基于GIS-AHP-FR耦合模型的干旱区地下水潜力制图研究——以阿尔及利亚Kenadsa-Bechar地区为例

针对阿尔及利亚Kenadsa-Bechar干旱区水资源短缺问题，研究人员集成GIS、AHP（层次分析法）和FR（频率比）模型，构建了地下水潜力区（GWPZ）预测框架。通过分析DEM、Landsat 8影像等9类环境因子，发现岩性（权重0.3）和降水（权重0.22）为关键驱动因素，验证显示FR模型（AUC=0.81）优于AHP（AUC=0.76），为干旱区农业水资源管理提供了科学工具。

　　

在阿尔及利亚西南部的Bechar省，干旱与季节性降水不均导致当地居民面临严峻的水资源危机。这片以沙漠棕榈农业为主的区域，96%的用水依赖地下水，但人均年可用水量仅411 m³，属于联合国定义的绝对缺水状态。更棘手的是，传统水文调查方法效率低下，而气候变化加剧了降水不确定性。如何精准定位地下水富集区，成为维系当地农业与生计的关键科学问题。

为此，来自贝沙尔大学的研究团队在《Groundwater for Sustainable Development》发表了一项创新研究。他们首次将地理信息系统（GIS）与两种评估模型——层次分析法（AHP）和频率比（FR）相结合，对Kenadsa-Bechar地区5273.7 km²范围开展地下水潜力制图。研究团队收集了254口井的实测数据，整合数字高程模型（DEM）、Landsat 8影像、气候数据等9类环境因子，通过空间分析与统计建模，绘制出五级潜力分区图。结果显示，南部河流附近的冲积层（Current alluvial deposit）和砂岩（Sandstone with quartzitic levels）区域最具开发价值，而FR模型因更精准捕捉岩性与降水的空间关联性（AUC=0.81），比传统AHP方法（AUC=0.76）更适合干旱区评估。

关键技术包括：1）基于30 m分辨率SRTM DEM提取坡度、水系密度等地形参数；2）利用PCI GEOMATICA自动解译313条线性构造；3）WorldClim 2.0数据插值年降水分布；4）通过ROC曲线和AUC分析验证模型精度。

2. Material and methods
研究采用U型技术路线：首先通过DEM生成坡度（0°-64°）、水系密度（0-1.058 km/km²）等基础图层，结合岩性（10类）和土壤类型（3类）构建数据库。AHP模型通过专家赋权确定因子权重（如岩性0.3、降水0.22），FR模型则统计254口井与各因子子类的空间相关性（如砂岩FR值达33.88）。

3. Results and discussion

• 地形控制：46.55%的平坦区域（0°-5°）集中了53.9%的井点，证实低坡度促进入渗。
• 构造影响：南部NE-SW向断裂带（占线性构造55%）使该区入渗率提升1.72倍。
• 岩性主导：石英砂岩层（占面积8.21%）的FR值最高（33.88），因其渗透系数达3.2×10^-4 m/s。
• 模型对比：FR划分的极高潜力区（507.59 km²）比AHP（76.60 km²）更吻合实际井点分布。

4. Conclusion
该研究创新性地将AHP的决策树与FR的统计优势互补，首次揭示Kenadsa-Bechar南部冲积扇为最优靶区（占高潜力区75.85 km²）。成果不仅为当地政府规划灌溉井群提供厘米级精度导航，其FR模型框架更可推广至北非类似干旱区。未来研究需结合地球物理勘探，进一步验证裂隙型含水层的空间异质性。

这项工作的核心价值在于：将卫星遥感与地面井数据融合，以不足传统方法1/3的成本，实现了干旱区地下水资源的"CT扫描"。正如研究者指出："当每一滴水都关乎生存时，科学必须提供最锋利的探针。"