Long-term improvement of agricultural vegetation by floodwater spreading in the Gareh Bygone Plain, Iran. In the pursuit of human security, is artificial recharge of groundwater more lucrative than selling oil?

Abstract

In southern Iran’s Gareh Bygone Plain, water-supply qanats in four mixed farming communities were desiccated by over-pumping of illegal dug wells throughout the area. Emergency situations developed, resulting in city-ward migration. Since 1983, 193 million m³ of water has been supplied to those communities by floodwater spreading (FWS) to facilitate spate irrigation of sandy rangeland (2,034 ha) and artificial recharge of groundwater (ARG), of which 76 % has recharged the aquifer. This resulted in a reverse migration of the population. The irrigated area in the 2010–2011 growing season increased 13.2 fold when compared to the pre-FWS period, and year-round forage for about 700 sheep has been provided since 1991. The ARG is a logical alternative to building large dams in Iran; 420,000 km² of coarse-grained alluvium provides capacity to store 5,000 km³ of water, representing more than ten times the annual precipitation of the whole country. As the equivalent cost for building dams to accommodate that volume is estimated at US$12.5 × 10¹², the potential value of the alluvium may be realized. ARG on the recharge areas of 33,000 of the desiccated qanats eventually could rejuvenate them. As agricultural commodities absorb 19 % of the monetary value of Iran’s imports, and ARG activities could supply the water to produce them, alluvium is even more valuable than oil, which provides foreign exchange. More importantly, ARG on 140,000 km² of the alluvium could strengthen the capacity to adapt to droughts and reduce the number and impact of water-related emergency situations.

Résumé

Dans la plaine de Gareh Bygone dans le sud de l’Iran, les systèmes de drainage des eaux souterraines dans quatre communautés agricoles ont été asséchés par le pompage excessif dans des puits creusés illégalement dans toute la région. Des situations d’urgence ont pris place, entraînant une migration des populations vers les villes. Depuis 1983, 193 millions de m³ d’eau ont été fournies à ces communautés par épandage des eaux de crues afin de faciliter l’irrigation de terrains sableux (2,034 ha) et la recharge artificielle des eaux souterraines; 76 % de ce volume ont contribué à la recharge de l’aquifère. Cela a conduite à une inversion de la migration de la population. La surface irriguée au cours de la saison des cultures 2010–2011 a été multipliée par 13.2 par comparaison à la période pré-épandage des eaux de crues, et l’équivalent d’une année de fourrage pour environ 700 moutons a été fournie depuis 1991. La recharge artificielle des eaux souterraines est une alternative logique à la construction de grands barrages en Iran; 420,000 km² d’alluvions grossières permettent une capacité de stockage de 5,000 km³ d’eau, ce qui représente plus de dix fois les précipitations annuelles de l’ensemble du pays. Le coût équivalent pour la construction de barrages pour un tel volume étant estimé à US$12.5 × 10¹², la valorisation potentielle des alluvions peut apparaître réalisable. La recharge artificielle des eaux souterraines sur les surfaces de recharge des 33,000 systèmes de drainage des eaux souterraines par tunnel (qanats) desséchés pourrait contribuer à les réactiver. Comme les produits issus de l’agriculture absorbent 19 % de la valeur monétaire des imports iraniens, et que les activités de recharge artificielle des eaux souterraines pourraient fournir de l’eau pour la production agricole, les alluvions apparaissent comme étant plus précieuse que le pétrole, qui fournit la valeur du change. Plus important encore, la recharge artificielle des eaux souterraines sur 140,000 km² d’alluvions pourrait renforcer la capacité d’adaptation à la sécheresse et réduire le nombre et l’impact des situations d’urgence associées à l’eau.

