综述：基于GIS技术的地下水补给图验证数据二十年回顾

这篇综述系统评价了2007-2024年间63篇文献，揭示了GIS（地理信息系统）技术构建的地下水补给图验证数据的适用性。研究发现50%地图未经验证，推荐优先采用电导率（EC）、总溶解固体（TDS）、稳定同位素等反映地下水滞留时间的数据，而避免使用井产量、含水层导水率等与补给条件无关的参数。

　　

摘要

过去二十年，利用GIS技术绘制的地下水补给图成为识别补给区的重要工具，但其验证数据的合理性长期缺乏系统评估。本文通过分析63篇文献，发现仅50%研究进行了地图验证，并鉴定出12类验证数据，其中半数（如水位、硝酸盐浓度、井产量）因高不确定性不适用于验证，而反映地下水滞留时间的数据（如EC、TDS、稳定同位素）更具可靠性。

1. 引言

地下水补给机制研究对资源管理至关重要，但传统水文地质调查成本高昂，促使发展中国家广泛采用GIS技术。这类地图需结合降雨、土地利用、岩性等多源数据生成，但必须通过现场数据验证以确保准确性。与未验证地图相比，验证后的地图可信度显著提升（Babaye et al., 2021; Khan et al., 2023）。然而，如何选择恰当的验证数据仍是核心挑战。

2. 方法论

研究检索了Scopus和Google Scholar中2004-2024年的英文文献，筛选关键词包括"groundwater recharge maps"等。最终纳入63篇文献，分析其验证数据类型的适用性，重点关注数据是否真实反映补给条件。数据统计通过Excel完成，包括文献年份分布、国家分布及验证状态。

3. 结果与讨论

3.1 文献计量分析

90%文献来自发展中国家，2015年后研究数量激增。令人担忧的是，49%文献（n=31）未验证地图，如Yeh et al. (2009)和Selvam et al. (2015-2016)的研究，可能误导决策。

3.2 验证数据类型

12类数据中，井/钻孔数量（n=12）、水位（n=7）和EC/TDS（n=6）最常用。约40%研究组合多种数据验证，2020年后数据类型显著丰富（图4）。

3.3 数据适用性深度解析

• EC/TDS：低EC值指示新补给水，成功用于Tweed et al. (2007)和Githinji et al. (2022)的研究。
• 稳定同位素：氚含量能标识年轻水体，Babaye et al. (2021)证明其有效性。
• 水位波动：需谨慎解读，因受含水层比储量和抽水影响（Tweed et al., 2007）。
• 硝酸盐浓度：易受农业污染干扰，在补给区和排泄区均可能出现高值（Bennett et al., 2021）。
• 井产量与导水率：反映含水层产能而非补给率，常导致误判（Bennett et al., 2022a）。

4. 结论与建议

推荐采用EC、TDS、稳定同位素等直接反映补给特征的数据，避免依赖井产量等间接指标。建议期刊强制要求标注未验证地图的局限性。在资源有限地区，可优先选择经济高效的EC和水位波动分析。未来研究应探索电阻率法（ERT）的季节性监测潜力。