Hydrogeology Journal

, Volume 11, Issue 3, pp 333–342

A catchment water balance model for estimating groundwater recharge in arid and semiarid regions of south-east Iran

Authors

  • E. Khazaei
    • Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Iran
  • A. E. F. Spink
    • School of Civil Engineering, University of Birmingham, UK
  • James W. Warner
    • Department of Civil Engineering, Colorado State University, USA
Paper

DOI: 10.1007/s10040-003-0266-4

Cite this article as:
Khazaei, E., Spink, A. & Warner, J. Hydrogeology Journal (2003) 11: 333. doi:10.1007/s10040-003-0266-4

This paper presents a new model of the rainfall-runoff-groundwater flow processes applicable to semiarid and arid catchments in south-east Iran. The main purpose of the model is to assess the groundwater recharge to aquifers in these catchments. The model takes into account main recharge mechanisms in the region, including subsurface flow in the valley alluvium in mountainous areas and recharge from the bed of ephemeral rivers. It deals with the effects of spatial variation in the hydrological processes by dividing the catchment into regions of broad hydrologic similarity named as highland, intermediate and aquifer areas. The model is based on the concept of routing precipitation within and through the catchment. The model has been applied to the Zahedan catchment and the results indicate that the groundwater level estimated by the recharge model generally is in agreement with the behaviour of groundwater levels in observation wells. The sensitivity analysis indicates that when the rainfall in the aquifer area is used to replace the values recorded in the intermediate area and the highland area, the recharge estimates are reduced by 42-87%. This result supports the division of the catchment into different zones of hydrological similarity to account for spatial variability of hydrological processes.

Arid and semiarid regions Catchment Groundwater recharge Iran Water balance model

Ce papier présente un nouveau modèle de processus d'écoulement pluie - ruissellement - écoulement souterrain applicable aux bassins de régions arides et semi-arides du sud-est de l'Iran. Le principal but de ce modèle est d'évaluer la recharge des nappes dans ces bassins. Le modèle prend en compte les principaux mécanismes de recharge dans cette région, qui sont les écoulements souterrains dans les alluvions des vallées en région montagneuse et la recharge dans le lit des cours d'eau temporaires. Il aborde les effets des variations spatiales des processus hydrologiques en divisant le bassin en différentes régions possédant des caractères hydrologiques assez semblables, telles que les régions de montagne, intermédiaire et aquifère. Le principe du modèle est basé sur le concept de transfert de précipitation dans et au travers du bassin. Le modèle a été appliqué au bassin de Zahedan et les résultats indiquent que le niveau de la nappe estimé par le modèle de recharge est généralement en bon accord avec le comportement général du niveau de la nappe observé dans les puits. L'analyse de sensibilité indique que lorsque la pluie de la région aquifère est utilisée à la place des valeurs enregistrées dans la région intermédiaire et la région de montagne, l'estimation de la recharge est sous-évaluée de 42 à 87%. Ce résultat justifie la division du bassin en différentes zones hydrologiques pour prendre en compte la variabilité spatiale des processus hydrologiques.

Este artículo presenta un nuevo modelo de los procesos de precipitación-escorrentía-flujo subterráneo para cuencas áridas y semiáridas del Sudeste de Irán. El objetivo del modelo es determinar la recarga a los acuíferos de esas cuencas. El modelo considera los mecanismos principales de recarga en la región, es decir, de flujo subsuperficial de los aluviales en zonas montañosas y de recarga de cursos fluviales efímeros. Trata los efectos de la variabilidad espacial en los procesos hidrológicos, para lo que divide la cuenca en tres regiones diferentes de similitud hidrológica: Tierras Altas, Intermedias y Acuíferas. El modelo se basa en el concepto de dirigir la precipitación dentro y a través de la cuenca. Se ha aplicado a la cuenca de Zahedan, y los resultados indican que los niveles piezométricos estimados con el modelo de recarga reproducen el comportamiento general de los niveles medidos en pozos de observación. El análisis de sensibilidad indica que, cuando se usa la precipitación en la superficie del acuífero para sustituir los valores registrados en la zona Intermedia y en las Tierras Altas, se obtiene una reducción en la estimación de la recarga del 42% al 87%. Este resultado confirma que la división de la cuenca en zonas de similitud hidrológica sirve para tener en cuenta la variabilidad espacial de los procesos hidrológicos.

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