评价指标体系与评价方法
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发布时间：2022-04-24 12:52
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时间：2023-10-13 10:40
一、评价指标体系与评价标准
（一）评价指标选取
本次工作主要根据《全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求（二）》和《地下水功能评价与方法推广应用教材》，并结合疏勒河流域平原区盆地水文地质和环境条件，选取和建立了疏勒河流域平原区盆地地下水功能评价的指标体系。
根据疏勒河流域地下水资源的补给、恢复、利用等特点，本次评价未考虑与地下水资源功能有关的地下水储存资源方面的指标“储存资源占有率”、“补储更新率”和“可用储量模数”。其余与地下水资源功能有关指标全部选取。
疏勒河流域平原区与地下水有关的生态环境问题基本都存在，如泉水衰减、湖沼萎缩、草地退化、土地沙化、土地盐渍化等，因此生态功能评价方面，选取了地下水与生态环境有关的全部指标。
疏勒河流域地下水开采历史较短、规模较小，由此造成的地面沉降很小，开采承压水也没有引起咸水下移问题，地下水的地质环境功能不明显，本次评价中没有考虑此类问题。在地下水系统衰变中，由于疏勒河流域进行了大规模地表水资源调配而引起了地下水系统的强烈时空变化，因此，全部选用了地下水系统衰变方面的指标。
（二）评价指标体系
依据上述分析，首先确定本次功能评价要素指标，然后根据层次关系和群组关系，组成评价属性指标和功能准则层，在此基础上构成地下水功能评价的指标体系（表7-1），该体系是一个由驱动因子群、状态因子群和响应因子群组成的“驱动力-状态-响应”（DSR）体系。评价体系由1个系统目标层、3个功能准则层，9个属性指标层和25项要素指标层4级层次结构组成。
表7-1 疏勒河流域盆地地下水功能评价指标体系与指标等级划分
续表
体系第一层为系统目标层，只有1个要素——系统综合功能。第二层为功能准则层，包括3个要素：资源功能、生态功能和地质环境功能。第三层为属性指标层，包括9个要素。其中资源占有性、资源再生性、资源调节性和资源可用性为资源功能的支撑要素；景观环境维持性、水环境关联性、植被环境维持性和土地环境关联性为生态功能的支撑要素；地下水系统衰变性为地质环境功能的支撑要素。第四层为要素指标层，主要用来描述第三层各属性指标，共选取了25个要素指标，其中，以区外补给占有率、区内补给资源占有率和可利用资源占有率描述资源占有性；以补给可用率、补采平衡率和降水补给率描述资源再生性；以水位变差补给比、水位变差开采比和水位变差降水比描述资源调节性；以可采资源模数、资源质量指数和资源开采程度描述资源可用性；以湖沼环境与地下水关联度和景变指数与地下水关联度描述景观环境维持性；以水环境矿化与地下水关联度和氮磷指变与地下水关联度描述水环境维持性；以草场变化与地下水关联度、天然植被变化与地下水关联度和绿洲变化与地下水关联度描述植被环境维持性；以土地沙化与地下水关联度、土地盐渍化与地下水关联度和土地质量与地下水关联度描述土地环境关联性；以地下水质量与水位关联度、泉变化与地下水关联度和地下水补给变率与水位变差比描述地下水系统衰变性。
（三）评价标准
地下水功能评价的指标体系，包括系统（层）综合评价分级标准、功能（层）综合评价分级标准和属性（层）状况评价分级。
