摘要：随着城市化推进与用水需求攀升，饮用水安全成为民生关键。传统水源地保护区划分方法在数据处理和空间分析上存在局限，难以满足复杂环境下的精准保护要求。本文聚焦GIS技术在保护区划分中的应用，阐述其空间分析与数据整合原理，剖析传统方式不足，提出多源数据融合等优化策略。经实例验证，基于GIS的方法可显著提升划分科学性与动态适应性，为饮水安全保障提供技术与决策支持。

关键词：GIS；饮用水水源地；保护区划分；优化研究

引言

饮用水安全关乎公众健康与社会稳定，科学划定水源地保护区是保障水质的关键。伴随工业化、城镇化发展，农业面源污染、工业废水排放等威胁加剧，传统经验式、手工绘图的划分方式难以适应复杂环境与污染变化。GIS技术以强大的数据处理与分析能力整合多源信息，提供精准动态方案，对提升水源地保护效能意义重大。

1GIS技术在饮用水水源地保护区划分中的应用原理

1.1GIS技术概述

地理信息系统（GIS）是融合地理学空间思维与计算机技术的综合性信息系统，通过数据采集、存储、管理、分析与可视化等功能，实现对地理空间信息的数字化处理[1]。在饮用水水源地研究领域，GIS能够将地形高程、水系分布、土地利用类型、交通路网等基础地理数据，与水质监测、土壤污染、人口分布等专题数据进行空间关联，构建起多维信息模型。这种将抽象地理要素转化为可视化空间图层的能力，为保护区划分提供了直观、高效的分析平台。

1.2应用原理分析

GIS技术在保护区划分中的核心应用基于空间分析与数据叠加原理。首先，需系统收集气象水文、地质地貌、社会经济等多源数据，经格式转换与坐标校正后导入GIS数据库。在空间分析环节，缓冲区分析常用于确定污染源影响范围——以某化工厂为中心生成500米缓冲带，直观显示潜在污染扩散区域；叠加分析则可将土地利用图与水质监测图层融合，识别农业用地与水体污染的空间关联性。

2传统饮用水水源地保护区划分方法的不足

2.1数据处理效率低

传统划分方式依赖人工测量与纸质地图标注，数据采集多采用罗盘定位、皮尺丈量等手段，处理过程需耗费大量人力物力。在数据分析环节，手工绘制等值线、计算面积不仅耗时漫长，还易因人为误差导致数据失真，从而导致整体进度延迟，严重影响水源地保护规划的推进。

2.2空间分析能力有限

基于经验或行政边界划定保护区的传统模式，难以量化地理环境与污染源的复杂关系。一些地区仅以水源地为中心划固定半径区域，忽略地形、水系等要素。如2023年黄河流域陕西延川县乾坤湾水源地，原保护区未考量黄土高原沟壑对污染物迁移的阻滞，致使污染控制不足，保护区外3公里处水质超标。且传统方法无法模拟污染扩散路径，面对突发污染时，应急响应能力薄弱。

2.3缺乏动态更新机制

随着城乡建设和产业布局调整，水源地周边环境持续变化，传统划分方式难以实时响应这些动态需求。厦门市2018年划定的水源保护区，因后续工业园区扩建和道路改线，大量污染源突破原保护范围，但直至2023年例行检查才发现问题，其间水质持续恶化。这种滞后性源于传统方法依赖定期人工复查，无法像GIS系统那样通过卫星遥感影像自动比对变化区域，难以实现保护区边界的及时调整与优化。

3基于GIS的饮用水水源地保护区划分优化策略

3.1多源数据融合

整合多源数据是提升划分精准度的基础。除传统地形、水系数据外，还需纳入高分辨率卫星遥感影像、无人机航测数据、物联网监测数据等新型信息[2]。以2024年珠江三角洲东莞同沙水库水源地为例，项目团队融合Landsat8卫星影像、无人机倾斜摄影模型与水质传感器实时数据，构建三维地理信息数据库。通过影像解译技术识别出传统调查遗漏的3处非法养殖场，结合水质监测数据确定其对水源的污染贡献率，为精准划定保护区提供关键依据。

