کمبود آب همچنان یک چالش جهانی قابل توجه است، به ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک که در آن‌ها منابع آب شیرین در دسترس کم است و تحت تأثیر رشد جمعیت و تغییرات اقلیمی قرار دارند . ^۱٫ در مناطق ساحلی خشک که زمین‌های زیرزمینی کریستالی در آن‌ها غالب هستند، آب‌های زیرزمینی اغلب پایدارترین و بادوام‌ترین منبع آب شیرین برای مصارف خانگی و صنعتی هستند . ^۲٫ با این حال، این زمین‌ها معمولاً با سیستم‌های هیدروژئولوژیکی پیچیده و ناهمگن مشخص می‌شوند. وجود آب‌های زیرزمینی در چنین محیط‌هایی ناپیوسته، از نظر مکانی متغیر و پیش‌بینی آن‌ها دشوار است. بنابراین، بررسی پتانسیل آب‌های زیرزمینی در این محیط‌ها چالش‌های قابل توجهی را به همراه دارد . ^۳٫ رویکردهای سنتی مانند نقشه‌برداری هیدروژئولوژیکی، حفاری اکتشافی و نقشه‌برداری ژئوفیزیکی، اگرچه ارزشمند هستند، اما اغلب پرزحمت و از نظر مالی سنگین هستند، به ویژه هنگامی که در مناطق بزرگ و دورافتاده اعمال می‌شوند . ^۴٫ بر این اساس، ضرورت فزاینده‌ای برای توسعه روش‌های قابل دسترس، مقیاس‌پذیر و مقرون به صرفه برای اکتشاف آب‌های زیرزمینی در این زمین‌ها وجود دارد.

ساختارهای زمین‌شناسی نقش اساسی در وقوع و حرکت آب‌های زیرزمینی دارند، به‌ویژه در زمین‌های زیرزمینی، جایی که تخلخل اولیه ناچیز است و ذخیره آب‌های زیرزمینی عمدتاً به مناطق شکسته و لایه‌های هوازده محدود می‌شود ^۵ ، ۶٫ در نتیجه، شناسایی و توصیف ساختارهای زیرسطحی گام‌های اساسی در هر بررسی هیدروژئولوژیکی، به‌ویژه در مناطق زیرزمینی پیچیده و تحت تنش آبی ^۷ هستند . به‌طورکلی، نقشه‌برداری ساختاری بر تکنیک‌های سنجش از دور، نقشه‌برداری میدانی زمین‌شناسی و روش‌های ژئوفیزیکی متکی بوده است. سنجش از دور، از طریق تصاویر ماهواره‌ای، به‌ویژه برای نقشه‌برداری از خطواره‌های سطحی و مرزهای زمین‌شناسی مفید بوده است ^{۸ ، ۹ ، ۱۰ ، ۱۱٫} با این حال، ظرفیت آن ذاتاً محدود به ویژگی‌هایی است که به‌طور قابل مشاهده در سطح ظاهر می‌شوند. بسیاری از ساختارهای عمیق که نقش حیاتی در دینامیک آب‌های زیرزمینی دارند، بیان سطحی قابل تشخیصی ایجاد نمی‌کنند و بنابراین ناشناخته باقی می‌مانند.

در این زمینه، داده‌های گرانشی یک جایگزین غیرتهاجمی ارائه می‌دهند که بر بسیاری از محدودیت‌های مرتبط با سنجش از دور و نقشه‌برداری زمین‌شناسی مرسوم غلبه می‌کند . ^۱۲٫ نقشه‌برداری گرانشی، تغییرات میدان گرانشی زمین ناشی از تضادهای چگالی زیرسطحی را اندازه‌گیری می‌کند . ^۱۳٫ استفاده از داده‌های گرانشی برای تشخیص خطواره‌ها و تجزیه و تحلیل ساختاری، اکتشاف آب‌های زیرزمینی را به طور قابل توجهی پیشرفت داده است، به ویژه در مناطقی که شاخص‌های سطحی مبهم یا وجود ندارند. علاوه بر این، علاوه بر توصیف ساختاری، می‌توان از داده‌های گرانشی برای استنباط تغییرات سنگ‌شناسی از طریق تکنیک‌های وارونگی گرانشی نیز استفاده کرد . ^{۱۴ ، ۱۵ ، ۱۶٫} با تبدیل ناهنجاری‌های گرانشی به مدل‌های چگالی زیرسطحی، وارونگی امکان تعیین انواع مختلف سنگ و تخمین ضخامت آنها را فراهم می‌کند . ^۱۷٫ این ظرفیت برای نقشه‌برداری از ناپیوستگی‌های ساختاری و ناهمگنی‌های سنگ‌شناسی، داده‌های گرانشی را به ابزاری بسیار مؤثر در مراحل اولیه اکتشاف آب‌های زیرزمینی تبدیل می‌کند، جایی که منابع برای حفاری و نقشه‌برداری گسترده محدود است.

تکیه صرف بر اطلاعات ساختاری ممکن است منجر به تفسیرهای بیش از حد ساده‌شده و افزایش عدم قطعیت در تعیین مناطق بالقوه آب‌های زیرزمینی شود ^۱۸ . بنابراین، توصیه می‌شود پارامترهای مؤثر بر آب‌های زیرزمینی اضافی را ادغام کنید تا ارزیابی جامع‌تر و قابل اعتمادتری ایجاد شود. رویکردهای تصمیم‌گیری چندمعیاره مختلفی توسعه یافته‌اند که امکان وزن‌دهی سیستماتیک عوامل مؤثر را فراهم می‌کنند ^۱۹ . در میان این موارد، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) به دلیل شفافیت، سهولت اجرا و توانایی آن در گنجاندن قضاوت کارشناسی در فرآیند تصمیم‌گیری، به طور گسترده و با موفقیت به کار گرفته شده است ^{۲۰ ، ۲۱٫} AHP یک چارچوب ساختاریافته برای ارزیابی اهمیت نسبی هر پارامتر فراهم می‌کند و امکان ادغام عوامل مؤثر بر آب‌های زیرزمینی متنوع را در یک مدل پشتیبانی تصمیم‌گیری واحد فراهم می‌کند ^۲۲ . با توجه به ذهنیت ذاتی موجود در تعیین وزن‌ها، احتمال سوگیری یا ناسازگاری در نتایج نهایی وجود دارد. در نتیجه، اعتبارسنجی نتایج مدل AHP در برابر شاخص‌های مستقل زیرسطحی برای ارزیابی قابلیت اطمینان و اثربخشی مدل ضروری است. اکثر مطالعات مبتنی بر AHP نتایج خود را با استفاده از داده‌های هیدرولیکی چاه اعتبارسنجی می‌کنند ^{۲۳ ، ۲۴} ؛ با این حال، این رویکرد اغلب غیرقابل اعتماد است، زیرا داده‌های هیدرولیکی چاه تحت تأثیر عوامل گذرا مانند تغذیه و پمپاژ فصلی قرار می‌گیرند. این داده‌های زمانی لزوماً نشان‌دهنده پایداری پتانسیل آبخوان نیستند ^۲۵٫ اعتبارسنجی قوی‌تر باید شامل شاخص‌های پایدار زیرسطحی باشد که بینش‌های قابل اعتمادتری در مورد ساختار آبخوان و ظرفیت ذخیره‌سازی آب‌های زیرزمینی ارائه می‌دهند.

شهر بندر سودان اخیراً پس از بی‌ثباتی سیاسی کشور، عملاً به پایتخت اداری تبدیل شده است. در نتیجه، این شهر شاهد هجوم گسترده آوارگان داخلی بوده است که بر منابع آب شکننده آن فشار وارد می‌کند ^.۲۶ با توجه به بارش محدود و افزایش تقاضای آب شهری ناشی از رشد جمعیت، نیاز به توسعه مؤثر منابع آب زیرزمینی بیش از هر زمان دیگری ضروری شده است. جوامع محلی در بندر سودان با کمبود حاد آب شیرین مواجه هستند و بسیاری از خانوارها مجبور به تکیه بر آب شیرین‌کن گران‌قیمت یا تحویل نامنظم از کامیون‌های تانکر هستند که گزینه‌هایی هستند که نه پایدار و نه در دسترس همه جمعیت هستند ^.۲۷ این وضعیت رو به وخامت امنیت آب به یک بحران بهداشت عمومی تبدیل شده و مانع توسعه اقتصادی شده است ^.۲۸ در حالی که مطالعات متعددی به طور گسترده پتانسیل آب‌های زیرزمینی را در برخی از بخش‌های تپه‌های دریای سرخ ارزیابی کرده‌اند، تعداد کمی از آنها به طور خاص بر منطقه بندر سودان متمرکز شده‌اند. این مطالعات اندک بر نقشه‌برداری زمین‌شناسی عمومی یا سنجش از دور بدون ادغام ژئوفیزیکی دقیق تکیه داشته‌اند ^{.۲۹ ، ۳۰٫} هدف این تحقیق، توسعه یک رویکرد یکپارچه و مقرون به صرفه برای شناسایی مناطق بالقوه آب‌های زیرزمینی با استفاده از گرانش و تجزیه و تحلیل تصمیم‌گیری چند معیاره است. هدف، افزایش درک شرایط هیدروژئولوژیکی زیرسطحی و حمایت از توسعه پایدار آب‌های زیرزمینی در بندر سودان و مناطق خشک مشابه است. برخلاف بسیاری از مطالعات چند رشته‌ای که عمدتاً بر شاخص‌های سطحی محدود و روش‌های اعتبارسنجی زیرسطحی متغیر زمانی متکی هستند، این مطالعه یک رویکرد اعتبارسنجی پایدارتر و قوی‌تر را اتخاذ می‌کند که مبتنی بر داده‌های ژئوفیزیکی است و توسط مدل‌سازی معکوس محدود به گمانه پشتیبانی می‌شود. این اعتبارسنجی متقابل، قابلیت اطمینان و دقت تعیین منطقه پتانسیل آب‌های زیرزمینی را افزایش می‌دهد و این روش را برای استفاده در زمین‌های پیچیده زیرزمینی مقاوم می‌کند. این امر اعتبار نتایج را تقویت می‌کند و از ایجاد یک نقشه پتانسیل آب‌های زیرزمینی پایدارتر و کاربردی‌تر برای تصمیم‌گیری آگاهانه پشتیبانی می‌کند.

