基于GIS与多准则决策技术集成方法的伊朗东南部Sirjan干旱区地下水临界带划分研究

本研究针对干旱区地下水超采导致的含水层退化问题，通过整合地理信息系统(GIS)与多准则决策(MCDM)技术（AHP和MIF模型），构建了包含年排泄量(AGD)、水井密度(WWD)等6项指标的评估体系，划分出临界、亚临界等四类地下水临界带(GWCZs)。验证显示MIF模型（R2=0.88）优于AHP，成果为伊朗Sirjan地区地下水可持续管理提供了科学依据。

　　

在干旱地区，地下水(GW)是维系生态与经济发展的命脉，但过度开采导致含水层退化、水质恶化等问题日益严峻。伊朗东南部Sirjan地区作为典型干旱区，长期面临地下水超采引发的含水层衰竭风险。传统的地下水潜力区划已无法满足当前管理需求，亟需建立科学方法识别地下水临界带(GWCZs)——即因自然与人为因素导致水位急剧下降的高风险区域。这一需求催生了由Adnan Sadeghi-Lari团队开展的研究，其成果发表于《Groundwater for Sustainable Development》。

研究团队创新性地将地理信息系统(GIS)与多准则决策(MCDM)技术相结合，采用层次分析法(AHP)和多影响因子模型(MIF)两种方法，对Sirjan平原1921 km²区域进行系统评估。通过收集年排泄量(AGD)、水井密度(WWD)、补给量(AR)、岩性(AL)、厚度(AT)及水质变化(GQC)六项关键指标数据，构建加权叠加模型，最终生成GWCZs分级地图。

关键技术方法
研究基于GIS平台整合六类空间数据：AGD通过抽水井记录计算，WWD源自水井空间分布，AR采用降雨入渗系数法，AL与AT通过钻孔数据插值，GQC依据电导率时空变化评估。采用AHP确定指标权重（一致性指数<0.1），MIF模型则通过专家打分量化因子间相互作用。模型验证采用回归分析(R²)和受试者工作特征曲线(ROC)的曲线下面积(AUC)。

研究结果

1. 主题图层权重分配
   AGD在两类模型中均获最高权重（MIF 375分/AHP 0.1886），反映排泄强度对临界状态的主导影响。岩性中粉砂岩权重最低（MIF 75分），揭示其弱渗透性对水位下降的缓冲作用。

2. GWCZs空间分布
   AHP模型划分结果显示：临界区(10.04%)集中分布于灌溉密集区，与高AGD(>1.74 Mm³/yr)、WWD(>0.12口/km²)区域高度重叠；MIF模型则识别出更大比例半平衡区(40.59%)，反映其对多因子协同效应的敏感性。

3. 模型验证
   MIF模型在ROC验证中AUC达0.83，显著优于AHP(0.81)，其R²值(0.88)表明该模型更准确捕捉实际水位观测数据的变化趋势。

结论与意义
该研究首次在Sirjan地区建立了GWCZs分级体系，证实MCDM-GIS集成方法在干旱区含水层风险评估中的适用性。MIF模型因其对因子间非线性关系的刻画能力，成为更可靠的决策工具。成果为当地政府实施差异化管控（如禁止临界区新井审批）提供了数据支撑，其技术框架可推广至全球干旱-半干旱区。研究还启示：未来GW管理需从"潜力开发"转向"风险防控"，通过动态更新主题图层实现监测-预警-调控的闭环管理。

值得注意的是，作者在讨论中指出当前模型未考虑气候变化对AR的长期影响，建议后续研究纳入CMIP6气候情景数据以提升预测能力。这一缺陷恰好揭示了跨学科整合在GW可持续管理中的必要性，为后续研究指明了方向。