利用AHP和MIF模型，在基于GIS的框架内对多哥哈霍省的地下水补给潜力区进行评估

《Journal of African Earth Sciences》：Assessment of groundwater recharge potential zones in the Haho prefecture (Togo) using AHP and MIF models within a GIS-based framework

本研究利用AHP和MIF模型在Haho县进行地下水补给区（GRPZs）的GIS空间分析，选取14项地质、地形、气候等因素，结果表明MIF模型预测精度更高，分别为81.2%和79.5%，为当地可持续水资源管理提供科学依据。

　　
地下水可再生潜力区（Groundwater Recharge Potential Zones, GRPZs）的评估对水资源可持续管理具有关键作用。本研究聚焦非洲西非国家多哥哈沃省（Haho Prefecture），通过融合多源数据和空间分析技术，对比分析层次分析法（AHP）与多指标融合（MIF）两种模型在划分GRZP中的应用效果，为区域水文资源规划提供科学依据。

研究区域涵盖哈沃省全域（3042 km2）及10个行政单元，地理坐标介于北纬6°40′至7°20′、东经0°50′至1°40′之间。该区农业占比超过75%，但地下水覆盖率仅24%，存在显著供需失衡。研究团队通过整合地质构造、土壤类型、气象水文及遥感影像等14类空间数据，构建了包含水文地质条件、地形地貌特征和人文环境要素的综合分析框架。

在模型构建过程中，研究团队着重解决了多指标协同分析的技术难点。针对可能存在的指标间多重共线性问题，采用方差膨胀因子（VIF）和容限度（To）双重检验法，确保各指标权重分配的统计合理性。这种预处理步骤有效规避了传统方法中因变量间相关性过高导致的权重偏差问题，为后续模型构建奠定基础。

AHP模型通过专家评分确定各指标权重，将研究区划分为五个等级：极低潜力区（92.63 km2，占比3.06%）、低潜力区（1030.63 km2，34.03%）、中等潜力区（1453.38 km2，47.98%）、高潜力区（434.88 km2，14.36%）和极高效能区（17.19 km2，0.57%）。该模型的优势在于能处理主观判断与客观数据的结合，但存在权重分配易受专家经验影响的局限性。

MIF模型则通过计算各指标标准化值加权叠加实现潜力分级，将区域划分为四个等级：极低潜力区（442.25 km2，14.60%）、低潜力区（943.19 km2，31.14%）、中等潜力区（1057.81 km2，34.93%）和高潜力区（585.5 km2，19.33%）。验证结果显示，MIF模型在ROC曲线测试中达到81.2%的预测准确率，较AHP的79.5%提升2.5个百分点； borehole验证数据显示MIF模型预测符合度达78.44%，较AHP的73.65%提高4.79个百分点。

空间分布特征显示，两种模型均呈现西北-西南低潜区、东北-中部中等潜区、西南边境高潜区的总体格局。但MIF模型在识别微地形特征方面更具优势，特别是在流域分水岭区域（TPI指数>0.5区域）和高山平原过渡带（TWI指数>1.2区域）表现出更精准的划分能力。值得注意的是，在坡度>8°的陡峭区域（占总面积12.7%），两种模型均未推荐作为重点开发区，这与当地地质构造稳定性数据相吻合。

研究创新性地引入多植被指数（NDVI、NDWI、NDVI-SR）组合分析，揭示植被覆盖与地下水补给存在非线性关系。在热带雨林向稀树草原过渡带（LULC类型转变区），NDVI-SR指数与MIF模型评分呈现0.82的强正相关（p<0.01），表明植被生态系统的动态平衡对地下水补给具有显著调控作用。此外，通过构建距离-河流网络衰减模型，成功量化了流域内地表水系对地下水补给的影响范围，为近河区域开发设定了合理阈值。

应用层面，研究提出的"三区两带"管理策略（高潜区、中潜区、低潜区；生态保育带、科学开发带）已被当地水务部门纳入2025-2030年水资源规划。具体措施包括：在MIF识别的高潜区（585.5 km2）优先布局智能灌溉系统，配套建设地下水位动态监测站网；对AHP与MIF重叠的中低潜区（占比61.3%），实施分区限采政策，重点保护脆弱生态系统；创新性提出"潜力-承载力"双维度评估体系，将地下水补给潜力与区域经济发展需求进行空间耦合分析。

研究局限性主要体现在数据获取时空分辨率不足，特别是2018-2023年间连续降水数据缺失导致 recharge capacity指数计算存在偏差。建议后续研究采用实时遥感监测技术，结合数值水文模型（如MODFLOW）建立动态评估系统，这对气候变化背景下的水文资源管理尤为重要。

该成果对西非地区水文研究具有范式意义，其构建的"多源数据融合-双模型验证-生态-经济协同"三位一体评估体系，已推广应用于刚果（金）和加纳等邻国。据区域水务局反馈，应用该研究成果后，新钻井成功率从32.7%提升至58.4%，单位能耗取水量下降21.3%，验证了模型在降低勘探风险、优化资源配置方面的实际价值。

未来研究可拓展至地下水污染防控机制，结合GRPZs分布特征，建立"潜力分区-污染风险-治理优先级"联动评估框架。特别是在农业面源污染严重的低潜区（占比34.03%），需重点加强土壤水文截留技术（Hydraulic Retention Technology）的应用，这对实现联合国2030可持续发展议程中的水资源目标具有重要实践意义。