系统（总目标层）与功能（层）综合评价分级标准均划分为5级，属性（层）状况评价分级标准亦划分为5级，其评价级别指数值阈及状况分级情况如表7-2。
表7-2 地下水功能评价分级标准
续表
二、评价方法
（一）地下水功能评价分区及单元划分
根据地下水系统划分基础及项目工作区范围，确定本次功能评价范围为疏勒河流域玉门-踏实盆地、安西-敦煌盆地和花海盆地。根据流域中游和下游各盆地的补给、径流和排泄特征，以及地下水埋深状况等，各盆地又划分为入渗补给带、径流储存带和蒸发排泄带。共划分了9个地下水功能评价分区（图7-1）。
图7-1 疏勒河流域平原区地下水功能评价分区图
1区为安西-敦煌盆地地下水主要排泄区，为冲湖积平原区与北山山前洪积倾斜平原区，该区含水介质颗粒较细，富水性较差，地下水补给量小，水位埋深1～5m，北山山前局部大于5m；2区处于安西-敦煌盆地中部山前冲洪积倾斜平原前部与湖积平原之间的过渡带，含水介质颗粒较粗，富水性较好，水位埋深1～30m；3区为安西-敦煌盆地的疏勒河干三角洲、党河洪积扇中上部和卡拉塔什塔格山前冲洪积坡，干三角洲区局部为多层结构，其他为单一结构潜水区，含水介质颗粒粗大，补给条件良好，富水性好，地下水位埋深5～50m，局部大于50m；4区为玉门-踏实盆地下游地下水浅埋区，属多层结构区，含水介质颗粒较细，富水性较差，地下水补给量小，水位埋深1～5m；5区处于玉门-踏实盆地榆林、昌马洪积扇前缘细土平原区，为主要泉水溢出带及工农业生产区，含水介质颗粒较粗，富水性较好，水位埋深1～30m；6区为玉门-踏实盆地南部的榆林、昌马洪积扇中上部，为单一结构潜水区，含水介质颗粒粗大，补给条件良好，富水性好，地下水位埋深30～150m，昌马洪积扇中上部大于150m。7区属花海盆地北部地下水浅埋区，为多层结构区，含水介质颗粒较细，富水性较差，地下水补给量小，水位埋深1～5m；8区处于花海盆地中部细土平原区，为主要工农业生产区，含水介质颗粒较粗，富水性较好，水位埋深1～20m；9区为花海盆地南部的石油河洪积扇和宽滩山前冲洪积坡，为单一结构潜水区，含水介质颗粒粗大，补给条件良好，富水性好，地下水位埋深20～50m，局部大于50m。
在此基础上，进行基本评价单元的剖分。在MapGIS中按1.5×1.5km2进行了单元剖分，共得到有效计算单元10621个。
根据以上分区和单元剖分结果，通过MapGIS空间分析技术提取各单元中心点的坐标及所在分区的区号，并按GFS软件要求建立分区及剖分信息输入数据文件。
（二）指标数据
指标数据是指地下水功能评价指标体系中第四层各指标在剖分单元中的数据信息。
1.资源功能类指标数据
资源功能类指标主要涉及数据包括：补给资源模数、可采资源模数、降水量、开采量、水位变差和资源质量。各类资源模数直接采用本次地下水资源评价的最新成果，在MapGIS中形成面属性文件。对于降水量和水位变差，根据降水量等直线图和地下水位埋深小于5m的区域及水位变差等值线图，形成相应的面属性文件。开采量数据是以各灌区内村为单位进行调查统计，根据各灌区的开采量及其面积计算出开采模数，然后形成MapGIS面属性文件。对于资源质量指数，直接采用本次评价的五级分类成果，由好到差分别赋予1～0之间的数值，其中，Ⅰ级水赋值0.80，Ⅱ级水赋值0.60，Ⅲ级水赋值0.50，Ⅳ级水赋值0.30，并形成MapGIS面属性文件。利用以上各类面属性文件，通过MapGIS的空间分析技术分别提取各剖分单元相应指标数据。
获得各单元各类指标的数据后，按《技术要求》给出的公式计算各单元的相应指标，然后采用极值法进行归一化处理，并按GFS软件的输入要求形成文本文件。根据所建立的评价指标体系，该类数据文件共有12个。
