地下水脆弱性评价方法综述
摘要：本文对地下水脆弱性的主要评价方法进行了介绍，在分析各种评价方法优缺点的基础上，提出了目前地下水脆弱性评价中存在的一些问题及建议。

关键词：地下水脆弱性评价方法存在问题建议
随着经济社会的快速发展，人类对水资源的需求也达到了空前的水平。

人们在利用地下水资源的同时，引发了一系列问题：地下水位下降、水质恶化、水量锐减、地面沉降等。

与地表水相比，地下水循环周期长，一旦遭破坏很难修复。

因此，地下水的保护比治理要重要。

保护地下水首先需开展脆弱性评价，此项工作，国外始于20世纪70年代，领先国内20年左右。

一、地下水脆弱性的概念
地下水脆弱性的概念，最早由法国学者Margat于1968年提出，指出含水层脆弱性是指在自然条件下，地表污染物通过扩散和渗滤进入地下水的可能性。

从1968至1983年，人们对这一概念的理解都限于水文地质方面，其中包括Olmer和Rezac等学者提出来的定义。

1984年Vrana定义地下水脆弱性开始考虑地表条件，即影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性；
Bachmat和Collin将地下水脆弱性定义为地下水质量对人类活动的敏感性，用地下水敏感性代替了地下水本质脆弱性；Sotornikova和Vrba认为：水文地质系统的脆弱性是该系统应对在时间和空间上的外部冲击的能力，这些自然和人为的冲击会影响其状态和特征。

此后，人们对地下水脆弱性的理解开始增加了人类活动影响的要素。

目前普遍认可的定义为[1]：地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性。

这个概念是1993年美国国家科学研究委员会上给出的。

“倾向性”一定意义上表示了水文地质本身特性；“可能性”则要考虑人类活动及地表条件。

国内对于地下水脆弱性的定义主要来自国外文献，通常用来代替地下水脆弱性的概念有“地下水的易污染性”、“污染潜力”、“防污性能”等[2]。

到目前为止，地下水脆弱性还没有统一的定义，现有的定义主要考虑了地下水污染方面的问题。

二、地下水脆弱性评价方法及现状
地下水脆弱性分为两类：本质脆弱性和特殊脆弱性。

其评价是指对地下水脆弱性进行量化的过程[3]。

从上个世纪70年代至今，全球对地下水脆弱性的主要研究方法可以归结为四类：迭置指数法、模糊系统法、统计方法和数值模拟法。

近几年国内外学者基于GIS技术以及模糊评价理论、灰色理
论等新的工具为地下水脆弱性评价发展开拓了思路。

如范琦
[4]应用层次分析法对栾城地下水本质脆弱性进行评价；孙伟
[5]用GIS属性数据库对大庆市主城区地下脆弱性进行评价；孟宪萌[6]基于熵权改进DRASTIC模型对地下水脆弱性进行评价等。

1.迭置指数法
该方法是通过选取的评价参数的分指数进行迭加形成
一个反映脆弱程度的综合指数，再由综合指数进行评价的方法[7]，可以分为水文地质背景参数法和参数系统法。

水文地质背景参数法通过一个与研究区条件类似的已
知脆弱性标准的地区来比较确定研究区的脆弱性。

这种方法适用于水文地质条件复杂的大区域，其参数多为定性的。

参数系统法是将选择的评价参数建立一个参数系统，每个参数均有一定的取值范围，这个范围分为几个区间，每一区间给出相应的评分值或脆弱度，把各个参数的实际资料与此标准进行比较评分，最后根据参数所得到的评分值或者相对脆弱度迭加得到综合指数或脆弱度。

该方法包括矩阵系统、标定系统、计点系统模型三种。

2.模糊系统法
该方法是在确定评价因子及各个因子权重的基础上，经过模糊评判划分地下水的脆弱程度。

该方法在一定程度上弥补了迭置指数法分级标准和评分主观性强的缺点。

地下水系
统的复杂性及随机性，使得地下水脆弱性评价中往往存在众多非确定性参数，因此，该方法的应用将会有很大的潜力。

目前应用广泛的是层次分析法，可用于解决具有相互联系、相互制约的多因素复杂问题。

随着人工神经网络、遗传算法、灰色理论的发展，地下水脆弱性评价中参数的优化及选择的困难将被克服。

这些方法都依赖于一定数量和质量的训练样本，只有样本满足要求的情况下才能实现地下水脆弱性评价结果的合理和准确。

3.统计方法
该方法是通过对已有的地下水污染信息和资料进行数
理统计分析，确定地下水脆弱性评价因子并建立统计模型，把已赋值的各评价因子带入模型中进行计算，然后根据其结果进行脆弱性分析[7]。

常用的统计方法包括实证权重法、衰减因子模型、地理统计方法、Kriging方法、线性回归分析法、逻辑回归分析法等。

目前，统计方法的应用重视程度不如迭置指数法及模糊系统法。

4.数值模拟法
该方法建立在水分和污染物运移模型的基础上，通过将影响地下水脆弱性的各种要素定量化，建立地下水脆弱性评价模型，将参数放在一个模型里求解。

这种方法依赖于数学公式，适用于具有足够的可靠抵制数据及长序列污染物运移数据的地区。

借助于modflow、feflow等模型，这种方法可
以实现物理、化学过程的模拟以及二维、三维模拟。

但是，目前这种方法主要用于包气带和土壤的一维过程模拟。

这种方法的主要缺点是，参数较多，所需数据获取较困难。

三、存在问题及建议
1.地下水脆弱性缺乏统一定义，对开展研究不利。

2.各个地区评价结果可比性差，不利于交流。

3.地下水相关数据量缺乏，精度不够，不能满足模拟和检验的需求。

建议采用灰色系统理论、人工神经网络技术进行尝试。

4.现状地下水脆弱性评价中，没有考虑污染物在运移过程中的化学性质变化。

地下水污染物的运移是当前研究的一个热点，应研究其化学变化对地下水脆弱性的影响。

5.目前的评价侧重水质，应将水质与水量统筹考虑。

参考文献：
[1]严明疆，徐卫东．地下水脆弱性评价的必要性[J]．新疆地质，2005，23（03）：269-271．
[2]孙才志，潘俊．地下水脆弱性的概念、评价方法与研究前景[J]．水科学进展，1999，10（04）：445-449．
[3]陈学群等．地下水脆弱性评价方法浅析[J]．山东水利，2007，F09：29-31．
[4]范琦等．基于地下水脆弱性评价方法的探讨与实例
[J]．水利学报，2007，38（5）：601-605．
[5]孙伟等．基于GIS的地下水脆弱性评价[J].信息技术，2007，3：18-20．
[6]孟宪萌，束龙仓，卢耀如．基于熵权的改进DRASTIC 模型在地下水脆弱性评价中的应用[J].水利学报，2007，38（1）：94-99．
[7] 王宏伟，刘萍，吴美琼．基于地下水脆弱性评价方法的综述[J]．黑龙江水利科技，2007，3：43．
作者简介：王宇辉（1967-），女，安徽太湖人，助理工程师，主要从事水文水资源分析。