基于DRASTIC与AHP模型的巴基斯坦Nowshera洪水区地下水污染脆弱性地理空间评估

针对巴基斯坦Nowshera地区因洪水和人为活动导致的地下水污染风险，研究人员结合地理信息系统（GIS）与DRASTIC、层次分析法（AHP）模型，评估了含水层脆弱性。结果显示，洪水淹没区及农业带为极高脆弱区（DRASTIC占5%，AHP占14%），验证了硝酸盐、硫酸盐与总溶解固体（TDS）浓度与脆弱分区的相关性。该研究为灾害防控与土地利用规划提供了科学依据，发表于《Solid Earth Sciences》。

　　

在全球气候变化背景下，洪水频率和强度增加，导致地下水污染风险加剧。巴基斯坦Nowshera地区位于喀布尔河下游，2010年和2022年的 catastrophic floods（灾难性洪水）使该区域地下水面临严重威胁。洪水通过开放水井、钻孔和土壤渗透污染含水层，而农业化肥和工业活动进一步加剧了这一问题。当地居民依赖手泵和管井获取饮用水，污染水源已引发疟疾、霍乱等疾病。然而，该地区缺乏系统的地下水脆弱性评估研究。为此，研究人员采用DRASTIC（Depth to water, Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone, Conductivity）和AHP（Analytic Hierarchy Process）模型，结合GIS技术，首次对该区域进行了综合评估。

研究团队从公共卫生工程部门、气象站和地质图等渠道获取了30个管井的 strata charts（地层图表）、降雨数据和土壤类型等 secondary data（二手数据），通过 inverse distance weighted interpolation（反距离加权插值）生成参数图。DRASTIC模型采用固定权重（1-10分）评估污染潜力，而AHP通过 pairwise comparison matrix（成对比较矩阵）结合专家知识动态赋权。关键参数包括：地下水埋深（D）、净补给量（R）、含水层介质（A）、土壤类型（S）、地形坡度（T）、包气带影响（I）和导水率（C）。

研究结果
3.1.1. 地下水埋深（D）
研究区37%区域埋深15-30英尺（评分7），27%为30-50英尺（评分5）。浅层地下水更易受污染，尤其在灌溉区（<10英尺）。

3.1.2. 净补给量（R）
降雨和运河渗漏是主要补给源。高补给区（评分8-10）集中在东北部，加速了污染物向含水层迁移。

3.1.3. 含水层介质（A）
砂砾层（评分9-10）占比最高，其高渗透性导致污染物扩散风险显著。

3.1.4. 土壤介质（S）
黏土（评分2）可阻滞污染物，但砂质土（评分9）占主导，削弱了过滤能力。

3.2. 脆弱性分区
DRASTIC结果显示，5%区域为极高脆弱区（278 km²
），而AHP模型将该比例提升至14%（233 km²
）。两者均显示洪水淹没区（如Akbar Pura、Pabbi）和农业带污染风险最高。

3.3. 模型验证
硝酸盐、硫酸盐和TDS的高浓度区与DRASTIC/AHP划定的高脆弱区高度重合，证实了模型的可靠性。

讨论与意义
该研究揭示了Nowshera地下水脆弱性的空间异质性，为灾后重建和土地利用规划提供了科学依据。DRASTIC和AHP的差异（如AHP更强调专家经验）提示需结合多方法评估。研究建议在高脆弱区限制工业布局，并采用纳米技术（如氟化物吸附材料）改善水质。未来可引入机器学习（如Support Vector Machine）优化模型，或结合地下水流动模拟（如MODFLOW）提升动态预测能力。

发表于《Solid Earth Sciences》的这项成果，不仅为巴基斯坦首个洪水区地下水脆弱性研究，也为全球类似地区提供了可复用的方法框架。其成果可直接指导政策制定，例如在极高脆弱区（14%）优先建设防洪设施和污染监测网络，从而保障约152万居民的饮用水安全。