[发明专利]一种基于分形维数判断地下水污染的方法

权利要求书

1.一种基于分形维数判断地下水污染的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：采集某一个污染场地的地下水污染羽的时间序列数据；并将该时间序列数据根据时间长度分为N段；

步骤2：将第n段地下水污染羽数据转化成平面上正方形数据体，n＝1,2,…N，将正方形数据体边长上数据点的个数L作为该数据体的边长，且L＝2^2k，k为大于等于0的整数；根据第n段地下水污染羽数据中每个数据点在平面上的坐标和该数据点对应的地下水污染羽浓度值，将该正方形数据体作为三维坐标系的曲面S_n；

步骤3：进行第t次迭代计算，将曲面S_n在三维坐标系上分割成2^2(t-1)个长方体盒子，且每个长方体盒子的长宽均高度为据此计算长方体盒子的体积，H为第一次迭代计算时，长方体盒子的高度；t＝1,2,3…T，T为总的计算次数；

步骤4：基于第i个长方体盒子内数据点的值，计算第i个长方体盒子上的应累加盒子数，且应累加盒子的长宽均为高度为i＝1,2,...2^2(t-1)；从而得到该次迭代计算所需盒子的总数Nr(t)；

步骤5：t＝t+1，判断t是否大于T，若是，则转步骤6，否则转步骤3；

步骤6：将每次迭代计算的盒子的体积和该次迭代计算所需盒子的总数绘制到双对数坐标系中，并采用最小二乘法进行拟合，将拟合得到的直线斜率作为曲面S_n的Hurst指数；

步骤7：根据D_F＝3-Hurst，其中D_F表示分形维数，得到第n段地下水污染羽数据对应曲面的分形维数；

步骤8：n＝n+1，判断n是否大于N，若是，则转步骤9，否则转步骤2；

步骤9：根据步骤1采集时间序列数据的分形维数，判断该污染场地的地下水中是否存在新的污染源。

2.根据权利要求1所述的一种基于分形维数判断地下水污染的方法，其特征在于，所述步骤2中采用克里金插值网格化方法将第n段地下水污染羽数据转化为正方形数据体。

3.根据权利要求1所述的一种基于分形维数判断地下水污染的方法，其特征在于，所述步骤4中采用豪斯道夫法计算第i个长方体盒子上的应累加盒子数；则Nr(t)的表达式如下所示：

其中maxS′_i(i,j)为第i个盒子中水污染羽的最大值，其中minS′_i(i,j)第i个盒子中水污染羽的最小值，int表示向下取整。

4.根据权利要求1所述的一种基于分形维数判断地下水污染的方法，其特征在于，所述步骤9具体为，若分形维数呈上升趋势，则认定该时间段内该污染场地的地下水存在新的污染来源；若呈下降趋势，则认定该时间段内新的污染来源正在消失，若分形维数为平稳趋势，则认定该时间段内不存在新的污染来源。