Published August 11, 2022 | Version v1
Publication Open

A multi-criteria approach of assessing groundwater potential, recharge and flow in the transboundary Tuli Karoo Basin

Creators

  • 1. University of Zimbabwe

Description

Abstract Quantitative estimates of amount of groundwater resources are required in the transboundary Tuli Karoo Basin to better manage and promote sustainable conjunctive use of the aquifer. Unfortunately, such important data and information are lacking. The aim of this study was to map groundwater potential zones and model groundwater recharge as well as groundwater flow in the Tuli Karoo Basin (12,164 km2) using geospatial techniques. To delineate groundwater potential zones, nine thematic maps of groundwater conditioning factors were computed and weighted using Saaty's Analytical Hierarchy Process (AHP). To validate the groundwater potential map, a Kruskal–Wallis test was performed. Groundwater recharge and groundwater flow direction were estimated in a coupled Geographic Information System (GIS) and modelling environment using the soil–water–balance model (SWB) and British Geological Survey (BGS) groundwater tool, respectively. Results for groundwater potential mapping showed that the area is dominated by high ground water potential which covers about 57.8% (6,915.1 km2) of the basin. The Kruskal–Wallis test showed that the median values of the borehole yields vary significantly between the different groundwater potential zone classes (P-value <0.0001). Estimated groundwater recharge using SWB model showed that the maximum annual potential recharge for the Tuli Karoo Basin was 13.2 mm/year for the 10-year period from 2010 to 2020. Results from the BGS tool for groundwater flow show that the dominant groundwater flow direction is southeast. The results showed that there is no link between groundwater flow direction and surface water flow direction. This study is relevant in water development policy, water-related development aid, community planning and technical decision making for hydrogeologists, catchment managers, water planners and non-specialists alike.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مطلوب تقديرات كمية لكمية موارد المياه الجوفية في حوض تولي كارو العابر للحدود لتحسين إدارة وتعزيز الاستخدام المجتمعي المستدام لطبقة المياه الجوفية. لسوء الحظ، لا توجد مثل هذه البيانات والمعلومات المهمة. كان الهدف من هذه الدراسة هو رسم خريطة للمناطق المحتملة للمياه الجوفية ونموذج إعادة تغذية المياه الجوفية وكذلك تدفق المياه الجوفية في حوض تولي كارو (12,164 كم 2) باستخدام التقنيات الجغرافية المكانية. لتحديد المناطق المحتملة للمياه الجوفية، تم حساب تسع خرائط مواضيعية لعوامل تكييف المياه الجوفية وترجيحها باستخدام عملية التسلسل الهرمي التحليلي في ساتي (AHP). للتحقق من صحة خريطة إمكانات المياه الجوفية، تم إجراء اختبار Kruskal - Wallis. تم تقدير تغذية المياه الجوفية واتجاه تدفق المياه الجوفية في نظام المعلومات الجغرافية المقترن وبيئة النمذجة باستخدام نموذج توازن التربة والمياه (SWB) وأداة المياه الجوفية للمسح الجيولوجي البريطاني (BGS)، على التوالي. أظهرت نتائج رسم خرائط المياه الجوفية المحتملة أن المنطقة تهيمن عليها إمكانات المياه الجوفية العالية التي تغطي حوالي 57.8 ٪ (6915.1 كم 2) من الحوض. أظهر اختبار Kruskal - Wallis أن القيم الوسيطة لعائدات الآبار تختلف اختلافًا كبيرًا بين فئات المناطق المحتملة للمياه الجوفية المختلفة (P - value <0.0001). أظهرت التغذية المقدرة للمياه الجوفية باستخدام نموذج SWB أن الحد الأقصى للتغذية السنوية المحتملة لحوض تولي كارو كان 13.2 مم/سنة لفترة السنوات العشر من 2010 إلى 2020. تظهر النتائج من أداة نظام تحديد المواقع الأساسي لتدفق المياه الجوفية أن اتجاه تدفق المياه الجوفية السائد هو الجنوب الشرقي. أظهرت النتائج أنه لا توجد صلة بين اتجاه تدفق المياه الجوفية واتجاه تدفق المياه السطحية. هذه الدراسة ذات صلة بسياسة تنمية المياه، ومساعدات التنمية المتعلقة بالمياه، والتخطيط المجتمعي واتخاذ القرارات الفنية لأخصائيي الهيدروجيولوجيا، ومديري مستجمعات المياه، ومخططي المياه وغير المتخصصين على حد سواء.

