用于划定沿海地形地下水潜力的地球物理与多准则决策方法：来自哈红海港（Port Sudan）的研究

在此处寻找隐蔽水源为何重要

在苏丹东部的大部分地区，降雨稀少，河流大部分时间干涸，且越来越多的人因冲突迁入城市。哈红海港（Port Sudan）是红海沿岸快速增长的城市，现在在饮用、烹饪和工业用水上高度依赖地下水。然而，这些水大多储存在硬质基岩的裂隙中和狭窄的砂砾带内，单靠钻探很难且昂贵地找到。本文研究表明，将卫星测得的地球重力数据与智能地图与决策工具结合起来，可以指示在哈红海港及其周边寻找新井位的最有前景地点。

干旱沿海城市的供水挑战

哈红海港位于西侧陡峭的红海山与东侧低平的海岸平原之间。这里年降水量仅约200毫米且蒸发量很高，地表水几乎不存在。人们依赖两种主要类型的地下蓄水体：沿干河床（瓦迪）和海岸平原因沙砾而成的浅部冲积层，以及更深处由古老致密结晶岩构成的破裂基底岩。浅层含水层能产出可观的淡水，但容易受到海水入侵的盐化威胁。更远内陆常见的破裂基岩含水能力较低且难以预测，因为水通常局限于狭窄的裂隙和风化带。

用重力观测“看见”地下结构

指导地下水流动的许多断裂与裂隙深埋于地表之下，卫星或野外制图往往难以直接观测到。为揭示这些结构，研究人员利用卫星重力数据，这些数据记录了由岩石密度差异引起的微小引力变化。在对地形效应进行校正后，他们将深部、平滑的背景趋势与浅部、较尖锐的异常分离。通过应用若干边缘检测滤波器和一种称为欧拉反褶积（Euler deconvolution）的技术，他们追踪出隐藏的断裂和破裂网络并估算其深度。最终得到了一张线性构造图——长而狭窄的破裂带，在这些地带岩体破碎、可能更利于储存和传导地下水。

权衡影响蓄水的控制因子

单靠重力无法判断某处能储多少水，因此团队将其与其它影响地下水补给的因素结合。通过一种称为层次分析法（AHP）的多准则方法，他们提出：哪些特征对形成有用的含水层最重要？地质条件被证明是关键，尤其是厚实、具高孔隙度和高渗透性的冲积沉积层。降雨分布、裂隙密度、河流分布、土地利用和坡度也被评估并制成图。缓坡和低河流密度被视为有利，因为更有利于降雨下渗而非径流。被树木覆盖的地区被认为比铺砌的城市区域更有利，后者迅速产生径流。每个因素被赋予数值权重并合成到一个单一指数中，用以将景观分为低、中或高地下水潜力区。

用实测地下资料检验地图

为了验证地图的可靠性，研究人员将其与基于相同重力数据并辅以本地钻孔信息得到的二维地下模型进行了对比。这些模型显示了冲积层的厚度以及其下方基底坚硬岩面的起伏。新地图预测的高潜力区——主要位于东部沿海平原和主要瓦迪沿线——在重力反演中对应于被断层围限的深陷盆地，这些盆地充填了厚达25米以上的砂砾，理想于蓄水。相反，被标为低潜力的西部地区对应于沉积覆盖薄弱或缺失、基底岩外露的崎岖地带，意味着水源零散且依赖裂隙，可靠性低。

对未来打井与规划的意义

对非专业人士而言，核心结论是：无需钻数百个试探孔，也能制作出可信的城市尺度地下水前景图。通过融合卫星重力数据、基础地图以及对构成良好含水层因素的透明加权，本研究指出了哈红海港周边应集中开展更详尽野外工作与打井的位置。冲积平原内的高潜力区是首选目标，而西部的基底岩区可能仍含有局地水源，但需要更细致的现场评估。该方法成本效益高、可重复，并适用于面临类似水资源压力的其它干旱沿海地区，帮助决策者从猜测走向基于证据的地下水开发。

引用: Mohammed, M.A.A., Daoud, A.M.A., Kazem, M.M. et al. Geophysical and multi-criteria decision methods for delineating groundwater potential in coastal terrains: a study from Port Sudan. Sci Rep 16, 5497 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35127-y

关键词: 地下水, 哈红海港（Port Sudan）, 重力测绘, 含水层, 水资源短缺