喬萌萌，楊 潔，周 芮，毛嘉玲

（蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

基于DRASTIC模型的地下水脆弱性研究綜述

喬萌萌，楊 潔，周 芮，毛嘉玲

（蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

地下水脆弱性評價是合理開發(fā)利用和保護(hù)地下水的基礎(chǔ)，是環(huán)境規(guī)劃部門制定地下水保護(hù)計(jì)劃的決策依據(jù)之一。DRASTIC模型是地下水脆弱性評價中使用最廣泛的方法，闡述了該模型的研究進(jìn)展及其應(yīng)用情況，其中，主觀性較強(qiáng)是其主要缺陷之一。針對這一缺陷，分別從敏感度分析、模型檢驗(yàn)及評價等級劃分3個方面綜述了國內(nèi)外模型改進(jìn)的研究進(jìn)展。針對目前研究中存在的不足，建議采用主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、層次分析法以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等方法確定指標(biāo)權(quán)重，依據(jù)可拓學(xué)理論制定等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，最后運(yùn)用多種典型污染物檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驮u價結(jié)果，著力克服模型的主觀性問題，進(jìn)一步完善DRASTIC模型。

地下水脆弱性；DRASTIC模型；敏感度分析；研究進(jìn)展

地下水是我國大多農(nóng)村和部分城市的重要水源。隨著人口的增加和工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，大量生活污水和工業(yè)廢水的隨意排放導(dǎo)致含水層遭受污染[1]。農(nóng)業(yè)面源污染的加劇，也在一定程度上影響地下水的正常使用[2]。局部地區(qū)地下水過度開采進(jìn)一步加劇了水質(zhì)惡化和水量匱乏。地下水污染具有隱蔽性、復(fù)雜性及持久性，地下水一旦遭到污染，其治理和恢復(fù)過程將相當(dāng)漫長且代價巨大。水資源質(zhì)量是衡量區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[3]。因此，預(yù)防和控制地下水污染在水資源管理中是非常必要的，地下水脆弱性評價結(jié)果是地下水污染防治措施制定的主要依據(jù)。

20世紀(jì)60年代Albine和Margat[4]首次提出“地下水脆弱性”概念。1993年，美國國家科學(xué)研究委員會提出地下水脆弱性即為污染物到達(dá)最上層含水層之上某特定位置的傾向性和可能性[5]。美國國家環(huán)境保護(hù)局（USEPA）和國際水文地質(zhì)學(xué)家協(xié)會（IAH）認(rèn)為地下水脆弱性是指地下水系統(tǒng)對人類和（或）自然的敏感性，將其分為固有脆弱性和特殊脆弱性。這是目前比較公認(rèn)的地下水脆弱性概念。固有脆弱性又稱本質(zhì)脆弱性，是地下水系統(tǒng)自身對外界環(huán)境變化適應(yīng)能力的表現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)區(qū)域含水層的自然屬性，是靜態(tài)、不可變和人為不可控制的，主要研究被污染的可能性，不考慮特定的污染物；特殊脆弱性表征了人類活動產(chǎn)生的污染源以及土地資源開發(fā)過程中對地下水天然流場的影響，具有動態(tài)性與可控性，是地下水受到外界干擾時敏感性的體現(xiàn)，其大小由污染源類型、規(guī)模以及污染物在地下水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律共同決定[6]。目前，國內(nèi)主要研究地下水的固有脆弱性，常以“地下水的易污染性”、“防污性能”、“污染潛力”等來代替“地下水脆弱性”[7-9]。

地下水脆弱性評價是基于最有效的數(shù)據(jù)和科學(xué)的判斷，為地下水保護(hù)提供一套決策工具，以期以最小的代價獲得最大的環(huán)境和公共效益[10]。開展地下水脆弱性的研究，識別地下水脆弱性區(qū)域，在規(guī)劃過程中應(yīng)予以避讓，結(jié)合污染源分布，明確脆弱因素，集中力量解決重點(diǎn)污染突出問題。同時，能夠?yàn)榈叵滤吹剡x取及保護(hù)區(qū)劃分、地下水污染防控方案、區(qū)域土地利用開發(fā)政策制定、地下水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)等方面提供理論依據(jù)。