Translated Description (French)

Résumé Des estimations quantitatives de la quantité de ressources en eaux souterraines sont nécessaires dans le bassin transfrontalier de Tuli Karoo pour mieux gérer et promouvoir l'utilisation conjointe durable de l'aquifère. Malheureusement, ces données et informations importantes font défaut. L'objectif de cette étude était de cartographier les zones potentielles d'eaux souterraines et de modéliser la recharge des eaux souterraines ainsi que l'écoulement des eaux souterraines dans le bassin de Tuli Karoo (12 164 km2) à l'aide de techniques géospatiales. Pour délimiter les zones potentielles des eaux souterraines, neuf cartes thématiques des facteurs de conditionnement des eaux souterraines ont été calculées et pondérées à l'aide du processus de hiérarchie analytique (PHA) de Saaty. Pour valider la carte du potentiel des eaux souterraines, un test de Kruskal–Wallis a été réalisé. La recharge des eaux souterraines et la direction de l'écoulement des eaux souterraines ont été estimées dans un environnement couplé de système d'information géographique (SIG) et de modélisation à l'aide du modèle d'équilibre sol-eau (SWB) et de l'outil d'eau souterraine du British Geological Survey (BGS), respectivement. Les résultats de la cartographie du potentiel des eaux souterraines ont montré que la zone est dominée par un potentiel élevé des eaux souterraines qui couvre environ 57,8 % (6 915,1 km2) du bassin. Le test de Kruskal–Wallis a montré que les valeurs médianes des rendements du trou de forage varient considérablement entre les différentes classes de zones potentielles d'eau souterraine (valeur P< 0,0001). La recharge estimée des eaux souterraines à l'aide du modèle SWB a montré que la recharge potentielle annuelle maximale pour le bassin de Tuli Karoo était de 13,2 mm/an pour la période de 10 ans allant de 2010 à 2020. Les résultats de l'outil BGS pour l'écoulement des eaux souterraines montrent que la direction dominante de l'écoulement des eaux souterraines est le sud-est. Les résultats ont montré qu'il n'y a pas de lien entre la direction de l'écoulement des eaux souterraines et la direction de l'écoulement des eaux de surface. Cette étude est pertinente dans la politique de développement de l'eau, l'aide au développement liée à l'eau, la planification communautaire et la prise de décision technique pour les hydrogéologues, les gestionnaires de captage, les planificateurs de l'eau et les non-spécialistes.

Translated Description (Spanish)

