Groundwater irrigation and its implications for water policy in semiarid countries: the Spanish experience

Over the last decades, groundwater irrigation has become commonplace in many arid and semiarid regions worldwide, including Spain. This is largely a consequence of the advances in drilling and pumping technologies, and of the development of Hydrogeology. Compared with traditional surface water irrigation systems, groundwater irrigation offers more reliable supplies, lesser vulnerability to droughts, and ready accessibility for individual users. Economic forces influence the groundwater irrigation sector and its development. In Spain's Mediterranean regions, abstraction costs often amount to a very small fraction of the value of crops. In the inner areas, groundwater irrigation supports a more stable flow of farm income than rainfed agriculture. The social (jobs/m³) and economic (€/m³) value of groundwater irrigation generally exceeds that of surface water irrigation systems. However, poor groundwater management and legal controversies are currently at the base of Spain's social disputes over water. A thorough and transparent assessment of the relative socio-economic value of groundwater in relation to surface water irrigation might contribute to mitigate or avoid potential future conflicts. Enforcement of the European Union's Water Framework Directive may deliver better groundwater governance and a more sustainable use.

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Resumen Durante las últimas décadas, la irrigación con agua subterránea se ha vuelto común en muchas regiones áridas y semiáridas alrededor del mundo, incluyendo a España. Ésta es en gran medida una consecuencia de los adelantos en las tecnologías de perforación y bombeo, y del desarrollo de la Hidrogeología. Comparada con los sistemas tradicionales de irrigación con agua superficial, la irrigación con agua subterránea ofrece suministros más fiables, la vulnerabilidad es menor a las sequías, y posee accesibilidad inmediata para los usuarios individuales. Las fuerzas económicas influyen el sector de irrigación con agua subterránea y su desarrollo. En las regiones mediterráneas de España, los costos de extracción suman a menudo una parte muy pequeña del valor de las cosechas. En las áreas internas, la irrigación con agua subterránea constituye un flujo más estable de ingresos para la granja, que la agricultura dependiente del agua lluvia. El valor social (empleos/m³) y económico (€/m³) de la irrigación con agua subterránea, generalmente excede a aquél con sistemas de irrigación de agua superficial. Sin embargo, la gestión pobre del agua subterránea y las controversias legales están actualmente en la base de las disputas sociales en España acerca del agua. Una evaluación completa y transparente del valor socio-económico relativo de agua subterránea respecto a la irrigación con agua superficial, podría contribuir mitigar o evitar los conflictos potenciales del futuro. La entrada en vigor del Marco Reglamentario de Agua de la Unión Europea, puede conllevar a una administración mejor del agua subterránea y a un uso más sostenible.

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Résumé Depuis les dernières décennies, l’irrigation avec l’eau souterraine est devenue commune dans plusieurs régions arides et semi-arides, incluant l’Espagne. Ceci est largement une conséquence due à l’avancement aux technologies de forages et des pompages, et au développement de l’Hydrogéologie. Comparé avec des systèmes traditionnels d’irrigation utilisant l’eau de surface, l’irrigation avec l’eau souterraine offre une technique d’alimentation plus fiable, une vulnérabilité à la sécheresse moins grande, et une accessibilité plus aisée pour chaque utilisateur. Les forces économiques influencent le secteur de l’irrigation par l’eau souterraine et son développement. Dans les régions de l’Espagne Méditerranéenne, les coûts d’exploitation représentent toujours une petite fraction de la valeur des cultures. Dans les régions intérieures, l’irrigation par l’eau souterraine supporte une agriculture plus stable et continue qu’une agriculture reposant sur l’eau de pluie. La valeur sociale (emploi/m³) et économique (€/m³) de l’irrigation avec l’eau souterraine, excède généralement celle des systèmes d’irrigation avec l’eau de surface. Néanmoins, des gestions pauvres de l’eau souterraine et des controverses légales sont couramment à la base de disputes sociales sur l’eau. Un bilan transparent et minutieux des valeurs relatives socio-économiques de l’eau souterraine en relation avec l’eau de surface d’irrigation, devrait contribuer à éviter de potentiels et futurs conflits. Un renforcement de la Directive Cadre de l’Union Européenne devrait apporter une meilleure gouvernance et un usage plus durable.

     

Artificial Recharge Of Urban Wastewater,The Key Component In The Development Of An Industrial Town On The Arid West Coast Of South Africa

Atlantis, an industrial town on the somewhat bleak and undeveloped west coast of South Africa, is entirely dependent on groundwater resources for its water supply. With a population of more than 67,000 people and about 140 factories, Atlantis requires a reliable supply of potable water of about 1.5᎒⁶m³/a. The demand is met through artificial recharge of a local, shallow, sandy aquifer that supplies the town's water. A well designed stormwater drainage system and scientifically based water-quality management strategy allow for the recharge of all urban stormwater runoff and treated domestic sewage effluent. Extensive research and sound planning have meant that no water is wasted, for even the water that is unacceptable for recharge in the main aquifer is recharged in strategic localities to counter saline intrusion. The Atlantis Water Resource Management Scheme serves as a good example of what can be achieved when hydrogeologists, engineers, and urban managers integrate their skills. RÉSUMÉ: Atlantis, ville industrielle sur la côte occidentale presque désertique et sous-développée de l'Afrique du Sud dépend totalment des ressources en eau souterraine pour son alimentation en eau. Avec une population de plus de 67.000 habitants et environ 140 usines, Atlantis a besoin d'une alimentation sûre en eau potable d'environ 1,5 million de m³ par an. La demande est satisfaite grâce à la recharge artificielle d'un aquifère sableux local et superficiel qui alimente la ville en eau. Un système de collecte des eaux pluviales bien conçu et une stratégie rigoureuse de gestion de la qualité de l'eau prend en compte tous les ruissellements urbains d'eau pluviale et les effluents d'eaux usées domestiques. Une recherche d'envergure et une planification permettent de ne pas perdre d'eau, dans la mesure où celle qui n'est pas bonne pour la recharge de l'aquifère principal est utilisée pour contrer l'intrusion saline en des sites stratégiques. Le schéma d'aménagement et de gestion des eaux d'Atlantis est un bon exemple de ce qui peut être fait lorsque des hydrogéologues, des ingénieurs et des urbanistes mettent en commun leur savoir-faire. RESUMEN: Atlantis, una ciudad industrial en la algo desolada y poco desarrollada costa oeste de Sudáfrica, depende enteramente de los recursos de agua subterránea para su abastecimiento. Con una población de más de 67000 habitantes y cerca de 140 industriales, Atlantis requiere un suministro garantizado de agua potable de alrededor de 1.5᎒⁶m³ por año. Esta cifra se consigue mediante recarga artificial de un acuífero local, arenoso y poco profundo, que suministra el agua a la ciudad. Un sistema de renaje de las aguas de tormenta bien diseñado y una estrategia científica de gestión de la calidad del agua permiten la recarga de la totalidad de la escorrentía urbana durante las tormentas y del efluente de aguas residuales domésticas tratado. La investigación y planificación intensivas han permitido que no se malgaste nada de agua, ya que incluso aquella que no es aceptable para recarga en el acuífero principal, sí se recarga en localidades estratégicas, para contrarrestar la intrusión marina. El Atlantis Water Resource Management Scheme (Esquema de Gestión de los Recursos de Agua de Atlantis) sirve como un buen ejemplo de lo que se puede conseguir cuando hidrogeólogos, ingenieros y urbanistas integran sus cualidades.     

Impacts Of Management Practices On Groundwater Conditions In The Eastern Province,Saudi Arabia

Insufficient attention has been given to management issues of groundwater in desertic aquifers, especially pumping policies and the proper design of well fields, i.e., the spatial distribution among wells and among well fields. In Saudi Arabia, many wells have been drilled in small areas, and in some parts of the Kingdom, groundwater pumping has increased drastically during the last two decades. Heavy pumping from large numbers of clustered wells in closely spaced well fields has resulted in unacceptable impacts on water levels and water quality in these areas. Numerical techniques were used to assess the impacts of this practice in parts of the Eastern Province. If the existing water-management policies and trend of increased pumping continue, a considerable additional drawdown will occur. Therefore, proper groundwater-management and conservation schemes need to be adopted. The approaches include optimization of well-field designs and well operations, and the implementation of effective irrigation-scheduling techniques. The implementation of a comprehensive irrigation water-management system in a large irrigation project has resulted in significant recovery of groundwater in the project area in the Eastern Province. RÉSUMÉ: Trop peu d'attention a été accordée aux questions de gestion des eaux dans les aquifères désertiques, particulièrement en ce qui concerne la règlementation des pompages et le groupement judicieux des puits, i.e., la répartition en surface des puits et des champs de puits. En Arabie Saoudite, de nombreux puits ont été forés sur des surfaces réduites, et, dans certaines parties du Royaume, le pompage des eaux s'est accru de façon spectaculaire dans les deux dernières déciennes. Un pompage important à partir d'un grand nombre de puits concentrés dans des ensembles rapprochés les uns des autres a eu des effets inacceptables sur le niveau et la qualité des eaux. Des techniques d'analyse numériques ont été employées pour évaluer les conséquences de ces modes de gestion dans certaines parties de la Province de L'Est. Si l'actuelle gestion des eaux se poursuit et le pompage continue de croître, il en résultera un abaissement considérable du niveau d'eau. Il est donc nécessaire d'adopter dans ces régions des méthodes de gestion et de conservation appropriées. Ces méthodes consistent, entre autres, à optimiser l'agencement des groupements de puits et de l'opération des puits, ainsi qu'à adopter des techniques efficaces pour programmer les horaires d'irrigation. L'adoption d'un sytème intégré de gestion des eaux dans un grand programme d'irrigation a provoqué une remontée substantielle des eaux souterraines dans la partie de la Province de L'Est correspondant à la zone du projet. RESUMEN: Los problemas de gestión de las aguas subterráneas en acuíferos desérticos no han recibido suficiente atención, especialmente en lo que respecta a las políticas de captaciones y al diseño adecuado de los campos de pozos, es decir, la distribución espacial de los pozos y de los campos de pozos. En Arabia Saudita, muchos pozos se han excavado en áreas pequeñas, y en algunas partes del Reino, el bombeo de agua se ha incrementado drásticamente durante las dos últimas décadas. El fuerte bombeo en un gran número de pozos de bombeo agrupados, situados en campos de extracción próximos, ha dado lugar impactos inaceptables en los niveles y en la calidad del agua en estas áreas. Se usaron técnicas numéricas para evaluar los impactos de esta política de extracción en partes de la Provincia Oriental. Si la política de gestión del agua actual y el incremento en el bombeo se mantienen, darán lugar a un descenso de niveles adicional considerable. Por tanto, en estas áreas es necesario adoptar esquemas apropiados de gestón y conservación de las aguas subterráneas. Esto incluiría la optimización de los diseños y de los criterios de operación de los campos de pozos y la adopción de técnicas de riego efectivas. La puesta en marcha de un sistema de gestión de aguas de riego, dentro de un gran proyecto de irrigación, ha dado como resultado una recuperación significativa de los niveles de agua en el área de proyecto, situada en la Provincia Oriental.     

