Aquifer overexploitation: what does it mean?

Abstract.

Groundwater overexploitation and aquifer overexploitation are terms that are becoming common in water-resources management. Hydrologists, managers and journalists use them when talking about stressed aquifers or some groundwater conflict. Overexploitation may be defined as the situation in which, for some years, average aquifer abstraction rate is greater than, or close to the average recharge rate. But rate and extent of recharge areas are often very uncertain. Besides, they may be modified by human activities and aquifer development. In practice, however, an aquifer is often considered as overexploited when some persistent negative results of aquifer development are felt or perceived, such as a continuous water-level drawdown, progressive water-quality deterioration, increase of abstraction cost, or ecological damage. But negative results do not necessarily imply that abstraction is greater than recharge. They may be simply due to well interferences and the long transient period that follow changes in the aquifer water balance. Groundwater storage is depleted to some extent during the transient period after abstraction is increased. Its duration depends on aquifer size, specific storage and permeability. Which level of "aquifer overexploitation" is advisable or bearable, depends on the detailed and updated consideration of aquifer-development effects and the measures implemented for correction. This should not be the result of applying general rules based on some indirect data. Monitoring, sound aquifer knowledge, and calculation or modelling of behaviour are needed in the framework of a set of objectives and policies. They should be established by a management institution, with the involvement of groundwater stakeholders, and take into account the environmental and social constraints. Aquifer overexploitation, which often is perceived to be associated with something ethically bad, is not necessarily detrimental if it is not permanent. It may be a step towards sustainable development. Actually, the term aquifer overexploitation is mostly a qualifier that intends to point to a concern about the evolution of the aquifer-flow system in some specific, restricted points of view, but without a precise hydrodynamic meaning. Implementing groundwater management and protection measures needs quantitative appraisal of aquifer evolution and effects based on detailed multidisciplinary studies, which have to be supported by reliable data.

Resumé.

La surexploitation de l'eau souterraine et la surexploitation des nappes sont des termes qui deviennent d'usage commun en gestion de l'eau. Plusieurs hydrologues, aménageurs et journalistes en font usage quand on parle d'une nappe exploitée intensivement et qui présente des situations conflictives. On peut définir la surexploitation comme étant la situation dans laquelle l'extraction moyenne d'eau souterraine est plus grande ou proche de la recharge moyenne pendant quelques années. Mais le taux ansi que la surface de cette recharge sont souvent tres incertains et peuvent changer dûs a des activitées humaines et à l'exploitation de la nappe elle-méme. Du point de vue pratique on souvent considère qu'il y a surexploitation quand on observe or on s'aperçoit de certains résultats négatifs de l'exploitation, tels qu'une diminution continue du niveau de l'eau, une detérioration de sa qualité, une augmentation du coût d' extraction, ou dommages écologiques. Mais ces effets négatifs n' impliquent pas nécessairement que l'extraction soit plus grande que la recharge. Ils peuvent étre simplement le résultat d'interférences ou d'une longue période transitoire qui suivent les changements dans les termes du bilan hydrique. Cette période transitoire a une durée que dépend de la taille de la nappe, et de son coefficient d' emmagasinement et de sa perméabilité. Les extractions d'eau de la nappe comportent une diminution de l'emmagasinement d'eau souterraine pendant le période transitoire. A fin de pouvoir décider du degré de "surexploitation de la nappe" conseillé ou admisible on a besoin de la description detaillée et à jour des effets de l'exploitation et des mesures de correction adoptées. Cette décision ne peut pas étre prise uniquement à partir de regles générales et l'appui de quelques observations indirectes. On a besoin de controle, d'une bonne connaissance de la nappe, et de calculer ou modeliser le comportement, en faisant appel à l'ensemble des objectifs et politiques établies par une institution de gestion, avec l'implication des personnes qui sont intéressées par l'eau souterraine, et tenant compte des conditions environmentales et sociales. La surexploitation de nappes, qui souvent est associée a quelque chose éthiquement nocive, n'est pas necessairement ainsi pendant un certain temps, et peut être une étape dans l'évolution vers un développement durable. Réellement la designation de surexploitation de nappes est surtout un adjectif que a pour but de qualifier une évolution préoccupante sous certains points de vue, mais sans une signification hydrodynamique précise. Pour adopter des mesures de gestion et protection, on a besoin de l'évaluation quantitative de l'évolution de la nappe et de ses effets, ce qui doit déboucher sur des études detaillées dans un contexte multidisciplinaire, et sur de bonnes données.

Resumen.

La sobreexpolotación del agua subterránea y la sobreexplotacion de acuíferos son conceptos que se están convirtiendo en términos de uso común en gestión hídrica. Muchos hidrólogos, gestores y periodistas las usan para referirse a un acuífero explotado intensamente o que presenta situaciones conflictivas. La sobreexplotación se puede definir como la situación en la que durante varios años la extracción media de agua subterránea de un acuífero supera o se aproxima a la recarga media. Pero la tasa y también la superficie sobre la que se realiza esta recarga son a menudo muy inciertas, y pueden cambiar por actividades humanas y por la propia explotación del acuífero. Sin embargo, en la práctica se suele considerar que hay sobreexplotación cuando se observan o se perciben ciertos resultados negativos de la explotación, tales como un descenso continuado del nivel del agua, un deterioro de su calidad, un encarecimiento del agua extraída, o daños ecológicos. Pero estos efectos no están necesariamente relacionados con el hecho de que la extracción sea mayor que la recarga, puesto que pueden ser simplemente el resultado de interferencias o del dilatado período transitorio que sigue a los cambios en los términos del balance de agua, y cuya duración depende del tamaño del acuífero, y de su permeabilidad y coeficiente de almacenamiento. Las extracciones del acuífero suponen una disminución del almacenamiento de agua subterránea durante este periodo transitorio. Para decidir que grado de "sobreexplotación del acuífero" es aconsejable o admisible hace falta la consideración detallada y actualizada de los efectos de la explotación y las medidas de corrección que se adopten. Para esa decisión no basta con reglas generales y el apoyo de algunas observaciones indirectas. Se necesitan observaciones de control, buen conocimiento del acuífero y cálculos o modelación del comportamiento, y todo ello en el marco de un conjunto de objetivos y políticas establecidas por una institución de gestión, con la implicación de aquellos que tienen un interés en el agua subterránea, y teniendo en cuenta los condicionantes ambientales y sociales. La sobreexplotación de acuíferos, que con frecuencia suele asociarse a algo éticamente malo, no tiene por qué ser necesariamente así durante cierto tiempo, sino una etapa en la evolución hacia un desarrollo sustentable. En la realidad la designación de sobreexplotación de acuíferos es principalmente un adjetivo que trata de calificar a una evolución preocupante bajo determinados puntos de vista, sin que tenga una significación hidrodinámica precisa. Para adoptar medidas de gestión y de protección se necesita la evaluación cuantitativa de la evolución del acuífero y sus efectos, que se derivan de estudios de detalle en un contexto multidisciplinar y de datos fiables.