بندر سودان، در امتداد خط ساحلی شرقی دریای سرخ سودان، تقریباً در عرض جغرافیایی ۱۹°۳۵′ شمالی و طول جغرافیایی ۳۷°۱۳′ شرقی واقع شده است (شکل ۱ الف). این منطقه دارای توپوگرافی متنوعی است که از یک دشت ساحلی باریک از طریق تپه‌های کوهپایه‌ای به تپه‌های ناهموار دریای سرخ که بیش از ۱۳۰۰ متر به سمت غرب امتداد دارند، منتقل می‌شود (شکل ۱ ب) ^۳۱٫ سیستم زهکشی عمدتاً از آبراه‌های فصلی تشکیل شده است که از ارتفاعات به سمت ساحل به سمت شرق جریان دارند. آب و هوای این منطقه خشک تا نیمه‌خشک با حداقل بارندگی سالانه به طور متوسط ​​۲۰۰ میلی‌متر است که عمدتاً در ماه‌های زمستان (نوامبر-مارس) رخ می‌دهد. با وجود بارندگی محدود، منطقه ساحلی سطح رطوبت نسبتاً بالایی (۶۰-۸۰٪) را حفظ می‌کند، در حالی که میزان تبخیر شدید بیش از ۱۰۰۰ میلی‌متر سالانه، کمبود رطوبت قابل توجهی را ایجاد می‌کند ^۳۰ .

بندر سودان در سپر نوبی واقع شده است، بخشی از سپر بزرگتر عربی-نوبی که در طول کوهزایی نئوپروتروزوئیک پان-آفریقایی تقریباً ۹۰۰ تا ۵۵۰ میلیون سال پیش تشکیل شد . تکامل زمین‌شناسی سودان شرقی تحت تأثیر باز شدن شکاف دریای سرخ است که تقریباً ^۳۰ میلیون سال پیش، زمانی که صفحه عربی شروع به جدا شدن از صفحه آفریقا کرد، آغاز شد. منطقه بندر سودان دارای چندین واحد زمین‌شناسی اصلی است (شکل ۱ ج)، که با مجموعه پی‌سنگ پرکامبرین که عمدتاً از سنگ‌های دگرگونی و آذرین از جمله گنیس‌ها، شیست‌ها و گرانیت‌ها تشکیل شده است، آغاز می‌شود . ^۳۳٫ توالی‌های رسوبی مزوزوئیک-سنوزوئیک، به ویژه در امتداد مناطق ساحلی، روی این سنگ‌های پی‌سنگ قرار دارند . ^۳۴ این سنگ‌ها شامل ماسه‌سنگ‌ها و شیل‌ها از محیط‌های قاره‌ای، سنگ آهک‌ها و تبخیری‌ها از محیط‌های دریایی کم‌عمق و رسوبات صخره‌های مرجانی در امتداد خط ساحلی مدرن هستند. جوان‌ترین واحدهای زمین‌شناسی شامل رسوبات کواترنری شامل مخروط‌افکنه‌ها و مخروط‌های رودخانه‌ای متشکل از ماسه، سیلت و شن تحکیم‌یافته هستند . ^۳۵ این منطقه ویژگی‌های ساختاری متعددی مرتبط با تاریخچه تکتونیکی خود را نشان می‌دهد، از جمله سیستم‌های گسلی با روند شمال غربی-جنوب شرقی به موازات کافت دریای سرخ، ساختارهای هورست و گرابن که توسط تکتونیک کششی تشکیل شده‌اند.

آب‌های زیرزمینی در چندین سیستم آبخوان قرار دارند. آبخوان‌های آبرفتی کواترنری سیستم‌های کم‌عمق و نامحدودی هستند که عمدتاً در رسوبات وادی و آبرفت‌های ساحلی واقع شده‌اند. این آبخوان‌ها از شن، ماسه و گل و لای تشکیل شده‌اند که منجر به نفوذپذیری نسبتاً بالا و پتانسیل خوبی برای استخراج آب می‌شود. با این حال، ماهیت کم‌عمق آنها، آنها را در برابر نفوذ آب دریا در مناطق ساحلی بسیار آسیب‌پذیر می‌کند . ^۳۷ جهت کلی جریان آب‌های زیرزمینی در آبخوان آبرفتی از الگوی زهکشی سطحی پیروی می‌کند و از غرب به شرق به سمت دریا، در راستای شیب توپوگرافی حرکت می‌کند . ^۳۸ در زیر این آبخوان آبرفتی، مجموعه زیرزمین پیش کامبرین قرار دارد. آبخوان‌های سنگی زیرزمین با بهره‌وری کم مشخص می‌شوند، به طوری که آب‌های زیرزمینی عمدتاً در شکستگی‌ها و مناطق کم‌عمق هوازده وجود دارند، جایی که نفوذپذیری به طور ثانویه افزایش یافته است . ^۳۰ این مناطق آبخوان معمولاً ضخامتی بین ۵ تا ۲۰ متر دارند، اگرچه بخش‌های ضخیم‌تر ممکن است به صورت محلی وجود داشته باشند. به دلیل تخلخل و ظرفیت ذخیره‌سازی محدود، این سفره‌های آب زیرزمینی شکسته و فرسوده، تنها مقادیر کمی از آب‌های زیرزمینی را در خود جای می‌دهند. کیفیت آب در این سفره‌های آب از شیرین تا لب‌شور متغیر است و تغذیه آنها بسیار متغیر است که عمدتاً تحت تأثیر بارندگی و رواناب سطحی ^۳۹ قرار دارد .

روند کاری این مطالعه، تفسیر داده‌های گرانشی را با یک رویکرد تصمیم‌گیری چندمعیاره ترکیب می‌کند تا مناطق بالقوه آب‌های زیرزمینی در شهر پورت سودان را شناسایی کند (شکل  ۲ ). ابتدا، داده‌های گرانشی با استفاده از تکنیک‌های تشخیص لبه شامل مشتقات عمودی و افقی، زاویه شیب و زاویه شیب مشتق افقی برای نقشه‌برداری از ویژگی‌های ساختاری زیرسطحی پردازش شدند. عمق خطواره‌های کلیدی با استفاده از واپیچش اویلر تخمین زده شد. سپس یک نقشه تراکم خطواره‌ها تولید و با سایر لایه‌های موضوعی مؤثر بر تغذیه آب‌های زیرزمینی، از جمله زمین‌شناسی، بارندگی، کاربری اراضی، شیب و تراکم زهکشی، ادغام شد. این عوامل با استفاده از AHP وزن‌دهی و رتبه‌بندی شدند تا یک نقشه پتانسیل آب‌های زیرزمینی ایجاد شود. نتایج از طریق مدل‌سازی معکوس دوبعدی داده‌های گرانشی و اطلاعات گمانه موجود، اعتبارسنجی شدند.

داده‌های گرانش

داده‌های گرانش ماهواره‌ای با وضوح بالا از Global Gravity Model Plus (GGMPlus) به دست آمدند، که منابع داده متعددی از جمله مشاهدات ماهواره‌ای GOCE/GRACE (10000-100 کیلومتر)، EGM2008 (100-10 کیلومتر) و اطلاعات گرانش توپوگرافی مشتق شده از توپوگرافی SRTM ^۴۰ را ادغام می‌کند . مجموعه داده‌های GGMPlus داده‌های گرانش را با وضوح مکانی ۷٫۲ ثانیه قوسی (~ ۲۰۰ متر) ارائه می‌دهد و امکان نقشه‌برداری دقیق از تغییرات گرانش طول موج کوتاه مرتبط با ساختارهای زمین‌شناسی نزدیک به سطح را فراهم می‌کند. ناهنجاری‌های گرانش هوای آزاد جهانی از GGMPlus بین ۴۵۶- میلی‌گال و ۷۱۴+ میلی‌گال متغیر است، با دقت کلی حدود ± ۵ میلی‌گال در سطح جهانی و ± ۱۵-۲۵ میلی‌گال به صورت منطقه‌ای در سراسر آفریقا، که اعتبارسنجی زمینی در آن پراکنده است ^۴۰ .

برای استخراج ناهنجاری بوگه، از مدل گرانشی SRTM2 استفاده شد که از داده‌های ارتفاعی ۹۰ متری ماموریت توپوگرافی رادار شاتل (SRTM) برای تخمین جاذبه گرانشی توده‌های توپوگرافی استفاده می‌کند ^۴۱ . چگالی کاهشی ۲٫۶۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب، که نشان دهنده میانگین چگالی پوسته زمین‌های زیرزمین پرکامبرین است، برای اصلاحات بوگه و زمین اعمال شد. این مقدار چگالی در برابر داده‌های زمین‌شناسی نزدیک و تحقیقات ژئوفیزیکی قبلی در تپه‌های دریای سرخ آزمایش شد و پایدارترین میدان ناهنجاری را بدون ایجاد روندهای منطقه‌ای مصنوعی ارائه داد. جاذبه گرانشی توپوگرافی از ناهنجاری‌های گرانشی هوای آزاد کسر شد تا نقشه کامل ناهنجاری بوگه به ​​دست آید، که پایه و اساس فیلترینگ تشخیص لبه و تفسیر ساختاری بعدی را تشکیل می‌دهد.