Understanding and managing the stressed Mexico-USA transboundary Hueco bolson aquifer in the El Paso del Norte region as a complex system

As the latest drought has swept over the southwestern United States, most local and regional water providers have had to rely on ground water to meet their water demands as surface water supplies have diminished. In areas near major population centers this situation has continued to put strain and stress on already over-drafted regional aquifers. Metropolitan centers throughout the southwestern United States, as exemplified by Las Vegas, Nevada; Phoenix and Tucson, Arizona; and El Paso, Texas, have a history of over drafting their available ground water resources. How these stressed aquifers should be managed is an urgent issue. In El Paso, Texas long-term groundwater mining in the transboundary Hueco bolson aquifer has resulted in large water level drawdowns within the basin, particularly in several well fields. This situation has promoted the intrusion of brackish water into fresh water zones, and consequently reduced the volume of fresh water stored in the aquifer. Management of this aquifer is made more complex as the water resources of the region are shared across the United States/Mexico boundary and the transboundary region continues to grow rapidly. This paper describes the current situation within the Hueco bolson due to over drafting and continued reliance on the fresh water in storage and describes how understanding the dynamics of the aquifer as a complex system can offer managerial perspectives that can be used to establish operational procedures and programs for bringing drawdowns into equilibrium, increasing the longevity of the aquifer, gradually restoring water quality, and offering the hope of utilization of the resource in a sustainable manner.

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Resumen A medida que la última sequía ha pasado ligeramente sobre el suroeste de Estados Unidos la mayoría de abastecedores locales y regionales de agua han tenido que depender del agua subterránea para satisfacer sus demandas de agua debido a que las fuentes de agua superficial han disminuido. En áreas cerca de centros poblados principales esta situación ha continuado ejerciendo presión en los ya sobre explotados acuíferos regionales. Los centros metropolitanos en todo el suroeste de Estados Unidos, por ejemplo Las Vegas, Nevada; Fénix y Tucson, Arizona; y El Paso, Texas tienen una historia de sobre explotar los recursos de agua subterránea disponibles.La gestión de estos acuíferos estresados constituye un problema urgente. En El Paso, Texas el minado de agua subterránea a largo plazo en el acuífero transnacional Hueco bolsón ha resultado en varios campos de pozos. Esta situación ha promovido la intrusión de agua salobre hacia zonas con agua fresca y reducido consecuentemente el volumen de agua fresca almacenado en el acuífero. El manejo de este acuífero se hace más complejo debido a que los recursos hídricos de la región son compartidos a través del límite Estados Unidos/México y la región transnacional continúa creciendo rápidamente. Este artículo describe la situación actual dentro del Hueco bolsón debido a la sobre explotación y continua dependencia en el agua fresca almacenada y describe como el entendimiento de la dinámica del acuífero como un sistema complejo puede ofrecer perspectivas de gestión que pueden utilizarse para establecer procedimientos operacionales y programas que conduzcan al equilibrio de los descensos, aumentando la longevidad del acuífero, gradualmente restaurando la calidad del agua, y ofreciendo la esperanza de utilizar el recurso de manera sostenible.

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Résumé Alors que la dernière sécheresse a atteint toute la partie Sud-Ouest des Etats-Unis, la plus part des distributeurs deau, locaux et régionaux, doivent sapprovisionner en eau souterraine dés lors que les niveaux des eaux de surface ont diminués. Dans les zones proches des grands centres densément peuplés, cette situation a continuée a altérée des aquifères déjà surexploités. Les centres métropolitains du Sud-Ouest des Etats-Unis (Las Vegas dans le Nevada, Phoenix et Tucson dans lArizona, El Paso au Texas) sont connus historiquement pour surexploités leurs ressources en eaux souterraines. Il devient urgent de définir un mode de gestion de ses aquifères surexploités. A El Paso dans le Texas, le minage de laquifère transfrontalier engendre un rabattement important dans le bassin, et plus particulièrement autour des zones de captage. Cette situation a induit lintrusion deaux saumâtres dans des zones deaux douces, et a par conséquent réduit le volume deau douce stockée et exploitable dans laquifère. La gestion de cet aquifère est par ailleurs complexifiée par la situation transfrontalière, dautant que la zone frontalière connaît une croissance rapide. Cet article décrit la situation actuelle dans la vallée fermée du Hueco, due au sur-rabattement et à lexploitation continue des eaux douces, et décrit comment la compréhension de laquifère, vu comme un système complexe, peut offrir des perspectives de gestion amenant à des procédures opérationnelles et à des programmes à long terme permettant de ramener à léquilibre la baisse des niveaux deau. Ainsi la longévité de laquifère sera mieux garantie, la qualité de leau sera graduellement restaurée et lutilisation de leau respectera le souci de développement durable.

     

Groundwater resources assessment of the Koyna River basin,India

The Western Ghats (hills) region of the Indian peninsula in western India receives heavy precipitation (4,000–6,000 mm/year), but the headwater basins that coalesce runoff from these hills retain very small quantities of water due to the steep topography. However, the narrow valleys in these hills support agriculture based on surface water irrigation, and several medium to large irrigation projects have already been constructed with well-defined canal networks. These developments have boosted agricultural productivity in the region, but at the same time they are causing an economic disparity between the command areas (irrigated by these canals) and non-command areas. Water-logging problems are also occurring in low-lying areas. While these problems are mainly due to poor groundwater management strategies in the region, the groundwater resources in these headwater basins should be properly assessed and suitable measures taken for uniform groundwater development. As a first step in this direction, groundwater resources have been assessed as a case study for the lower Koyna River basin, a head water basin on the east of the main ridge of the Western Ghats.Regional specific yield (0.012) and groundwater recharge have been estimated on the basis of water table fluctuation method. Groundwater recharge amounting to 57 MCM (million m³) in a year takes place in the region through vertical percolation of rainwater (31 MCM), return flow of water applied for irrigation (23 MCM), and recharge due to surface water tanks (3 MCM). Recharge to deeper aquifers has been estimated at 1 MCM during dry seasons (November–May). Safe yield has been estimated at 58 MCM annually which includes the present groundwater draft by wells for domestic, stock, and irrigational needs estimated at 16.50 MCM per year and the natural losses from the groundwater system which are mostly baseflow and spring discharges amounting to 38 MCM (35 MCM baseflow + 3 MCM spring flow) per year, out of which 7 MCM is already being directly pumped from the tributaries of the Koyna River for irrigational needs. Thus, there remains a balance of only 3.5 MCM of groundwater for further groundwater development. Assuming that at least 25% (7 MCM) of the unutilized baseflow (28 MCM) can be brought to fruitful use, about 10.5 MCM (7+3.5 MCM) of groundwater can be used in the existing hydrogeological environment through about 500 additional wells.

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Resumen La región de las montañas de Western Ghats, al Oeste de la Península India, registra elevados valores de precipitación (de 4.000 a 6.000 mm/a), pero las condiciones topográficas de dichas montañas no permiten la existencia de acuíferos de entidad suficiente para albergar volúmenes grandes de aguas subterráneas. Los valles estrechos de las montañas sí permiten el desarrollo de las aguas superficiales, de manea que se ha realizado varios proyectos medianos y grandes de riego mediante redes de canales bien definidas. Estos desarrollos han propiciado un aumento de la producción agrícola en la región, pero, a la vez, se ha agudizado las diferencias económicas entre las zonas regadas y las no regadas. Además, las depresiones topográficas están padeciendo problemas de inundación. Como estos problemas son principalmente debidos a estrategias deficientes de gestión de las aguas subterráneas, se recomienda que los recursos subterráneas de las cuencas de cabecera sean adecuadamente determinados, y que se adopte medidas apropiadas para desarrollarlos uniformemente. El primer paso ha consistido en determinar los recursos subterráneos de la cabecera del río Koynam, situada al Este de la Sierra principal de los Western Ghats. Se ha estimado todos los parámetros de recarga y descarga, así como los recursos renovables, en la cuenca del río Koyna ubicada aguas debajo de la presa de Koyna.

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Résumé La région des Collines occidentales (Western Ghats) de la péninsule indienne en Inde occidentale reçoit de fortes précipitations (4.000–6.000 mm/an); mais les bassins situés en tête qui convergent dans ces collines retiennent très peu d'eaux souterraines du fait des mauvaises conditions de pente en surface. Les vallées étroites dans ces collines offrent de larges espaces pour la mise en valeur des eaux de surface, en sorte que plusieurs projets d'irrigation moyens ou importants ont déjà été réalisés dans ces régions avec un réseau bien défini de canaux. Cette mise en valeur a réellement poussé la productivité agricole de la région, mais en même temps elle produit aussi une disparité économique entre les régions desservies (zones irriguées par ces canaux) et non desservies. Des problèmes relatifs à l'eau se posent également dans les zones basses. Alors que ces problèmes sont surtout dus à de médiocres stratégies de gestion dans la région, il est recommandé que les ressources en eaux souterraines dans ces bassins en tête soient correctement évaluées et que des mesures adéquates soient prises en vue d'une mise en valeur uniforme des eaux souterraines. À titre de première étape dans cette direction, les ressources en eaux souterraines ont été évaluées lors d'une étude de cas du bassin de la rivière Koyna, un bassin de tête situé à l'est de la chaîne principale des Collines Occidentales. Tous les paramètres d'entrée et de sortie ont été estimés et un bilan a été réalisé entre ces deux composantes. Les ressources statiques et dynamiques en eaux souterraines ont été estimées et un rendement sûr a été déterminé pour le bassin de la rivière Koyna en aval du barrage de Koyna.

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Aquifers and hyporheic zones: Towards an ecological understanding of groundwater

Ecological constraints in subsurface environments relate directly to groundwater flow, hydraulic conductivity, interstitial biogeochemistry, pore size, and hydrological linkages to adjacent aquifers and surface ecosystems. Groundwater ecology has evolved from a science describing the unique subterranean biota to its current form emphasising multidisciplinary studies that integrate hydrogeology and ecology. This multidisciplinary approach seeks to elucidate the function of groundwater ecosystems and their roles in maintaining subterranean and surface water quality. In aquifer-surface water ecotones, geochemical gradients and microbial biofilms mediate transformations of water chemistry. Subsurface fauna (stygofauna) graze biofilms, alter interstitial pore size through their movement, and physically transport material through the groundwater environment. Further, changes in their populations provide signals of declining water quality. Better integrating groundwater ecology, biogeochemistry, and hydrogeology will significantly advance our understanding of subterranean ecosystems, especially in terms of bioremediation of contaminated groundwaters, maintenance or improvement of surface water quality in groundwater-dependent ecosystems, and improved protection of groundwater habitats during the extraction of natural resources. Overall, this will lead to a better understanding of the implications of groundwater hydrology and aquifer geology to distributions of subsurface fauna and microbiota, ecological processes such as carbon cycling, and sustainable groundwater management.

