò)散路徑復(fù)雜多變。近年來，隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)和計(jì)算能力的進(jìn)步，地下水污染擴(kuò)散預(yù)測逐漸引入大數(shù)據(jù)、物理建模和機(jī)器學(xué)習(xí)方法。然而，如何準(zhǔn)確預(yù)測地下水污染擴(kuò)散趨勢以指導(dǎo)科學(xué)治理，仍是一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

2、目前，地下水污染擴(kuò)散預(yù)測方法主要分為物理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型。物理模型基于地下水動力學(xué)原理，模擬污染物在地質(zhì)介質(zhì)中的擴(kuò)散，但受限于地下水系統(tǒng)的復(fù)雜性和參數(shù)獲取困難，其模擬精度有限。數(shù)據(jù)驅(qū)動模型依賴歷史觀測數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可在一定程度上克服物理模型的復(fù)雜性，但數(shù)據(jù)采集的局限性是關(guān)鍵瓶頸。大部分現(xiàn)有方法依賴于單一數(shù)據(jù)源（如污染濃度、流速或地形地貌），無法全面整合多源信息（如水位變化、污染修復(fù)效果等），導(dǎo)致模型對污染擴(kuò)散速度、方向和范圍的預(yù)測不準(zhǔn)確。此外，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)分布不均導(dǎo)致區(qū)域數(shù)據(jù)缺失，使得模型難以應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)條件下的動態(tài)變化。

3、數(shù)據(jù)采集不全面直接影響地下水污染擴(kuò)散預(yù)測的效率和精度。首先，缺乏對不同污染源強(qiáng)度及擴(kuò)散邊界的詳細(xì)記錄，會導(dǎo)致模型無法精準(zhǔn)確定污染源的貢獻(xiàn)大小。其次，對地下水系統(tǒng)中動態(tài)變量（如補(bǔ)給量、排泄量和流速方向）的采集不足，使模型難以捕捉污染物在時(shí)間和空間上的動態(tài)變化。此外，現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)缺乏對深層污染的實(shí)時(shí)感知能力，無法充分考慮地質(zhì)介質(zhì)異質(zhì)性對擴(kuò)散路徑的影響。上述不足使得現(xiàn)有預(yù)測模型存在偏差，尤其在應(yīng)對復(fù)雜多變的地下水系統(tǒng)時(shí)，預(yù)測結(jié)果往往失真。因此，亟需一種更加智能和科學(xué)的方式對地下水污染進(jìn)行預(yù)測,提高地下水污染預(yù)測效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請通過提供了一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的地下水污染的污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施預(yù)測效率低的技術(shù)問題。

2、鑒于上述問題，本申請實(shí)施例提供了一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法及系統(tǒng)。

3、本申請公開的第一方面，提供了一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，所述方法包括：通過多模態(tài)地下水污染信息傳感器平臺，采集地下水污染擴(kuò)散信息，所述地下水污染擴(kuò)散信息包括歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)；獲取源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息；利用所述源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息和所述歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同源頭截流、水體污染修復(fù)進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息；獲取地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息；利用所述地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息和所述歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息；根據(jù)所述不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息和所述不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息進(jìn)行圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下水污染大數(shù)據(jù)預(yù)測。

4、本申請公開的另一個(gè)方面，提供了一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

5、地下水污染數(shù)據(jù)采集模塊，通過多模態(tài)地下水污染信息傳感器平臺，采集地下水污染擴(kuò)散信息，所述地下水污染擴(kuò)散信息包括歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

6、污染擴(kuò)散速度信息獲取模塊，用于獲取源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息；

7、治理措施更新優(yōu)化模塊，用于利用所述源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息和所述歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同源頭截流、水體污染修復(fù)進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息；

8、水體補(bǔ)給、排泄信息獲取模塊，用于獲取地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息；

9、地下水污染擴(kuò)散面積計(jì)算模塊，用于利用所述地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息和所述歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息；

10、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下水污染大數(shù)據(jù)預(yù)測模塊，用于根據(jù)所述不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息和所述不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息進(jìn)行圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下水污染大數(shù)據(jù)預(yù)測。

11、有益效果：

12、本發(fā)明提出一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法及系統(tǒng)，通過多模態(tài)地下水污染信息傳感器平臺，采集地下水污染擴(kuò)散信息；獲取源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息；基于源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息和歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同源頭截流、水體污染修復(fù)進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息；獲取地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息；基于地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息和歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息，結(jié)合不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息進(jìn)行圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下水污染大數(shù)據(jù)預(yù)測，實(shí)現(xiàn)了依照不同地形內(nèi)歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度，對源頭截流、水體污染修復(fù)與地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，提高地下水污染的污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施預(yù)測效率的技術(shù)效果。本發(fā)明不僅能夠解決數(shù)據(jù)采集不足的問題，還能顯著提升預(yù)測精度，為污染治理提供更有效的科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，其特征在于，該方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，其特征在于，利用所述源頭截流、水體污染修復(fù)區(qū)域面積信息和所述歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同源頭截流、水體污染修復(fù)進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息，包括：

3.如權(quán)利要求2所述的一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，其特征在于，根據(jù)所述不同水文地質(zhì)特征地下水污染分布地點(diǎn)位置，對所述不同源頭截流、水體污染修復(fù)進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成所述不同源頭截流、水體污染修復(fù)效果統(tǒng)計(jì)以及水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，其特征在于，利用所述地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息和所述歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，其特征在于，根據(jù)所述不同危害物質(zhì)集中位置水文地質(zhì)特征地下水污染擴(kuò)散軌跡結(jié)果，對所述不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成所述不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法，其特征在于，還包括：

7.一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種地下水污染擴(kuò)散趨勢預(yù)測方法及系統(tǒng)，該方法包括：采集地下水污染擴(kuò)散信息；獲取地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄信息，結(jié)合歷史地下水污染不同有害物質(zhì)濃度、水流速度和方向、地下水水位變化、污染源位置及強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型進(jìn)行污染擴(kuò)散速度計(jì)算、治理措施更新優(yōu)化，生成不同地下水污染區(qū)域面積水體補(bǔ)給、排泄計(jì)算模型污染擴(kuò)散速度計(jì)算、水體污染有害物質(zhì)擴(kuò)散面積信息，并進(jìn)行圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下水污染大數(shù)據(jù)預(yù)測，本發(fā)明不僅能夠解決數(shù)據(jù)采集不足的問題，還能顯著提升預(yù)測精度，為污染治理提供更有效的科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：張帆,龍泉,于茵,馮雯娟,林清,艾曉艷,劉勇,熊亭亭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6