علماء صينيون يطورون نموذجًا جديدًا ل��جس توزيع الأملاح في المياه الجوفية السطحية باستخدام الأساليب الإيكولوجية

علماء يطورون منهجًا جديدًا للبحوث الجوفية من خلال دمج مفاهيم النمذجة الإيكولوجية - الصين حركة المواد الذائبة في المياه الجوفية الضحلة هي العنصر المحرك لترسب الأملاح في التربة، والتي يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات إيكولوجية واسعة النطاق، تهدد إنتاجية الأرض وتنوعها البيولوجي، مما يؤثر بدوره على البيئة التي يعيش فيها الإنسان. نتيجة لذلك، فإن محاكاة دقيقة لتوزيع الماء والملح في المياه الجوفية الضحلة تحمل أهمية علمية كبيرة لحماية البيئة وإدارة الموارد. ومع ذلك، نظرًا لتعقيد الروابط الهيدروليكية وتباين التوزيع المكاني وتعدد العوامل المؤثرة في نظام المياه الجوفية الضحلة، بالإضافة إلى نقص البيانات الميدانية، ظلت المحاكاة الدقيقة للتوزيع الجوفي للمواد الذائبة في المناطق القاحلة تحديًا كبيرًا. فريق البحث من معهد الجغرافيا الزراعية والبيئية بعلم الجغرافيا والزراعة في شمال شرق الصين قدم منهجًا جديدًا للبحث الجوفي يندمج فيه الفكر الإيكولوجي. استخدم الفريق نموذج توزيع الأنواع (SDM) من مجال الإيكولوجيا لتنبؤ التوزيع المكاني للمواد الذائبة الرئيسية في المياه الجوفية الضحلة، مثل أيونات الصوديوم (Na+)، البوتاسيوم (K+)، الكبريتات (SO42-)، والكلوريد (Cl-). تم دمج هذا النموذج مع تقنيات التعلم الآلي ونموذج الأنظمة الهيدرولوكية التقليدي، مما أدى إلى بناء نموذج محاكاة لتوزيع المواد الذائبة في المياه الجوفية يغطي نطاقًا أوسع في المناطق القاحلة، مما يوفر أدوات تقنية جديدة لرصد جودة المياه الجوفية ومكافحة ترسب الأملاح. أجرى الباحثون دراسة شاملة لجمع عينات من المياه الجوفية الضحلة والمياه الجوفية العميقة والمياه السطحية، وقاموا بإنشاء قاعدة بيانات متعددة الأبعاد تضم خمسة فئات من العوامل البيئية: التضاريس، المناخ، الروابط الهيدروليكية، خصائص التربة، والأنشطة البشرية. في إطار هذه الدراسة، تم تشبيه تركيز المادة الذائبة بـ "القابلية للحياة" للأصناف في النظام الإيكولوجي، وتم استخدام نموذج توزيع الأصناف لمحاكاة قوانين توزيعها في نظام المياه الجوفية. تم استخدام خوارزميات تحليل مختلط للعناصر، الغابات العشوائية، واختيار النموذج AICc لحل مشكلة نقص البيانات الميدانية، مما أدى إلى زيادة دقة التوقع بنسبة تزيد عن 30% مقارنة بالطرق التقليدية للاستكمال المكاني. كشفت الدراسة أن تركيز أيونات الصوديوم (Na+)، البوتاسيوم (K+)، الكبريتات (SO42-)، والكلوريد (Cl-) في المياه الجوفية الضحلة في منطقة الدراسة يتأثر بشكل أساسي بالتكوين الكيميائي للمياه السطحية؛ بينما يرتبط توزيع الكالسيوم (Ca2+) بالمياه الجوفية العميقة. كما أظهرت العلاقة بين الأنشطة البشرية وتركيز المواد الذائبة ارتباطًا إيجابيًا، خاصة في المناطق التي تشهد ريًا زراعيًا مكثفًا. فيما يتعلق بالعوامل المناخية، أشارت الدراسة إلى أن هطول الأمطار وكميات التبخير لها دور في تعديل حركة المواد الذائبة. يمكن لهذا العمل أن يوفر منظورًا جديدًا لدراسة آليات حركة المواد الذائبة في المياه الجوفية الضحلة، ويمكنه أيضًا مساعدة في تحديد المناطق التي تتراكم فيها الأملاح بدقة وإدارة الموارد الجوفية بطريقة علمية. تم نشر النتائج المتعلقة بهذه الدراسة مؤخرًا في مجلة Water Resources Research. وقد حظي المشروع بدعم من صندوق المشاريع الوطنية للعلوم الطبيعية وبرنامج تطوير المواهب التابع لحملة "التراب الأسود والحبوب" العلمية. تعاون في هذا العمل معهد الجغرافيا الزراعية والبيئية في شمال شرق الصين وجامعة هenan وغيرها من الجهات.