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Resumen Los entornos ecológicos en ambientes subsuperficiales están relacionados directamente con el flujo de agua subterránea, la conductividad hidráulica, biogeoquímica intersticial, tamaño de los poros, y vínculos hidrológicos con acuíferos adyacentes y ecosistemas superficiales. La ecología del agua subterránea ha evolucionado a partir de una ciencia que describe la biota subterránea única hasta alcanzar la forma actual que enfatiza estudios multidisciplinarios que integran hidrogeología y ecología. Este enfoque multidisciplinario busca clarificar la función de los ecosistemas de agua subterránea y sus roles en el mantenimiento de la calidad de agua superficial y subterránea. En ecotonos de agua superficial y de acuíferos, los gradientes geoquímicos y biopelículas microbiales median transformaciones de calidad de agua. La fauna subsuperficial (estigofauna) se alimenta de biopeliculas, altera el tamaño de los poros intersticiales mediante su movimiento, y transporta físicamente material a través del ambiente de aguas subterráneas. Además, los cambios en sus poblaciones aportan señales de decadencia de calidad de agua. La mejor integración de ecología de aguas subterráneas, biogeoquímica, e hidrogeología incrementará significativamente nuestro entendimiento de ecosistemas subterráneos, especialmente en términos de bioremediación de aguas subterráneas contaminadas, mantenimiento o mejoramiento de calidad de agua superficial en ecosistemas dependientes de agua subterránea, y protección mejorada de habitats de agua subterránea durante la extracción de recursos naturales. Sobretodo, esto conducirá a un mejor entendimiento de las implicaciones de la hidrología de aguas subterráneas y geología del acuífero, de las distribuciones de fauna subsuperficial y microbiota, procesos ecológicos tal como ciclado de carbono, y gestión sostenible de aguas subterráneas.

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Résumé Les contraintes écologiques dans les environnements de subsurface sont en relation directe avec les écoulements des eaux souterraines, la conductivité hydraulique, la biogéochimie des milieux interstitiels, la taille des pores, et les liens hydrologiques avec les aquifères et les écosystèmes adjacents. Lécologie des eaux souterraines a évolué dune science décrivant uniquement les biotopes souterrains à des études multidisciplinaires qui intègrent lécologie et lhydrogéologie. Lapproche multidisciplinaire cherche à élucider le fonctionnement des écosystèmes souterrains et leur rôle consistant à maintenir la qualité des eaux souterraines et de surface. Dans les écotones des eaux de la surfaces des aquifères, les gradients géochimiques et les biofilms microbiologiques contrôlent les transformations de la qualité de leau. La faune de subsurface (stygofauna) construisent les biofilms, altèrent la taille des pores interstitiels à travers leur mouvement, et transportent physiquement des matériaux à travers lenvironnement des eaux souterraines. Par ailleurs, les changements de leur population signalent un déclin de la qualité de leau.Une meilleure intégration de lécologie des eaux souterraines, de la biogeochimie, et de lhydrogéologie pourra faire avancer de manière efficace de notre compréhension des écosystèmes souterrains, et spécialement en terme de bioremédiation des eaux souterraines contaminées, de maintenance et damélioration de la qualité des eaux de surface dépendant des écosystèmes souterrains, et lamélioration de la protection des habitats des eaux souterraines durant lextraction des ressources naturelles. En général, cela conduira à une meilleure compréhension de limplication de lhydrogéologie et de la géologie des aquifères à la distribution de la faune de subsurface et aux microbiota, aux processus écologiques tels que les cycles du carbone, et la gestion durable des eaux souterraines.

     

Groundwater demand management at local scale in rural areas of India: a strategy to ensure water well sustainability based on aquifer diffusivity and community participation

Watershed development programmes provide an opportunity for sustainable management strategies, although currently, they remain largely supply-side mechanisms of water resources development. Hydrogeological conditions, community participation and status of groundwater usage are important in evolving strategies on demand-side groundwater management.Neemkheda aquifer is a typical low-storage, low-hydraulic conductivity aquifer from a watershed in the dryland regions of Madhya Pradesh State of central India. A shallow unconfined aquifer, it consists of an upper coarse, calcareous sandstone unit underlain by a fine-grained sandstone unit. A well commune of seven wells is poised to test the concept of joint groundwater management, wherein wells are mechanisms of tapping a common water source, the Neemkheda aquifer.The strategy for systematic groundwater management in the Neemkheda well commune is based upon the relationship between Transmissivity (T) and Storage coefficient (S), i.e. aquifer diffusivity, and its variation within the aquifer. Wells within a high diffusivity domain tend to dewater more quickly than wells within a low diffusivity domain. A well-use schedule during the dry season, based upon aquifer diffusivity forms the basis of the groundwater management concept. The distribution of local aquifer diffusivities governs the relationship between local and regional aquifer depletion times and forms the basis of the groundwater management exercise being proposed for the Neemkheda aquifer.

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Resumen Los programas de desarrollo de una cuenca hídrica son una oportunidad para el uso de estrategias de gestión sostenible, aunque hoy en día estas siguen siendo principalmente mecanismos para el desarrollo de recursos hídricos con énfasis en la oferta. Las condiciones hidrogeológicas, la participación comunitaria y la condición de utilización del agua subterránea, son importantes en el desarrollo de estrategias para la gestión del agua subterránea, desde el punto de vista de la demanda.El acuífero de Neemkheda es un acuífero típico de almacenamiento bajo y conductividad hidráulica baja, perteneciente a una cuenca hídrica ubicada en las regiones secas del Estado de Madhya Pradesh, en la parte central de India. Un acuífero de tipo libre, somero, formado por una unidad superior de arenisca calcárea de grano grueso, subyacida por una unidad de arenisca de grano fino.Un campo de pozos comunitario compuesto por siete pozos, pone a prueba el concepto de gestión conjunta del agua subterránea, dentro del cual los pozos son mecanismos para usar una fuente de agua común: El acuífero de Neemkheda.La estrategia usada para la gestión sistemática del agua subterránea, en el campo de pozos comunitario de Neemkheda, se basa en la relación existente entre Transmisividad (T) y Coeficiente de Almacenamiento (S), es decir en la Difusividad del Acuífero y en su variación observada dentro del mismo acuífero. Los pozos cuya difusividad esta dentro de un rango alto, tienden a experimentar un descenso en su nivel mas rápidamente que aquellos pozos con una difusividad baja. El concepto de gestión de agua subterránea se basa en un programa especial de operación para cada pozo durante la estación seca, el cual a su vez se basa en la difusividad del acuífero. La distribución de difusividades locales del acuífero rige las relaciones entre las épocas de descensos de nivel en el acuífero a escala regional y local, y además constituyen la base del ejercicio de la gestión del agua subterránea que se esta proponiendo para el acuífero de Neemkheda.

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Résumé Les programmes de développement des bassins versants offrent une occasion de développer des stratégies pour une gestion durable, bien qu à présent elles restent en grande mesure le terme source dans le mécanisme de développement de la ressource en eau. Les conditions hydrogéologiques, la participation de la communauté et lusage des eaux souterraines sont importants pour le terme demande dans les stratégies de gestion des eaux souterraines. Laquifère de Neemkheda presents des caractéristiques typiques pour un bassin versant dans les régions arides de létat Madhya Pradesh de lInde centrale en ce qui concerne les faible valeurs de la conductivité hydraulique et du coéfficient demmagasinement. Il sagit dun aquifère phrèatique dont la partie supérieure est constitué par des grès calcaire qui restent sur des grés plus fins. Afin dessayer le concept de gestion integrée, on a réalisé dans laquifère de Neemkheda un captage ayant sept forages qui forment la ressource en eau communale. La stratégie de la gestion systématique du captage est basée sur la relation entre la transmissivité (T), le coéfficient demmagasinement (S), donc la diffusivité hydraulique ainsi que sa variation spatiale. Les puits forés dans les zones à grande diffusivité tendent à sassècher plus vite que ceux creusés dans des zones à faible diffusivité. Le concept de la gestion des eaux souterraines est donc basé sur la distribution spatiale des diffusivités. À partir de ce concept on a développé un programme dexploitation des forages pendant les saisons sèches. La relation entre les temps d épuissment locaux et régionaux est determiné par la distribution spatiale de la diffusivitée et forme la base de lexercice sur la gestion des eaux proposée pour laquifère de Neemkheda.

     

Use and abuse of the urban groundwater resource: Implications for a new management strategy

Various human activities threaten the groundwater quality and resource under urban areas, and yet residents increasingly depend on it for their livelihood. The anticipated expansion of the worlds urban population from 3 to 6 billion in the coming 50 years does not only pose a large water management threat but also provides an opportunity to conserve groundwater in a better way than up to now. The authors argue for a new way to manage urban activities in order to conserve the precious groundwater resource. The focus is on the quality of the discharged water after use in households. Restrictions on what is added to water while using it, e.g. detergents, excreta, paint residues, oils, and pharmaceuticals, are important to simplify the treatment and reuse of used water. Avoiding mixing different wastewater flows has the same positive effect. If increased volumes of wastewater can be treated and reused, the demand on the groundwater resource is reduced, as also occurs with demand management measures. Reduced discharge of polluted water to the environment from households and utilities also conserves the quality of groundwater and reduces sophisticated treatment costs.

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Resumen La urbanización lleva a una demanda elevada y concentrada de agua de calidad adecuada, acompañada por el vertido de volúmenes análogamente mayores de aguas residuales. Los alimentos se importan a ciudades donde los microorganismos y nutrientes de los excrementos humanos son descargados a ríos, lagos y, también, aguas subterráneas. Más aún, gran número de los bienes de consumo son eliminados vía las tuberías de las cloacas. Las deudas medioambientales, es decir, el empobrecimiento de las condiciones medioambientales, que requerirán de aportaciones humanas y económicas para rehabilitarlas, son comunes a todas las ciudades, sobretodo en el Hemisferio Sur, donde, según la Valoración Global de Suministro de Agua y Saneamiento (OMS y UNICEF), la mayor parte de las aguas residuales urbanas no son tratadas (65% en Asia, 86% en Latinoamérica, 100% en África). La tarea pendiente consiste en proteger los recursos de aguas subterráneas para que estén disponibles de forma rápida para los habitantes urbanos también el futuro. En los próximos 50 años, se espera que la población urbana aumente de 3,000 a 6,000 millones de personas, según estimaciones de las Naciones Unidas, por lo que es imperativo dejar de contaminar las aguas subterráneas existentes bajo las nuevas áreas urbanas en construcción. En este artículo, se escudriña la calidad de las aguas subterráneas y su protección a la luz de los cambios recientemente introducidos en las políticas del agua, esto es, desde la gestión de los abastecimientos de agua a la gestión de la demanda y, eventualmente, hastaa la gestión de la reutilitzación.