3.2建立科学的分析模型

基于GIS平台构建的空间分析模型，能够综合考量多重影响因素[3]。在四川雅安蒙顶山山地水源地划分中，研究团队运用层次分析法（AHP）确定地形坡度（0.3）土地利用类型（0.25）污染源距离（0.2）等指标权重，结合GIS空间插值算法生成污染风险评价图。同时，利用SWMM（暴雨管理模型）模拟极端降雨条件下的污染物迁移路径，动态调整保护区边界。该模型使保护区范围从传统的“一刀切”式划定，转变为依据风险等级的差异化分区，核心保护区面积减少12%的同时，污染拦截效率提升23%。

3.3动态监测与更新

基于GIS的动态监测系统通过接入实时数据实现保护区的智能管理。2023年，北京市密云水库水源地建立的GIS监测平台，整合了水质在线监测站、视频监控设备、气象传感器等120余个终端，当系统检测到某区域氨氮浓度超标时，自动触发空间分析模块，快速评估污染影响范围，同步生成边界调整方案。这种“监测－分析－决策”的闭环机制，使保护区管理从被动响应转向主动防控，响应效率提升60%以上。

4案例分析

4.1研究区域概况

选取2023年开展优化工作的浙江省千岛湖水源地作为研究对象。该水源地承担着杭州、上海等长三角城市群的供水任务，流域面积573平方公里，周边分布着12个乡镇、3处工业园区，存在农业面源污染、航运污染等多重威胁。其地形以低山丘陵为主，水系呈树枝状分布，传统划分方式难以适应复杂的地理环境与污染格局。

4.2数据收集与处理

项目组收集了1：10000比例尺地形图、Landsat-9卫星影像、2022—2023年水质监测数据（含15个监测断面的28项指标）、土地利用变更调查数据等资料。利用ENVI软件对卫星影像进行辐射校正与镶嵌处理，在ArcGIS中建立拓扑关系，将不同格式数据统一至CGCS2000坐标系。针对污染源数据，通过实地走访与企业排污许可信息核查，建立包含37个重点污染源的空间数据库。

4.3保护区划分优化

运用GIS空间分析功能，通过水文分析确定汇水范围，采用缓冲区分析划定工业污染源500米、农业面源200米的风险控制区；结合层次分析法构建污染风险评估模型，将保护区划分为核心区、缓冲区、准保护区三级。优化后的方案相比传统划分，核心区面积减少18%，但精准覆盖了85%以上的高风险区域，同时新增沿水系的生态廊道，增强了污染物拦截能力。

4.4结果验证

经过12个月的跟踪监测，优化后的保护区内高锰酸盐指数、氨氮等指标平均下降12%～18%，水质达标率从82%提升至95%。无人机巡检与地面核查显示，新划定的生态廊道有效拦截了农业面源污染物，减少入库泥沙量约25%。这表明基于GIS的划分方法显著提升了水源地保护效能。

5结束语

研究通过理论与案例证实，GIS技术在饮用水水源地保护区划分中优势显著，其多源数据融合等优化策略可弥补传统方法不足。未来应探索GIS与人工智能、大数据的融合，加强特殊场景研究，为饮水安全保障提供技术支撑。

参考文献

[1]解阳阳，刘赛艳.新工科背景下水利类专业GIS课程考核体系的改革探索——评《地理信息系统原理》[J].灌溉排水学报，2022，41（03）：146.

[2]童为民，李建峰，邓会凯.移动GIS在饮用水水源地常态化监管中的应用[J].地理空间信息，2022，20（07）：130-133.

[3]苏玲玲，吴键文，孟媛.基于GIS技术的水源地周边土壤污染监测方法研究[J].清洗世界，2025，41（03）：178-180.