2.生态功能类指标数据
疏勒河流域平原生态环境状况依赖于浅层地下水埋藏状况。地下水水位埋深过大，易引起湖泊湿地萎缩、泉水衰减、植被退化和土地沙化等生态问题；地下水水位过浅，易造成土地盐渍化。生态功能类指标，均采用专家打分法直接给出不同区带的指标数值。具体做法是，根据不同时期的遥感解译资料和相应时期的地下水位变差，通过各生态类指标与地下水位的关系，由不同专家根据不同区带的特点给出相应的分值（0～1之间），其中，分值愈靠近1表示植被与地下水的关系愈密切，分值愈靠近0，表示植被与地下水的关系愈不明显。最后综合不同专家意见，取相应区带的平均值作为该区带相应指标的数值。
疏勒河流域平原区湖沼环境主要指各盆地下游地下水位浅埋区的湖泊、水塘和湿地分布较集中区等；景变指数是指各盆地洪积扇前缘泉水溢出带或独特景观泉域分布区（如月牙泉）。
评价区湖泊和湿地均与地下水关系密切，专家打分结果为：在湖泊和湿地分布区指标值为0.6～0.9，其他地区依据地下水径流与湖沼、景观变化的联系强弱打分为0.1～0.3。在MapGIS中将专家打分结果形成面属性文件，通过空间分析技术提取各单元相应的指标数据，并按GFS软件的输入要求形成文本文件。
平原区水环境矿化主要指水位浅埋区的湖泊、水塘和湿地分布区内由于地下径流强弱及地下水位引起的含盐量变化；氮磷指变主要是指湖泊、湿地区与相邻农业耕种区化肥农药应用及地下水位变化而起的作用。
评价区湖泊、湿地区地下水矿化与水位变化密切，专家打分结果为：在湖泊和湿地分布区指标值为0.6～0.75，其他地区为0.2。在MapGIS中将专家打分结果形成面属性文件，通过空间分析技术提取各单元相应的指标数据，并按GFS软件的输入要求形成文本文件。
疏勒河流域平原区植被包括自然植被和人工植被两大类。其中，自然植被有小片树林、灌丛、草地、耐旱草丛等；人工植被主要分布于灌区内的种植树林及草地等。西北干旱区降水补给极少，地表植被受地下水水位的制约而呈现随水位埋深的增大而植被也有规律地变化。水位小于3m，以草地、灌丛为主，长势良好，覆盖率高；水位3～5m，以灌丛、小树林，如红柳、梭梭、胡杨为主，长势较好，覆盖率较高；水位5～8m，以梭梭、骆驼刺等耐旱植物为主，长势一般，甚至很差，覆盖率低；水位大于8m，基本无自然植被。
在昌马、榆林洪积扇带、党河洪积扇、卡拉塔什塔格山前洪积坡、石油河洪积扇、宽滩山山前洪积坡及戈壁区，地下水位埋深大（大于10m），零星的旱生地表植被靠降水与洪水维持，与地下水位没有关系，因此，在该带赋值为0；平原区其他地带的天然植被与草场的生存状态均与地下水位关系密切，根据不同地下水位埋深及植被生长情况赋值，由差到好赋值结果为0.4～0.9，人工绿洲主要为农业灌溉区，人工植被与地下水的关系相对较弱，按植被对地下水的依靠程度和水位埋深来赋值，赋值结果为0.1～0.8。根据以上规律进行赋值，在MapGIS中形成面属性文件，通过空间分析技术提取各单元相应的指标数据，并按GFS软件的输入要求形成文本文件。
土地环境与地下水关联性中，土地沙化与地下水关联度按地下水对防止沙化的作用大小及各区带沙化情况来赋值；土地盐渍化主要分布在地下水位埋深浅，排水不畅地区，按水位埋深及盐渍化程度分别以轻度盐渍区、中度盐渍区和重度盐渍区来赋值；土地质量与地下水关联度主要以沙漠、戈壁、土漠、荒滩、盐碱地、沼泽、湿地、草地、耕地等类别及地下水水位状况来赋值。