迭置指數(shù)法、過程數(shù)學(xué)模擬法以及統(tǒng)計(jì)方法是目前地下水脆弱性評價較常用的三種方法[11]。迭置指數(shù)法中典型的評價模型有DRASTIC、GOD、SEEPAGE、SINTACS和EPIK等，其中DRASTIC模型是地下水脆弱性評價中的典型代表，是應(yīng)用最為普遍、最成熟的地下水脆弱性評價方法，在美國[12]、加拿大[13]、南非[14]、歐盟[15]等許多地區(qū)廣泛應(yīng)用，并取得良好的效果。DRASTIC模型由美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）于1985年提出，用于評價地下水的固有脆弱性。該模型的運(yùn)用基于如下4個假設(shè)[16]：（1）污染物由地表進(jìn)入地下水；（2）污染物由于土壤滲透作用進(jìn)入地下水；（3）污染物隨水流動；（4）研究區(qū)域面積大于0.4 km2。國內(nèi)應(yīng)用該模型進(jìn)行地下水防污性能評價研究起步較晚，但發(fā)展較快[17-20]。1996年我國與歐盟合作，采用DRASTIC法對廣州[18]和大連地區(qū)[19]的地下水防污性能進(jìn)行評價。此后我國的許多學(xué)者均運(yùn)用DRASTIC法進(jìn)行地下水防污性能評價研究，中國地質(zhì)調(diào)查局也于2004年將DRASTIC法列入《地下水脆弱性評價技術(shù)要求》[20]。雖然該方法較為普及，但仍然存在局限性，其中主觀性較強(qiáng)是其主要缺陷之一[21-23]，許多學(xué)者從權(quán)重[24-25]、參數(shù)評分[26]以及結(jié)果驗(yàn)證[27]3方面針對該缺陷進(jìn)行了改進(jìn)。

1 DRASTIC模型及其缺陷

1.1 地下水脆弱性評價因子體系

DRASTIC模型中選取對地下水脆弱性影響大、相對較容易取得的7項(xiàng)水文地質(zhì)參數(shù)作為評價指標(biāo)，分別為地下水埋深D、含水層凈補(bǔ)給量R、含水層介質(zhì)類型A、土壤類型S、地形坡度T、包氣帶影響I以及水力傳導(dǎo)系數(shù)C。其中，D、R、T、C屬數(shù)值指標(biāo)，可直接定量獲得；A、S、I屬類型指標(biāo)，不可直接定量獲得[28]。

（1）地下水埋深D：地下水埋深是指地表與地下水位之間的垂直距離，距離越短，地表污染物到達(dá)地下水的可能性越大。

（2）含水層的凈補(bǔ)給量R：含水層的凈補(bǔ)給量指通過土壤滲透進(jìn)入地下水的水量。凈補(bǔ)給量越大，表明地下水遭受污染的可能性越大。

（3）含水層介質(zhì)類型A：含水層介質(zhì)類型會影響污染物的滲透強(qiáng)度及途徑，一般來說，含水層中介質(zhì)顆粒越大、裂隙或溶隙越多，滲透性越強(qiáng)，地下水越容易遭受污染。含水層介質(zhì)一般劃分為10類。

（4）土壤類型S：土壤類型能夠影響地表污染物垂直進(jìn)入包氣帶的能力。土壤保持能力越強(qiáng)，污染物遷移越緩慢。一般來說，黏土脹縮性小、顆粒小的，防污性能好，脆弱性低。土壤類型一般劃分為10類。

（5）地形坡度T：坡度越大，徑流流量越大，含水層的補(bǔ)給能力越小，地下水受污染的可能性也越小。反之亦然。

（6）包氣帶影響I：包氣帶是地面以下潛水面以上的地帶。包氣帶介質(zhì)中顆粒的粗細(xì)和裂隙發(fā)育程度影響地下水脆弱性。一般將包氣帶介質(zhì)劃分10種類型。

（7）水力傳導(dǎo)系數(shù)C：水力傳導(dǎo)系數(shù)主要取決于含水層中介質(zhì)顆粒的形狀、大小、不均勻系數(shù)和水的黏滯性等。傳導(dǎo)系數(shù)越大，污染物能快速進(jìn)入含水層，污染地下水。

1.2 地下水脆弱性評價參數(shù)權(quán)重體系

根據(jù)DRASTIC模型中各參數(shù)對地下水脆弱性影響的作用大小，賦予其相應(yīng)的權(quán)重。權(quán)重值是不變的常數(shù)，分為所有污染物權(quán)重值和農(nóng)藥類污染物權(quán)重值兩類。權(quán)重值大小為1～5，最重要的評價參數(shù)取5，最不重要的評價參數(shù)取1，具體權(quán)重分配見表1。

表1 DRASTIC模型中各評價參數(shù)的權(quán)重值

1.3 DRASTIC模型的缺陷

雖然DRASTIC模型使用非常廣泛，但仍然在原理、計(jì)算方法以及評價結(jié)果方面存在缺陷。

原理方面的缺陷主要有三點(diǎn)：①DRASTIC模型太過理想化，應(yīng)用前提是將各因子概念化且認(rèn)定各因子相互不聯(lián)系，而在實(shí)際應(yīng)用過程中，評價因子之間是相互聯(lián)系、相互影響的[29]。②DRASTIC方法中補(bǔ)給量和含水層介質(zhì)的滲透系數(shù)越大，地下水污染的可能性越大的看法是片面的[30]，忽視了單因子的正負(fù)效應(yīng)影響。③沒有充分考慮潛水含水層和承壓含水層的差異。把這兩類含水層放在一起，用同一種模型來評價是不合適的[31]。

