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地下水补给潜力区划：基于遥感地质与AHP-arcGIS的突尼斯El Kef半干旱区研究，整合7项参数生成高（42.8%）、中（35%）和低（22.2%）补给区划图，通过多示踪验证与空间管理框架提升可持续性
Zied Chikhaoui | Rim Trabelsi | Kamel Zouari
无线电分析与环境实验室（LRAE），斯法克斯国立工程学院，斯法克斯大学，BP 1173，3038 斯法克斯，突尼斯
摘要
由于人口增长和农业扩张导致的水资源需求增加，半干旱地区的地下水资源可持续性正面临越来越大的威胁。因此，准确识别补给区对于有效管理这些资源至关重要。本研究采用了一种综合方法，结合了遥感技术（RST）、地质和水文地质数据集以及层次分析法（AHP），对突尼斯西北部El Kef地区的地下水补给潜力进行了分析。研究分析了七个关键参数，包括岩性、线性构造密度、坡度、土壤质地、降水量、土地利用/土地覆盖（LULC）和排水密度，并利用AHP对这些参数进行了加权处理。通过ArcGIS中的加权叠加分析，生成了地下水潜力区地图（GWPZ）。结果显示，研究区域内42.8%的区域具有较高的补给潜力，这些区域具有适宜的岩性、透水性土壤和低坡度，有利于在半干旱条件下水的渗透；35%的区域补给潜力中等；22.2%的区域补给潜力较低，主要由不透水的粘土层和陡峭的地形组成。通过单因素敏感性分析确定了38.2–43.5%（高潜力区）、33.7–39.5%（中等潜力区）和21.7–22.7%（低潜力区）的不确定性范围。使用水位测量、井产量、氚、δ2H、总溶解固体和硝酸盐浓度等多示踪剂进行验证后，发现高补给潜力区与地下水生产力较高的区域以及近期补给活动频繁的区域高度吻合。这些发现为优先考虑地下水管理干预措施提供了空间上的明确框架，包括人工补给点的选择和含水层保护策略，可直接应用于全球其他面临类似地下水枯竭压力的半干旱地区。
部分摘录
引言
地下水补给是水文循环和流域水分平衡的核心组成部分，尤其是在地表水资源稀缺的半干旱和干旱地区。正如Chowdhury等人（2008年）和Jhariya等人（2016年）所指出的，含水层是家庭、农业和工业用水最可靠的来源。然而，随着抽取量的加速增加，自然补给速度跟不上需求，扰乱了区域水分平衡，威胁到了长期的可持续性。
研究区域
本研究聚焦于位于突尼斯西北部的El Kef-Zaafrane流域，该流域涵盖了El Kef省的部分地区（包括El Kef Est和El Kef Ouest两个行政区）以及周围的农村社区。该流域面积约为300平方公里，平均海拔为540米。该地区地形多样，从广阔的冲积平原（如El Merjda和Bled Ed Doghra）到高海拔的地貌特征（如Djebel Lorbeus和Djebel）都有分布。
数据收集与图层识别
在划定地下水潜力区时，彻底调查和识别控制地下水运动、储存和分布的主要因素至关重要（Kolli等人，2020年；Tolche，2021年）。在选择用于绘制地下水潜力区的输入图层时，考虑了这些参数对地下水分布的相对影响、数据可用性以及流域的半干旱特性。
地下水潜力区地图（GWPZ）
在绘制El Kef平原的地下水补给潜力图时，为专题图分配权重对于准确识别补给区至关重要。专题图根据其对地下水补给的贡献程度进行排序。这种战略性排序基于科学数据和逻辑推理，旨在精确准确地划定地下水补给区。具体方法遵循了Saty提出的层次分析法（AHP）。
讨论
为El Kef地区绘制地下水潜力区地图（图10）需要全面了解影响地下水补给的各种因素，尤其是在水资源稀缺和质量退化问题突出的半干旱条件下。本研究采用层次分析法（AHP）结合地理信息系统（GIS）技术，系统地评估和权衡了关键的环境和地质参数。
建议的地下水管理计划
根据El Kef平原地下水潜力区的验证结果，虽然识别补给区提供了重要信息，但仍需进一步努力来提高地下水保护水平并增加补给量。验证表明，该平原的某些区域具有较大的补给潜力，但当前的管理策略未能充分利用这些资源。因此，成功的管理计划不仅需要……
结论
本研究采用综合的地理空间-层次分析法（geospatial-AHP）方法，绘制并验证了半干旱El Kef地区的地下水补给潜力区。
研究结果不仅揭示了补给潜力的分布，还表明岩性渗透性和地表条件（LULC）主要控制着降雨转化为渗透的过程，而地形和排水特性则主要影响径流路径和集中补给的可能性。
CRediT作者贡献声明
Kamel Zouari：撰写、审稿与编辑、验证、监督。
Rim Trabelsi：撰写、审稿与编辑、验证、监督。
Zied Chikhaoui：撰写初稿、软件开发、方法设计、数据收集与分析、概念构建
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。
致谢
作者感谢突尼斯El Kef地区农业发展委员会（CRDA），特别感谢水资源管理部门负责人Khemaies Manaai先生的宝贵支持，包括提供数据、调查和采样所需的交通保障以及井监测过程中的技术协助。同时，我们也感谢斯法克斯国立工程学院的实验室团队进行了同位素和化学分析工作。
