基于AHP-EWM方法的地下水储量划定与体积计算：以中国阜阳市为例

《LHB》：Delineation and volume calculation of groundwater reserve based on AHP-EWM: a case study of Fuyang City, China

地下水储备规划研究以安徽阜阳为案例，构建包含六个核心原则（储水条件、水量条件、水质条件、开采条件、人类活动、可持续观测）的选址评价体系，采用层次分析法（AHP）与熵权法（EWM）相结合的权重确定模型，通过GIS空间叠加分析划定储备区边界，并基于含水层特性分别计算I、II、III三个含水层的储备量，其中III层储备量达136亿立方米。通过敏感性分析验证参数影响，提出优先保障居民用水、兼顾工业用水的分级利用策略，形成可迁移的地下水储备管理技术框架，为应对极端干旱和突发公共事件提供科学决策依据。

　　在当前全球水资源日益紧张的背景下，地下水作为重要的水资源储备形式，其科学规划与管理显得尤为重要。本研究以中国安徽省阜阳市为例，提出了地下水储备区的划分原则，并构建了相应的适宜性评价指标体系，旨在为极端干旱年份及重大突发事件期间提供可靠的水源保障。通过结合层次分析法（AHP）与熵权法（EWM），研究者不仅明确了各评价指标的权重，还通过地理信息系统（GIS）对各指标进行叠加与空间分类，最终实现了地下水储备区的科学划分与储备量的精准计算。研究结果表明，阜阳市三个含水层的地下水储备量分别为1.66亿立方米、2.36亿立方米和13.6亿立方米，这为当地制定地下水储备政策和规划提供了科学依据。

地下水储备是指在特定条件下，能够满足一定数量和质量要求的地下水资源，并配备相应的提取、输送和供水基础设施，仅在自然灾害或重大紧急情况时才被利用。本研究对“地下水储备”这一概念与“地下水储量”、“可开采地下水资源”以及“战略地下水储备”进行了区分。例如，“地下水储量”指的是含水层中储存的总水量，而“地下水储备”则强调在极端情况下利用地下水，这可能带来环境影响。同时，“战略地下水储备”则更侧重于长期的储备规划，其激活条件相对宽松。研究还强调了地下水在应对水资源危机中的关键作用，特别是在当前水资源日益紧张、地面水源有限的背景下，地下水作为应急水源的必要性。

阜阳市的地下水储备区划分具有重要的现实意义。一方面，它为国家层面的地下水管理政策提供了地方层面的实践支持；另一方面，它也为其他类似地区提供了可借鉴的模型和技术框架。通过科学划分地下水储备区，不仅可以增强区域在极端水资源短缺情况下的应急响应能力，还能为水资源的可持续利用提供保障。此外，本研究提出的储备区划分和储备量计算方法，为地下水储备管理提供了系统性的技术支持。

在具体实施过程中，研究团队综合考虑了自然因素和人为因素。自然因素包括降水、地形、水文地质类型、含水层的出水能力、地下水的储量以及水质条件；人为因素则涉及人口分布、城市布局、地下水提取能力以及输水线路。通过对这些因素的系统分析，研究团队确定了六个关键指标，用于评价地下水储备区的适宜性。这些指标分别对应于不同的评价维度，如地下储水条件、水量条件、水质条件、提取条件、人类活动需求以及可持续观测条件。

为了科学地确定各指标的权重，研究采用了AHP与EWM相结合的方法。AHP是一种基于主观判断的层次分析方法，能够帮助决策者在多个指标之间进行权衡；而EWM则是一种基于客观数据变化的熵权方法，能够反映各指标的相对重要性。两者的结合在一定程度上克服了单一方法的局限性，提高了权重分配的科学性和客观性。研究团队通过对各指标进行标准化处理，计算了它们的权重，从而为地下水储备区的划分提供了理论依据。

地下水储备量的计算则基于对各含水层的详细分析。研究团队对含水层的储量和弹性储水量进行了评估，其中，对于非承压含水层，储备量的计算主要基于水位变化和含水层厚度；而对于承压含水层，储备量的计算则考虑了水位和水量的双重因素。通过结合这些因素，研究团队计算出了各含水层的储备量，并明确了不同储备区的用途。例如，Aquifer I的储备量主要用于工业和农业用水，而Aquifer II和Aquifer III的储备量则分别用于工业、农业和居民生活用水。

为了验证研究结果的科学性和可行性，研究团队还进行了敏感性分析和供水需求对比分析。敏感性分析表明，地下水储备量的计算结果对某些参数的变化具有一定的敏感性，如水位控制阈值和安全开采系数。因此，研究团队建议在实际应用中，需要对这些参数进行动态调整和持续监测，以确保储备量的准确性和实用性。供水需求对比分析则表明，阜阳市的居民用水需求远高于当前的储备量，因此在极端情况下，需要优先考虑从Aquifer III提取地下水，以保障居民的基本用水需求。

此外，研究团队还提出了地下水储备管理的未来发展方向。例如，开发动态模型以预测不同气候条件下地下水储备量的变化趋势，制定适应性管理策略以提高地下水储备的灵活性和实用性，探索创新的人工补给方法以提高地下水的再生能力，以及利用物联网（IoT）传感器和卫星遥感技术（如GRACE-FO）实现地下水储备区的高分辨率、实时监测。这些方法和技术的进一步发展，将有助于提升地下水储备管理的科学性和实用性，为全球水资源管理提供新的思路和解决方案。

总的来说，本研究不仅为阜阳市的地下水储备管理提供了科学依据和技术支持，还为其他类似地区提供了可借鉴的模型和技术框架。通过科学划分地下水储备区和计算储备量，研究团队为实现区域水资源的可持续利用和应急响应能力的提升做出了重要贡献。此外，研究还强调了地下水储备在保障水资源安全中的关键作用，特别是在应对极端水资源短缺情况时，地下水储备可以作为重要的应急水源，为区域发展提供稳定可靠的水资源保障。