計(jì)算方法方面的缺陷主要有三點(diǎn)：①各評價指標(biāo)權(quán)重是根據(jù)專家意見確定的，且被視為定值，不隨研究區(qū)實(shí)際水文地質(zhì)條件的不同而改變，影響結(jié)果的客觀性。②各參數(shù)的評分為離散值，同一級別內(nèi)不同屬性值被給予相同的評分，忽略了參數(shù)本身連續(xù)變化這一客觀事實(shí)，從而使評價結(jié)果的客觀性受到影響[28]。③DRASTIC模型的運(yùn)行需要大量精確的數(shù)據(jù)來支撐，因此該模型在發(fā)展中國家運(yùn)用時需結(jié)合地區(qū)具體情況調(diào)整評價指標(biāo)[32]。

評價結(jié)果方面的缺陷主要是脆弱性等級劃分具有主觀性。美國在提出DRASTIC模型時，并沒有給出相應(yīng)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，研究者在利用該模型評價地下水脆弱性時，一般是根據(jù)評分值自行劃分脆弱性等級[31]，人為干擾因素較大，影響了脆弱性評價結(jié)果在區(qū)域間的對比分析。

綜上所述，DRASTIC模型存在的主要缺陷是受人為因素干擾較大，主觀性較強(qiáng)。針對該缺陷，許多研究者[33-34]通過增加或減少一些參數(shù)對DRASTIC模型進(jìn)行改進(jìn)。有學(xué)者采取敏感度分析法修正模型中各參數(shù)的權(quán)重，通過硝酸鹽濃度檢驗(yàn)DRASTIC模型的準(zhǔn)確性并修正各參數(shù)的評分，以期克服該模型操作過程中的主觀性，使得地下水脆弱性評價更加科學(xué)合理化。也有許多學(xué)者提出不同的脆弱性等級劃分方法，但目前為止仍沒有統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)[35]。

2 DRASTIC模型研究進(jìn)展

2.1 敏感度分析研究進(jìn)展

不同研究區(qū)域的水文地質(zhì)條件不同，導(dǎo)致DRASTIC模型中各參數(shù)對地下水脆弱性的影響大小也不同，因此需要針對各個區(qū)域的特點(diǎn)修正各參數(shù)的權(quán)重。通過敏感度分析，評價各個指標(biāo)對地下水脆弱性結(jié)果的影響，可以討論每個指標(biāo)參與評價的必要性。目前廣泛使用的是簡單易操作的單參數(shù)敏感度分析法[35-38]。單參數(shù)評價指標(biāo)有效權(quán)重指各個指標(biāo)評分與其相應(yīng)權(quán)重的乘積占地下水脆弱性指數(shù)值的百分比，計(jì)算方法見公式（1）。比較DRASTIC模型參數(shù)的理論權(quán)重與有效權(quán)重，判斷分配的權(quán)重是否需要修正，有助于避免參數(shù)權(quán)重分配以及評分等級確定過于主觀性。

式中，W表示有效權(quán)重；Pr和Pw分別表示參數(shù)的評分和權(quán)重；V表示脆弱性指數(shù)值。

Abdullah等[24]通過敏感度分析發(fā)現(xiàn)，有效權(quán)重與理論權(quán)重存在顯著性差異，進(jìn)而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)DRASTIC脆弱性圖與權(quán)重修正DRASTIC脆弱性圖也不同，其中權(quán)重修正DRASTIC模型更加適合該地區(qū)使用。Saha等[22]分別運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)DRASTIC模型和農(nóng)藥DRASTIC模型，評價農(nóng)業(yè)地區(qū)的地下水脆弱性，并分別對其進(jìn)行敏感度分析。研究發(fā)現(xiàn)，2種模型中地下水埋深和凈補(bǔ)給量的有效權(quán)重均高于理論權(quán)重，并且對脆弱性的影響最大，因此保證這2個參數(shù)信息的準(zhǔn)確性和全面性才能更好地評估地下水脆弱性。國外對脆弱性進(jìn)行單參數(shù)敏感度分析的研究有很多，部分分析結(jié)果見表2，國內(nèi)目前這方面的研究還很少，現(xiàn)有研究通過敏感度分析找出影響特定地區(qū)地下水脆弱性的主要水文地質(zhì)因素[36，39-40]，為評價因子的篩選提供一定的依據(jù)，為該研究區(qū)的特殊脆弱性指標(biāo)體系的建立提供科學(xué)的指導(dǎo)和可能的方案。