Resumen

En la llanura sureña de Gareh Bygone en Irán, los qanats de abastecimiento de agua a cuatro comunidades agrícolas mixtas fueron desecados por sobrebombeo de pozos ilegales excavados en toda la zona. Se desarrollaron situaciones de emergencia, que resultaron en la migración hacia las ciudades. Desde 1983, 193 millones de m³ de agua han sido suministrados a dichas comunidades por la difusión del agua de inundación (FWS) para facilitar el riego por inundación de las áreas arenosas (2,034 ha) y la recarga artificial del agua subterránea (ARG), de los cuales el 76 % ha recargado el acuífero. Esto dio lugar a una migración inversa de la población. La superficie de riego en la estación de crecimiento 2010–2011 se incrementó 13.2 veces en comparación con el período pre-FWS, y las plantas forrajeras anuales proporcionaron para alrededor de 700 ovejas desde 1991. El ARG es una alternativa lógica a la construcción de grandes represas en Irán; 420,000 km² de aluvión de grano grueso proporciona la capacidad para almacenar 5,000 km³ de agua, lo que representa más de diez veces la precipitación anual de todo el país. Puesto que el costo equivalente para la construcción de presas para albergar a ese volumen se estima en US$12.5 × 10¹², el valor potencial de los aluviones debe ser tenido en cuenta. El ARG en las zonas de recarga de 33,000 de los qanats desecados eventualmente podría rejuvenecerlos a ellos. Como los productos agrícolas absorben el 19 % del valor monetario de las importaciones de Irán, y las actividades ARG podrían suministrar el agua para producirlos, los aluviones son aún más valiosos que el petróleo, para proporcionar divisas. Más importante aún, los ARG sobre 140,000 km² del aluvión podrían fortalecer la capacidad para adaptarse a las sequías y reducir el número y el impacto de las situaciones de emergencia relacionadas con el agua.

摘要

在伊朗南部的Gareh Bygone平原,由于从非法挖掘的井中过量抽水,致使四个混合的农业社区供水坎井被疏干。紧急状况持续发展,导致人口向城市方向迁移。自从1983年,通过洪水蔓延向这些社区供水1.93亿方水,促进了砂质牧场(2034公顷)的漫灌和地下水人工补给,其中76%补给了含水层。这导致了人口的逆向迁移。2010–2011年生长季节灌溉面积与洪水蔓延前相比增加了13.2倍,自从1991年提供了大约700只羊一年的饲料。地下水补给是伊朗建设大型水坝合理选择;42万平方千米的粗颗粒冲积层提供了5000立方千米的储存能力,是全国年降水量的10倍多。建设储存如此水量 的大坝所花的开支估计为12.5 × 10¹²美元,因此,就可实现冲积层的潜在价值。对33000个干燥的坎儿井的补给区,地下水人工补给最终能恢复他们。农产品承担19%的伊朗进口的货币价值,地下水人工补给活动能产生他们供给水,冲积层甚至比石油更珍贵,在于它提供外汇。更重要的是,地下水人工补给对140000平方公里的冲积层可以加强能力适应干旱和减少与水有关的紧急情况的影响。