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Résumé Lurbanisation conduit à une demande élevée et concentrée deau de qualité adéquate, accompagnée du rejet dimportants volumes correspondants deaux usées. La nourriture est importée dans les villes tandis que les micro-organismes et les nutriments provenant des excrétas humains sont rejetés dans les rivières, les lacs et aussi les eaux souterraines. De plus, une large gamme de biens de consommation est évacuée par les égouts. Les créances environnementales, cest-à-dire lappauvrissement des conditions environnementales qui demandera des apports humains et économiques pour la réhabilitation, sont habituelles dans toutes les villes, et pas seulement dans lhémisphère sud, comme cela est indiqué dans le rapport sur lalimentation en eau et la santé publique du monde (publié par lOMS et UNICEF), établissant que la plupart des eaux résiduaires des zones urbaines reste non traitée (65% en Asie, 86% en Amérique latine et 100% en Afrique). La tâche à réaliser pour lhomme est de protéger les ressources en eau souterraine en sorte quelle reste disponible pour les habitants des villes dans le futur. Dans les prochaines 50 années, il faut sattendre à ce que la population urbaine saccroisse de 3 à 6 milliards de personnes selon les estimations des Nations Unies; aussi il est impératif de ne pas continuer à polluer les eaux souterraines sous les nouvelles zones urbaines en cours de construction. Dans cet article, nous analyserons la qualité des eaux souterraines et leur protection à la lumière des récents changements de politique de leau, cest-à-dire de la gestion de lalimentation en eau jusquà une gestion de la demande et en abordant éventuellement la période de gestion du recyclage.

     

Sustainable development and management of an aquifer system in western Turkey

This study presents the establishment of sustainable development and management policies for the Küçük Menderes River Basin aquifer system in western Turkey. Geological, hydrogeological, and geophysical data are used conjunctively to define various hydrogeological units and their geometry. Distributions of hydraulic-parameter values and recharge are estimated by geostatistical methods and hydrologic simulations, respectively. A finite-difference groundwater flow model is used to represent the unconfined flow in the aquifer system. The model has been calibrated under steady state and transient conditions. The resulting model was used to test seven management scenarios for a planning period of 21 years to determine the so-called safe yield and sustainable yield of the aquifer system and to investigate the potential impacts of four planned surface water reservoirs on groundwater resources in the basin. The results demonstrate that the continuation of the present pumping rates exceeds both the safe yield and the sustainable yield of the aquifer system. Consequently, the growing need for irrigation water should be met by the construction of the planned surface water reservoirs and the implementation of efficient water management policies and plans.

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Resumen Este estudio presenta el establecimiento de políticas sustentables de desarrollo y gestión en el sistema acuífero de la cuenca del río Küçük Menderes, al Oeste de Turquía, para lo que se ha utilizado datos geológicos, hidrogeológicos y geofísicos de forma conjunta de cara a definir diversas unidades hidrogeológicas y su geometría. La distribución de los parámetros hidráulicos y de la recarga ha sido estimada mediante métodos geoestadísticos y simulaciones hidrológicas, respectivamente. Se ha empleado un modelo de las aguas subterráneas en diferencias finitas para representar el flujo no confinado en el sistema acuífero, el cual se ha calibrado bajo condiciones estacionarias y transitorias. El modelo resultante ha sido usado para contrastar siete escenarios de gestión durante un período de planificación de 21 años con el fin de determinar el punto de explotación segura y sustentable del sistema acuífero, así como para investigar los impactos potenciales sobre los recursos subterráneos de los cuatro embalses superficiales que se hallan en proyecto. Los resultados demuestran que el mantenimiento de las tasas actuales de extracción del acuífero supera tanto el régimen de bombeo seguro como el sustentable del sistema. Por consiguiente, se debería compensar la necesidad creciente de agua para riego con la construcción de los reservorios superficiales previstos y con la implementación de políticas y planes de gestión eficiente del agua.

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Résumé Cette étude présente la proposition dune politique de développement et de gestion durables du système aquifère du bassin du Petit Mendérès dans louest de la Turquie. Des données géologiques, hydrogéologiques et géophysiques ont été utilisées conjointement pour définir les différentes unités hydrogéologiques et leur géométrie. Les distributions des paramètres hydrauliques et de la recharge ont été estimées respectivement par des méthodes géostatistiques et des simulations hydrologiques. Un modèle découlement souterrain aux éléments finis a été utilisé pour représenter lécoulement non captif dans le système aquifère. Le modèle a été calibré dans des conditions de régimes permanent et transitoire. Le modèle résultant a servi à tester sept scénarios de gestion pour une période de programmation de 21 ans, afin de déterminer les débits de prélèvement sûr et durable dans le système aquifère et détudier les impacts potentiels de quatre réservoirs deau de surface en projet sur les eaux souterraines du bassin. Les résultats montrent que la poursuite des prélèvements au débit actuel excède aussi bien le débit dexploitation de sécurité que celui durable pour le système aquifère. Par conséquent, les besoins croissants deau pour lirrigation doivent être satisfaits par la construction des réservoirs projetés et par la mise en place de politiques et de plans de gestion de leau efficace.

     

Developing A National Groundwater-Monitoring Network In Korea

Since the 1960's, the groundwater resources of Korea have been developed without a proper regulatory system for monitoring and preservation, resulting in significant source depletion, land subsidence, water contamination, and sea-water intrusion. With the activation of the "Groundwater Law" in June 1994, the government initiated a project to develop a groundwater-monitoring network to describe general groundwater quality, to define its long-term changes, and to identify major factors affecting changes in groundwater quality and yield. In selecting monitoring locations nationwide, criteria considered are 1) spatial distribution, 2) aquifer characteristics of hydrogeologic units, 3) local groundwater flow regime, 4) linkage with surface hydrology observations, 5) site accessibility, and 6) financial situations. A total of 310 sites in 78 small hydrologic basins were selected to compose the monitoring network. Installation of monitoring wells is scheduled to start in 1995 for 15 sites; the remainder are scheduled to be completed by 2001. At each site, a nest of monitoring wells was designed; shallow and deep groundwater will be monitored for water temperature, pH, EC, DO and TDS every month. Water-level fluctuations will also be measured by automatic recorders equipped with pressure transducers. As a next step, the government plans to develop a groundwater-database management system, which could be linked with surface hydrologic data. RÉSUMÉ: Depuis les années 60, les ressources en eaux souterraines de la Corée ont été mises en valeur sans dispositif réglementaire adapté de surveillance et de protection, ce qui a provoqué la diminution significative des apports, la subsidence des sols, la contamination de l'eau et l'intrusion d'eau marine. Avec la mise en vigueur de la "Loi sur les Eaux Souterraines", en juin 1994, le gouvernement a lancé un programme de réalisation d'un réseau de surveillance des eaux souterraines afin de décrire la qualité générale des eaux souterraines, de définir les variations à long terme et d'identifier les principaux facteurs responsables des variations de la qualité et du débit des eaux souterraines. Pour sélectionner les sites de contrôle à l'échelle du pays, les critères retenus sont les suivants: 1) la répartition spatiale, 2) les caractères aquifères des unités hydrologiques, 3) le régime local des écoulements souterrains, 4) le lien avec les observations faites en hydrologie de surface, 5) l'accessibilité des sites et 6) le réseau de surveillance. La mise en place de piézomètres de contrôle a été programmé pour le début de 1995, sur 15 sites; le reste est prévu d'ici à 2001. Sur chaque site, un groupe de piézomètres de contrôle a été prévu; la température, le pH, la conductivité électrique et la minéralisation des eaux souterraines superficielles et profondes seront mesurés chaque mois. Les variations du niveau piézométrique seront aussi mesurées au moyen de capteurs de pression reliés à des chaînes d'acquisition. Dans une étape ultérieure, le gouvernement prévoit de créer un système de gestion d'une banque de données sur les eaux souterraines, qui seront reliées aux données sur les eaux de surface. RESUMEN: Desde los años 60, los recursos de agua subterránea en Corea han sido desarrollados sin un sistema de regulación adecuado de control y conservación. Esto ha resultado en una disminución de los recursos, problemas de subsidencia, contaminación de aguas e intrusión marina. Con la activación de la "Ley de Aguas Subterráneas" en junio de 1994, el gobierno inició un proyecto para la instalación de una red de control de agua subterráneas con el objeto de establecer su calidad, definir sus variaciones a largo plazo e identificar los factores principales que afectan tanto su calidad como el suministro. Los criterios para seleccionar los puntos de control en todo el país fueron: 1) su distribución espacial, 2) las características de las unidades hidrogeológicas, 3) el régimen de flujo local, 4) su relación con el comportamiento observado de las aguas superficiales, 5) su accesibilidad, y 6) criterios económicos. Se seleccionaron un total de 310 lugares, situados en 78 pequeñas cuencas hidrológicas, para formar la red de control. La instalación de los pozos de control está previsto que empiece en 1995 para 15 puntos; el resto se deberá completar hacia el año 2001. En cada localización seleccionada se ha previsto un conjunto de pozos con el objetivo de tomar medidas, tanto en aguas subsuperficiales como profundas, de temperatura del agua, pH, CE, DO y TSD, mensualmente. Las oscilaciones de niveles del agua también se medirán, mediante registros automáticos conectados a transductores de presión. Como paso siguiente, el gobierno tiene previsto desarrollar un sistema de gestión de bases de datos hidrogeológicas, que pudiera conectarse con los datos de hidrología superficial.     

Hydrogeological mapping as a basis for establishing site-specific groundwater protection zones in Denmark

The water supply in Denmark is based on high-quality groundwater, thus obviating the need for complex and expensive purification. Contamination from urban development and agricultural sources, however, increasingly threatens the groundwater resource. In 1995 the Danish Government thus launched a 10-point plan to improve groundwater protection. In 1998 this was followed by a decision to instigate spatially dense hydrogeological mapping of the groundwater resource within the 37% of Denmark designated as particularly valuable water-abstraction areas. The maps will be used to establish site-specific groundwater protection zones and associated regulation of land use to prevent groundwater contamination. Traditional mapping based solely on borehole data is too inaccurate for this purpose. The work will take 10 years and cost an estimated DKK 920 million, equivalent to 120 million euro (€). To fund this, consumers will pay a € 0.02 surcharge per m³ of drinking water during the 10-year period. This review of the Danish strategy to protect the groundwater resource demonstrates why dense mapping with newly developed geophysical measurement methods in large contiguous areas accords geophysics a highly central role in the forthcoming hydrogeological mapping. It is illustrated by examples of spatially dense, large-scale geophysical mapping carried out in the Aarhus area.

