Groundwater evolution beneath Hat Yai, a rapidly developing city in Thailand

Abstract.

Many cities and towns in South and Southeast Asia are unsewered, and urban wastewaters are often discharged either directly to the ground or to surface-water canals and channels. This practice can result in widespread contamination of the shallow groundwater. In Hat Yai, southern Thailand, seepage of urban wastewaters has produced substantial deterioration in the quality of the shallow groundwater directly beneath the city. For this reason, the majority of the potable water supply is obtained from groundwater in deeper semi-confined aquifers 30–50 m below the surface. However, downward leakage of shallow groundwater from beneath the city is a significant component of recharge to the deeper aquifer, which has long-term implications for water quality. Results from cored boreholes and shallow nested piezometers are presented. The combination of high organic content of the urban recharge and the shallow depth to the water table has produced strongly reducing conditions in the upper layer and the mobilisation of arsenic. A simple analytical model shows that time scales for downward leakage, from the surface through the upper aquitard to the semi-confined aquifer, are of the order of several decades.

Résumé.

De nombreuses villes du sud et du sud-est de l'Asie ne possèdent pas de réseaux d'égouts et les eaux usées domestiques s'écoulent souvent directement sur le sol ou dans des canaux et des cours d'eau de surface. Ces pratiques peuvent provoquer une contamination dispersée de la nappe phréatique. A Hat Yai (sud de la Thaïlande), les infiltrations d'eaux usées domestiques sont responsables d'une détérioration notable de la qualité de la nappe phréatique directement sous la ville. Pour cette raison, la majorité de l'eau potable est prélevée dans des aquifères semi-captifs plus profonds, situés entre 30 et 50 m sous la surface. Cependant, une drainance à partir de la nappe phréatique sous la ville constitue une composante significative de la recharge de l'aquifère plus profond, ce qui aura, à long terme, des implications sur la qualité de l'eau. Les résultats fournis par des forages carottés et des piézomètres peu profonds sont présentés. La combinaison entre une concentration élevée en matières organiques, provenant de la recharge par les eaux usées domestiques, et la faible profondeur de la nappe a produit des conditions fortement réductrices dans le niveau supérieur et une mobilisation de l'arsenic. Un modèle analytique simple montre que les échelles de temps pour la drainance vers le bas, à partir de la surface au travers de l'imperméable supérieur vers l'aquifère semi-captif, sont de l'ordre de quelques dizaines d'années.

Resumen.

Muchas ciudades en el sur y sudeste de Asia carecen de sistemas de saneamiento, por lo que las aguas residuales urbanas son a menudo vertidas bien directamente al suelo o bien a canales de aguas superficiales. Esta práctica puede provocar la contaminación difusa de las aguas subterráneas someras. En Hat Yai, al sur de Tailandia, la percolación de aguas residuales urbanas ha producido un deterioro substancial de la calidad del acuífero somero sobre el que se sitúa la ciudad. Por ello, la mayor parte del suministro de agua potable se obtiene a partir de aguas subterráneas de acuíferos semiconfinados más profundos, localizados entre 30 y 50 m bajo la superficie. No obstante, el goteo desde el acuífero freático constituye una fracción importante de la recarga al acuífero profundo, hecho que tiene implicaciones en lo que respecta a la calidad del agua a largo plazo. Se presentan en este artículo los resultados de testigos de sondeos y de multi-piezómetros someros. El alto contenido en materia orgánica de las aguas urbanas, unido a la cercanía del nivel freático, ha producido la movilización de arsénico al crearse condiciones altamente reductoras. Un modelo matemático sencillo indica que el tiempo de tránsito desde la superficie hasta el acuífero semiconfinado es del orden de varias décadas.