Resumen Se requieren estimaciones cuantitativas de la cantidad de recursos de agua subterránea en la cuenca transfronteriza de Tuli Karoo para gestionar y promover mejor el uso conjuntivo sostenible del acuífero. Desafortunadamente, faltan datos e información tan importantes. El objetivo de este estudio fue mapear las zonas potenciales de agua subterránea y modelar la recarga de agua subterránea, así como el flujo de agua subterránea en la cuenca de Tuli Karoo (12.164 km2) utilizando técnicas geoespaciales. Para delinear las zonas potenciales de aguas subterráneas, se calcularon nueve mapas temáticos de los factores de acondicionamiento de las aguas subterráneas y se ponderaron utilizando el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) de Saaty. Para validar el mapa de potencial de agua subterránea, se realizó una prueba de Kruskal–Wallis. La recarga de aguas subterráneas y la dirección del flujo de aguas subterráneas se estimaron en un Sistema de Información Geográfica (SIG) acoplado y un entorno de modelado utilizando el modelo de equilibrio suelo-agua (SWB) y la herramienta de aguas subterráneas del Servicio Geológico Británico (BGS), respectivamente. Los resultados del mapeo del potencial de agua subterránea mostraron que el área está dominada por un alto potencial de agua subterránea que cubre aproximadamente el 57.8% (6,915.1 km2) de la cuenca. La prueba de Kruskal–Wallis mostró que los valores medios de los rendimientos de los pozos varían significativamente entre las diferentes clases de zonas de potencial de agua subterránea (valor P< 0.0001). La recarga estimada de aguas subterráneas utilizando el modelo SWB mostró que la recarga potencial anual máxima para la cuenca de Tuli Karoo fue de 13,2 mm/año para el período de 10 años de 2010 a 2020. Los resultados de la herramienta BGS para el flujo de agua subterránea muestran que la dirección dominante del flujo de agua subterránea es el sureste. Los resultados mostraron que no existe una relación entre la dirección del flujo de agua subterránea y la dirección del flujo de agua superficial. Este estudio es relevante en la política de desarrollo del agua, la ayuda al desarrollo relacionada con el agua, la planificación comunitaria y la toma de decisiones técnicas para hidrogeólogos, gestores de cuencas, planificadores del agua y no especialistas por igual.

Files

wpt0171959.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نهج متعدد المعايير لتقييم إمكانات المياه الجوفية وإعادة تغذيتها وتدفقها في حوض تول كارو العابر للحدود
Translated title (French)
Une approche multicritère de l'évaluation du potentiel, de la recharge et du débit des eaux souterraines dans le bassin transfrontalier de Tuli Karoo
Translated title (Spanish)
Un enfoque multicriterio para evaluar el potencial, la recarga y el flujo de las aguas subterráneas en la cuenca transfronteriza de Tuli Karoo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4295127095
DOI
10.2166/wpt.2022.094

Is supplement to
https://openalex.org/W4312141814 (Other)
https://openalex.org/W4223990771 (Other)
https://openalex.org/W3137344342 (Other)
https://openalex.org/W3137020286 (Other)
https://openalex.org/W2587022439 (Other)
https://openalex.org/W2372177428 (Other)
https://openalex.org/W2365458235 (Other)
https://openalex.org/W2004001279 (Other)
https://openalex.org/W1977871765 (Other)
https://openalex.org/W1976926727 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Zimbabwe

References

  • https://openalex.org/W1964997367
  • https://openalex.org/W1981646498
  • https://openalex.org/W1995751710
  • https://openalex.org/W2003919197
  • https://openalex.org/W2015839640
  • https://openalex.org/W2034960640
  • https://openalex.org/W2043561677
  • https://openalex.org/W2068045522
  • https://openalex.org/W2070271130
  • https://openalex.org/W2108325335
  • https://openalex.org/W2135754845
  • https://openalex.org/W2338200983
  • https://openalex.org/W2344270664
  • https://openalex.org/W2514841999
  • https://openalex.org/W2560413962
  • https://openalex.org/W2749858308
  • https://openalex.org/W2754739105
  • https://openalex.org/W2800913663
  • https://openalex.org/W2800982279
  • https://openalex.org/W2803686615
  • https://openalex.org/W2808638705
  • https://openalex.org/W2907087855
  • https://openalex.org/W2922661695
  • https://openalex.org/W2945102129
  • https://openalex.org/W2955377054
  • https://openalex.org/W2955647010
  • https://openalex.org/W2968328069
  • https://openalex.org/W2993149287
  • https://openalex.org/W2998067710
  • https://openalex.org/W3005660743
  • https://openalex.org/W3007528849
  • https://openalex.org/W3007712371
  • https://openalex.org/W3022172675
  • https://openalex.org/W3082434678
  • https://openalex.org/W3094823734
  • https://openalex.org/W3096403003
  • https://openalex.org/W3138153383
  • https://openalex.org/W3165846038
  • https://openalex.org/W3183201640
  • https://openalex.org/W3195038570
  • https://openalex.org/W4235871816