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Resumen El abastecimiento de agua en Dinamarca está basado en agua subterránea de alta calidad, evitando de esta manera la necesidad de una purificación compleja y cara. Sin embargo, la contaminación a través del desarrollo urbano y de fuentes agrícolas, ha incrementado la amenaza para el recurso de agua subterránea. Entonces en 1995 el gobierno lanzó un plan de 10 puntos para mejorar la protección del agua subterránea. Este fue seguido en 1998 por la decisión para promover una cartografía hidrogeológica espacialmente detallada, para el recurso agua subterránea dentro del 37% de las áreas de extracción consideradas por Dinamarca con una importancia especial. Los mapas serán usados para establecer zonas específicas de protección para puntos de agua subterránea y una regulación asociada al uso del territorio, para prevenir la contaminación del agua subterránea. La cartografía tradicional basada exclusivamente en datos de la perforación es muy inexacta para este propósito. Este trabajo tomará 10 años y costará aproximadamente DKK 920 millones, equivalentes a 120 millones de Euros (€). Para financiar esto los consumidores pagarán un sobreprecio de € 0.02 por m³ de agua potable durante un periodo de 10 años. Este análisis de la estrategia Danesa para proteger el recurso agua subterránea, demuestra porque la cartografía detallada, hecha con nuevos avances en métodos de medición geofísica, aplicados a grandes áreas aledañas, otorgan a la geofísica un papel altamente importante en el futuro de la cartografía hidrogeológica. Esto está ilustrado con ejemplos de cartografía geofísica a gran escala y espacialmente detallada, llevados a cabo en el área de Aarhus.

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Résumé Lalimentation en eau au Danemark suppose une haute qualité des eaux souterraines, en éliminant ainsi le coûteux processus dépuration. Néanmoins, la qualité des sources souterraines est menacée par la pollution provoquée par le développement urbain et agricole. En 1995 le gouvernement danois a lancé un plan en 10 points pour améliorer la protection des eaux souterraines. En 1999 ce plan a été suivi par la décision de promouvoir une cartographie hydrogéologique à grande densité sur 37% du territoire du Danemark où se trouvent des zones de captages importantes. Les cartes seront utilisées pour établir les zones de protection des eaux souterraines, en tenant compte des conditions locales du site ainsi que des règlements conjoints dutilisation des territoires, afin de prévenir la pollution des eaux souterraines. La cartographie traditionnelle, basée seulement sur les données des forages, est trop imprécise pour ce but. Les travaux vont durer 10 ans avec un coût estimé à 120 millions deuros (€). Pour ces travaux les consommateurs vont payer une surcharge de € 0.02 par m³ deau potable, ceci pendant 10 ans. Cette révision de la stratégie du Danemark concernant la protection des ressources en eaux souterraines a démontré les raisons pour lesquelles on a accordé un rôle central aux nouvelles méthodes géophysiques dans la future cartographie hydrogéologique de vaste régions. On présente un exemple de cartographie géophysique réalisée dans la région dAarhus.

     

Numerical simulation of groundwater flow in regional rock aquifers, southwestern Quebec, Canada

The St. Lawrence Lowlands platform, Quebec, Canada, is a densely-populated area, heavily dependent on groundwater resources. In 1999, the Geological Survey of Canada initiated a large-scale hydrogeological assessment study over a 1,500 km² region northwest of Montreal. The objectives were to define the regional groundwater flow, and to give quantitative estimates of the groundwater dynamic parameters and of the available groundwater resources. The applied approach consisted of defining the hydrogeologic framework, hydraulic properties of the aquifer units, and groundwater dynamic components. Lower Paleozoic sedimentary rocks represent regional aquifer units. Coarse Quaternary fluvio-glacial sediments locally overlay the rock sequence and constitute an interface aquifer unit. Fine marine sediments confine most of the regional aquifers. Collected GIS based information was synthesized in a finite element numerical model. The regional saturated steady-state flow was calibrated under current stress conditions assuming an equivalent porous medium approach. Water budget calculations show that the total groundwater flow in regional aquifers amounts to 97.7 Mm³/y. Infiltration from precipitation provides 86.6% of the groundwater supply, while 9.6% comes from subsurface inflow and the remaining 3.8% is induced recharge from surface waters. Discharge from regional aquifers occurs through flow to streams (76.9%), groundwater withdrawal (18.4%), and underground outflow (4.7%).

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Resumen La plataforma de Tierras Bajas San Lorenzo, Quebec, Canadá, es un área densamente poblada que depende fuertemente de recursos de agua subterránea. En 1999 el Servicio Geológico de Canadá inició un estudio de evaluación hidrogeológica a gran escala sobre un área de 1,500 km² en la región noroeste de Montreal. Los objetivos fueron definir el flujo regional de agua subterránea y aportar estimados cuantitativos de los parámetros dinámicos de agua subterráne y de los recursos disponibles de agua subterránea. El enfoque aplicado consistió en definir el marco hidrogeológico, propiedades hidráulicas de las unidades acuíferas, y los componentes dinámicos de agua subterránea. Rocas sedimentarias del Paleozoico Inferior representan unidades regionales de acuíferos. Sedimentos fluvio-glaciares Cuaternarios gruesos sobreyacen localmente la secuencia rocosa y constituyen una unidad acuífera interfacial. Sedimentos marinos finos confinan la mayoría de acuíferos regionales. Información colectada basada en SIG se sintetizó en un modelo numérico de elemento finito. El flujo regional saturado en régimen permanente se calibró bajo condiciones de stress asumiendo un enfoque de medio poroso equivalente. Los cálculos de balance hídrico muestran que el flujo total de agua subterránea en acuíferos regional alcanza 97.7 Mm³/año. Infiltración a partir de lluvia aporta el 86.6% del abastecimiento al agua subterránea, mientras que el 9.6% proviene de entradas subsuperficiales y el restante 3.8% consiste de recarga inducida a partir de aguas superficiales. La descarga proveniente de acuíferos regionales ocurre a través de flujo a ríos (76.9%), utilización de agua subterránea (18.4%), y salida subterránea (4.7%).

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Résumé La plateforme Lowllands du Saint-Laurent, Québec, Canada, est une aire densément peuplée, dépendant grandement des ressources en eau souterraine. En 1999, le Service Géologique du Canada a initié une étude hydrogéologique à grande-échelle sur 1500 km² au Nord-Ouest de Montréal. Le sobjectifs ont été de définir la dynamique de lécoulement régional, et de donner des estimations quantitatives des paramètres dynamiques des ressources disponibles en eau souterraine. Lapproche utilisée consista à définir le cadre hydrogéologique de travail, les propriétés hydrauliques des unités aquifères, et les composantes dynamiques des eaux souterraines. Les roches sédimentaires du Paléozoïque Inférieur représentent les unités aquifères régionales. Les sédiments marins fins confinent la plus grande partie des aquifères régionaux. Les informations de base, collectées dans un SIG, ont été synthétisées dans un modèle numérique aux éléments finis. Lécoulement permanent régional, en zone saturée, a été calibré en conditions de stress en assumant une approche de milieu poreu équivalent. Les calculs du bilan hydrologique montrent que lécoulement total des eaux souterraines dans les aquifères régionaux atteind 97,7 Mm³/an. Linfiltration à partir des précipitations apporte 86.6% de leau souterraine exploitée; sachant que 9,6% proviennent découlement de subsurfaces, et que les 3,8% restants proviennent de la recharge via les eaux de surface. Le débit pompé des aquifères régionaux apparaît à travers lécoulement des cours deau, le rabattement des eaux souterraines (18.4%), et lécoulement ascendant (4.7%).

     

Participatory groundwater management in Jordan: Development and analysis of options