表2 單參數(shù)敏感度分析的有效權(quán)重（%）

表2中，如D（5）21.7，其中5指地下水埋深這一指標(biāo)的固定權(quán)重值，21.7%指該指標(biāo)進(jìn)行敏感度分析后得到的理論權(quán)重。從表2中明顯看出理論權(quán)重與有效權(quán)重存在顯著差異。Hallaq等[43]得出地下水位埋深的有效權(quán)重與理論權(quán)重相同，Abdullah等[24]、Rahman等[42]以及Kabera等[47]得出地下水位埋深的有效權(quán)重大于理論權(quán)重（21.7%），最大有效權(quán)重為31.3%；其他文獻(xiàn)中地下水位埋深的有效權(quán)重則小于理論權(quán)重，最小有效權(quán)重為4.1%。Neshat等[37]、Salwa等[38]、Edet等[41]、Rahman等[42]、Mohammadi等[44]以及Saidi等[46]得出地下水凈補(bǔ)給量的有效權(quán)重大于理論權(quán)重（25.3%），最大有效權(quán)重為25.3%；其他文獻(xiàn)中該參數(shù)的有效權(quán)重小于理論權(quán)重，最小有效權(quán)重為5.8%。Rahman等[42]、Mohammadi等[44]以及Kabera等[47]得出含水層介質(zhì)類型的有效權(quán)重小于理論權(quán)重（13%），最小有效權(quán)重為8.9%；其他文獻(xiàn)中該參數(shù)的有效權(quán)重大于理論權(quán)重，最大有效權(quán)重為23.9%。Edet等[41]、Naqa等[45]以及Kabera等[47]得出土壤類型的有效權(quán)重小于理論權(quán)重（8.7%），最小有效權(quán)重值為4.5%；其他文獻(xiàn)中該參數(shù)的有效權(quán)重大于理論權(quán)重，最大有效權(quán)重值為14.1%。Neshat等[37]以及Hallaq等[43]得出地形坡度的有效權(quán)重小于理論權(quán)重（4.3%），最小有效權(quán)重值為1.2%；其他文獻(xiàn)中該參數(shù)的有效權(quán)重大于理論權(quán)重，最大有效權(quán)重值為9.9%。Salwa等[38]、Rahman等[42]以及Saidi等[46]得出包氣帶影響的有效權(quán)重小于理論權(quán)重（21.7%），最小有效權(quán)重值為7.2%；其他文獻(xiàn)中該參數(shù)的有效權(quán)重大于理論權(quán)重，最大有效權(quán)重值為27.3%。Abdullah等[24]、Salwa等[38]、Hallaq等[43]以及Kabera等[47]得出水力傳導(dǎo)系數(shù)的有效權(quán)重小于理論權(quán)重（13%），最小有效權(quán)重值為3.4%；其他文獻(xiàn)中該參數(shù)的有效權(quán)重大于理論權(quán)重，最大有效權(quán)重值為21.3%。由此可以看出，DRASTIC模型中各個參數(shù)的權(quán)重若視為定值，則會影響地下水脆弱性的評價結(jié)果。綜合以上文獻(xiàn)可知，在實(shí)際應(yīng)用過程中，針對不同研究區(qū)域，相對于標(biāo)準(zhǔn)的DRASTIC模型，通過敏感度分析修正指標(biāo)權(quán)重的DRASTIC模型，對地下水脆弱性評價的準(zhǔn)確性更高，但該方法仍然以固定權(quán)重為基礎(chǔ)，并沒有從本質(zhì)上克服主觀性，因此，建議采用數(shù)學(xué)方法直接計(jì)算求得各指標(biāo)的權(quán)重。

2.2 檢驗(yàn)DRASTIC模型研究進(jìn)展

檢驗(yàn)DRASTIC模型指的是可以檢驗(yàn)地下水脆弱性分析結(jié)果的一些獨(dú)立的程序。檢驗(yàn)的方法有很多，最常見的方法是比較脆弱性圖與地下水中出現(xiàn)的一些常見污染物是否匹配，若不匹配，需要對其進(jìn)行校準(zhǔn)。對世界上許多地方的地下水進(jìn)行脆弱性研究發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽對地下水脆弱性有很大的影響[48-49]。地下水中硝酸鹽的濃度取決于土壤中硝酸鹽的含量以及表面載荷的時間和數(shù)量。農(nóng)業(yè)地區(qū)硝酸類化肥的使用是造成地下水污染的面污染源之一[50]。正常情況下，地下水中不含有硝酸鹽，由于土壤具有滲透作用，硝酸鹽隨水流從地表滲入到地下水中，一旦地下水中出現(xiàn)硝酸鹽，則表明地下水敏感性較高，容易遭受污染，所以可以把它作為主要的污染控制參數(shù)。因此，許多學(xué)者[22，38，51-52]通過硝酸鹽濃度檢驗(yàn)DRASTIC模型的準(zhǔn)確性，對其進(jìn)行校準(zhǔn)并取得了較好的效果。