جداسازی ناهنجاری و تشخیص لبه

نقشه کامل ناهنجاری بوگه با استفاده از تکنیک‌های میدان پتانسیل چندگانه برای ترسیم ساختارهای زمین‌شناسی زیرسطحی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. جداسازی منطقه‌ای-باقیمانده با استفاده از یک فیلتر بالاگذر گاوسی انجام شد، که در آن طول موج حد آستانه به صورت عینی از تجزیه و تحلیل طیف توان ^۴۲ داده‌های ناهنجاری بوگه در حوزه عدد موج از طریق تبدیل سریع فوریه (FFT) ^۴۳ تعیین شد . در این رویکرد، طیف توان لگاریتمی با میانگین شعاعی در برابر عدد موج (k) رسم شد. بخش‌های خطی متمایز در طیف لگاریتم-توان مربوط به منابع ناهنجاری در اعماق مختلف هستند. تقاطع (نقطه شکست) بین شیب‌های منطقه‌ای و باقیمانده، فرکانس گذار را نشان می‌دهد که منابع عمیق و کم‌عمق را از هم جدا می‌کند. طول موج مربوطه در این نقطه به عنوان طول موج حد آستانه برای طراحی فیلتر گاوسی استفاده شد. این روش قطعی، ذهنیت را به حداقل می‌رساند و تضمین می‌کند که میدان منطقه‌ای نشان‌دهنده روندهای عمیق پوسته است، در حالی که مؤلفه باقیمانده، ناهنجاری‌های طول موج کوتاه مرتبط با ساختارهای کم‌عمق و سفره‌های آب زیرزمینی کنترل‌شده توسط گسل مرتبط با وقوع آب‌های زیرزمینی را برجسته می‌کند ^۴۴ .

پس از جداسازی ناهنجاری، تکنیک‌های تشخیص لبه برای ترسیم گذارهای ساختاری بر روی نقشه ناهنجاری گرانش باقیمانده اعمال شدند. مشتق اول عمودی (FVD) میدان گرانش (g) محاسبه شد (معادله ۱ ) تا ناهنجاری‌های طول موج کوتاه را افزایش داده و روندهای منطقه‌ای طول موج بلند را سرکوب کند و در نتیجه بر ناپیوستگی‌های ساختاری کم‌عمق تأکید کند. FVD به ویژه در برجسته کردن ویژگی‌های خطی نسبت به جهت عمودی (z) مؤثر است . ^۴۵٫ خطواره‌ها در خروجی FVD معمولاً در امتداد خطوط کانتور صفر شناسایی می‌شوند که نشان‌دهنده نقاط عطف در گرادیان گرانشی ^۴۶ هستند . گرادیان افقی کل (HG) محاسبه شد (معادله ۲ ) تا نرخ افقی تغییر در میدان گرانشی ^۴۷ را تشخیص دهد . HG مشتقات گرانشی را در جهت‌های x (شرق-غرب) و y (شمال-جنوب) در بر می‌گیرد. این روش به تغییرات جانبی ناگهانی در چگالی حساس است و آن را برای تعیین مرزهای زمین‌شناسی عمودی یا با شیب تند مفید می‌کند. در این زمینه، خطواره‌ها در امتداد مناطقی با حداکثر دامنه در گرادیان افقی شناسایی می‌شوند.

مشتق زاویه شیب (TAD) (معادله ۳ ) برای نرمال‌سازی میدان گرادیان با بیان مشتق عمودی نسبت به گرادیان افقی ^۴۸ استفاده شد . TAD به ویژه برای بهبود منابع کم‌عمق و عمیق و برای برجسته‌سازی ساختارهای ضعیف یا ظریف مؤثر است. خطواره‌ها معمولاً در امتداد خطوط تراز صفر زاویه در نقشه TAD تفسیر می‌شوند که مربوط به لبه‌های منبع هستند. زاویه شیب گرادیان افقی (TAHG) تابع شیب را مستقیماً بر گرادیان افقی (معادله ۴ ) اعمال می‌کند و با متعادل کردن پاسخ در اعماق مختلف منبع، تشخیص لبه منبع را بهبود می‌بخشد ^۴۹٫ خطواره‌ها در نقشه TAHG عموماً از حداکثر دامنه استخراج می‌شوند و تجسم روشنی از مرزهای زمین‌شناسی غالب و فرعی ارائه می‌دهند ^۵۰ .

برای تخمین عمق اجسام عامل زیرسطحی و استخراج اطلاعات ساختاری سه‌بعدی، دکانولوشن اویلر بر روی مجموعه داده‌های گرانش اعمال شد. این تکنیک از اصول معادله همگنی اویلر برای مرتبط کردن گرادیان‌های مکانی میدان گرانش با مکان و عمق منابع کنتراست چگالی ^۵۱ استفاده می‌کند . این روش با حرکت یک پنجره در سراسر داده‌های گرانش و حل برای مکان و عمق منبع در هر پنجره عمل می‌کند، در نتیجه توزیع مکانی از راه‌حل‌های ساختاری ایجاد می‌شود. دکانولوشن اویلر بر اساس معادله ۵ به صورت زیر است:

که در آن (x0 _، y0 _، z0 ₎ مختصات محل منبع ناشناخته، (x, y,z) مختصات نقطه مشاهده، g0 _میدان پس‌زمینه منطقه‌ای است که ثابت فرض می‌شود و از طریق تحلیل طیف توان داده‌های ناهنجاری بوگه تعیین می‌شود، N شاخص ساختاری (SI) است که نرخ افت میدان ثقل را تعریف می‌کند و به هندسه منبع مربوط می‌شود. بسته به هندسه فرضی منبع، از SIهای مختلفی استفاده می‌شود. به عنوان مثال: SI = 0 برای کنتاکت‌ها یا گسل‌ها، SI = 1 برای دایک‌ها یا سیل‌ها، SI = 2 برای اجسام استوانه‌ای. در این مطالعه، SI برابر با ۰ انتخاب شد زیرا با کنتاکت‌ها یا ویژگی‌های زمین‌شناسی پله‌ای مطابقت دارد که به دلیل وجود مرزهای تیز سنگ‌شناسی و کنتاکت‌های کنترل‌شده توسط گسل بین واحدهای سنگ‌شناسی مختلف، در منطقه مورد مطالعه غالب هستند ^۲۹ .

وارون‌سازی داده‌های گرانی

تفسیر دوبعدی داده‌های گرانشی برای ترسیم پیکربندی ساختاری و توپوگرافی زیرزمین در منطقه مورد مطالعه انجام شد. مدل‌سازی گرانش و وارونگی با استفاده از ماژول GM-SYS در Geosoft Oasis Montaj (نسخه ۸٫۴) انجام شد، که مبتنی بر رویکرد مدل‌سازی پیشرو است که در ابتدا توسط Talwani ^۵۲ معرفی شد و تکنیک‌های وارونگی اقتباس شده از ^۵۳ را در بر می‌گیرد . فرآیند مدل‌سازی پیشرو با ساخت یک مدل مفهومی زیرسطحی متشکل از چندین لایه آغاز می‌شود که هر کدام توسط مجموعه‌ای از رئوس متصل به هم تعریف می‌شوند که اشکال چندضلعی را تشکیل می‌دهند. این چندضلعی‌ها سازندهای زمین‌شناسی را با مقادیر چگالی تعیین‌شده شبیه‌سازی می‌کنند و امکان نمایش تغییرات عمودی در خواص زیرسطحی را فراهم می‌کنند ^. مدل پیشرو برای تقریب چندضلعی با استفاده از معادله ۶  به صورت زیر بیان می‌شود:

که در آن Δg ناهنجاری گرانشی (برحسب mGal) است که تفاوت بین گرانش مشاهده‌شده و نظری است، G ثابت گرانش جهانی = ۶٫۶۷۴ × ۱۰ ^{− ۱۱} m ^۳ kg ^{− ۱} s ^{− ۲} ، Δρ اختلاف چگالی بین جسم غیرعادی و مواد اطراف (برحسب kg/m³)، x _i و z _i مختصات رأس i ^ام چندضلعی، r _i فاصله نقطه مشاهده تا رأس i و θ _i زاویه‌ای است که خط متصل‌کننده نقطه مشاهده و رأس i ^ام نسبت به محور افقی می‌سازد.

فرآیند وارونگی به صورت تکراری هندسه مدل و مقادیر چگالی را تنظیم می‌کند تا اختلافات بین ناهنجاری‌های گرانشی مشاهده شده و شبیه‌سازی شده را به حداقل برساند ^۵۴٫ این عدم تطابق با استفاده از خطای جذر میانگین مربعات (RMS) به صورت کمی ارزیابی می‌شود، که تفاوت بین داده‌های گرانشی اندازه‌گیری شده و محاسبه شده را ارزیابی می‌کند. در این مطالعه، آستانه RMS ≤ ۵ میلی‌گال قابل قبول در نظر گرفته شد، که با استانداردهایی که معمولاً در تحقیقات زمین‌های زیرزمینی اعمال می‌شود تا از برازش معنادار زمین‌شناسی اطمینان حاصل شود، مطابقت دارد. برای اطمینان از واقع‌گرایی زمین‌شناسی و بهبود پایداری مدل، وارونگی محدودیت‌های فیزیکی مشتق شده از داده‌های زمین‌شناسی موجود، از جمله داده‌های گمانه را در بر می‌گیرد. از دو گمانه برای محدود کردن مدل‌سازی وارونگی گرانش استفاده شد. این چاه‌ها به عمق تقریبی ۳۵ متر می‌رسند و توصیفات سنگ‌شناسی اولیه‌ای را ارائه می‌دهند که برای اعتبارسنجی لایه‌بندی زیرسطحی استنباط شده از داده‌های گرانشی استفاده می‌شود. بهینه‌سازی پارامترهای مدل با رویکرد حداقل مربعات، با استفاده از الگوریتم مارکوارت (۱۹۶۳) برای اصلاح مکرر راه‌حل و دستیابی به بهترین مدل برازش بر اساس داده‌های ژئوفیزیکی و شرایط زیرسطحی شناخته شده، هدایت می‌شود.

فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

AHP یک روش تحلیلی مبتنی بر سنجش از دور و GIS چند پارامتری است که برای نقشه‌برداری از مناطق بالقوه آب‌های زیرزمینی از طریق تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای عوامل مؤثر بر آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شود . محاسبات AHP با استفاده از یک صفحه سفارشی مایکروسافت اکسل که توسط ^{۵۷ توسعه} داده شده است، انجام شد که مقایسه جفتی، محاسبه نسبت سازگاری و نرمال‌سازی وزن را خودکار می‌کند. این مطالعه از شش عامل، از جمله زمین‌شناسی، شیب، کاربری/پوشش زمین (LULC)، تراکم زهکشی (DD) و تراکم خطواره‌ها (LD) استفاده کرد. AHP شامل دو سطح کاربرد است که شامل مرتب‌سازی پارامترها به صورت سلسله مراتبی و مقایسه جفتی آنها می‌شود. این روش امکان کمی‌سازی اهمیت نسبی هر پارامتر را در ارزیابی پتانسیل آب‌های زیرزمینی فراهم می‌کند. به این پارامترها رتبه‌ها و وزن‌هایی داده می‌شود که اهمیت آنها را در پهنه‌بندی پتانسیل آب‌های زیرزمینی نشان می‌دهد. رتبه‌بندی و وزن نرمال شده بین ۱ تا ۹ ^{متغیر است} . رتبه بالاتر به عامل یا زیرعاملی اختصاص داده می‌شود که تأثیر بیشتری بر پهنه‌بندی پتانسیل آب‌های زیرزمینی دارد. در این مطالعه، رتبه‌بندی و وزن‌ها به هر عامل بر اساس دانش محقق در مورد شرایط آب‌های زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه اختصاص داده شده است.

وزن‌های نرمال‌شده‌ی به‌دست‌آمده از ماتریس مقایسه (جدول  ^{۱) با استفاده از نسبت سازگاری ماتریس (CR) بر اساس شاخص سازگاری (CI) و شاخص سازگاری تصادفی (RCI) با استفاده از معادله ۷٫۵۹} تأیید می‌شوند . در عوض، CI با استفاده از معادله ۸ محاسبه می‌شود . CR سازگاری منطقی مقایسه‌های زوجی مورد استفاده برای تولید ماتریس وزن AHP را اندازه‌گیری می‌کند. مقدار CR زیر ۰٫۱ (۱۰٪) به‌طورکلی قابل قبول در نظر گرفته می‌شود، که نشان می‌دهد قضاوت‌ها برای تصمیم‌گیری قابل اعتماد به اندازه کافی سازگار هستند.

که در آن مقدار ویژه اصلی و n تعداد عوامل شرطی است.

عوامل شرطی که قبلاً در زیرعوامل تعریف شده بودند، بر اساس تأثیر آنها بر دسترسی به آب‌های زیرزمینی با استفاده از یک ماتریس مقایسه برای هر زیرلایه، مقیاس‌بندی و وزن‌دهی شدند. سپس مناطق پتانسیل آب‌های زیرزمینی (GWPZs) با استفاده از معادله ۹  به صورت زیر محاسبه می‌شوند:

که در آن W _i نشان دهنده وزن‌های نرمال شده برای هر عامل شرطی، CV _j وزن زیرعامل‌ها (ویژگی نرمال شده)، n تعداد عامل و m تعداد زیرکلاس‌ها برای هر عامل است.

استخراج خطواره‌ها

نقشه‌های ناهنجاری گرانشی (شکل ۳ ) مبنای ژئوفیزیکی برای تفسیر زیرسطحی در منطقه مورد مطالعه را فراهم می‌کنند. نقشه ناهنجاری هوای آزاد (شکل ۳ الف) تغییرات منطقه‌ای گسترده تحت تأثیر ارتفاع و ویژگی‌های پوسته عمیق را برجسته می‌کند، در حالی که نقشه ناهنجاری بوگه (شکل ۳ ب) با اصلاح اثرات توپوگرافی و عوارض زمین، تضادهای چگالی زیرسطحی را منعکس می‌کند . ^۶۰ یک گرادیان واضح شرقی-غربی در ناهنجاری بوگه با ناهنجاری‌هایی از تقریباً ۴۸٫۴- میلی‌گالن در غرب تا حدود ۸ میلی‌گالن در شرق نشان داده شده است. جداسازی ناهنجاری گرانشی نقشه ناهنجاری بوگه، تمایز روشنی بین اجزای منطقه‌ای و باقیمانده نشان داد (شکل ۴ ). جداسازی با استفاده از تحلیل طیفی شامل ذهنیت در انتخاب طول موج حد برای فیلتر گاوسی است. تفسیر آن به آشنایی با زمینه زمین‌شناسی بستگی دارد. برای افزایش اطمینان در میدان منطقه‌ای انتخاب شده، نتایج فیلتر شده با روندهای زمین‌شناسی منطقه‌ای شناخته شده بررسی متقابل شدند. بر این اساس، نقشه ناهنجاری منطقه‌ای (شکل ۴ الف) روندی هموار و با طول موج بلند را نشان می‌دهد که در آن مقادیر گرانش عموماً از غرب به شرق افزایش می‌یابند. این گرادیان به عنوان بیان ساختارهای زمین‌شناسی عمیق تفسیر می‌شود که احتمالاً منعکس‌کننده تغییرات در ضخامت پوسته و عمق زیرزمین بلورین است.

در مقابل، نقشه ناهنجاری باقیمانده (شکل  ۴ ب) تغییرات طول موج کوتاه را که نشان‌دهنده ویژگی‌های زیرسطحی کم‌عمق هستند، برجسته می‌کند. این باقیمانده‌ها، اوج‌ها و فرودهای گرانشی موضعی را نشان می‌دهند که با تضادهای چگالی در نزدیکی سطح مرتبط هستند و به‌طور بالقوه ناشی از گسل‌ها، شکستگی‌ها یا تغییرات در سنگ‌شناسی مانند سنگ‌های زیرزمین هوازده و فرورفتگی‌های ساختاری پر از رسوب هستند. نقشه باقیمانده، گرادیان‌های تیز و ناهنجاری‌های موضعی را نشان می‌دهد که اغلب در الگوهای خطی یا منحنی قرار می‌گیرند و نشان‌دهنده وجود گسل‌های مدفون یا مناطق شکستگی هستند. این ویژگی‌ها به‌ویژه در اکتشاف آب‌های زیرزمینی، به‌ویژه در زمین‌های زیرزمین که پتانسیل آبخوان اغلب از نظر ساختاری کنترل می‌شود، مورد توجه هستند. فرآیند جداسازی با موفقیت سیگنال‌های فرکانس بالا را که برای شناسایی ساختارهای زمین‌شناسی کم‌عمق مرتبط با ارزیابی‌های هیدروژئولوژیکی حیاتی هستند، افزایش می‌دهد.

تفسیر ساختاری با استفاده از فیلترهای تشخیص لبه اعمال شده بر روی نقشه ناهنجاری گرانشی باقیمانده، شامل FVD، HG، TDR و TAHG، انجام شد. هر فیلتر ویژگی‌های خاص میدان گرانشی را برای مشخص کردن خطواره‌ها و مرزهای زمین‌شناسی افزایش می‌دهد. نقشه FVD (شکل  ۵ الف) بر مؤلفه‌های فرکانس بالا تأکید می‌کند و ویژگی‌های کم‌عمق را بهبود می‌بخشد و چندین ساختار خطی برجسته با جهت‌گیری‌های NE-SW و NW-SE را آشکار می‌کند. فیلتر HGM (شکل  ۵ ب)، که به تضادهای چگالی جانبی حساس است، با مشخص کردن مرزهای تیز مربوط به تماس‌های زمین‌شناسی و گسل‌ها، نتایج FVD را تکمیل می‌کند. این مناطق با گرادیان بالا، تغییرات ناگهانی در چگالی زیرسطحی را منعکس می‌کنند و به عنوان ناپیوستگی‌های ساختاری اصلی تفسیر می‌شوند. نقشه TAD (شکل  ۵ ج) ویژگی‌های ظریفی را که ممکن است در سایر فیلترها پنهان باشند، افزایش می‌دهد و به اصلاح تفسیر ساختاری، به ویژه در مناطقی با ناهنجاری‌های کم برجستگی، کمک می‌کند. نتایج TDR نشان‌دهنده وجود مناطق شکستگی ثانویه با روند شمال-جنوب است. TAHG (شکل  ۵d ) شبکه‌ای متراکم از خطواره‌های متقاطع را، به‌ویژه در بخش‌های مرکزی و جنوب شرقی منطقه مورد مطالعه، نشان داد. کاربرد ترکیبی فیلترهای مبتنی بر گرانش، چارچوبی قوی برای تفسیر ساختاری فراهم می‌کند و تأیید می‌کند که روندهای تکتونیکی غالب در منطقه مورد مطالعه، NE-SW و NW-SE هستند و شکستگی‌های برشی فرعی با روند N-S نیز در آنها دیده می‌شوند.

تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای بین روش‌های FVD، HG، TAD و TAHG با موفقیت ناپیوستگی‌های زیرسطحی را در سراسر منطقه مورد مطالعه مشخص کرد (شکل ۶ الف). هر روش اطلاعات تکمیلی را به نقشه خطواره‌های یکپارچه (شکل ۶ ب) ارائه داد و قابلیت اطمینان تفسیر ساختاری را افزایش داد. نقشه خطواره‌های یکپارچه نهایی، که از طریق فیلتر دستی دقیق نتایج ترکیبی تولید شده است، تسلط قابل توجهی از ویژگی‌های با روند NE-SW و NW-SE را نشان می‌دهد، همانطور که در نمودار گل رز (شکل ۶ ب) نشان داده شده است. این الگو نشان‌دهنده سیستم‌های شکستگی مزدوج مرتبط با تنش‌های تکتونیکی منطقه‌ای فرآیند کافت دریای سرخ است، که در آن خطواره‌های NE-SW موازی با جهت‌گیری خط ساحلی و خطواره‌های NW-SE نشان‌دهنده مناطق تبدیل هستند. این با مشاهدات ساختاری منطقه‌ای سازگار است که در آن گسل‌های شکننده و مناطق برشی با روند NE-تا NNE بر تپه‌های دریای سرخ غالب هستند ^{۳۲ ، ۶۱} .

بخش‌های مرکزی و غربی منطقه مورد مطالعه، تراکم خطواره‌های بیشتری را نشان می‌دهند که نشان‌دهنده مناطقی با شکستگی‌های افزایش‌یافته است، در حالی که منطقه ساحلی شرقی، خطواره‌های کمتر اما پیوسته‌تری را نشان می‌دهد که احتمالاً نشان‌دهنده مناطق گسلی اصلی هستند. این مناطق همچنین با مناطقی با پیچیدگی ساختاری بالاتر در ANS مطابقت دارند که نشان داده شده است بر الگوهای زهکشی سطحی و رفتار آب‌های زیرزمینی زیرسطحی تأثیر می‌گذارند ^{(۵ ، ۶۲} ). با این حال، طبق تخمین عمق به‌دست‌آمده از واپیچش اویلر از ویژگی‌های خطی شناسایی‌شده، اکثر این خطواره‌ها در اعماق بیش از ۵۰ متر قرار دارند (شکل ۷ ). این نشان می‌دهد که آنها در زیر رسوبات آبرفتی قرار دارند و نشان‌دهنده ویژگی‌های ساختاری در سنگ زیرزمین شکسته هستند. بخش جنوب غربی، خطواره‌های به‌طور قابل‌توجهی عمیق‌تری را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده اعماق بیش از ۱۶۰۰ متر است. بخش‌های غربی منطقه مورد مطالعه با خطواره‌های عمدتاً کم‌عمق که نشان‌دهنده اعماق ۲۰۰ تا ۸۰۰ متر هستند، مشخص می‌شوند و برخی از ویژگی‌ها تا کمتر از ۲۰۰ متر امتداد دارند. خطواره‌های کم‌عمق‌تر، سیستم‌های شکستگی با تأثیر فوری‌تر بر سطح نزدیک را نشان می‌دهند و ممکن است به عنوان مناطق تغذیه اولیه و مجاری برای حرکت آب‌های زیرزمینی عمل کنند. برعکس، منطقه ساحلی شرقی، در حالی که با خطواره‌های کمتری مشخص می‌شود، ویژگی‌های پیوسته‌تر و خطی‌تری را نشان می‌دهد که سیستم‌های گسلی ریشه‌دار عمیق مرتبط با مرزهای اصلی تکتونیکی را تأیید می‌کند ^{۶۳ ، ۶۴٫} خطواره‌های عمیق‌تر ممکن است مناطقی را نشان دهند که آب‌های زیرزمینی می‌توانند در حجم‌های بزرگتری منتقل شوند و به طور بالقوه چاه‌هایی را که به سفره‌های آب زیرزمینی شکسته متصل می‌شوند، حفظ کنند. با این حال، سهم آنها در تغذیه فوری معمولاً در مقایسه با شکستگی‌های کم‌عمق کمتر مستقیم است.

عوامل مؤثر بر شارژ مجدد

همانطور که در جدول ۲ خلاصه شده است، از روش AHP برای تعیین اهمیت نسبی پارامترهای مختلف مؤثر بر پتانسیل آب‌های زیرزمینی در منطقه پورت سودان استفاده شد.  این رویکرد تحلیل تصمیم‌گیری چندمعیاره سیستماتیک، وزن‌دهی عینی شش پارامتر اصلی هیدروژئولوژیکی و زیرپارامترهای مربوطه آنها را بر اساس تأثیر آنها بر وقوع و حرکت آب‌های زیرزمینی امکان‌پذیر ساخت. این وزن‌های به‌دست‌آمده متعاقباً بر روی مجموعه داده‌های مکانی مربوطه اعمال شدند تا یک شاخص پتانسیل آب‌های زیرزمینی ترکیبی ایجاد شود و در نتیجه، درک کیفی هیدروژئولوژیکی به یک چارچوب ارزیابی مکانی کمی تبدیل شود.

زمین‌شناسی

زمین‌شناسی با بالاترین وزن پارامتر (۳۷٫۱%) به عنوان تأثیرگذارترین عامل ظاهر شد که بر کنترل اساسی آن بر ویژگی‌های آبخوان و دینامیک آب‌های زیرزمینی تأکید دارد. در این پارامتر، رسوبات آبرفتی به دلیل خواص هیدروژئولوژیکی برتر خود – تخلخل اولیه بالا، نفوذپذیری عالی، ضخامت قابل توجه و ظرفیت تحمل آب استثنایی ^۳۰ – بالاترین وزن زیرپارامتر (۶۰%) را دریافت کردند . همانطور که در شکل ۸a نشان داده شده است ، این رسوبات عمدتاً بخش‌های شرقی منطقه مورد مطالعه را اشغال می‌کنند و امیدوارکننده‌ترین سیستم‌های آبخوان را تشکیل می‌دهند. سنگ‌های زیرزمین، با وجود تخلخل اولیه محدودشان، وزن متوسطی (۲۵%) دریافت کردند که نشان‌دهنده پتانسیل قابل توجه آنها برای تخلخل ثانویه از طریق فرآیندهای هوازدگی و شکستگی، به ویژه در مناطقی است که تقاطع خطواره‌ها باعث افزایش رسانایی هیدرولیکی می‌شود. این سازندهای کریستالی در مناطق غربی بندر سودان غالب هستند و آب‌های زیرزمینی را عمدتاً از طریق شبکه‌های شکستگی تأمین می‌کنند. سازندهای صخره‌های مرجانی به دلیل وسعت محدودشان در امتداد حاشیه ساحلی و ویژگی‌های نفوذپذیری متغیر، وزن بسیار کمتری (۱۰٪) دریافت کردند، در حالی که مناطق دریایی حداقل وزن (۵٪) را دریافت کردند زیرا آنها با وجود تأثیر هیدرولیکی بر سفره‌های آب ساحلی از طریق رابط‌های آب شور، نمایانگر آب‌های غیر قابل شرب هستند که برای استخراج آب شیرین نامناسب هستند.

بارندگی

توزیع بارندگی، با وزن کلی ۲۴٪، سومین پارامتر مهم مؤثر بر پویایی تغذیه آب‌های زیرزمینی را تشکیل می‌دهد. تغییرپذیری مکانی در بارندگی مستقیماً بر حجم نفوذ و نرخ تغذیه آبخوان تأثیر می‌گذارد. دسته بارندگی زیاد (۷۳.۶-۸۴.۵ میلی‌متر) در مقایسه با مناطق کم‌بارش (۶۳.۹-۷۳.۵ میلی‌متر، با وزن ۴۰٪) وزن قابل توجهی بیشتر (۶۰٪) دریافت کرد که نشان‌دهنده تناسب مستقیم بین شدت بارندگی و پتانسیل تغذیه است. این وزن‌دهی اذعان می‌کند که حتی افزایش اندک بارندگی در این محیط نیمه‌خشک می‌تواند پتانسیل تغذیه آب‌های زیرزمینی را از طریق مازاد رطوبت خاک بیشتر به طور قابل توجهی افزایش دهد. شکل  ۸ ب، شیب بارندگی واضحی از شمال به جنوب را در سراسر بندر سودان نشان می‌دهد، به طوری که بارندگی بیشتر در مناطق شمالی به تدریج به سمت جنوب کاهش می‌یابد و نشان‌دهنده پتانسیل تغذیه بیشتر در بخش‌های شمالی منطقه مورد مطالعه است که در آن فرصت‌های نفوذ در شرایط بارندگی بیشتر به حداکثر می‌رسد.

کاربری زمین

کمترین وزن پارامتر به کاربری/پوشش زمین (LULC) اختصاص داده شد (۴%)، اما بینش‌های مهمی در مورد شرایط نفوذپذیری سطحی و تغییرات انسانی مؤثر بر فرآیندهای تغذیه ارائه می‌دهد. مناطق پوشیده از درخت به دلیل ظرفیتشان در افزایش ساختار خاک از طریق افزودن مواد آلی، کاهش سرعت رواناب از طریق جذب سطحی، افزایش زبری سطح و افزایش نفوذ عمیق از طریق سیستم‌های کانال ریشه، وزن زیرپارامتر بسیار بالایی (۷۳%) دریافت کردند. مناطق مسکونی به دلیل افزایش سطوح نفوذناپذیر که ظرفیت نفوذ را کاهش داده و رواناب را تسریع می‌کنند ( ^۶۵ )، وزن بسیار کمتری (۱۴%) دریافت کردند، در حالی که مناطق آب دریا به دلیل عدم مشارکت در تغذیه آب شیرین با وجود اتصال هیدرولوژیکی با سفره‌های آب ساحلی، کمترین وزن (۱۳%) را دریافت کردند. شکل ۸c نشان می‌دهد که پوشش درختی (مناطق سبز) در سراسر مناطق مرکزی و جنوبی گسترده است و شرایط نفوذ مطلوبی را علیرغم تغییرات انسانی در مناطق مسکونی (مناطق قرمز) که عمدتاً در بخش مرکزی شرقی منطقه مورد مطالعه واقع شده‌اند، فراهم می‌کند.

