海岸带含水层电性-水文地质耦合建模：尼日尔三角洲地下水系统脆弱性、产能潜力与腐蚀路径研究

本研究针对尼日尔三角洲海岸带含水层面临的污染风险与资源管理难题，通过整合VES和ERT地球物理技术，定量评估了含水层电性参数（如各向异性系数λ、纵向电导SL ）与产能潜力指数（Γ）。研究发现研究区69%区域存在低保护性（SL 均值0.16 Ω-1 ），但86%区域土壤无腐蚀性，为地下水管网建设提供重要依据。成果为沿海含水层可持续开发提供了电性-水文地质协同分析新范式。

　　

在尼日尔三角洲快速城市化和工业活动的双重压力下，这片拥有丰富地下水资源的沿海区域正面临前所未有的挑战。地表水因季节性波动和人为污染日益不可靠，而地下水的过度开采与污染渗透风险却在持续加剧。更复杂的是，这片区域的地下水系统由多层砂-黏土互层构成，渗透性差异显著，污染物一旦进入含水层便可能随水流扩散数十公里。这种背景下，传统单一的水文地质调查方法已难以满足精准管理需求，亟需创新技术手段来破解含水层"黑箱"难题。

来自国内研究团队的研究人员在《Solid Earth Sciences》发表的最新研究，开创性地将多种地球物理技术融合应用于海岸带含水层评估。研究采用SSR-MP-ATS电阻率仪，结合施伦贝谢阵列（VES）和温纳阵列（ERT）两种电极配置，对19个剖面站点进行探测。通过WINRESIST和RES2DINV软件进行数据反演，计算各向异性系数（λ）、横向电阻（T）、纵向电导（S_L
）等关键参数，并创新性引入地下水产能潜力指数（Γ= T×λ）评价体系。

研究结果部分，电性分层特征揭示：

1. 地层结构：通过电阻率模型识别出4个特征性地层，其中第三层细砂（电阻率72.5-1332.7 Ωm）为主要含水层，第四层粗砂（平均525.98 Ωm）为潜在辅助含水单元。ERT成像清晰显示出贝宁组（Benin Formation）特有的砂-黏土互层结构，这种非均质性直接影响污染物迁移路径。

2. 产能与保护性：地下水产能潜力指数（Γ）跨度达3个数量级（314-81,465 Ωm²
   ），VES-8站点表现最优。但纵向电导分析显示69%区域保护性不足（S_L
   <0.7 Ω^-1
   ），特别是中央区域因黏土夹层缺失最易受污染。各向异性系数（λ）空间分布（1.0-1.78）印证了沉积环境差异，低值区（λ<1.2）占74%，反映含水层以砂质沉积为主导。

3. 工程适用性：土壤腐蚀性评估带来意外发现——86%区域电阻率>100 Ωm，属非腐蚀性环境，这对埋地管网等基础设施的长期安全具有重要价值。电阻率层析成像还揭示表层0.6m内存在显著生物扰动带，这种"天然滤层"的破坏可能加剧污染下渗风险。

研究结论与讨论部分强调，该成果实现了三个突破：方法学上首次在海岸带含水层研究中整合多尺度电性参数（从λ系数到Γ指数）；理论上阐明了贝宁组电性异常与砂-黏土互层的成因关联；应用层面则构建了"产能-脆弱性-腐蚀性"三位一体评价框架。特别值得注意的是，虽然研究区存在高产能含水层（如VES-5的T值达71,639 Ωm²
），但其低保护性（S_L
仅0.02 Ω^-1
）构成资源开发的"双重悖论"。

这项研究为沿海三角洲地下水管理提供了可复制的技术路线：通过λ系数识别水流优势通道，用S_L
值划定优先保护区，再结合Γ指数优化井位布局。作者建议在λ>1.5的高风险区建立污染监测网络，并在低S_L
区域实施人工黏土屏障等工程干预。这些发现不仅适用于尼日尔三角洲，对全球同类地质背景的沿海城市地下水可持续开发均有借鉴意义。