Abdullah等[24]根據(jù)硝酸鹽的平均濃度，修正了地下水埋深、凈補(bǔ)給量、土壤介質(zhì)、包氣帶的影響以及水力傳導(dǎo)系數(shù)，運(yùn)用Wilcoxon秩和非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)計(jì)算DRASTIC模型中各參數(shù)的評分等級。Ghazavi等[51]通過將硝酸鹽濃度與脆弱性指數(shù)值進(jìn)行線性回歸分析，評估模型的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)DRASTIC模型比GOD模型更適用于研究區(qū)域的脆弱性分析。Saha等[22]分別運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)DRASTIC模型和農(nóng)藥DRASTIC模型，評價農(nóng)業(yè)地區(qū)的地下水脆弱性，用硝酸鹽濃度分別驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，結(jié)果表明農(nóng)藥DRASTIC模型能夠更好地劃定農(nóng)業(yè)區(qū)地下水的脆弱性范圍。Neshat等[37]對硝酸鹽濃度與標(biāo)準(zhǔn)DRASTIC值之間進(jìn)行皮爾森相關(guān)因素分析，發(fā)現(xiàn)二者相關(guān)性較低，因此需要修正標(biāo)準(zhǔn)DRASTIC模型，以便更科學(xué)地評估研究區(qū)域的地下水脆弱性，其中最高的硝酸鹽濃度應(yīng)對于最高的評分等級，最低的濃度值對應(yīng)最低的評分等級。不同研究區(qū)的污染物不同，選擇硝酸鹽作為單一特征污染物檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏?zhǔn)確性往往具有區(qū)域性，不利于大規(guī)模地推廣使用。

2.3 脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)的確定

基于標(biāo)準(zhǔn)DRASTIC模型，脆弱性評價指數(shù)的最小值為23，最大值為230。目前還沒有統(tǒng)一的地下水脆弱性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，許多脆弱性等級被劃分為5級，分別為：非常低、低、中等、高、較高，但不同的研究者劃分范圍不同。Rezaei等[53]劃分的等級范圍為：50～65，65～80，80～95，95～110，110～153；Liggett等[54]將等級范圍劃分為：45～75，75～100，100～125，125～150，150～180；Moratalla[55]以20為等差劃分等級范圍：＜100，100～120，120～140，140～160，160～180；范弢等[56]以19為等差劃分等級范圍：＜20，20～39，40～59，60～79，＞80；曲文斌等[57]將評價范圍劃分為：80～100，100～120，120～130，130～170，＞170。由此可見，地下水脆弱性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)受人為因素干擾比較大，影響了脆弱性評價結(jié)果在區(qū)域間的對比分析。

3 結(jié)論與展望

（1）DRASTIC模型作為一種定性、半定量的評價方法，它的提出具有前瞻性、理論性、指導(dǎo)性和可操作性，盡管存在一定的缺陷，但其模型設(shè)計(jì)思路科學(xué)合理，評價過程相對簡單，評價成果直觀且具有較高實(shí)用價值，所以仍是應(yīng)用最廣泛、公認(rèn)度較高的評價方法。

（2）雖然DRASTIC模型應(yīng)用廣泛，但其存在主觀性較強(qiáng)的缺陷，針對這一缺陷，許多學(xué)者采用敏感度分析以及硝酸鹽濃度檢驗(yàn)等方法分別對該模型的指標(biāo)權(quán)重和評分等級進(jìn)行修正，以期克服DRASTIC模型存在的主觀性問題。本文認(rèn)為與其采用給定的權(quán)重，不如直接采用主成分分析[58]、灰色關(guān)聯(lián)度法[59]、層次分析法[60]以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[61]等方法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，使得權(quán)重分配更加客觀合理。主成分分析法[62]可用于處理大樣本多變量問題，基本思想是去除重疊信息，用少數(shù)綜合變量取代原有的多維變量進(jìn)行有針對性的定量化評價?；疑P(guān)聯(lián)度法可用于處理信息不完全的問題，對數(shù)據(jù)的要求較低且工作量較少，運(yùn)用該方法能夠?qū)で笙到y(tǒng)中各因素間的主要關(guān)系、找出影響目標(biāo)值的重要因素[63]。層次分析法是一種綜合評價模型方法，運(yùn)用了系統(tǒng)觀點(diǎn)把研究問題系統(tǒng)化與模型化，可用于解決具有相互聯(lián)系、相互制約的多因素復(fù)雜問題[64]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性的動力學(xué)系統(tǒng)，它具有大規(guī)模的并行處理和分布式的信息存儲能力，良好的自適應(yīng)性、自組織性及很強(qiáng)的學(xué)習(xí)、聯(lián)想、容錯及抗干擾能力，能較好地解決非線性的模式識別問題。另外，選取硝酸鹽作為單一特征污染物不能夠全面地反映研究區(qū)的污染情況，因此可以考慮如氯化物、有機(jī)化合物等多種典型污染物，進(jìn)一步提高模型評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，已有研究利用硝酸鹽和氯化物兩種污染物驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，取得較好的效果[52]。

（3）地下水脆弱性評價中人為確定分級標(biāo)準(zhǔn)有很強(qiáng)的主觀性。由于不同地區(qū)水文地質(zhì)條件的差異性，若要提出統(tǒng)一的地下水脆弱性級別劃分標(biāo)準(zhǔn)也是很困難的，因此，選擇一種更能反映實(shí)際情況的地下水脆弱性級別劃分方法也是今后需要解決的問題。制定脆弱性劃分等級標(biāo)準(zhǔn)，排除人為因素的干擾也是今后需要解決的問題。蔡文教授等[65]于1983年提出的可拓學(xué)理論是解決這一問題的有效手段，可拓學(xué)用形式化的模型研究事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法，并用于解決矛盾問題?？赏貙W(xué)理論對于地下水脆弱性評價方法將是一個補(bǔ)充和完善。