تراکم خطواره‌ها

تراکم خطواره‌ها به عنوان دومین پارامتر تأثیرگذار (۱۷٫۶٪) رتبه‌بندی شد که اهمیت حیاتی کنترل‌های ساختاری بر حرکت آب‌های زیرزمینی در این منطقه فعال تکتونیکی تحت تأثیر کافت‌شدگی دریای سرخ را برجسته می‌کند. مناطق با تراکم خطواره بالاتر (۳٫۳۱-۴٫۸ کیلومتر بر کیلومتر مربع) بیشترین وزن زیرپارامتر (۴۰٪) را دریافت کردند، زیرا این مناطق نشان‌دهنده سیستم‌های به شدت شکسته هستند که تخلخل ثانویه، نفوذپذیری و اتصال متقابل بین واحدهای آبخوان را افزایش می‌دهند و ذخیره و انتقال آب‌های زیرزمینی را تسهیل می‌کنند. مناطق با تراکم متوسط ​​(۱٫۶۱-۳٫۳ کیلومتر بر کیلومتر مربع) وزن قابل توجهی (۳۵٪) دریافت کردند که نشان دهنده سهم متوسط ​​آنها در پتانسیل آب‌های زیرزمینی از طریق شبکه‌های شکستگی به هم پیوسته است، در حالی که مناطق با تراکم کم (۰-۱٫۶ کیلومتر بر کیلومتر مربع) به دلیل نفوذپذیری ساختاری محدود خود، کمترین وزن (۲۵٪) را دریافت کردند. لایه تراکم خطواره‌ها، صرف نظر از عمق آنها، وزن یکسانی را به همه خطواره‌های استخراج شده اختصاص داد. در حالی که این رویکرد فرآیند ادغام را ساده می‌کند، ممکن است تفاوت‌های مهم در اهمیت هیدروژئولوژیکی بین ویژگی‌های ساختاری کم‌عمق و عمیق را نادیده بگیرد. شکل  ۸d نشان می‌دهد که مناطق با تراکم بالای خطواره‌ها عمدتاً در بخش‌های جنوب غربی و شرقی منطقه مورد مطالعه متمرکز شده‌اند، که با تقاطع‌های قبلاً شناسایی‌شده از ویژگی‌های ساختاری با روند اصلی NE-SW و NW-SE که مجاری بالقوه آب‌های زیرزمینی را تشکیل می‌دهند، همزمان است.

تراکم زهکشی

Drainage density received a moderate parameter weight of 9.6%, functioning as an important indicator of surface water-groundwater interactions. Lower density areas (0–۰٫۲۳۹ km/km²) received the highest sub-parameter weight (54%) compared to medium density zones (0.24–۰٫۴۷ km/km², weighted at 30%) and high-density areas (0.48–۰٫۷۱ km/km², weighted at 16%). This seemingly counterintuitive weighting acknowledges that while drainage networks reflect surface runoff pathways, areas with lower drainage density often indicate greater subsurface infiltration capacity, reduced surface runoff, and higher permeability conditions, thereby enhancing groundwater recharge potential ^۶۶ . Conversely, regions with high drainage density typically signify impermeable subsurface conditions that promote surface runoff rather than infiltration. شکل ۸ ( ه) نشان می‌دهد که مناطق با تراکم زهکشی پایین عمدتاً در مناطق مرکزی و جنوب شرقی توزیع شده‌اند، که نشان‌دهنده شرایط نفوذ مطلوب در این مناطق است که در آن‌ها آب‌های سطحی فرصت بیشتری برای نفوذ به سیستم‌های آبخوان دارند.

شیب

شیب به عنوان یک عامل با نفوذ متوسط ​​(۷٫۶٪ وزنی) ظاهر شد که به طور قابل توجهی بر میزان نفوذ و نسبت رواناب-نفوذ تأثیر می‌گذارد. شیب‌های ملایم (۰-۵٫۵۹٫۵۹ درجه) در مقایسه با دسته‌های شیب متوسط ​​(۵٫۶-۱۲٫۶۹٫۶٫۶۹ درجه، وزن ۲۹٪)، زیاد (۱۲٫۷-۲۲٫۳۹٫۷٫۳۹ درجه، وزن ۱۵٪) و بسیار زیاد (۲۲٫۴-۵۴٫۸ درجه، وزن ۸٪) وزن زیر پارامتر (۴۸٪) به طور قابل توجهی بالاتری دریافت کردند. این کاهش تدریجی وزن‌ها با افزایش زاویه شیب، نشان دهنده رابطه معکوس بین تندی شیب و زمان فرصت نفوذ است، زیرا شیب‌های ملایم‌تر باعث حفظ بیشتر آب، کاهش سرعت رواناب و طولانی‌تر شدن زمان تماس آب و خاک می‌شوند که فرآیندهای نفوذ و تغذیه را افزایش می‌دهد. نقشه توزیع شیب (شکل  ۸f ) نشان می‌دهد که دشت‌های ساحلی شرقی و بخش‌هایی از منطقه مرکزی عمدتاً شیب‌های ملایمی دارند که برای تغذیه آب‌های زیرزمینی بسیار مطلوب هستند، در حالی که ارتفاعات غربی دارای زمین‌هایی با شیب فزاینده هستند که پتانسیل نفوذ را از طریق رواناب شتاب‌یافته و کاهش زمان ماندگاری آب‌های سطحی محدود می‌کند.

مناطق پتانسیل آب زیرزمینی (GWPZ)

نقشه یکپارچه GWPZ بندر سودان، ترسیم فضایی روشنی از پتانسیل آب‌های زیرزمینی را ارائه می‌دهد (شکل ۹ ). CR برابر با ۰٫۱ است که نشان‌دهنده سطح قابل قبولی از ثبات در فرآیند وزن‌دهی و به حداقل رساندن ذهنیت بالقوه در اختصاص وزن به پارامترهای مختلف است. ^۶۶ این نقشه ترکیبی نهایی، دوگانگی شرق به غرب را در پتانسیل آب‌های زیرزمینی در سراسر منطقه مورد مطالعه، با سه دسته مجزا از مناطق بالقوه: بالا، متوسط ​​و پایین، نشان می‌دهد. مناطق با پتانسیل بالای آب‌های زیرزمینی، عمدتاً بخش شرقی منطقه مورد مطالعه را اشغال می‌کنند و از منطقه ساحلی شمال شرقی به سمت جنوب در یک نوار وسیع که تقریباً ۴۰ تا ۴۵ درصد از کل منطقه را پوشش می‌دهد، امتداد دارند. این منطقه شرقی با پتانسیل بالا به طور قابل توجهی با توزیع رسوبات آبرفتی ^۳۰ مطابقت دارد . چشم‌اندازهای برتر آب‌های زیرزمینی در این منطقه ناشی از همگرایی بهینه چندین عامل مطلوب است: زمین‌شناسی آبرفتی نفوذپذیر، شیب‌های توپوگرافی ملایم، تراکم خطواره‌های متوسط ​​تا زیاد در عمق و بارندگی کافی با وجود اینکه نسبتاً کمتر از مناطق غربی است. این مناطق با پتانسیل بالا در امتداد کانال‌های زهکشی اصلی به سمت غرب امتداد می‌یابند و برآمدگی‌های انگشت‌مانندی را در مناطقی با پتانسیل کم ایجاد می‌کنند که نشان‌دهنده تأثیر قابل توجه خطواره‌های ساختاری و دره‌های آبرفتی به عنوان مسیرهای ترجیحی برای حرکت و ذخیره آب‌های زیرزمینی است . ^۶۷

مناطق با پتانسیل متوسط ​​آب زیرزمینی، کمربندهای انتقالی را تشکیل می‌دهند که عمدتاً در مرز بین مناطق با پتانسیل بالا و پایین قرار دارند. این مناطق تقریباً ۱۰٪ از منطقه مورد مطالعه را پوشش می‌دهند و در بخش‌های جنوب غربی و مرکزی گسترده‌تر هستند. آنها معمولاً مناطقی را اشغال می‌کنند که در آنها شرایط متوسطی در پارامترهای متعدد وجود دارد – مانند مناطقی با سنگ‌های زیرزمین با شکستگی متوسط، تراکم خطواره‌های متوسط ​​و شیب‌های متوسط ^​​۶۵٫ ماهیت تکه‌تکه و ناپیوسته این مناطق با پتانسیل متوسط، تعامل مکانی پیچیده بین عوامل مختلف هیدروژئولوژیکی را برجسته می‌کند، جایی که هیچ پارامتر واحدی بر طبقه‌بندی پتانسیل آب زیرزمینی غالب نیست. مناطق با پتانسیل پایین آب زیرزمینی، عمدتاً بخش‌های غربی و شمال غربی منطقه مورد مطالعه را اشغال می‌کنند و تقریباً ۳۰ تا ۵۰ درصد از کل منطقه را پوشش می‌دهند. این مناطق عمدتاً با سنگ‌های زیرزمین با نفوذپذیری کمتر، شیب‌های تندتر که نفوذ را محدود می‌کنند ^۶۸ و تراکم خطواره‌های متغیر مشخص می‌شوند. اگرچه این مناطق غربی بارندگی نسبتاً بیشتری دریافت می‌کنند، شرایط نامطلوب زمین‌شناسی و محدودیت‌های توپوگرافی به طور قابل توجهی ظرفیت تغذیه و ذخیره‌سازی مؤثر را کاهش می‌دهد. برخی از مناطق با پتانسیل کم نیز به صورت حاشیه‌های باریک در امتداد حاشیه ساحلی شرقی ظاهر می‌شوند که نشان‌دهنده مناطقی هستند که در آن‌ها سازندهای صخره‌های مرجانی با پتانسیل محدود آب شیرین غالب هستند.