Groundwater over-exploitation has been on the rise in Jordan. Competing demands have grown in the face of perennial water shortages, a situation which has been exacerbated by drought conditions in the past decade. This paper reports findings of a project in which management options to address over-exploitation were developed for one of Jordans principal aquifer systems, the Amman-Zarqa Basin. Options for addressing the situation were developed through a participatory approach that involved government officials and various public and private sector interest groups. Particular efforts were made to involve well irrigators, who are likely to be heavily impacted by the changes required to reduce groundwater pumping to a sustainable level. With information obtained from a rapid appraisal survey as well as from interviews with farmers, community groups, government officials, and technical experts, an extensive set of options was identified for evaluation. Based on integrated hydrogeologic, social, and economic analysis, five complementary management options were recommended for implementation. These included the establishment of an Irrigation Advisory Service, buying out farm wells, placing firm limits on well abstraction and irrigated crop areas, exchanging treated wastewater for groundwater, and measures to increase the efficiency of municipal and industrial water use. Various combinations and levels of these options were grouped in scenarios, representing possible implementation strategies. The scenarios were designed to assist decision makers, well owners and other stakeholders in moving gradually towards a sustainable abstraction regime. Social and economic aspects of each option and scenario were analyzed and presented to stakeholders, together with a summary of legal, institutional and environmental ramifications. Combining scientific analysis with a participatory approach in the Amman Zarqa Basin groundwater management was devised as a prototype to be used in the management of other groundwater basins in Jordan. This participatory management approach would also be useful in other parts of the world that are experiencing similar groundwater over-exploitation problems.Résumé La surexploitation des eaux souterraines prend de limportance en Jordanie. Les demandes en concurrence ont augmenté face à des déficits permanents deau, situation qui a été exacerbée par la sécheresse de la dernière décennie. Cet article rend compte de laboutissement dun projet dans lequel des options de gestion portant sur la surexploitation ont été développées pour lun des principaux systèmes aquifères de Jordanie, le bassin dAmman Zarqa. Des options pour aborder cette situation ont été développées grâce à une approche participative qui implique des fonctionnaires du gouvernement et des groupes dintérêts variés des secteurs public et privé. Des efforts particuliers ont été faits pour impliquer les irrigants utilisant des puits, qui sont probablement ceux qui ont le plus fort impact sur les changements attendus permettant de remettre le système en équilibre. À partir des informations obtenues de campagnes rapides dévaluation, telles que des réunions de communautés et des entrevues avec des experts techniques du gouvernement, un large jeu doptions a été identifié pour lévaluation. Basées sur une analyse hydrogéologique, sociale et économique, cinq options complémentaires de gestion ont été recommandées pour la réalisation. Ce sont la création dun Service Consultatif dIrrigation, achetant les puits agricoles, fixant des limites fermes aux prélèvements des puits et aux zones irriguées, échangeant les eaux usées traitées avec des eaux souterraines, et la mise en place de mesures pour accroître lefficacité des usages collectifs et industriels. Des combinaisons et des niveaux variés de ces options ont été regroupés en scénarios, présentant les stratégies possibles de mise en uvre. Les scénarios ont été mis au point pour assister les décideurs, les propriétaires de puits et les autres acteurs pour atteindre progressivement un régime de prélèvement durable. Les aspects sociaux et économiques de chaque option et de chaque scénario ont été analysés et présentés aux acteurs, en même temps quun résumé des ramifications légales, institutionnelles et environnementales. En combinant une analyse scientifique à une approche participative du bassin dAmman Zarqa, la gestion des eaux souterraines a été imaginée comme un prototype pouvant être utilisé pour la gestion dautres bassins aquifères de Jordanie. Il peut également être utile à dautres régions du monde qui sont concernées par des problèmes similaires de surexploitation des eaux souterraines.Resumen La sobreexplotación de las aguas subterráneas ha ido en aumento en Jordania, donde las demandas en competición han crecido frente a una escasez perenne de agua, situación que ha sido agravada por el estado de sequía de la última década. Este artículo presenta los hallazgos de un proyecto en el que se han desarrollado opciones de gestión para hacer frente a la sobreexplotación en uno de los principales sistemas acuíferos de Jordania: la cuenca de Ammán-Zarga. Se ha elaborado opciones para afrontar la situación mediante un enfoque participativo que incluye a personal del gobierno y a diversos grupos de interés de los sectores público y privado. En particular, se ha intentado involucrar a los regantes que se sirven de aguas subterráneas, quienes tienen más probabilidad de ser directamente afectados por los cambios requeridos para devolver el sistema a un balance equilibrado. A partir de la información obtenida en rápidas campañas de valoración, así como de encuentros con la comunidad y entrevistas con los expertos técnicos del gobierno, se ha identificado un amplio conjunto de opciones para su evaluación. Basándose en un análisis integrado de los aspectos hidrogeológicos, sociales y económicos, se ha recomendado la implementación de cinco opciones complementarias de gestión: establecimiento de un Servicio Asesor de Riego; adquisición de pozos de granjas; imposición de límites estrictos en las extracciones de pozos y superficies de riego; substitución de las aguas subterráneas con aguas residuales depuradas; y medidas para incrementar la eficiencia de los usos municipales e industriales del agua. Se ha agrupado varias combinaciones y niveles de dichas opciones en escenarios, representando estrategias posibles de implementación. Los escenarios han sido diseñados para ayudar a los gestores en la toma de decisiones, a los propietarios de pozos y a otros agentes para que se vaya consiguiendo de forma gradual un régimen de extracciones sustentable. Se ha analizado los aspectos sociales y económicos de cada opción y de cada escenario, presentándolos a los diversos agentes, además de generar un resumen de ramificaciones legales, institucionales y medioambientales. Se ha concebido la combinación de un análisis científico con un enfoque participativo en la cuenca de Ammán-Zarga como un prototipo de gestión de las aguas subterráneas que puede ser aplicado a la gestión de otras cuencas en Jordania. También sería útil en otros lugares del mundo que estén experimentando problemas similares de sobreexplotación de los recursos hídricos subterráneos.Abbreviations and acronyms AED Academy for Educational Development - ARD Associates in Rural Development - AZB Amman–Zarqa Basin - ECC Economic Consultative Council - GMCC Groundwater Management Consultative Committee - GMF Groundwater Management Fund - GIS Geographic Information System - HDH Hashmiya–Dulayl–Hallabat - IAS Irrigation Advisory Service - JICA Japanese International Cooperation Agency - M&I Municipal and Industrial - MOA Ministry of Agriculture - MWI Ministry of Water and Irrigation - NCARTT National Center for Agricultural Research and Technology Transfer - NGO Non-governmental Organization - O&M Operations and Maintenance - RA Rapid Appraisal - RS Remote Sensing - UFW Unaccounted for Water - USAID United States Agency for International Development - WAJ Water Authority of Jordan - WEPIA Water Education & Public Information Activity - WRPS Water Resource Policy Support     

Climate-induced hydrological impacts on the groundwater system of the Pingtung Plain,Taiwan

The Pingtung Plain is one of the most important groundwater-resource areas in southwestern Taiwan. The overexploitation of groundwater in the last two decades has led to serious deterioration in the quantity and quality of groundwater resources in this area. Furthermore, the manifestation of climate change tends to induce the instability of surface-water resources and strengthen the importance of the groundwater resources. Southwestern Taiwan in particular shows decreasing tendencies in both the annual amount of precipitation and annual precipitation days. To effectively manage the groundwater resources of the Pingtung Plain, a numerical modeling approach is adopted to investigate the response of the groundwater system to climate variability. A hydrogeological model is constructed based on the information from geology, hydrogeology, and geochemistry. Applying the linear regression model of precipitation to the next two decades, the modeling result shows that the lowering water level in the proximal fan raises an alarm regarding the decrease of available groundwater in the stress of climate change, and the enlargement of the low-groundwater-level area on the coast signals the deterioration of water quantity and quality in the future. Suitable strategies for water-resource management in response to hydrological impacts of future climatic change are imperative.

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Resumen La llanura Pingtung constituye uno de los recursos de aguas subterráneas más importantes en el Suroeste de Taiwan. La sobreexplotación de las aguas subterráneas en las dos últimas décadas ha dado lugar a un serio deterioro de la calidad y la cantidad de los recursos subterráneos en esta área. En particular el Suroeste de Taiwan muestra una tendencia decreciente en las cantidades de precipitación y en los días anuales de lluvia. Para gestionar de forma efectiva los recursos subterráneos en la Llanura Pingtung, se ha utilizado un modelo numérico aproximado para investigar la respuesta de las aguas subterráneas a la variabilidad climática. Un modelo hidrogeológico se construye a partir de la información geológica, hidrogeológica y geoquímica. Aplicando el modelo de regresión linear de la precipitación para las próximas dos décadas, el modelo resultante muestra que el descenso de los niveles de agua en el abanico proximal es alarmante, observándose el descenso del agua subterránea disponible en la presión del cambio climático, y el crecimiento del área de descensos de niveles de agua subterránea en la costa apunta a un deterioro de la cantidad y calidad del agua subterránea en el futuro. Se imponen pues, estrategias apropiadas para la gestión de los recursos hídricos en respuesta a los impactos hidrológicos del futuro cambio climático.

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Résumé La plaine de Pingtung est l’une des plus importantes zones de ressource en eau souterraine du Sud-Ouest de Taiwan. La surexploitation de l’eau souterraine durant les deux dernières décennies a conduit à une sérieuse détérioration de la quantité et de la qualité des ressources en eau souterraine dans cette zone. De plus, la manifestation des changements climatiques tend à induire une instabilité des ressources en eau souterraine et renforce l’importance des ressources en eau souterraine. Le Sud-Ouest de Taiwan montre, en particulier, des précipitations annuelles et des nombres annuels de jour de pluie à la baisse. Pour gérer efficacement les ressources en eau souterraine de la Plaine de Pingtung, une approche par modélisation numérique est adoptée pour étudier la réponse du système hydrogéologique aux variabilités climatiques. La construction du modèle hydrogéologique est basée sur les informations géologiques, hydrogéologiques et géochimiques. En appliquant le modèle de régression linéaire aux précipitations pour les deux prochaines décades, le résultat de la modélisation montre que la baisse du niveau d’eau atteint un état alarmant au regard de la décroissance des eaux souterraines disponibles et la contrainte du changement climatique, tandis que l’extension de la zone de niveau bas des eaux souterraines à la cote indique une détérioration de la quantité et de la qualité de l’eau dans le futur. Des stratégies convenables pour la gestion des ressources en eau souterraine en réponse aux impacts hydrologiques de futurs changements climatiques sont impératifs.

     

Development Of A Strategy To Monitor Groundwater Quality On A National Scale South Africa

AbstractLittle is known about the spatial distribution of groundwater quality on a national scale in South Africa. The effective management of the country's groundwater resources is thus difficult, and a need exists for a national network for monitoring groundwater. A literature-based project was initiated with the aim of identifying practical strategies to be used in the establishment of the desired network. Prior to identifying possible strategies, a statement of monitoring-network objectives was developed. Cognisance was also taken of special constraints and considerations, such as responsibility and funding. Various approaches and strategies for establishing national or regional monitoring networks were evaluated, the most appropriate of which were proposed for use in the establishment of a South African network. The strategies included aspects such as information needs, available resources, monitoring frequencies, funding and the use of a pilot-scale study to initiate the netwotk. A responsible person and a review commitee should be appointed and be responsible for the establishment of the network. Some technical issues had to be considered owing to their impact on the strategies to be adopted. The employment of an empirical approach and a hierarchical approach to the development of the network were also considered essential. Work on the network has subsequently started, and many of the proposed strategies have been adopted. RÉSUMÉ: On connaît peu de choses en matière de distribution spatiale de la qualité de l'eau à l'échelle du pays en Afrique du Sud. La gestion efficace des ressources en eaux souterraines du pays est de ce fait difficile; aussi un réseau national de surveillance de la qualité des eaux souterraines est nécessaire. Un programme, s'appuyant sur une analyse documentaire, a été lancé dans le but d'identifier les stratégies pratiques à mettre en oeuvre pour créer ce réseau. Avant d'identifier les différentes stratégies, les objectifs d'un tel réseau de surveillance ont été définis. On a aussi pris en compte des contraintes particulières et des considerations telles que les responsabilités et le financement. Differéntes approches et stratégies pour établir un réseau national de surveillance ont été soumises à évaluation; les plus appropriées ont été proposées pour la création d'un réseau en Afrique du Sud. Les stratégies prennent en compte des aspects comme les besoins d'information, les ressources disponibles, les fréquences de surveillance, le financement et le recours à des études sur sites de réferénce pour lancer le réseau. Un responsable et une commission de contrôle doivent être nommés pour prendre en charge la mise en place de ce réseau. Certains choix techniques doivent être pris en considération quant à leur impact sur les stratégies à adopter. Le recours à une approche empirique et à une approche hiérarchique pour mettre en place ce réseau a aussi été considéré comme essentiel. Le travail sur le réseau a ainsi pu commencer, et la plupart des stratégies proposées ont été adoptées. RÉSUMÉ: Se tiene un conocimiento reducido acerca de la distribución espacial de la calidad de las aguas subterráneas a escala nacional en Sudáfrica. Debido a ello, la gestión efectiva de los recursos hidrogeológicos nacionales es difícil, y se hace necesaria una red nacional de muestreo. Se inició un proyecto bibliográfico con el propósito de identificar estrategias prácticas para el establecimiento de la citada red. Previo a la identificación de posibles estrategias, se planteó una declaración de objetivos de la red de muestreo. Se tuvieron en cuenta tambeén restricciones y consideraciones especiales tales como responsabilidad y financiación. Se evaluaron diversas estrategias para la puesta en marcha de redes nacionales o regionales, y se propusieron las más apropiadas para el establecimiento de una red sudafricana. Las estrategias incluían aspectos tales como información necesaria, recursos disponsibles, frecuencias de muestreo, financiación y el uso de un estudio a escala piloto para la puesta en marcha de la red. Una persona responsable y un comité de revisión deberían ser nombrados y responsabilizarse del establecimiento de dicha red. Algunos aspectos técnicos se consideraron dado su impacto potencial en las estrategias a adoptar. El empleo de un enfoque empírico y de un enfoque jerárquico para el desarrollo de la red se consideraron también esenciales. El trabajo en la red ya ha empezado y muchas de las estrategias propuestas han sido adoptadas.     

