《Geocarto International》：Groundwater vulnerability assessments using hybrid approaches a modified DRASTIC-LU, TRFN-AHP, and GIS in Dharmapuri district, Tamil Nadu, India
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近年来，为提高农业生产力而强化施用化肥导致显著的地下水污染。地下水作为许多地区饮用水与灌溉用水的主要来源，其水质日益受到人类活动与快速土地利用变化的威胁。因此，评估地下水脆弱性对可持续水资源管理尤为关键，在以农业为主的区域更是如此。由于近70%的人口依赖地下水
近年来，为提高农业生产力而强化施用化肥导致显著的地下水污染。地下水作为许多地区饮用水与灌溉用水的主要来源，其水质日益受到人类活动与快速土地利用变化的威胁。因此，评估地下水脆弱性对可持续水资源管理尤为关键，在以农业为主的区域更是如此。由于近70%的人口依赖地下水，评价其对污染的敏感性至关重要。本研究旨在采用混合方法确定地下水脆弱性分区（GWVZ）：改良DRASTIC-LU、梯形模糊数层次分析法（TRFN-AHP）与GIS。GWVZ结果划分为：极低（14.10%）、低（22.96%）、中等（20.93%）、高（25.22%）和极高（16.79%）。利用硝酸盐与总溶解固体（TDS）验证的地下水脆弱性指数曲线下面积（AUC）值为0.90，表明预测精度优异。
研究背景与问题提出
地下水是地球自然资源中主要的淡水来源，广泛服务于农业、生活与饮用需求，印度约84%农村人口依赖地下水饮用。快速人口增长与人为活动使地下水污染成为重大问题，其中化肥（氮、磷、钾及微量元素）过量施用导致养分淋滤与硝酸盐下渗，工业与城市废水亦带来重金属（铅、锌、铜、铬）污染风险。既有指数模型如DRASTIC、GOD、SINTACS、DRASTIC-LU虽简便，但参数权重与评分依赖专家判断，主观性强，且难以表征复杂环境系统中的不确定性、非线性交互与空间异质性。经典层次分析法（AHP）无法处理专家判断的不确定性，三角模糊数AHP（TFN-AHP）以单值区间改进但仍受限；梯形模糊数AHP（TRFN-AHP）以四端点区间更灵活刻画专家判断的区间不确定性，此前尚未用于地下水脆弱性分区（GWVZ）。该研究发表于《Geocarto International》，针对印度泰米尔纳德邦达尔马普里区（半干旱至亚湿润、结晶岩为主、农业主导、浅水位广布）开展混合方法评估，具有重要水文地质管理与农业面源污染防治意义。
主要关键技术方法
研究人员选用改良DRASTIC-LU的八个参数：水位埋深（D）、净补给（R）、含水层介质（A）、土壤（S）、地形（T）、包气带影响（I）、水力传导系数（C）与土地利用/覆被（LU）；样本与图层来自33口开挖井观测、印度气象局2005–2023年降雨、中央地下水委员会（CGWB）地质与抽水试验、国家土壤调查局土壤数据、USGS 30 m SRTM DEM坡度及遥感LU/LU。权重确定采用单一水文地质专家依TRFN标度构建模糊两两比较矩阵，经模糊几何平均、模糊权重、去模糊化（式13）与归一化（式14）得TRFN-AHP权重；各参数子项按1–9评分，在ArcGIS中栅格化重分类后作模糊加权叠加得地下水脆弱性指数（GWVI）；以33监测井硝酸盐（0.67–88.96 mg/L）与TDS（260.09–2897.04 mg/L）作ROC验证，AUC衡量精度。
研究结果
4 地下水脆弱性评估
各参数图层显示：水位埋深6.76–198.89 m，浅层（<29.86 m）占93.74%利于污染；净补给881.23–1787.26 mm/年，高补给区占67.7%；含水层以半承压—非承压片麻岩/花岗岩/紫苏花岗岩及线脉丘陵为主；土壤红壤、壤土与砾质壤土占46.18%；坡度0–147.56%，缓坡（<8.68%）占62.72%促渗；包气带为片麻岩/紫苏花岗岩/混合岩/花岗岩；水力传导0–7.229 m/d，低值区占70.24%；LU以农地、建成区为主。GWVI经模糊加权叠加生成GWVZ：极低14.10%、低22.96%、中等20.93%、高25.22%、极高16.79%。
5 结果
空间上极低—低脆弱区居中西部，高—极高脆弱区集中东部与东南，与浅水位、高补给、高渗透土壤及农业/城市用地重叠。
6 讨论
极低—低区受低补给、低K、厚包气带控制；中等区为过渡带，参数交互显著；高—极高区由浅水位+高补给+透水包气带+集约农业/城市叠加形成高效污染物通道。相较经典AHP、TFN-AHP与标准DRASTIC-LU，TRFN-AHP因区间更宽、降低专家主观性，使高脆弱类面积占比更大但更符合水文地质实际；框架可迁移至半干旱季风区，仅需本地化重参。
7 验证
硝酸盐与TDS空间分布（IDW插值）显示高值井位于高脆弱区，Pearson相关系数分别0.69与0.78；ROC曲线AUC=0.90，属“优异”精度级（0.9–1.0）。
8 结论（翻译浓缩）
在达尔马普里区，改良DRASTIC-LU+TRFN-AHP+GIS混合框架得出GWVZ，ROC-AUC 0.90证实优异预测力。低—中等脆弱区需针对性管理防退化；高—极高区须强化井头保护、限制工业排放、控化肥淋滤（硝酸盐致蓝婴病等）。建议分区管制、人工回灌、有机农业转型与加强监测；TRFN-AHP经改进归一化与去模糊提升权重稳定性，DRASTIC-LU融合多场数据提高评价质量。未来可接机器学习、增河流距离/线密度/地貌等参数、融遥感与社会经济驱动。模型受限于单专家判断与中分辨率二手层，但方法论对同类结晶岩农业区具推广价值。