هنگام استفاده از این نقشه GWPZ برای تصمیم‌گیری‌های مدیریت آب‌های زیرزمینی، باید چندین نکته‌ی احتیاطی تفسیری در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، اگر شبکه‌های شکستگی در مناطق با پتانسیل بالا در زیر پوشش آبرفتی گسترش یابند، ممکن است اتصال بین آنها کمتر از حد واقعی تخمین زده شود و به طور بالقوه ارتباطات هیدرولیکی ایجاد شود که از نقشه‌برداری سطحی قابل مشاهده نیست. تغییرپذیری زمانی پارامترهای خاص، به ویژه الگوهای بارندگی و تغییرات کاربری زمین، عدم قطعیت بیشتری را ایجاد می‌کند، زیرا این تجزیه و تحلیل شرایط را در یک نقطه خاص از زمان نشان می‌دهد، نه فرآیندهای هیدرولوژیکی پویا در طول چرخه‌های فصلی یا سالانه. مرزهای تیز بین مناطق بالقوه باید به عنوان گذارهای تدریجی تفسیر شوند، نه تغییرات ناگهانی هیدروژئولوژیکی، زیرا سیستم‌های آب زیرزمینی به ندرت با چنین تقسیم‌بندی‌های مکانی گسسته‌ای مطابقت دارند. مناطقی که به عنوان “پتانسیل کم” طبقه‌بندی می‌شوند، ممکن است هنوز حاوی سفره‌های آب زیرزمینی تولیدی محلی باشند، به ویژه در تقاطع‌های خطواره‌ها یا در بخش‌های زیرزمینی فرسوده که ممکن است در مقیاس نقشه‌برداری فعلی به طور کامل حل نشوند. برعکس، مناطقی که به عنوان “پتانسیل بالا” شناسایی می‌شوند، ممکن است شامل مناطق محلی با شرایط آبخوان ضعیف به دلیل تغییرات رخساره‌ای و لنزهای رسی باشند. مناطق ساحلی با پتانسیل بالای وقوع سیل، به دلیل خطر نفوذ آب شور، که می‌تواند علیرغم شرایط هیدروژئولوژیکی مطلوب، به طور قابل توجهی دسترسی به آب شیرین را کاهش دهد، به طور خاص نیاز به تفسیر محتاطانه دارند.

اعتبارسنجی GWPZ از طریق وارونگی گرانش دوبعدی

این نقشه نهایی GWPZ راهنمایی برای توسعه آب‌های زیرزمینی ارائه داد، اما باید به عنوان یک ابزار غربالگری اولیه در نظر گرفته شود. تأیید میدانی قبل از تصمیمات مهم توسعه همچنان ضروری است ^۶۹ . در این مطالعه، از تحلیل وارونگی داده‌های گرانشی در امتداد پروفیل‌ها برای اعتبارسنجی نقشه GWPZ مشتق شده از AHP با ارزیابی توزیع و عمق رسوبات آبرفتی به عنوان منبع اصلی آب زیرزمینی استفاده می‌شود. برای به حداقل رساندن ابهام ذاتی وارونگی گرانشی و افزایش قابلیت اطمینان زمین‌شناسی مدل‌ها، داده‌های گمانه به عنوان محدودیت‌ها ادغام شدند (شکل ۱۰ ). گمانه، لایه‌بندی زیرسطحی متمایزی را نشان داد، با توالی بالایی از رسوبات آبرفتی غیر یکپارچه با ضخامت تقریبی ۲۹ تا ۳۳ متر که روی سنگ‌های زیرزمین بلوری قرار دارند. واحدهای شن و ماسه شنی و شن درشت در توالی رسوبات آبرفتی اشباع شده و واحدهای اصلی آبخوان کم‌عمق در منطقه پورت سودان را تشکیل می‌دهند. این لایه‌های رسوبی دانه درشت دارای ویژگی‌های تخلخل و نفوذپذیری بالایی هستند که ظرفیت ذخیره‌سازی قابل توجه آب‌های زیرزمینی و انتقال هیدرولیکی کارآمد را ممکن می‌سازند ^۳۷ . این مشاهدات سنگ‌شناسی در ساخت مدل اولیه دو لایه برای وارونگی گرانشی بسیار مهم بودند. لایه بالایی به عنوان رسوبات آبرفتی با چگالی کم (۲.۲ گرم بر سانتی‌متر ^مکعب ) تعریف شد، در حالی که لایه پایینی نشان‌دهنده مجموعه پی‌سنگ با چگالی بالاتر (۲.۶ گرم بر سانتی‌متر ^مکعب ) بود. بر اساس داده‌های گمانه، عمق اولیه سنگ پی‌سنگ به طور یکنواخت در امتداد پروفیل‌ها به عنوان یک تقریب اولیه ۳۰ متر در نظر گرفته شد.

پروفیل ۱ (A-A1) (شکل  ۱۱ )، که تقریباً ۵۰ کیلومتر در جهت شمال شرقی به جنوب غربی در سراسر منطقه مورد مطالعه امتداد دارد. تحلیل خطای وارونگی گرانش در این پروفیل نشان داد که همبستگی بین مقادیر گرانش مشاهده شده و محاسبه شده به طور کلی قابل قبول است (RMS = 1.6 mGal)؛ با این حال، اختلافات در مناطقی با پاسخ‌های گرانشی بسیار بالا و بسیار پایین قابل توجه است. این انحرافات نشان دهنده پیچیدگی‌ها یا ناهمگنی‌های موضعی است که به طور کامل توسط مدل دو لایه ثبت نشده‌اند. همانطور که در پروفیل‌ها مشاهده می‌شود، عدم تطابق بیشتر در نزدیکی مناطق گسلی و در لبه‌های حوضه‌های آبرفتی ضخیم، جایی که سیگنال گرانشی شیب‌های تندی را نشان می‌دهد، مشهود است. به طور کلی، پروفیل تغییرات جانبی قابل توجهی را در ضخامت رسوبات آبرفتی نشان داد که در درجه اول تحت تأثیر گسلش و رسوب‌گذاری تفاضلی قرار دارد. در بخش شمالی منطقه (پروفیل)، زیرسطحی با یک پوشش آبرفتی نسبتاً یکنواخت با ضخامت متوسط ​​حدود ۲۰ متر که روی پی سنگی بلوری قرار دارد، مشخص می‌شود.

یک گذار ساختاری عمده در بخش مرکزی پروفیل مشاهده می‌شود که با شبکه‌ای از خطوط گسل مشخص شده است که جابجایی‌های عمودی ناگهانی در سطح زیرزمین ایجاد می‌کنند. این گسل‌ها مرزهای یک ساختار گرابن محلی محدود به گسل را تعریف می‌کنند، جایی که زیرزمین به شدت افت می‌کند و فضای قابل توجهی برای پر شدن رسوب ایجاد می‌کند. این حوضه کنترل‌شده از نظر ساختاری، همانطور که در طبقه‌بندی مشتق‌شده از AHP نشان داده شده است، به دلیل افزایش ضخامت رسوبات و اتصال عمودی بالقوه بین لایه‌های آبخوان که توسط شکستگی ناشی از گسل تسهیل می‌شود، با مناطق با پتانسیل بالای آب زیرزمینی ارتباط نزدیکی دارد. در مقابل، بخش جنوبی منطقه تجمع نازک‌تری از رسوبات آبرفتی را نشان می‌دهد که حداکثر عمق آن تنها به حدود ۵ متر می‌رسد. اگرچه چند گرابن کوچک‌تر در این منطقه مشاهده می‌شود، اما نسبتاً باریک و کم‌عمق هستند. این شرایط با مناطق پتانسیل آب زیرزمینی مطابقت دارد که نشان‌دهنده ظرفیت ذخیره‌سازی محدود و احتمالاً کاهش اتصال هیدرولیکی است.

