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在埃塞俄比亚，地下水是重要饮用水源，但该国对其潜力和分布了解不足。研究人员以奥莫盆地的 Maze-Zenti 流域为对象，运用多影响因子（MIF）、香农熵（SE）和频率比（FR）技术绘制地下水潜力图。结果划分出不同潜力区，FR 模型可靠性最高。该研究助力水资源可持续管理。
在水资源领域，地下水作为重要的淡水来源，对全球的农业、工业和居民生活用水都有着举足轻重的作用。在埃塞俄比亚，地下水更是约 70% 水供应的来源，然而，仅有 34% 的人口能获取改善后的地下水供应。并且，该国地下水潜力和分布情况尚不明确，这对于水资源的有效管理极为不利。此外，在 Maze-Zenti 流域，由于降雨不均和地表水有限，面临着水资源短缺和干旱问题，当地对地下水的依赖程度高，但数据的匮乏阻碍了资源的有效管理。为了解决这些问题，来自 Arba Minch University 的研究人员开展了相关研究。他们运用先进的地理空间和统计技术，评估并绘制了 Maze-Zenti 流域的地下水潜力区，研究成果发表在《Heliyon》上，为当地水资源的可持续管理提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过 ArcGIS 10.8 及其扩展工具，结合多源数据构建了综合地理空间数据库，生成了包含坡度、海拔等在内的 10 个影响地下水潜力的因子图层。然后，运用多影响因子（MIF）分析、香农熵（SE）和频率比（FR）这三种方法来确定地下水潜力区，并利用加权平均法构建了综合模型。最后，使用接收器操作特征（ROC）曲线和实际井产量数据对模型进行验证和准确性评估。
研究结果如下：
- 地下水影响因素及其空间分布：研究分析了多个影响因素与地下水潜力的关系。例如，坡度方面，0 - 7° 的缓坡对地下水潜力有强正向影响，其频率比（FR）为 2.13，香农熵（SE）指数为 0.02；而大于 35° 的陡坡则相反，FR 为 0.07，SE 指数为 0.58。海拔上，2500 - 3000m 的区域对地下水积累贡献最大，FR 值达 2.65，SE 值为 0。其他因素如岩性、土地利用 / 土地覆盖（LULC）等也对地下水潜力有不同程度的影响。
- 地下水潜力图绘制：运用不同模型绘制地下水潜力图。MIF 模型将区域划分为低（13.08%）、中（28.72%）、高（36.45%）和极高（21.75%）潜力区；SE 模型结果为低（14.79%）、中（30.94%）、高（34.70%）和极高（19.57%）潜力区；FR 模型中高潜力区占 35.17%，极高潜力区占 20.17%；综合模型显示高潜力区占 35.04%，极高潜力区占 22.48%。
- 模型比较：对 MIF、SE 和 FR 模型进行比较。MIF 模型能综合考虑多种因素，但权重分配依赖专家评估，可能存在主观性；SE 模型更客观，但可能简化因素间复杂关系；FR 模型数据驱动，但在数据有限地区效果可能不佳。验证结果显示，FR 模型在 ROC 验证中的曲线下面积（AUC）最高，为 0.851，SE 模型为 0.813，MIF 模型为 0.784，综合模型 AUC 达 0.883，预测能力最强。
- 验证与准确性评估：通过 ROC 曲线和实际井产量数据验证模型。定量验证表明，研究生成的地下水潜力图与实际井产量的符合度达 77.5%，证明了模型的可靠性和预测能力。
- 敏感性分析结果：敏感性分析显示，岩性对地下水潜力指数（GWPI）影响最大，有效权重达 19.42%，其次是 LULC，有效权重为 15.29%。其他参数如降雨、线密度等也对 GWPI 有显著贡献。
研究结论表明，研究成功运用多种技术划定了 Maze-Zenti 流域的地下水潜力区，揭示了显著的空间变化。各模型在确定潜力区方面都有一定效果，综合模型预测能力最佳。通过验证确认了地下水潜力图的可靠性，为可持续地下水管理策略提供了指导。同时，研究也指出了局限性，如依赖二手数据、未考虑部分关键因素以及假设的局限性等。该研究为当地地下水管理提供了有价值的信息，有助于确定高潜力区进行开发，同时合理管理低潜力区。未来建议加强数据收集和监测，纳入更多影响因素，采用更先进的建模技术，以进一步完善地下水潜力评估和管理策略，对保障当地水资源安全具有重要意义。