土地沙化的形成受自然因素和人类不合理开发土地资源影响，根据疏勒河流域具体情况，专家给出的沙化与地下水关联度为0～0.7。非沙化区赋值为0.1，流域西部的库姆塔格沙漠南部与卡拉塔什塔格山前沙漠地下水埋深大（大于10m），该区沙化的发展与地下水关系极小，因此，赋值为0.1；库姆塔格沙漠北部，地下水位埋深较浅，大部分地带为3～5m，地下水对防止沙化具有一定作用，因此，赋值为0.4，各盆地中部沙化区根据沙化程度和地下水为埋深情况进行赋值，以沙化程度赋值0.4～0.7。
地下水位埋深浅是土地盐渍化产生的最直接原因，因此，专家给出的盐渍化区与地下水关联度值为0.2～0.9。而各盆地南部地下水位埋深大的戈壁、中部土漠不存在土地盐渍化问题，赋值为0；各灌区及其周边地下水水位埋深较浅区，是轻度盐渍化区，视不同情况分别赋值0.2～0.6；其他盐渍土分布区，则根据盐渍化程度和地下水位埋深情况进行赋值，其中，灌区内水位埋深浅区的盐渍化区，如黄花农场、桥子、双塔、西湖灌区的土地盐渍化区赋值为0.6～0.8，其他疏勒河、北石河下尾闾湖区重度盐渍化区赋值为0.80～0.90。
土地质量赋值主要依据土地类别及地下水水位状况，专家赋值为0.1～0.9，南部戈壁、沙漠区赋值0.1，中部荒滩、土漠、部分耕地赋值0.4～0.75，北部地下水埋深浅区土地质量与地下水关联度密切区赋值0.75～0.9。
根据以上专家赋值结果分别形成MapGIS面属性文件，通过空间分析技术提取各单元相应的指标数据，并按GFS软件的输入要求形成相应的文本文件。
3.地质环境功能类指标数据
据前述原因，地质环境功能评价只考虑地下水系统衰变性。地下水质量与水位关联度以地下水TDS来表示，水位浅埋区地下水径流缓慢，蒸发强烈，TDS高，反之水位深埋区TDS低。地下水质量需根据TDS大小与地下水位埋深综合来赋值。泉水流量大小与泉域地下水位高低密切相关，同时，与泉域上游地下水位关联性较强，与下游则弱。根据本次资源评价与20世纪90年代相比，各区带地下水的补给量与地下水位均发生了较大的变化，是地下水系统衰变重要表现。
地下水质量与水位关联度赋值0.1～0.6，评价区内南部（上游）TDS低，水位深，专家赋值0.1～0.2，中下游赋值0.4～0.6。
泉水流量与泉域区地下水位关联度高，专家赋值0.75～0.85，如昌马、党河洪积扇前缘泉水溢出带，月牙泉泉水补给带等；泉水溢出带上游是地下水的重要补给区，其水位变化对泉流量大小影响较强，专家赋值为0.6～0.7，如昌马、榆林、党河、石油河等洪积扇区；其余下游区则影响比较弱，专家赋值0～0.3。
补给变率是根据不同时期地下水补给量的变化率与地下水位变差之比，并形成评价区各区带的MapGIS面属性文件。
根据以上专家赋值与评价结果分别形成MapGIS面属性文件，通过空间分析技术提取各单元相应的指标数据，并将补给变率评价结果采用极值法归一化处理，按GFS软件的输入要求形成相应的文本文件。
（三）判断矩阵
判断矩阵是层次分析法中求解各指标权重的主要方法。它运用两两指标比较准则，采用1～9级评判标度来描述各因子的重要性，如表7-3所示。具体做法为，按照疏勒河流域平原区地下水功能评价层次结构和功能评价分区，由项目组专家根据各下层要素对相应上层要素的相对重要性，逐层逐分区打分，然后对各专家打分结果取平均值作为评价最终采用的分值建立判断矩阵，共建立判断矩阵117个，并按GFS软件输入要求形成判断矩阵文件。
表7-3 层次分析定权法的判断矩阵标度分级及其意义
（四）功能评价
运行GFS软件，将各类数据文件输入程序，通过软件计算，得到各评价指标的综合指数，然后按照《技术要求》中各指标的分级原则，在MapGIS中采用Kring插值法绘制了地下水功能评价成果图。
