Hydrogeological characterization and utilization of the Siguatepeque aquifer, Honduras

Abstract

Sustainable groundwater management is based on hydrogeological information that is usually nonexistent, outdated, or incomplete in developing countries like Honduras. Such is the case of the Siguatepeque aquifer where adequate management strategies are not implemented, jeopardizing the sustainability of the aquifer, which is currently the most important source for water supply. This study determines the hydrogeological units and water balances of the aquifer as a basis for groundwater management. The aquifer limits and a conceptual model were defined, and hydrogeological parameters were compiled based on previous studies. For the first time, a complete well inventory was registered and mapped. Static levels were measured in 25 wells and, based on previous data, it was possible to perform a historical analysis. Recharge was calculated through a soil water balance and extraction was estimated based on 105 monitored wells. Based on hydrogeological conditions, the aquifer (228 km²) is classified as semiconfined with intermediate to low yield for groundwater supply. Average recharge was calculated as 10.7 million m³/year (47.1 mm/year). Wells (506) were registered in the inventory and the average extraction was estimated as 4.5 million m³/year, representing 41.7% of average recharge. Analysis of historical data shows a decrease of groundwater levels especially in the urban area, where almost 80% of the wells are located. In this area, extraction exceeds recharge by 93%. Considering the aquifer’s hydrogeological characteristics and dynamics, and its current utilization regime, the urban area may be facing overexploitation and counter measures should be implemented to avoid further aquifer depletion.

Résumé

La gestion durable des eaux souterraines repose sur des informations hydrogéologiques qui sont généralement inexistantes, obsolètes ou incomplètes dans les pays en développement comme le Honduras. C’est le cas de l’aquifère de Siguatepeque, où des stratégies de gestion adéquates ne sont pas mises en œuvre, mettant en péril la durabilité de l’aquifère, qui est actuellement la principale source d’approvisionnement en eau. Cette étude détermine les unités hydrogéologiques et les bilans hydriques de l’aquifère comme base pour la gestion des eaux souterraines. Les limites de l’aquifère et un modèle conceptuel ont été définis, et les paramètres hydrogéologiques ont été compilés sur la base d’études antérieures. Pour la première fois, un inventaire complet des puits a été enregistré et cartographié. Les niveaux statiques ont été mesurés dans 25 puits et, sur la base des données antérieures, il a été possible d’effectuer une analyse historique. La recharge a été calculée à l’aide d’un bilan hydrique du sol et l’extraction a été estimée sur la base de 105 puits surveillés. Sur la base des conditions hydrogéologiques, l’aquifère (228 km²) est classé comme semicaptif avec un rendement intermédiaire à faible pour l’approvisionnement en eau souterraine. La recharge moyenne a été calculée comme étant de 10.7 millions de m³/an (47.1 mm/an). Des puits (506) ont été enregistrés dans l’inventaire et l’extraction moyenne a été estimée à 4.5 millions de m3/an, ce qui représente 41.7% de la recharge moyenne. L’analyse des données historiques montre une baisse du niveau des eaux souterraines, en particulier dans la zone urbaine, où se trouvent près de 80% des puits. Dans cette zone, l’extraction excède la recharge de 93%. Compte tenu des caractéristiques hydrogéologiques et de la dynamique de l’aquifère, ainsi que de son régime d’utilisation actuel, la zone urbaine pourrait être confrontée à une surexploitation et des contre-mesures devraient être mises en œuvre pour éviter un épuisement plus important de l’aquifère.