Hydrological-drainage analysis in watershed-programme planning: a case from the Deccan basalt,India

Watershed development in India is being adopted increasingly as an integrated mechanism of addressing ecological concerns, particularly in dryland areas. Increasing groundwater recharge constitutes one of the principal objectives of watershed-development programmes because many parts of India face acute shortages of groundwater resources on which rural livelihood depends. A combination of hydrogeological mapping and drainage analysis can form an important tool for planning of watershed-development programmes. Studies on the Kurzadi watershed from the Deccan volcanic province in west-central India illustrate how this technique is useful in selecting sites for artificial recharge of groundwater.The Kurzadi river basin includes three third-order sub-basins that are compared for relative variability in surface-material permeability. Domains of high surface permeability typically indicate relatively higher length ratios and lower drainage density and stream frequency. In the Kurzadi watershed, drainage parameters reveal areas for recharge-related measures and areas where surface-water augmentation measures can be undertaken, even on lower, second-order streams.

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Resumen En la India, se está adoptando el desarrollo de cuenca de forma creciente como un mecanismo integrado para abordar las inquietudes ecológicas, particularmente en zonas áridas. El aumento de la recarga a los acuíferos constituye uno de los objetivos principales de los programas de desarrollo de cuenca, porque muchas zonas de la India deben afrontar períodos acusados de escasez de recursos de aguas subterráneas, de los que dependen los asentamientos rurales. La combinación de cartografía hidrogeológico y de análisis del drenaje puede significar una herramienta importante para la planificación de los programas de desarrollo de cuenca. Los estudios efectuados en la cuenca de Kurzadi, en la Provincia Volcánica de Deccan (región central-occidental de India) ilustran la utilidad de esta técnica con el objeto de seleccionar emplazamientos adecuados para la recarga artificial de acuíferos.La cuenca del río Kurzidi incluye tres subcuencas de tercer orden que han sido comparadas con respecto a la variabilidad relativa de la permeabilidad en superficie. Los dominios de alta permeabilidad superficial son indicadores típicos de relaciones de longitud relativamente mayores y de menor densidad de drenaje y frecuencia de curso fluvial. En la cuenca de Kurzadi, los parámetros de drenaje revelan áreas de medidas relacionadas con la recarga y áreas en las que se puede emprender medidas de aumento de agua superficial, incluso en cursos fluviales menores, de segundo orden.

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Résumé En Inde, la mise en valeur de bassins versants est en train d'être pris en compte de plus en plus comme un mécanisme intégrateur de problèmes concernant l'écologie, en particulier dans les régions sèches. L'accroissement de la recharge des nappes constitue l'un des principaux objectifs des programmes de mise en valeur des bassins versants, parce que de nombreuses régions de l'Inde doivent faire face à une grave pénurie de ressources en eau souterraine, dont dépendent les moyens d'existence en zones rurales. Une combinaison de cartographie hydrogéologique et d'analyse du drainage peut constituer un outil important de planification des programmes de développement des bassins. Des études sur le bassin de Kurzadi, dans la province volcanique du Deccan, dans le centre-ouest de l'Inde, illustre combien cette technique est utile pour décider des sites de recharge artificielle de nappe.Le bassin de la rivière Kurzadi est formé de trois sous-bassins de troisième ordre dont on a comparé la variabilité relative de la perméabilité de surface. Des domaines de forte perméabilité de surface dénotent bien des rapports de longueurs relativement plus forts et une densité de drainage et une fréquence de cours d'eau plus faibles. Dans le bassin de la rivière Kurzadi, les paramètres du drainage révèlent des zones convenant à des mesures relatives à la recharge et des zones où des mesures d'augmentation de l'eau de surface peuvent être entreprises, même sur des cours d'eau plus petits, de second ordre.

     

Groundwater and climate change: a sensitivity analysis for the Grand Forks aquifer,southern British Columbia,Canada

The Grand Forks aquifer, located in south-central British Columbia, Canada was used as a case study area for modeling the sensitivity of an aquifer to changes in recharge and river stage consistent with projected climate-change scenarios for the region. Results suggest that variations in recharge to the aquifer under the different climate-change scenarios, modeled under steady-state conditions, have a much smaller impact on the groundwater system than changes in river-stage elevation of the Kettle and Granby Rivers, which flow through the valley. All simulations showed relatively small changes in the overall configuration of the water table and general direction of groundwater flow. High-recharge and low-recharge simulations resulted in approximately a +0.05 m increase and a –0.025 m decrease, respectively, in water-table elevations throughout the aquifer. Simulated changes in river-stage elevation, to reflect higher-than-peak-flow levels (by 20 and 50%), resulted in average changes in the water-table elevation of 2.72 and 3.45 m, respectively. Simulated changes in river-stage elevation, to reflect lower-than-baseflow levels (by 20 and 50%), resulted in average changes in the water-table elevation of –0.48 and –2.10 m, respectively. Current observed water-table elevations in the valley are consistent with an average river-stage elevation (between current baseflow and peak-flow stages).

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Resumen El acuífero de los Grand Forks, situado al sur de la Columbia Británica central (Canadá) ha sido utilizado como lugar de estudio para modelar la sensibilidad de un acuífero a los cambios en la recarga y el caudal de los ríos de acuerdo con escenarios previstos de cambio climático en la región. Los resultados sugieren que las variaciones en la recarga al acuífero bajo los diversos escenarios, que han sido modelados en régimen estacionario, tienen un impacto mucho menor en las aguas subterráneas que los cambios en el caudal de los ríos Kettle y Granby, que discurren por el valle. Todas las simulaciones muestran diferencias relativamente pequeñas en la configuración regional de los niveles freáticos y en la dirección general del flujo subterráneo. Las simulaciones de recarga elevada y baja causan un incremento de 0,05 m y un decremento de 0,025 m, respectivamente, en los niveles del acuífero. Los cambios de la elevación del río, simulados para reflejar niveles de flujo mayores que los valores pico (en un 20% y un 50%) resultan en cambios medios de los niveles del acuífero de 2,72 m y 3,45 m, respectivamente. Los cambios simulados en la elevación del río para flujos inferiores al caudal de base (en un 20% y en un 50%) provocan descensos en los niveles de 0,48 y 2,10 m, respectivamente. Los niveles actuales del acuífero en el valle son coherentes con una elevación media del nivel en el río (entre el caudal de base actual y los picos de caudal).

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Résumé L'aquifère de Grand Forks, situé en Colombie britannique (Canada), a été utilisé comme zone d'étude pour modéliser la sensibilité d'un aquifère à des modifications de la recharge et du niveau de la rivière, correspondant à des scénarios envisagés de changement climatique dans cette région. Les résultats font apparaître que les variations de recharge de l'aquifère pour différents scénarios de changement climatique, modélisées pour des conditions de régime permanent, ont un impact sur le système aquifère beaucoup plus faible que les changements du niveau des rivières Kettle et Granby, qui coulent dans la vallée. Toutes les simulations ont montré des différences relativement faibles dans la configuration d'ensemble de la nappe et dans la direction générale des écoulements. Des simulations de conditions de recharge forte et de recharge faible produisent respectivement une remontée de 0,05 m et un abaissement de 0,025 m, approximativement, des cotes de la nappe pour l'ensemble de l'aquifère. Des changements simulés de la cote du niveau de la rivière, pour refléter des niveaux plus hauts que ceux des pics de crues (de 20 et de 50%), produisent respectivement des remontées de la nappe de 2,72 et 3,45 m en moyenne. Des changements simulés de l'altitude du niveau de la rivière, pour refléter des niveaux plus bas que ceux de basses eaux (de 20 et de 50%), produisent respectivement des abaissements de la nappe de 0,48 et 2,10 m en moyenne. Les altitudes courantes observées de la nappe dans la vallée sont cohérentes avec une cote moyenne du niveau de la rivière (entre les niveaux courants de basses eaux et de crues).

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Validation of an intrinsic groundwater pollution vulnerability methodology using a national nitrate database

The importance of groundwater for potable supply, and the many sources of anthropogenic contamination, has led to the development of intrinsic groundwater vulnerability mapping. An Analysis of Co-Variance and Analysis of Variance are used to validate the extensively applied UK methodology, based upon nitrate concentrations from 1,108 boreholes throughout England and Wales. These largely confirm the current aquifer and soil leaching potential classifications and demonstrate the benefits of combining soil and low permeability drift information. European legislation such as the Water Framework Directive will require more dynamic assessments of pollutant risk to groundwater. These results demonstrate that a number of improvements are required to future intrinsic groundwater vulnerability methodologies. The vertical succession of geological units must be included, so that non-aquifers can be zoned in the same way as aquifers for water supply purposes, while at the same time recognising their role in influencing the quality of groundwater in deeper aquifers. Classifications within intrinsic vulnerability methodologies should be based upon defined diagnostic properties rather than expert judgement. Finally the incorporation into groundwater vulnerability methodologies of preferential flow in relation to geological deposits, soil type and land management practices represents a significant, but important, future challenge.

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Resumen La importancia de las aguas subterráneas en el abastecimiento de agua potable, y las muchas fuentes de contaminación antropogénica, ha llevado al desarrollo del mapeo de vulnerabilidad a la contaminación intrínseca de aguas subterráneas. Se han utilizado un análisis de co-varianza y análisis de varianza para validar la metodología que se ha aplicado extensamente en UK basada en concentraciones de nitrato de 1108 pozos a través de Inglaterra y Gales. Se confirma ampliamente las clasificaciones actuales de acuíferos y potencial de lixiviación del suelo y se demuestra los beneficios de combinar la información de suelos y derrubios de baja permeabilidad. La legislación europea tal como el Marco Directivo del Agua requerirá evaluaciones más dinámicas del riesgo a la contaminación de agua subterránea. Estos resultados demuestran que se requieren varias mejoras en las metodologías futuras de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de agua subterránea. Tiene que incluirse la secuencia vertical de las unidades geológicas de modo que las unidades que no son acuíferos puedan zonificarse de la misma manera que los acuíferos con fines de abastecimiento de agua, mientras que al mismo tiempo se reconozca el papel que tienen en la influencia de la calidad de agua subterránea en acuíferos profundos. Las clasificaciones de las metodologías de vulnerabilidad intrínseca deberían basarse en las propiedades diagnósticas características más que en el juicio experto. Finalmente la incorporación de flujo preferencial en las metodologías de vulnerabilidad de agua subterránea en relación a las formaciones geológicas, tipo de suelo y prácticas de manejo de la tierra representa un desafío futuro no solo significativo sino que importante.

