4.2 过程模拟法

过程模拟法是在水文和污染物质运移模型的基础上建立脆弱性评价模型，将各评价因子定量化后代入模型求解，得到一个可以评价地下水脆弱性的综合指数。该方法最大的优点是可以从地下水的物理、化学、生物角度探究地下水的脆弱性，并可估算出污染物质的空间分布状况。虽然描述地下水及其污染物运移的模型较多，但是应用到脆弱性评价并与之紧密结合的模型还不多见。该类方法需要的参数较多，资料和数据的获取较为困难。

过程模拟方法既可以用于评价地下水本质脆弱性，也可以用于评价针对某种污染物的特殊脆弱性，一般应用在大比例尺（大于1∶5万）的区域（郇环等，2013）。

污染物由地表进入含水层的具体过程和反应如图4-2所示（姚文峰，2007）。

图4-2 污染物由地表进入含水层的具体过程及反应示意图

注：线条的粗细表明这些过程在地下不同区域的相对重要性。

（1）过程模拟法模型。过程模拟法评价脆弱性可根据评价的需求选取不同的模型，如对流—弥散方程、化学反应模型等，典型的模型包括SUTRA、LEACHP、GLEAMS、MODPATH等。

（2）过程模拟法应用实例。对农药的防污性能评价一般用模拟模型，它主要根据有关反应动力学方程来进行研究（Schlosser等，2002）。

时间—输入法(Kralik等，2003)是一种基于欧洲法的评价地下水脆弱性的新方法，该方法尤其适用于山区。它的主要因子是水流从地表到地下的运移时间(占60%)和降雨补给输入的量(占40%)。研究者通过经验验证认为迁移时间的作用略大于降雨补给的影响。该方法与其他评价方法不同的是：迁移时间和补给量是实际的值，而不是量纲数值。这些时间值是由实际情况得出的，与其他方法相比具有一定的优势，而且评价结果的可靠性易于检验，评估过程更清楚(王松等，2008)。

Karimova(2003)利用有机氯农药在包气带中的迁移时间评价地下水脆弱性。

Zektser等(2004)利用综合考虑物理化学过程的方法评价地下水脆弱性。

Nobre等(2007)对巴西某市沿海含水层进行了脆弱性评价，研究中利用MODFLOW和MODPATH模型刻画了水井捕获区，评估了地下水污染风险。

Hinkle等(2009)结合粒子跟踪和地球化学数据，评价公共供水井对砷和铀的脆弱性。

Neukum等(2009)将地下水流数值模型应用于地下水脆弱性评价。

在国内，雷静（2002，2003）根据唐山市平原区的具体情况采用改进的DRASTIC模型，通过数值模拟和主成分—因子分析，对地下水脆弱性进行了评价。邢立亭等（2007）采用模块化三维有限差分地下水流动模型获得岩溶含水系统含水层补给量、水力传导系数、入渗系数等评价指标的定量化数据。张雪刚等（2009）采用FEFLOW地下水模型模拟获取了张集地区地下水脆弱性评价指标净补给量R、地下水埋深D、含水层渗透系数C的定量数据，并据此进行评分，见表4-3。张树军等（2009）根据抽水试验以及Visual MODFLOW数值模拟结果，得出山东省济宁市含水层给水度、地下水埋深和地下水迁移速度空间分布图。姚文峰等（2009）应用了基于包气带过程模型的地下水脆弱性评价、基于饱和带过程模型的地下水脆弱性评价以及整个地下水系统的脆弱性评价三个部分，对唐山市平原区地下水进行脆弱性评价。

表4-3 评级指标D、R、C的分类及评分

续表