1.2 国内研究现状
国内关于地下水脆弱性的研究始于20世纪90年代中期。目前,国内研究大多局限于地下水的固有脆弱性评价研究。例如,刘淑芬根据地下水水位埋深、包气带黏土厚度以及含水层厚度,对河北平原的地下水防污性能进行了评价;杨庆等应用DRASTIC指标体系法对大连市的地下水易污性进行了评价;朱雪芹等应用DRASTIC方法开展了哈尔滨市地下水的易污性评价;雷静等(2003)选择了地下水埋深、降雨灌溉入渗补给量、土壤有机质含量、含水层累计砂层厚、地下水开采量和含水层渗透系数6个评价因子,通过数值模拟、主因子分析和GIS技术,应用改进的DRASTIC方法对唐山市平原区地下水脆弱性评价研究,并用地下水中硝酸盐浓度的实际观测数据对评价结果进行了验证。
我国在地下水脆弱性评价时考虑人类活动与污染源的影响的研究还不多见。郑西来等既考虑了包气带、含水层等水文地质内部特征,又考虑了污染源特征,对西安市潜水的特殊脆弱性进行了评价。
目前侧重于较湿润地区的地下水对污染的脆弱性研究,干旱区地下水脆弱性研究则较少。干旱地区由于地下水形成条件及系统结构功能完全不同于湿润地区,地下水系统不稳定性机制主要表现在降水少,地下水的重复补给率高,地下水脆弱性不仅表现在污染方面,更表现在水资源的枯竭与生态环境恶化方面。因此,干旱区地下水脆弱性的概念、评价指标体系和评价方法完全不同于湿润地区。马金珠根据胁迫—应变理论,确定了河川径流中冰雪融水比重、地表径流入渗占地下水补给比例、地下水补给强度、地表水的引用率等10项指标进行定量评价,对干旱区塔里木盆地南缘地下水脆弱性评价进行了探索研究。
从评价方法来看,我国开展的地下水脆弱性评价研究多是按DRASTIC的思路,建立指标评价体系,使用专家知识确定各属性的评分体系和权重,应用GIS技术对属性图层进行叠加运算。我国一些学者在地下水脆弱性评价中探索使用模糊理论、数值模拟以及统计学方法。例如,雷静等使用了数值模拟方法确定每个参数的评分体系,并通过主因子分析多元统计的方法形成权重体系。这种将数值模拟与指标体系结合起来的做法,可以尽可能地克服因子评分过程中的主观性。陈守煜等在含水层脆弱性评价中建立了以语气算子比较法确定权重为基础的一套比较完整的模糊分析评价理论、模型和方法。这些探讨对于完善地下水脆弱性评价方法来说非常有意义。
尽管国内外现已对地下水脆弱性的研究有了一定程度的重视,并且做了大量的研究工作,取得了许多理论和实践成果,但是由于地下水系统的复杂性和人们认识的差异性,目前在地下水脆弱性的研究方面仍然存在诸多问题,主要表现在:①迄今为止仍没有一个明确统一的地下水脆弱性概念,人们对其内涵和外延的认识还存在着一定差异;②由于可获取的指标数据的数量和质量不够,并且缺乏对确定性和非确定性方面信息知识的表征方法,使现有的评价方法都具有非确定性;③目前对地下水脆弱性的定义及评价大多只侧重于水质方面,基本上不考虑水量因素。随着过量开采地下水所产生的一系列地下水环境负面效果问题的发生,这一矛盾越来越突出;④地下水脆弱性的编图原则和方法存在着差异,各地所编的脆弱性图缺乏统一性和可比性;⑤在地下水脆弱性评价中,评价指标体系的选取至关重要,由于影响地下水脆弱性的因素指标很多,其中有定性指标,也有定量指标,并且它们之间的关系也错综复杂,所以在确定评价指标体系时,如何解决以上问题以及定性指标的量化标准问题尚无较好的解决办法;⑥缺乏检验脆弱性评价有效性的方法,已有的许多方法都是用单一的统计方法或单一的过程模型方法进行评价,运用将过程模型与评价模型相耦合的评价方法寥寥无几。因此,制定地下水脆弱性评价导则可以进一步深入研究以上亟待解决的问题。
我国地形复杂,水文地质条件更是变化多样,因此,更有意义的地下水脆弱性评价应针对各地区地形、地貌、地质、水文地质条件(岩溶区、采矿区、垃圾填埋区、平原区、盆地区、湿地区以及干旱区和水源地等)以及地下水开采程度,采取合适、相应的评价方法,选择具有针对性的评价指标和参数,得出更有效的地下水脆弱性评价结果。