寻找坚实之地（美赛 2021 ICM-E）

历年真题解法库 · 本题为公开赛题要点整理，完整原题请到官方渠道获取（链接见下）；
下方「练习数据」为本站生成的合成数据集，仅用于跑通方法，非官方原题数据。

一、赛题要点

赛事：美赛 2021 年 · 题号 ICM-E
原题名：Seeking Solid Ground（寻找坚实之地）
问题实质：ICM 协会要求用真实定量数据研究地面沉降（land subsidence），并回答：① 地面沉降如何随地下水抽取、城市扩张等人类活动而变化；② 哪些社区、基础设施与居民最可能受到影响；③ 提出降低风险的政策，并定量评估其效果。核心是建立一个把"人类活动 → 含水层压实 → 地表下沉 → 社会暴露"串起来的端到端模型。

题目总体要求：25 页 PDF，含摘要、目录、完整解、给 ICM 协会的一页文档、参考文献。

官方数据/赛题：COMAP 未强制绑定单一数据集，典型真实来源包括 Herrera-García 等（Science, 2021，全球沉降清单）、NASA/JPL InSAR 形变速率、各国水文地质调查（如 USGS、CONAGUA、印尼 PUPR）。本题锚定的真实事实：全球约 200 个地区沉降 >25 cm/年，威胁约 12 亿人、暴露资产约 8.17 万亿美元；墨西哥城峰值约 300 mm/年（地下水占供水约 70%、黏土层、累积 6–8 m），圣华金谷约 275、德黑兰约 250、拉夫桑詹（伊朗）约 300 mm/年，雅加达约 60–100、三宝垄约 100 mm/年。
官方获取渠道：https://www.comap.com/undergraduate/contests/mcm/（请以当年官网发布为准）
本站练习数据集：data/icm2021e.csv —— 按本题真实结构/规模生成的合成数据（24 座城市，字段含 name/region/country/rate_mm_yr/cum_bau_mm/cum_man_mm/severity/cvi/cost_bau_M/cost_man_M/pop_exposed/population/recharge_pct/per_capita_gdp 等），可下载后用下方手册直接练手。
字段说明：数值为确定性合成样本（种子 2021），量级与公开文献一致，仅用于方法验证，不代表官方原题数据。

下面按本题涉及的题型，给出对应的「方法选型指南」与可直接套用的算法手册跳转。

先看选型 👉 🧭 时间序列选型指南

可套用算法手册：

先看选型 👉 🧭 评价类选型指南

可套用算法手册：

先看选型 👉 🧭 聚类与异常检测选型指南

可套用算法手册：

物理端：沉降速率应随地下水"头降速率"线性（弹性段）+ 超先期固结压力后转非线性（非弹性段，永久压实）；用文献标定的头降速率而非纯面积估算，否则量级会偏小一个数量级。
社会端：脆弱性 = 物理暴露（速率×人口×资产）× 社会脆弱（人均 GDP 低、回灌能力弱、人口密集）→ 用加权综合指数 CVI 排序"最危险城市"。
政策端：以"一切照旧 BAU" vs "主动管理（限采+回灌+管控）"双情景比较累积沉降与年经济损失，量化可避免的沉降量（mm）与节省成本（百万美元/年）。
动态：把累积分沉绘制成时间曲线，拐点对应政策生效时点，可识别"不可逆临界"。

别用"开采面积/补给率"直接算头降再算沉降：真实研究都从观测头降速率（井位、InSAR）反推压实，纯几何估计会让墨西哥城从 0.8 m/年掉到 0.13 m/年（差 6 倍）。
单位陷阱：压缩系数 c 已是"每米头降的毫米沉降"，累加时不要再乘 1000，否则累积值会膨胀到万米级荒谬值。
非弹性压实"不可逆"：一旦超过先期固结压力，即便补水也无法回弹，政策时效性是关键——晚了就救不回。
CVI 权重需做敏感性分析：换一套权重（AHP 主观 vs 熵权客观）排名是否稳定，否则"最危险城市"结论站不住。
合成练习数据只验证逻辑，正式参赛务必用官方 InSAR/水文数据并做误差与不确定性分析。

视角	范文	规模
视角一：地球物理 / 过程建模视角（弹性-非弹性压实机理 + 头降速率标定 + 累积曲线 + 双情景）	🏆 icm2021e-1.md	2663 字 · 8 图 · 1 附录
视角二：数据科学 / 社会脆弱视角（CVI 综合指数 + 物理暴露 vs 社会脆弱分解 + 不确定性/敏感性）	🏆 icm2021e-2.md	2581 字 · 8 图 · 1 附录
视角三：政策 / 治理视角（政策情景比较 + 成本收益 + 动态警报 + 数据治理与可迁移性）	🏆 icm2021e-3.md	2533 字 · 8 图 · 1 附录

权威数字速览（三篇范文均由 tools/gen_icm2021e.py 真源复现，图/正文/附录/工具四路一致）：

覆盖 24 座真实沉降城市；平均沉降速率 84.0 mm/年，最大 318.6 mm/年（拉夫桑詹 Rafsanjan）。
严重度分级：severe 2 座、high 6 座、moderate 6 座、low 10 座；最危险与最脆弱均为 拉夫桑詹（CVI 0.780），其次墨西哥城（CVI 0.744）、德黑兰（0.672）。
速率 Top5：墨西哥城 260.0、拉夫桑詹 318.6、德黑兰 223.6、圣华金谷 205.5、雅加达 148.5（mm/年）。
累积沉降（BAU 40 年）：墨西哥城 10.4 m、拉夫桑詹 12.7 m、雅加达 5.9 m。
政策效果：主动管理情景下，24 城合计可避免约 16.6 m（16618.8 mm）累积沉降，年经济损失合计减少约 61.8 百万美元。