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Résumé Limportance des eaux-souterraines pour lalimentation en eau potable, et les multiples sources de contaminations anthropiques, ont conduit au développement de cartes de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines aux pollutions. Une analyse de la co-variance et lanalyse de la variance sont utilisées pour valider la méthodologie extensive utilisée en UK, basée sur les concentration en nitrates de 1108 forages en Angleterre et en Ecosse. Ceci confirme les classifications courantes basées sur la nature des aquifères et le potentiel de lessivage des sols, et démontre le bénéfice que lon peut tirer à combiner linformation dérivant des sols et des faibles perméabilités. La législation européenne telle la Directive Cadre Européenne demandera des évaluations plus dynamiques des risques de pollution affectant les eaux souterraines. Ces résultats démontrent quun certain nombre daméliorations sont nécessaires aux futures méthodes de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines. La succession verticale dunités géologiques doit être pris en compte, de telle manière que les parties non-aquifères puissent être zonées de la même manière que les aquifères pour lapprovisionnement en eaux potables, et reconnaître par la même occasion leur influence sur la qualité des eaux souterraines dans les aquifères profonds. Les classifications utilisées dans les méthodes de vulnérabilité intrinsèque devraient être basées sur les propriétés dun diagnostique défini plutôt que sur un jugement expert. Finalement lincorporation, dans les méthodes de vulnérabilité intrinsèque, des écoulements préférentiels en relation avec les formations géologiques, les types de sol et les pratiques daménagement du territoire représentent un challenge futur significatif et ortant.

     

Introductory review of specific factors influencing urban groundwater, an emerging branch of hydrogeology, with reference to Barcelona, Spain

A number of specific factors must be considered when dealing with groundwater in urban areas. Urbanization significantly affects the natural water cycle, both in terms of quantity and quality. In particular, the main contributors to recharge and discharge clearly differ from those in natural systems. Moreover, water can affect underground structures and infrastructure characteristics of cities such as basements, public transport services (trains, underground railways, etc.), and utility conduits. As a result, urban groundwater is emerging as a distinct branch of hydrogeology. The objective of this paper is to review some of the topics that are specific to urban groundwater. These include (1) fluctuations in groundwater levels caused by changes in land and water uses; (2) pollution problems caused by point or non-point sources in urban areas; (3) characterization and quantification of the components contributing to groundwater recharge and discharge; (4) specific characteristics of groundwater flow and solute transport models in urban areas; and (5) integration of data for sustainable urban water management. Some of these issues are illustrated for the particular case of Barcelona, where a comprehensive hydrogeological study has been carried out during the last few years by both the public and the private sectors.

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Resumen Se debe considerar una serie de factores específicos al tratar las aguas subterráneas en áreas urbanas. El proceso de urbanización afecta el ciclo natural del agua de manera significativa tanto en lo que se refiere a cantidad como a calidad. En particular, los contribuyentes principales a la recarga y descarga claramente difieren de aquellos aplicables a los sistemas naturales. Es más, el agua puede afectar los estructuras subterráneas de las ciudades tales como sótanos, servicios de transporte público (trenes, trenes subterráneos) y los servicios básicos. Como resultado de esto, la hidrogeologia urbana está emergiendo como una rama específica de la hidrogeología. El objectivo de este artículo es revisar algunos de los temas que son específicos al agua subterránea urbana. Estos incluyen: 1) Fluctuaciones en los niveles de agua subterránea causados por cambios en los usos de terreno y del agua; 2) Problemas de contaminación causados por fuentes puntuales o no puntuales en áreas urbanas; 3) Caracterización y cuantificación de los componentes que contribuyen a la recarga y descarga de agua subterránea; 4) Características especificas de flujo de agua subterránea y modelos de transporte de solutos en áreas urbanas; y 5) Integración de datos para el manejo sostenible de agua urbana. Algunos de estos puntos se han ilustrados para el caso particular de Barcelona en donde se ha llevado a cabo un estudio hidrogeológico amplio durante los últimos años tanto por el sector privado como el público.

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Résumé Une série de facteurs spécifiques doit être considérée lorsque leau souterraine en région urbaine est étudiée. Lurbanisation affecte significativement le cycle naturel de leau, autant du point de vue quantitatif que qualitatif. Plus particulièrement, les zones de recharge et de décharge diffèrent considérablement des systèmes naturels. Leau souterraine peut affecter les structures souterraines ainsi que les infrastructures municipales telles que les sous-sols, les systèmes de transport publique (trains, métros, ...) et les conduits de service. De ce fait, lhydrogéologie en milieu urbain émerge comme une branche distincte de lhydrogéologie classique. Lobjectif de cet article est de revoir certaines notions qui sont spécifiques à létude de leau souterraine en milieu urbain. Parmi ces notions : 1) les fluctuations de la nappe phréatique causées par des changements dans lutilisation du territoire et de leau, 2) les problèmes de pollution causés par des sources ponctuelles ou diffuses en milieu urbain, 3) la caractérisation et quantification des composants qui contribuent à la recharge et décharge des aquifères, 4) les caractéristiques spécifiques des modèles découlement de leau souterraine et de transport de solutés en milieux urbain, et 5) lintégration des données pour la gestion durable de leau en milieu urbain. Certaines de ces questions sont étudiées pour le cas particulier de la ville de Barcelone où une étude hydrogéologique complète a été menée au cours des dernières années par les secteurs privé et public.

     

A new technique to estimate net groundwater use across large irrigated areas by combining remote sensing and water balance approaches, Rechna Doab, Pakistan

Over-exploitation of groundwater resources threatens the future of irrigated agriculture, especially in the arid and semi-arid regions of the world. In order to reverse this trend, and to ensure future food security, the achievement of sustainable groundwater use is ranking high on the agenda of water policy makers. Spatio-temporally distributed information on net groundwater use—i.e. the difference between tubewell withdrawals for irrigation and net recharge—is often unknown at the river basin scale. Conventionally, groundwater use is estimated from tubewell inventories or phreatic surface fluctuations. There are shortcomings related to the application of these approaches. An alternative methodology for computing the various water balance components of the unsaturated zone by using geo-information techniques is provided in this paper. With this approach, groundwater recharge will not be quantified explicitly, but is part of net groundwater use, and the spatial variation can be quantitatively described. Records of routine climatic data, canal discharges at major offtakes, phreatic surface depth fluctuations, and simplified information on soil textural properties are required as input data into this new Geographic Information System and Remote Sensing tool. The Rechna Doab region (approximately 2.97 million ha), located in the Indus basin irrigation system of Pakistan, has been used as a case study. On an annual basis, an areal average net groundwater use of 82 mm year^–1 was estimated. The current result deviates 65% from the specific yield method. The deviation from estimates using tubewell withdrawal related data is even higher.

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Resumen La sobre-explotación de recursos de agua subterránea amenaza el futuro de la agricultura de riego, especialmente en las regiones áridas y semi-áridas del mundo. Para revertir esta tendencia, y para garantizar seguridad alimentaria futura, la meta del uso sostenible del agua subterránea se encuentra alto en la agenda de los políticos. Información espacial y temporal en cuanto al uso neto de agua subterránea- i.e. la diferencia entre las extracciones de agua de pozos entubados para riego y recarga neta- se desconoce frecuentemente a la escala de cuenca hidrográfica. Generalmente, el uso de agua subterránea se estima a partir de inventarios de pozos o fluctuaciones de superficies freáticas. Existen deficiencias en relación con las aplicaciones de estos enfoques. En este artículo se aporta una metodología alternativa para calcular los diferentes componentes del balance hídrico de la zona no saturada utilizando técnicas geoinformativas. Aunque con este enfoque no se cuantifica de manera explícita la recarga de agua subterránea, la cual es parte del uso neto de agua subterránea, puede describirse cuantitativamente la variación espacial. Para esta nueva herramienta de Sistemas de Información Geográfica y Sensores Remotos se requieren datos de entrada como registros rutinarios de datos climáticos, descargas de canales en salidas principales, fluctuaciones de profundidades de superficies freáticas, e información simplificada de las propiedades texturales de los suelos. Se ha utilizado como estudio de caso la región Rechna Doab (aproximadamente 2.97 millones ha), localizada en el sistema de riego de la cuenca Indus de Pakistán. Se ha estimado un uso promedio areal anual de agua subterránea de 82 mm año^–1. El resultado obtenido difiere en un 65% del método de productividad específica. La diferencia en relación a estimados provenientes de extracciones en pozos entubados es aún mucho más alta.

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Résumé La surexploitation des ressources en eau souterraine menace le futur de lagriculture irrigué, spécialement dans les zones arides et semi-arides du monde. De manière à renverser la tendance, et dassurer la sécurité alimentaire, lutilisation durable des eaux souterraines est devenue une priorité dans lagenda des politiques de leau. La distribution spatio-temporelle de lusage net de leau souterraine (la différence entre l ‹eau pompée et la recharge nette) est rarement connue à léchelle dun bassin versant. Conventionnellement, lutilisation des eaux souterraines est estimée à partir des données de rabattement ou les données de fluctuation du niveau de la nappe phréatique. Il y a des défauts dans ces approches. Une méthodologie alternative pour calculer les différents composants de la balance hydrologique est présentée dans cet article. Avec cette approche, la recharge des eaux souterraines ne sera pas quantifiée de manière explicite, mais sera considérée comme une part de lutilisation nette en eau souterraine, et la variation spatiale peut être décrite quantitativement. Les chroniques des données climatiques, les débits du réseau hydrographique majeur, les fluctuations de la surface de la nappe phréatique, et des données basiques sur la texture du sol sont nécessaires et sont rentrées dans un nouveau Système dInformation Géographique et outil de télédétection. La région de Rechna Doab au Pakistan, environ 2.97 millions dhectare, localisée dans le bassin irrigué de lIndus, a été utilisé comme cas détude. Sur base annuelle, lutilisation nette de leau souterraine est estimée à 82 mm. en moyenne. Le résultat obtenu diffère de 65% du résultat de la méthode du débit spécifique. La différence avec le résultat obtenu en observant le rabattement des puits est encore plus élevée.