（4）DRASTIC模型用于研究地下水的固有脆弱性，可將其思路方法運(yùn)用到地下水的特殊脆弱性研究中。地下水污染風(fēng)險是地下水的本質(zhì)脆弱性與特殊脆弱性共同作用的結(jié)果，固有脆弱性與特殊脆弱性相結(jié)合也是今后研究的重要方向。地下水系統(tǒng)具有明顯隨機(jī)性和模糊性，在實(shí)際應(yīng)用過程中需注意與模糊數(shù)學(xué)法相結(jié)合。

[1]ANWAR A H M F,YUNUS A.Pesticide leaching potential in a shallow unconfined aquifer[J].Journal of Water&Environment Technology,2010, 8（1）：1-16.

[2]CHEN W,LU S,CHI P,et al.Accumulation of Cd in agricultural soil under long-term reclaimed water irrigation[J].Environmental Pollution, 2013,178（1）：294-299.

[3]BABA A,TAYFUR G.Groundwater contamination and its effect on health in Turkey[J].Environmental Monitoring&Assessment,2011,183（1-4）：77-94.

[4]TESORIERO A J,INKPEN E L,VOSS F D.Assessing ground-water vulnerability using logistic regression[C]//Source Water Assessment and Protection 98,Technical Conference Proceedings,April 1998：157-165.

[5]COUNCIL N.Ground water vulnerability assessment[J].Lap Lambert Academic Publishing,1993,1（5）：59.

[6]張麗君.地下水脆弱性和風(fēng)險性評價研究進(jìn)展綜述[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2006，33（6）：113-119.

[7]孫才志，潘俊.地下水脆弱性的概念，評價方法與研究前景[J].水科學(xué)進(jìn)展，1999，10（4）：444-449.

[8]朱雪芹，徐秀娟，蔣麗艷，等.哈爾濱市地下水的易污性評價及計(jì)算機(jī)編圖[J].世界地質(zhì)，2001，20（4）：364-368.

[9]劉淑芬，郭永海.區(qū)域地下水防污性能評價方法及其在河北平原的應(yīng)用[J].河北地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，1996，13（1）：41-45.

[10]嚴(yán)明疆，徐衛(wèi)東.地下水脆弱性評價的必要性[J].新疆地質(zhì)，2005，23（3）：268-271.

[11]郭曉靜，周金龍，靳孟貴，等.地下水脆弱性研究綜述[J].地下水，2010，32（3）：1-5.

[12]張保祥，萬力，余成，等.基于熵權(quán)與GIS耦合的DRASTIC地下水脆弱性模糊優(yōu)選評價[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23（1）：150-156.

[13]TILAHUN K,MERKEL B J.Assessment of groundwater vulnerability to pollution in Dire Dawa,Ethiopia using DRASTIC[J].Environmental Earth Sciences,2010,59（7）：1485-1496.

[14]SHEKHAR S,PANDEY A,TIRKEY A S.A GIS-based DRASTIC model for assessing groundwater vulnerability in hard rock granitic aquifer[J]. Arabian Journal of Geosciences,2015,8（3）：1-17.

[15]SENER E,SENER S,DAVRAZ A.Assessment of aquifer vulnerability based on GIS and DRASTIC methods:a case studyof the Senirkent-U-luborlu Basin（Isparta,Turkey）[J].Hydrogeology Journal,2009,17（8）：2023-2035.

[16]AL-ZABET T.Evaluation of aquifer vulnerability to contamination potential using the DRASTIC method[J].Environmental Geology,2002,43（1-2）：203-208.

[17]張昕，蔣曉東，張龍.地下水脆弱性評價方法與研究進(jìn)展[J].地質(zhì)與資源，2010，19（3）：253-258.

[18]楊慶，欒茂田.地下水易污性評價方法——DRASTIC指標(biāo)體系[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1999（2）：4-9.

[19]楊慶，周集體.DRASTIC指標(biāo)體系法在大連市地下水易污性評價中的應(yīng)用[J].大連理工大學(xué)學(xué)報，1999（5）：684-688.

[20]唐立強(qiáng)，趙偉玲.基于DRASTIC模型的地下水脆弱性評價方法評述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，34：16782-16785.

[21]SHIRAZI S M,IMRAN H M,AKIB S.GIS-based DRASTIC method for groundwater vulnerability assessment：a review[J].Journal of Risk Research,2012,15（8）：1-21.

[22]SAHA D,ALAM F.Groundwater vulnerability assessment using DRASTIC and Pesticide DRASTIC models in intense agriculture area of the Gangetic plains,India[J].Environmental Monitoring&Assessment,2014,186（12）：8741-63.

