印度Pondicherry复杂多层海岸含水层中基于熵权模型的地下水适宜性综合评价及其管理启示

针对印度Pondicherry海岸含水层因海水入侵与人类活动导致的水质复合污染问题，研究人员创新性提出熵权工业水质指数(EIndWQI)，结合既有EDWQI和EIWQI体系，系统评估376份地下水样本在饮用、灌溉及工业用途的适宜性。研究发现Alluvium含水层受海水入侵显著，而Vanur-Ramanathapuram含水层水质最优，为海岸带水资源管理提供科学依据。

　　

海岸带地区作为全球人口最密集的区域，正面临日益严峻的地下水危机。印度Pondicherry多层海岸含水层系统承载着当地80%的灌溉用水和34.9%的工业用水需求，却长期遭受海水入侵、农业回渗和工业污染的三重威胁。更棘手的是，传统水质评估方法往往局限于单一用途，缺乏对工业适用性的系统评价，这给海岸带水资源的精细化管理带来了巨大挑战。

为破解这一难题，Puducherry水资源组织资助的研究团队在《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》发表了一项突破性研究。研究人员创新性地将熵权理论引入水质评估领域，构建了全球首个熵权工业水质指数(EIndWQI)，与既有熵权饮用水指数(EDWQI)和熵权灌溉水指数(EIWQI)形成三位一体的评价体系。这项研究不仅揭示了不同含水层的水质形成机制，更为海岸带水资源的多目标协同管理提供了量化工具。

研究团队采用多学科交叉方法：首先系统采集376份来自Alluvium、Cuddalore等5种含水层的地下水样本，通过离子色谱等技术测定18项理化参数；其次运用Piper三线图解析水化学类型；进而采用熵权法客观赋权，构建EDWQI、EIWQI和EIndWQI三类指数；最后通过空间插值揭示水质分布规律。

【研究结果】

1. 水化学特征
   地下水呈明显酸性(pH 3.5-8.2)，Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和Cl^-为优势离子。Piper图显示Alluvium和Cuddalore含水层以Na-Cl型水为主，反映海水入侵影响；而Vanur-Ramanathapuram含水层多属Na-Ca-HCO₃-Cl型，指示水岩相互作用主导。

2. 熵权指数评估
   EDWQI显示水质从Alluvium(优质率68.5%)向Vanur-Ramanathapuram(优质率79.5%)逐步改善；EIWQI表明Cuddalore(优质率97.5%)最适合灌溉；创新性EIndWQI则揭示Cuddalore(优良率51.2%)、Thuruvai(优良率76.7%)含水层具有工业应用潜力。

3. 驱动机制
   Alluvium含水层受海水入侵与人为污染双重胁迫；Kadaperikuppam等深层含水层主要受硅酸盐溶解和阳离子交换控制；而Vanur-Ramanathapuram含水层因埋深较大，受人类活动影响最小。

这项研究的突破性在于首次建立了海岸带地下水"饮用-灌溉-工业"三位一体评价体系。EIndWQI的引入填补了工业水质熵权评估的空白，其综合考虑腐蚀指数(LSI/RSI)、结垢趋势等工业敏感参数，为当地115家中型工厂的水源选择提供直接依据。研究建议通过调控开采层位(优先利用Vanur-Ramanathapuram深层水)和优化井群布局来缓解海水入侵，这些发现对全球海岸带含水层管理具有范式意义。值得注意的是，熵权模型相较于传统AHP等方法，能更客观反映参数间信息差异，这种算法创新可推广至其他环境评价领域。