基于MODFLOW模型的加什含水层人工补给效果评估：以苏丹卡萨拉地区为例

针对苏丹卡萨拉地区干旱条件下地下水持续枯竭问题，研究人员利用MODFLOW模型模拟了三种不同区域（上游、卡萨拉中心区、下游）的含水层管理补给（MAR）方案。结果表明，卡萨拉中心区补给方案（Scenario 2）对提升水位效果最显著，年均需补给1.09亿m3可缓解供需缺口。该研究为干旱区地下水可持续管理提供了量化依据。

　　

在干旱频发的苏丹卡萨拉地区，地下水是农业灌溉和居民生活的命脉。然而，过度开采与气候变化导致加什（Gash）含水层水位以每年1.5-11.5米的速度下降，2010年监测显示60%的手挖井在旱季干涸。更严峻的是，持续的内战冲突使该地区接纳了17.5万流离失所者，水资源压力雪上加霜。面对这一危机，研究人员采用国际通用的MODFLOW地下水模型，首次系统评估了人工补给（Managed Aquifer Recharge, MAR）对这一脆弱生态系统的修复潜力。

研究团队通过Processing MODFLOW（PMWIN）软件构建了加什含水层的三维数值模型，基于2008-2017年苏丹地下水管理局的1245口监测井数据，校准了含水层参数。关键技术包括：1）利用NASA SRTM数字高程数据确定含水层边界；2）采用试错法校准渗透系数（上游区110 m/天，卡萨拉区30 m/天）；3）设计三种MAR情景模拟不同补给区位效果；4）以最干旱年份2010年数据（自然补给仅1.17亿m3）作为设计基准。

研究结果显示：

1. 年均短缺量：通过水量平衡公式计算，地下水年均缺口达1500万m3（开采量2.09亿m3+蒸发量1700万m3-自然补给量2.11亿m3）。
2. 水位预测：若不干预，至2045年卡萨拉北部水位将下降20米，导致大面积水井废弃。
3. 情景对比：卡萨拉中心区补给方案（Scenario 2）效果最优，可使北部水位回升8.5米，整体水位降幅从20米缩减至5米。
4. 优化方案：在卡萨拉区F、K带实施年均1960万m3的定向补给，可基本维持2017年基准水位。

讨论部分指出，卡萨拉区30米的饱和厚度和最大储水量（5.58亿m3）使其成为理想补给靶区。研究创新性提出利用季节性加什河洪水作为补给水源，每年截留1.09亿m3即可弥补极端干旱年的供需缺口。这一成果为落实联合国可持续发展目标（SDG 6）提供了技术路径，尤其对非洲之角等冲突频发的干旱区具有示范意义。论文发表于《Journal of Hydrology: Regional Studies》，其价值在于将水文模型与区域发展规划相结合，为政策制定者提供了量化决策工具。