چکیده

پيامد آبكشي بي‌رويه از چاههاي غير مجاز، خشكيدن كاريزهايي بود كه آب چهار روستا را در دشت گربايگان در جنوب ايران تامين مي‌كردند. اين نابخردي سبب بحراني شدن شرايط زيست و مهاجرت گروهي روستاييان به شهرها شد. بناي 2034 هكتار شبكه‌هاي گسترش سيلاب براي آبياري سيلابي و تغذيه‌ي مصنوعي آبخوانها از دي1361 تا 1375، سبب مهار شدن 193 ميليون مترمكعب سيلاب و نفوذ 76 در صد آن به آبخوان شد. نتيجه اين كار ايجاد انگيزه‌ي بازگشت در بيشتر مهاجران به روستاهايشان بود. در نتيجه اجراي اين طرح در سال زراعي 1390−1389، مساحت پهنه‌ي كشتزارهاي آبيانه 13.2 برابر سال 1361 شد. افزون بر آن، از سال 1369 تاكنون، سالانه براي 700 واحد دامي علوفه‌ي مغذي تهيه شده است. تغذيه‌ي مصنوعي آبخوانها گزينه‌اي بخردانه را در برابر ساختن سدهاي بزرگ پيشنهاد مي‌كند. 420 هزار كيلومتر مربع از پهنه‌ي ايران را آبرفتهاي درشت دانه‌ي ژرف پوشانده‌اند. گنجايش اين آبخوانهاي 5000 كيلومتر مكعب، يعني 10 برابر بارندگي سالانه‌ي سراسر ايران است. اگر هزينه‌ي فراهم ساختن يك متر مكعب گنجايش در سراب سدهاي بزرگ 2.5 دلار آمريكاي منظور گردد، ارزش بالقوه‌ي اين فضاي تهي 10¹² ×12.5لار است. افزون بر آن، گسترش سيلاب بر فراز آبخوانهاي 33000 رشته كاريز خشكيده، سبب به راه افتادن دو باره‌ي آنها خواهد شد. 19 درصد ارزش واردات ايران در سال 1392 مربوط به مواد غذايي است كه در صورت در دسترس بودن آب مي‌توان بخشي از آن را در كشور توليد كرد. از آن جا كه تغذيه‌ي مصنوعي آبخوانها آب مورد نياز را فراهم مي‌آورد، ارزش آبرفتها بيش از نفتي است كه از فروش آن ارز لازم براي خريدن مواد غذايي به دست مي‌آيد. تغذيه‌ي مصنوعي آبخوانها در پهنه‌ي 140000 كيلومتر مربع، توان ايران را براي مقابله با خشكسالي و كاهش بحرانهاي مربوطه مي‌افزايد.

No sul da planície Gareh Bygone no Irã, quatro qanats de abastecimento de água de comunidades com agricultura diversificada foram dessecados por excesso de bombeamento de poços cavados de forma ilegal por toda a área. As situações de emergência desenvolvidas resultaram em migrações para a cidade. Desde 1983, 193 milhões de m³ de água foram fornecidos a essas comunidades por água de inundação (AI), a fim de facilitar a irrigação por inundação em pastagens arenosas (2,034 ha) e a recarga artificial (RA) das águas subterrâneas, das quais 76 % recarregam o aquífero. Isto resultou em uma migração inversa da população. A área irrigada na safra (2010–2011) aumentou em 13.2 vezes quando comparada com o período pré-AI, e a forragem anual de cerca de 700 ovelhas tem sido fornecida desde 1991. A RA das águas subterrâneas é uma alternativa lógica para a construção de grandes barragens no Irã; 420,000 km² de aluvião de granulação grossa apresentam capacidade para armazenar 5,000 km³ de água, o que representa mais de dez vezes a precipitação anual de todo o país. Como o custo equivalente para a construção de barragens para acomodar esse volume é estimado em US $ 12.5 × 10¹², o valor potencial do aluvião pode ser considerado. A RA das águas subterrâneas nas áreas de recarga de 33,000 dos qanats dessecados poderia, eventualmente, rejuvenescê-los. Como as commodities agrícolas absorvem 19 % do valor monetário das importações do Irã, e as atividades de RA das águas subterrâneas poderiam proporcionar água para produzi-las, o aluvião é ainda mais valioso do que o petróleo, que gera câmbio externo. Mais importante, a RA das águas subterrâneas em 140,000 km² de aluvião poderia reforçar a capacidade de adaptação às secas e reduzir o número e impacto das situações de emergência relacionadas a água.

Appendix 1

In recognition of Dr. Kowsar’s achievements in floodwater harvesting, particularly for the artificial recharge of groundwater, the Gareh Bygone Plain research site, which has been in operation since 1983, was named after him. Kowsar Floodwater Spreading and Aquifer Management Research, Training and Extension Station (Kowsar Station) was inaugurated in 1992.