Resumen

La gestión sostenible de las aguas subterráneas se basa en información hidrogeológica que suele ser inexistente, obsoleta o incompleta en países en desarrollo como Honduras. Tal es el caso del acuífero de Siguatepeque donde no se implementan estrategias de manejo adecuadas, poniendo en riesgo la sostenibilidad del acuífero, que actualmente es la fuente más importante para el abastecimiento de agua. Este estudio determina las unidades hidrogeológicas y los balances hídricos del acuífero como base para la gestión de las aguas subterráneas. Se definieron los límites del acuífero y un modelo conceptual, y se recopilaron parámetros hidrogeológicos basados en estudios anteriores. Por primera vez, se registró y cartografió un inventario completo de pozos. Se midieron los niveles estáticos en 25 pozos y, basándose en datos anteriores, fue posible realizar un análisis histórico. La recarga se calculó mediante un balance hídrico del suelo y la extracción se estimó basándose en 105 pozos de monitoreo. Basándose en las condiciones hidrogeológicas, el acuífero (228 km²) se clasifica como semiconfinado con un rendimiento de intermedio a bajo para el abastecimiento de aguas subterráneas. La recarga media se calculó en 10.7 millones de m³/año (47.1 mm/año). En el inventario se registraron 506 pozos y la extracción media se estimó en 4.5 millones de m³/año, lo que representa el 41.7% de la recarga media. El análisis de los datos históricos muestra un descenso del nivel de las aguas subterráneas, especialmente en la zona urbana, donde se encuentra casi el 80% de los pozos. En esta zona, la extracción supera a la recarga en un 93%. Teniendo en cuenta las características hidrogeológicas y la dinámica del acuífero, así como su régimen de utilización actual, es posible que la zona urbana esté sufriendo una sobreexplotación, por lo que deberían aplicarse una serie de medidas para evitar un mayor agotamiento del acuífero.

摘要

可持续地下水管理是基于水文地质信息建立, 而通常在类似洪都拉斯等发展中国家, 这些信息不存在、过时或不完整。Siguatepeque含水层就是这样一个案例, 其中未实施适当的管理策略, 危及了含水层的可持续性, 而该含水层目前是最重要的供水来源。本研究确定了含水层的水文地质单元和水量平衡, 以作为地下水管理的基础。定义了含水层的边界和概念模型, 并根据以前的研究整理了水文地质参数。首次完成了完整的井信息登记和绘制。在25口井中测得了静水位, 并根据以前的数据进行了历史分析。通过土壤水量平衡计算了补给量, 并根据监测的105口井估算了开采量。根据水文地质条件, 该蓄水层 (面积228 km²) 被分类为半承压的地下水中等开采到低开采量。平均补给量计算为1070万m³/year (47.1 mm/year)。井信息中登记了506口井, 估计平均开采量为450万m³/year, 相当于平均补给量的41.7%。历史数据分析显示, 地下水位出现下降, 尤其是在城区, 该地区几乎有80%的井位于其中。在该地区, 开采量超过补给量, 超量采水量为93%。考虑到含水层的水文地质特征和动态变化, 以及目前的利用状况, 城区可能面临过度开采, 应采取相应措施避免进一步损耗含水层。

Resumo

O gerenciamento sustentável de águas subterrâneas é baseado nas informações hidrogeológicas que normalmente são inexistentes, desatualizadas ou incompletas em países em desenvolvimento como Honduras. Assim é o caso do aquífero Siguatepeque onde estratégias de gerenciamento adequadas não são implementadas, prejudicando a sustentabilidade do aquífero, que é atualmente a fonte de fornecimento de água mais importante. Esse estudo determina as unidades hidrogeológicas e o balanço hídrico do aquífero como base para o gerenciamento de águas subterrâneas. Os limites do aquífero e o modelo conceitual foram definidos, e os parâmetros hidrogeológicos foram compilados baseados em estudos anteriores. Pela primeira vez, um inventário de poço completo foi registrado e mapeado. Níveis estáticos foram medidos em 25 poços, e baseado em dados anteriores, foi possível performar uma análise histórica. A recarga foi calculada através do balanço hídrico do solo e a extração foi estimada baseada em 105 poços monitorados. Baseado em condições hidrogeológicas, o aquífero (228 km²) foi classificado como semiconfinado com rendimento de baixo a intermediário para o fornecimento de água. A recarga média foi calculada como 10.7 milhões m³/ano (47.1 mm/ano). Os poços (506) foram registrados no inventário e a extração média foi estimada como 4.5 milhões m³/ano representando 41.7% da recarga média. Análise dos dados históricos demonstram uma redução nos níveis de águas subterrâneas, especialmente na área urbana, onde quase 80% dos poços estão localizados. Nessa área, a extração excede a recarga em 93%. Considerando as dinâmicas e características hidrogeológicas do aquífero, e seu regime atual de utilização, a área urbana pode enfrentar superexploração e medidas contrárias devem ser implementadas para evitar futuro esgotamento do aquífero.

Appendix

Tables used in recharge calculations are presented.

Table 3 Infiltration coefficient components (Modified from Schosinsky and Losilla 2000)

Table 4 Permanent wilting point (PWP) and field capacity (FC) in percent by weight of dry soil of different soil textures (modified from Grassi 1976)

Table 5 Root depth of different crops (modified from Grassi 1976)