پروفیل B-B1 (شکل  ۱۲ ) که تقریباً ۴۸ کیلومتر در جهت شمال غربی به جنوب شرقی در سراسر منطقه مورد مطالعه امتداد دارد. خطا در این پروفیل در مقایسه با پروفیل ۱ کمتر است، که نشان دهنده تطابق کلی بهبود یافته بین پاسخ‌های گرانشی مشاهده شده و محاسبه شده است (RMS = 1 mGal). با این حال، مشکل همبستگی پایین در قله‌های گرانشی، چه در ارتفاع بالا و چه در ارتفاع پایین، که ناهنجاری‌های شدید وجود دارد، همچنان پابرجاست. این پروفیل تغییرات زیرسطحی مشابه اما برجسته‌تری را نشان می‌دهد که توسط یک شبکه گسل پیچیده شکل گرفته است. بخش شمال غربی منطقه مورد مطالعه پوشش رسوبی از ۰ تا ۳۵ متر را نشان می‌دهد، و تجمع‌های ضخیم‌تر فقط در فرورفتگی‌های موضعی رخ می‌دهند. سطح زیرزمین در بیشتر این بخش شمال غربی نسبتاً مرتفع به نظر می‌رسد، که منعکس کننده ماهیت بلوری سنگ‌های زیرین و ظرفیت ذاتی پایین نگهداری آب‌های زیرزمینی آنها است. اگرچه بخش‌های جداگانه‌ای با ضخامت رسوب بیشتر وجود دارد، پوشش عمدتاً کم‌عمق و توپوگرافی زیرزمین مرتفع با طبقه‌بندی منطقه کم پتانسیل اختصاص داده شده به این منطقه در نقشه GWPZ سازگار است. در بخش‌های میانی منطقه، پروفیل، گسل‌های متعدد و نزدیک به هم را نشان داد که باعث جابجایی سریع رو به پایین پی‌سنگ شده و یک منطقه انتقالی کنترل‌شده از نظر ساختاری را تشکیل می‌دهند. بخش‌های جنوب شرقی توالی‌های آبرفتی گسترده‌ای را نشان می‌دهند که ضخامت آنها در چندین مکان بیش از ۲۵ متر است. این لایه ضخیم، یک گرابن محدود به گسل را اشغال می‌کند و به دلیل فضای بیشتر برای قرارگیری و تخلخل بیشتر، با مناطق با پتانسیل بالای آب زیرزمینی مرتبط است. پیچیدگی ساختاری و تغییر ضخامت در این بخش، تفسیر بخش شرقی را به عنوان یک سفره آب زیرزمینی بسیار پربار تقویت می‌کند و مستقیماً از طبقه‌بندی مبتنی بر AHP پشتیبانی می‌کند.

نتایج وارونگی گرانش، اعتبارسنجی قانع‌کننده‌ای را برای پهنه‌بندی آب‌های زیرزمینی مشتق‌شده از AHP ارائه داد. مناطق با پتانسیل بالای آب‌های زیرزمینی در بخش‌های شرقی منطقه مورد مطالعه، مربوط به مناطقی با حداکثر ضخامت رسوب هستند، جایی که فرورفتگی‌های آبرفتی فضای منافذ قابل توجهی را برای ذخیره آب‌های زیرزمینی ارائه می‌دهند ^.۳۰ این شرایط برای توسعه سفره‌های آب پربار ایده‌آل است، که احتمالاً شامل سیستم‌های کم‌عمق و محصور نشده و واحدهای عمیق‌تر تا نیمه محصور شده است که در آن‌ها لایه‌های رس بین لایه‌ای وجود دارد. در مقابل، مناطق با پتانسیل پایین در مناطق غربی تحت سلطه پی‌سنگ، پوشش رسوبی حداقلی و تخلخل اولیه محدودی را نشان می‌دهند. آب‌های زیرزمینی در این مناطق به سنگ پی‌سنگ شکسته محدود شده است و انتظار می‌رود که میزان آبدهی آن متغیرتر باشد ^.۷۰ با این حال، گنجاندن یک مدل پیچیده‌تر مانند ساختار سه لایه یا چگالی افقی می‌تواند به طور بالقوه نمایش واقع‌بینانه‌تری از زیرسطح ارائه دهد. انجام این کار نیاز به محدودیت‌های اضافی از گمانه‌ها، داده‌های لرزه‌ای یا مقاومت ویژه برای جلوگیری از بیش‌برازش دارد. عدم تطابق‌های موضعی در مدل دوبعدی، مناطقی با پیچیدگی ساختاری و سنگ‌شناسی را برجسته می‌کند که در آن‌ها رفتار آب‌های زیرزمینی ممکن است از روندهای منطقه‌ای منحرف شود. به این ترتیب، آنها مناطقی را مشخص می‌کنند که بررسی‌های دقیق‌تر و هدفمندتری در آنها ضروری است. در حالی که پهنه‌بندی کلی پتانسیل آب‌های زیرزمینی همچنان قوی است، این ناهنجاری‌ها نشان می‌دهند که در مناطق خاص، به ویژه نزدیک گسل‌ها یا لایه‌های آبرفتی ضخیم، مدل دو لایه محدودیت‌هایی دارد و باید با داده‌های ژئوفیزیکی با وضوح بالاتر مانند بررسی‌های مقاومت لرزه‌ای یا الکتریکی برای بهبود دقت تکمیل شود.

این مطالعه در درجه اول بر سیستم‌های آبخوان آبرفتی کم‌عمق که نشان‌دهنده در دسترس‌ترین و پربارترین منابع آب زیرزمینی در منطقه بندر سودان هستند، متمرکز بود. با این حال، مهم است که اذعان کنیم سنگ‌های زیرزمین هوازده و شکسته نیز می‌توانند به عنوان سفره‌های آب زیرزمینی بالقوه عمل کنند، به ویژه در مناطقی که تخلخل ثانویه از طریق فرآیندهای شکستگی تکتونیکی و هوازدگی افزایش یافته است. بررسی این سیستم‌های آبخوان زیرزمین نیاز به مطالعات زمین‌شناسی و ساختاری جامع‌تری، از جمله تجزیه و تحلیل دقیق شبکه شکستگی، توصیف توده سنگ و ارزیابی پروفیل‌های هوازدگی دارد. علاوه بر این، گنجاندن اندازه‌گیری‌های سطح آب زیرزمینی در کنار داده‌های سنگ‌شناسی و ژئوفیزیکی برای افزایش استحکام نقشه‌برداری پتانسیل آب‌های زیرزمینی ضروری خواهد بود. ادغام داده‌های سطح آب می‌تواند به اعتبارسنجی و کالیبراسیون تفاسیر ژئوفیزیکی، به ویژه ضخامت و وسعت رسوبات آبرفتی استنباط شده از وارونگی گرانشی، کمک کند. این رویکرد ترکیبی، امکان تعیین دقیق‌تر مناطق اشباع، بهبود درک دینامیک جریان آب زیرزمینی و تقویت قابلیت اطمینان پیش‌بینی چارچوب تصمیم‌گیری چند معیاره را فراهم می‌کند.

این مطالعه از یک رویکرد یکپارچه شامل استخراج خطواره‌ها، تحلیل میدان پتانسیل، تحلیل تصمیم‌گیری چندمعیاره و اعتبارسنجی ژئوفیزیکی برای ارزیابی پتانسیل آب‌های زیرزمینی در بندر سودان، سودان، استفاده کرد. تحلیل استخراج خطواره‌ها با استفاده از FVD، HG، TAD و TAHG، یک چارچوب ساختاری غالب را نشان داد که با روندهای NE-SW و NW-SE مشخص می‌شود. این سیستم‌های شکستگی مزدوج، مرتبط با فرآیندهای کافت‌زایی دریای سرخ هستند. ادغام AHP شش پارامتر هیدروژئولوژیکی – زمین‌شناسی (۳۷٫۱٪)، تراکم خطواره‌ها (۱۷٫۶٪)، بارندگی (۲۴٪)، تراکم زهکشی (۹٫۶٪)، شیب (۷٫۶٪) و کاربری/پوشش زمین (۴٪) – نقشه پهنه‌بندی پتانسیل آب‌های زیرزمینی را به دست داد. نقشه GWPZ حاصل، سه دسته پتانسیل را مشخص کرد: مناطق با پتانسیل بالا عمدتاً در دشت‌های آبرفتی شرقی، مناطق با پتانسیل پایین در زمین‌های زیرزمین غربی و مناطق با پتانسیل متوسط ​​انتقالی در مرز بین این حوزه‌های زمین‌شناسی. اعتبارسنجی وارونگی گرانشی در امتداد دو پروفیل نمونه (A-A1 و B-B1) تأیید زیرسطحی قانع‌کننده‌ای از مناطق پتانسیل آب زیرزمینی مشتق‌شده از AHP ارائه داد. نتایج وارونگی، که توسط داده‌های گمانه موجود محدود شده است، تغییرات قابل توجهی در ضخامت آبرفتی از پوشش حداقل در مناطق کم پتانسیل غربی تا تجمع‌های استثنایی در مناطق با پتانسیل بالای شرقی را نشان داد.

اگرچه این تحقیق عمدتاً بر سیستم‌های آبخوان آبرفتی کم‌عمق متمرکز بود، اما اذعان می‌کند که سنگ‌های زیرزمینی هوازده و شکسته ممکن است به عنوان منابع جایگزین آب زیرزمینی عمل کنند که نیاز به بررسی تخصصی از طریق مطالعات دقیق زمین‌شناسی، ساختاری و ژئوفیزیکی از جمله تکنیک‌های لرزه‌نگاری، الکتریکی و ثبت وقایع دارند. مناطقی که پوشش رسوبی محدودی دارند، ممکن است حاوی منابع آب زیرزمینی محلی در شبکه‌های شکستگی زیرزمین باشند. علاوه بر این، این مطالعه به دلیل عدم وجود نوسانات فصلی آب زیرزمینی و پارامترهای کیفیت آب، که برای درک پایداری و قابلیت شرب درازمدت بسیار مهم هستند، محدود شده است. مطالعات آینده باید این عوامل را برای ارائه ارزیابی جامع‌تر منابع آب زیرزمینی در نظر بگیرند. روش‌شناسی یکپارچه توسعه‌یافته در این مطالعه، چارچوبی قابل تکرار برای ارزیابی آب‌های زیرزمینی در محیط‌های زمین‌شناسی مشابه ارائه می‌دهد و نشان می‌دهد که چگونه رویکردهای سنجش از دور، ژئوفیزیکی و مبتنی بر GIS می‌توانند به طور مؤثر برای هدایت مدیریت پایدار منابع آب ترکیب شوند. این تحقیق راهنمایی‌های عملی برای اولویت‌بندی اکتشاف آب‌های زیرزمینی، بهینه‌سازی مکان‌یابی چاه‌ها، که برای پرداختن به چالش‌های کمبود آب در بندر سودان و مناطق ساحلی نیمه‌خشک مشابه ضروری است، ارائه می‌دهد.