[23]張珍，溫忠輝，魯程鵬，等.改進(jìn)的DRASTIC地下水脆弱性評價模型及應(yīng)用[J].水資源保護(hù)，2014（6）：13-18.

[24]ABDULLAH T O,ALI S S,AL-ANSARI N A.Groundwater assessment of HalabjaSaidsadiq Basin,Kurdistan region,NE of Iraq using vulnerability mapping[J].Arabian Journal of Geosciences,2016，9（3）：1-16.

[25]孟憲萌，束龍倉，盧耀如.基于熵權(quán)的改進(jìn)DRASTIC模型在地下水脆弱性評價中的應(yīng)用[J].水利學(xué)報，2007（1）：94-99.

[26]魏興萍，蒲俊兵，趙純勇.基于修正RISKE模型的重慶巖溶地區(qū)地下水脆弱性評價[J].生態(tài)學(xué)報，2014，34（3）：589-596.

[27]張?zhí)悾T小銘，劉紅櫻，等.基于DRASTIC的麗水市地下水防污性能評價[J].地球與環(huán)境，2012（1）：115-120.

[28]李紹飛，王勇，毛慧慧，等.地下水脆弱性模糊評價方法的探討與應(yīng)用[J].中國農(nóng)村水利水電，2008（4）：17-20.

[29]范琦，王貴玲，藺文靜，等.地下水脆弱性評價方法的探討及實(shí)例[J].水利學(xué)報，2007（5）：601-605.

[30]貝娜里，迪克森，李大秋，等.地下水脆弱性評價方法研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2007（5）：64-67.

[31]鐘佐燊.地下水防污性能評價方法探討[J].地學(xué)前緣，2005，12（s1）：3-13.

[32]雷靜，張思聰.唐山市平原區(qū)地下水脆弱性評價研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2003，23（1）：94-99.

[33]Al-ADAMAT R A N,FOSTER I D L,BABAN S M J.Groundwater vulnerability and risk mapping for the Basaltic aquifer of the Azraq basin of Jordan using GIS，Remote sensing and DRASTIC[J].Applied Geography，2003，23（4）：303-324.

[34]付素蓉，王焰新.城市地下水污染敏感性分析[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2000，25（5）：482-486.

[35]HAMZA S M,AHSAN A,IMTEAZ M A，et al.Accomplishment and subjectivity of GIS-based DRASTIC groundwater vulnerability assessment method：a review[J].Environmental Earth Sciences，2014，73（7）：3063-3076.

[36]王書倩，何煒，孫長虹，等.北京順懷密地區(qū)地下水脆弱性評價[C]//工程風(fēng)險與保險研究學(xué)術(shù)研討會，2012.

[37]NESHAT A,PRADHAN B,PIRASTEH S,et al.Estimating groundwater vulnerability to pollution using a modified DRASTIC model in the Kerman agricultural area，Iran[J].Environmental Earth Sciences,2014,71（7）：3119-3131.

[38]SALWASAIDI，SSLEM BOURI，HAMED BEN DHIA.Sensitivity analysis in groundwater vulnerability assessment based on GIS in the Mahdia-KsourEssaf aquifer，Tunisia：A validation study[J].Hydrological Sciences Journal/journal Des Sciences Hydrologiques,2011,56（2）：288-304.

[39]杜守營.渾河沖洪積扇地區(qū)地下水脆弱性評價與預(yù)測研究[D].長春：吉林大學(xué)，2014.

[40]高爽.通遼市平原區(qū)地下水脆弱性評價[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2015.

[41]EDET A.An aquifer vulnerability assessment of the Benin formation aquifer,Calabar,southeastern Nigeria,using DRASTIC and GIS approach[J].Environmental Earth Sciences,2013,71（4）：1747-1765.

[42]RAHMAN A.A GIS based DRASTIC model for assessing groundwater vulnerability in shallow aquifer in Aligarh,India[J].Applied Geography, 2008,28（1)：32-53.

[43]HALLAQ A H A,ELAISH B S A.Assessment of aquifer vulnerability to contamination in Khanyounis Governorate,Gaza Strip—Palestine,using the DRASTIC model within GIS environment[J].Arabian Journal of Geosciences,2011,5（4）：1-15.

[44]MOHAMMADI K,NIKNAM R,MAJD V J.Aquifer vulnerability assessment using GIS and fuzzy system：a case study in Tehran-Karaj aquifer, Iran[J].Environmental Geology,2009,58（2）：437-446.

[45]NAQA A E,HAMMOURI N,KUISI M.GIS-based evaluation of groundwater vulnerability in the Russeifa area,Jordan[J].Revista Mexicana De CienciasGeológicas,2006,23（3）：277-287.

[46]SAIDI S,BOURI S,DHIAH B,et al.Assessment of groundwater risk using intrinsic vulnerability and hazard mapping：Application to Souassi aquifer,Tunisian Sahel[J].Agricultural Water Management,2011,98（10）：1671-1682.

