专题介绍

Advances in Hydro-Geological Research in Arid and Semi-Arid Areas

干旱半干旱地区水文地质研究进展

水文地质学的前沿进展，使我们在水资源管理上得以施展更优策略，同时也为应对未来可能遭遇的难题，勾勒出了清晰路径。在概念架构、模型构建以及技术应用等多方面，水文地质学界凭借各类规模的工具，搭建起了跨学科研究方法的桥梁。借助遥感技术、地理信息系统 (GIS) 以及人工智能等手段，诸多彰显水科学发展脉络与趋势的研究成果得以问世。

此外，基于超级计算机平台、计算机集群或其他硬件设施展开的研究，同样引发了本主题的密切关注。毕竟，这些硬件资源能够成为绝佳工具，用于校准从实地深入调研或精细实验室试验中所汇集的海量数据。本主题旨在打造一个平台，以实现关于半干旱和干旱地区水文地质与水资源领域的同行评审研究成果，能够迅速且公开地得以发表。

本专题所涉猎的研究范畴广泛，涵盖但不限于以下方面：水资源的科学管理；干旱风险的精准评估；地下水的优化利用；水资源短缺问题的应对；先进人工智能技术的应用；遥感技术的创新实践；雨水收集策略的探索；地理信息系统的深入挖掘；以及适应气候变化的空间规划与治理等诸多领域。

了解更多专题信息：https://www.mdpi.com/topics/RWO6EU12C6

# 专题关键词 #

干旱评估；地下水优化利用；水资源短缺；雨水收集；水资源管理；遥感；地理信息系统；干旱风险评估；气候适应空间规划与治理

学术编辑团队

Ahmed Elbeltagi 博士

曼苏拉大学

研究领域：农业水管理；水足迹；作物蒸散；灌溉；遥感；GIS；人工智能；环境科学；综合水资源管理；作物模型

侯全华 教授

长安大学

研究领域：恢复力；生态恢复力；城市

贺斌 教授

广东省科学院

研究领域：水灾害；非点源污染；水污染治理；遥感

精选文章

Using an Open-Source Tool to Develop a Three-Dimensional Hydrogeologic Framework of the Kobo Valley, Ethiopia

使用开源工具开发埃塞俄比亚科博谷的三维水文地质框架

Sisay S. Mekonen et al.

https://www.mdpi.com/2607496

地下水资源管理的关键在于对地下水盆地水文地质状况的精准认知，三维水文地质框架模型 (HFM) 的构建对改善这一现状意义重大。当下虽存在诸多量化地质系统的方法及软件，但多数地质软件因专有属性，致使发展中国家使用成本过高。本研究旨在借助开源工具，突破数据与成本限制，为特定区域构建有效的水文地质模型，从而优化地下水资源管理策略。

为解决发展中国家在地下水资源研究中面临的软件成本问题，本研究选用基于Python的开源工具GemPy。通过收集埃塞俄比亚北部科博谷 (东非裂谷系统的一部分) 的可用数据，运用GemPy的隐式势场插值功能，成功开发出适应该地区的三维科博谷水文地质框架模型 (KV-HFM)，详细描述了水文地层单元的范围和高度，完整呈现了模型构建的技术路径与数据运用方式。

本研究成功开发出科博谷水文地质框架模型 (KV-HFM)，该模型显示科博谷存在由火山岩和粘土构成的东西向结构性地下水分水岭，此分水岭将集水区分割为两个连通性有限的地下水系统。研究成果不仅揭示了该地区独特的水文地质特征，还为发展中国家利用开源软件、基于有限地质数据开发HFM提供了宝贵范例，对区域地下水资源的科学管理具有重要指导意义。

Landscape Drivers of Floods Genesis (Case Study: Mayo Mizao Peri-Urban Watershed in Far North Cameroon) 

洪水发生的景观驱动因素 (案例研究：喀麦隆北部的马约米扎奥城郊流域)

Lucas Bouba et al.

https://www.mdpi.com/2826414

景观对流域水文过程影响显著，在苏丹-萨赫勒地区，人类活动致使流域景观格局迅速改变，但实际景观特征在水文过程变化中的具体作用尚不明确。本研究聚焦于评估景观对Mayo Mizao流域径流形成的影响，期望明晰景观与水文过程的关联，为半干旱热带地区的土地利用规划和流域管理提供科学依据。

为探究景观对Mayo Mizao流域径流形成的影响，本研究采用双环法和Porchet法，在流域内不同点及5厘米和20厘米深度处，共计开展62次渗透测试。通过对不同土壤类型、土地利用方式及耕作方式下渗透情况的测定，系统分析景观因素与土壤水力传导行为的关系，详细呈现了研究的技术操作路径与数据采集方法。

研究发现，土壤类型、土地利用和耕作方式的组合影响土壤水力传导行为。在5厘米深度，粘土进化土壤抑制渗透，未进化矿物土壤则反之；20厘米深度处，灰色土壤和黑土对渗透敏感性较低。对于特定土壤类型，雨养作物不利于渗透，且耕作影响因土而异。鉴于喀麦隆极北地区及Mayo Mizao流域黑土、盐渍土和耕地面积增加，预计中期内土壤渗透能力降低。研究成果为半干旱热带地区土地利用规划和可持续流域管理奠定基础，具有重要的实践指导价值。

Springs of the Arabian Desert: Hydrogeology and Hydrochemistry of Abu Jir Springs, Central Iraq

阿拉伯沙漠的泉水：伊拉克中部阿布吉尔泉的水文地质学和水化学

John A. Webb et. al.

https://www.mdpi.com/2939154

阿拉伯沙漠以极低降雨量和高蒸发量为特点，然而其东北边缘伊拉克中部阿布吉尔线状构造却分布着210多处泉眼。此区域作为前陆盆地西部沉积边缘，被底格里斯河和幼发拉底河洪泛区沉积物填充且几乎无断层证据。本研究旨在探究该地区泉眼形成、地下水补给及水化学性质等情况，为当地水资源管理提供科学依据。

通过对阿布吉尔线状构造区域地质构造、泉眼分布及含水层系统的实地勘查与分析，结合相关地质理论，研究泉眼的喷涌机制、地下水补给途径以及水化学性质的影响因素。在研究过程中，综合考虑了岩石类型、地层结构、喀斯特作用、降雨成分以及植物吸收等多方面因素。

研究发现泉眼从倾伏的古新世-始新世石灰岩涌出，涌出原因包括地下水流径与地表相交或被弱透水层逼至地表。阿拉伯沙漠高原含水层系统年补给量可观，主要得益于喀斯特漏斗的快速渗透，喀斯特孔隙度是关键因素。泉水水化学性质受蒸发、降雨成分、植物吸收等影响，石灰石溶解影响小，部分泉水方解石不饱和且无凝灰岩/石灰华沉积物。Hit-Kubaysa泉水含焦油和高浓度H₂S，可能源于地下油藏沿断层上渗，且碳氢化合物减少了该泉水水量并转化溶解SO₄为H₂S。研究成果对该地区水资源的可持续管理和开发利用具有重要指导意义。

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