Выделение зон потенциального залегаения вод под землей в области твердых пород Южной Индии: данные дистанционного зондирования, ГИС и метода AHP

Почему важно находить скрытую воду

Во многих районах Южной Индии люди зависят от колодцев для питья, сельского хозяйства и повседневной жизни. Подземная вода при этом невидима, распределена неравномерно и легко подвергается чрезмерной эксплуатации. В этом исследовании внимание сосредоточено на фурке Чинналапатти, небольшом районе в Тамил-Наде, лежащем на твердых породах, где рытье дополнительных и более глубоких колодцев уже не является простым решением. Авторы стремились создать детальную карту, показывающую, где подземная вода, скорее всего, присутствует в изобилии, где она скудна, и как местные планировщики могут использовать эти данные для обеспечения водоснабжения в будущем.

Небольшой район с большими водными проблемами

Фурка Чинналапатти занимает 54 квадратных километра в окрестностях города Диндигул. Экономика района опирается на сельское хозяйство и текстильную промышленность, которым требуется надежная вода. Климат полузасушливый: лето жаркое, среднегодовое количество осадков составляет около 810 миллиметров, а испарение превышает выпадение осадков. Под поверхностью залегают плотные кристаллические породы, такие как чарнокит и мигматитовый гнейс. Эти породы аккумулируют воду преимущественно в трещинах и выветрелых верхних слоях, поэтому запасы под землей могут резко различаться по участкам. Традиционные открытые выкопанные колодцы—часто 10–18 метров глубиной—могут давать достаточно воды в сезон муссонов, но летом иссякать, что подчеркивает необходимость более грамотного планирования, а не простого бурения новых скважин.

Как спутниковые снимки помогают искать воду

Чтобы понять, где вероятность наличия подземной воды выше, команда объединила спутниковые изображения, имеющиеся государственные карты и полевые данные в географической информационной системе (ГИС). Они создали восемь отдельных цифровых слоев, каждый из которых описывает фактор, влияющий на подземные воды: количество осадков, тип горных пород, формы рельефа, почвы, землепользование, крутизна склонов, сеть поверхностного стока и зоны трещиноватости пород, известные как линементы. Например, пологие склоны и низкая плотность речной сети обычно способствуют лучшему просачиванию дождевой воды в грунт, тогда как густая сеть потоков склонна быстро отводить воду. Леса и сельскохозяйственные угодья способствуют инфильтрации по сравнению с асфальтом или оголенной поверхностью, а определенные трещиноватые породные комплексы могут выступать лучшими естественными резервуарами, чем монолитные, цельные породы.

Доверяя инструменту принятия решений

Не все факторы одинаково важны, поэтому исследователи применили метод аналитической иерархии (AHP) — структурированный инструмент, который переводит экспертные суждения в числовые веса. Через систематические попарные сравнения — по существу, задавая вопрос, важнее ли осадки, чем крутизна склонов, крутизна склонов важнее почвы и т.д. — они определили осадки как наиболее влиятельный фактор, одновременно учитывая геологию, крутизну склонов, дренаж, трещиноватость, землепользование, почвы и морфологию рельефа. Каждый слой карты и его подкатегории (например, различные диапазоны уклонов или типы почв) были преобразованы в оценки и объединены с этими весами для расчёта Индекса потенциала подземных вод для каждой ячейки размером 30 на 30 метров по всему району.

Где земля наиболее щедра

Итоговая карта делит фурку Чинналапатти на пять классов: очень низкий, низкий, умеренный, хороший и очень хороший потенциал подземных вод. Примерно пятая часть территории попадает в категорию «очень хороший», около трети — в «хороший», еще около трети — в «умеренный», а оставшаяся часть — в «низкий» или «очень низкий». Наиболее перспективные зоны, как правило, совпадают с участками, где осадков относительно больше, склоны пологие, дренаж разрежён, а трещиноватые благоприятные породные блоки сочетаются с подходящими почвами и формами рельефа, такими как педиплейны. Чтобы проверить, насколько карта отражает реальность, команда сопоставила её с данными об отдаче колодцев и использовала стандартный диагностический тест — ROC-кривую. Полученное значение площади под кривой около 0,80 указывает на то, что модель достаточно надежно различает участки с высокой и низкой отдачей.

Руководство для лучших колодцев и грамотного пополнения запасов

Для неспециалистов основной вывод прост: даже в плотном, сухом ландшафте подземная вода не случайна. Тщательно наложив спутниковые наблюдения, местные карты и прозрачный метод взвешивания, это исследование указывает, где колодцы с большей вероятностью будут успешными, а где им грозит неудача. Полученная карта потенциала подземных вод может помочь фермерам, инженерам и местным властям размещать новые колодцы и сооружения искусственного пополнения — такие как запруды и накопительные пруды — в наиболее благоприятных местах, сокращая напрасные инвестиции и чрезмерную эксплуатацию уязвимых зон. Таким образом исследование дает практический план для более устойчивого использования подземных вод в Чинналапатти и предлагает переносимый подход для других районов с дефицитом воды на твердых породах.

Цитирование: Pragadeeshwaran, K., Gurugnanam, B., Bagyaraj, M. et al. Groundwater potential zones demarcation in the hard rock province of South India: insights from remote sensing, GIS and AHP techniques. Sci Rep 16, 6186 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35734-9

Ключевые слова: карта подземных вод, дистанционное зондирование, ГИС, водные ресурсы, Южная Индия