[47]KABERAT,LUO Z.A GIS based DRASTIC model for assessing groundwater in shallowaquifer in Yuncheng Basin,Shanxi,China[J].Research Journal of Applied Sciences,2012.

[48]JAZAYERI M.Nitrate contamination in private wells in rural Alabama,United States[J].Science of the Total Environment,2005,346（1-3）：480-487.

[49]KYLLMAR K,MARTENSSON K,JOHNSSON H.Model-based coefficient method for calculation of N leaching from agricultural fields applied to small catchments and the effects of leaching reducing measures[J].Journal of Hydrology,2005,304（1-4）：343-354.

[50]ALMASRI M N,KALUARACHCHI J J.Assessment and management of long-term nitrate pollution of ground water in agriculture-dominated watersheds[J].Journal of Hydrology,2004,295（1-4）：225-245.

[51]GHAZAVI R,EBRAHIMI Z.Assessing groundwater vulnerability to contamination in an arid environment using DRASTIC and GOD models[J]. International Journal of Environmental Science&Technology,2015,12（9）：2909-2918.

[52]SHIRAZI S M,IMRAN H M,AKIB S,et al.Groundwater vulnerability assessment in the Melaka State of Malaysia using DRASTIC and GIS techniques[J].Environmental Earth Sciences,2013,70（5）：2293-2304.

[53]REZAEI F,SAFAVIi H R,AHMADI A.Groundwater vulnerability assessment using fuzzy logic：a case study in the Zayandehrood aquifers, Iran[J].Environmental Management,2013,51（1）：267-277.

[54]LIGGETT J E,ALLEN D M.Evaluating the sensitivity of DRASTIC using different data sources,interpretations and mapping approaches[J]. Environmental Earth Sciences,2011,62（8）：1577-1595.

[55]NGELMORATALLA,GOMEZ-ALDAY J J,SANZ D,et al.Evaluation of a GIS-Based Integrated Vulnerability Risk Assessment for the Mancha Oriental System（SE Spain）[J].Water Resources Management,2011,25（14）：3677-3697.

[56]范弢，楊世瑜.云南麗江盆地地下水脆弱性評價[J].吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2007，37（3）：551-556.

[57]曲文斌，王欣寶，錢龍，等.石家莊城市區(qū)地下水脆弱性評價研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007，34（6）：6-9.

[58]王鶯，王靜，姚玉璧，等.基于主成分分析的中國南方干旱脆弱性評價[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2014（12）：1897-1904.

[59]周玲，郭勝利，張濤，等.洪澤湖區(qū)域氣候變化與水位的灰色關(guān)聯(lián)度分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012（2）：25-29+33.

[60]胡偉，龍慶華，錢茂，等.基于層次分析法的企業(yè)污水治理評價指標(biāo)體系權(quán)重確定[J].環(huán)境污染與防治，2014（2）：88-91+95.

[61]張?zhí)煸?，陳奎，魏偉，?BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法確定工程材料評價指標(biāo)的權(quán)重[J].材料導(dǎo)報，2012（2）：159-163.

[62]劉仁濤，付強(qiáng)，李偉業(yè)，等.地下水脆弱性研究與探討[J].水資源與水工程學(xué)報，2006，17（6）：1-5.

[63]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1985.

[64]賀新春，邵東國，陳南祥，等.幾種評價地下水環(huán)境脆弱性方法之比較[J].長江科學(xué)院院報，2005，22（3）：17-20.

[65]蔡文.可拓論及其應(yīng)用[J].科學(xué)通報，1999（7）：673-682.

Review of groundwater vulnerability assessment based on DRASTIC Model

QIAO Mengmeng,YANG Jie,ZHOU Rui,MAO Jialing
（School of Environmental Science and Engineering,SUST,Suzhou 215009,China）

Groundwater vulnerability assessment（GVA）is the basis of reasonable exploitation and protection of groundwater resources and is one of the decision-making bases for the environmental planning department to make a groundwater protection plan.DRASTIC vulnerability index method is an extensively applied model in GVA,but one of its serious defects is the strong subjectivity.Aimed at this defect,the domestic and foreign research progress of the model improvement was reviewed from three aspects including the sensitivity analysis,the model test and the rating classification.For the existing disadvantages,the principal component analysis,grey correlation method,analytic hierarchy process and BP neural network method were recommended to determine the index weight,and then the grading standards were developed based on the extension theory.Finally,in order to further improve the DRASTIC model,a variety of typical pollutant test models were used to evaluate the results and to overcome the problem of subjectivity in the model on purpose.

groundwater vulnerability;DRASTIC Model;sensitivity analysis;research progress

X32

：A

：2096-3270（2017）02-0037-08

（責(zé)任編輯：經(jīng)朝明）

2016-11-11

教育部人文社會科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目（13YJAZH116）；2016年蘇州市科協(xié)軟課題

喬萌萌（1993-），女，江蘇鹽城人，碩士研究生。

楊 潔（1972-），女，教授，博士，主要從事環(huán)境風(fēng)險分析與管理的研究，Email：yjagnes@163.com。