Near surface groundwater recharge modelling in the Cuvelai-Iishana Subbasin, Namibia
Creators: name: Zandler, Harald
Publisher: name: (:none)
Year: 2011

description: The discontinuous perched aquifer is an important traditional source of freshwater supply in the Cuvelai-Iishana Subbasin of north-central Namibia. Therefore, the evaluation of near surface groundwater recharge is an important issue against the background of increasing population densities and intensified land use. This study investigates the spatial and temporal variation of water balance components with an existing model (MODBIL, UDLUFT and DÜNKELOH 2009) that has already been tested in other semi-arid regions in Namibia. The model is based on information about climate, topography, land cover, soil and associated hydrological properties. Field work during the end of the dry season 2010 provided the basis for modelling. Subsequent analysis and data processing involving laboratory and remote sensing techniques were utilised to compute regionally adapted input parameters. Results show high potential recharge rates with a mean annual amount of 241 mm in the comparably wet modelling period from 2003 to 2010. The spatial pattern is highly variable and determined by soil-vegetation units. Deep percolation is favoured by permeable sandy soils and shallow rooting depths which dominate the region. The water table is mostly found near the surface which results in a small threshold for infiltration. However, a number of reasons and processes suggest that modelled amounts are too high; thus, alterations of basic settings were conducted to test the implications of these uncertainties. Results show a maximum annual groundwater recharge decrease of 22% percent in the model run with a major change in boundary conditions (rooting depths) and of about 12% due to a parameter modification which is more likely to apply according to field observations (field capacity). Two other model runs, representing variations in relative humidity and vegetation factors, only showed minor influences of 2%. When these amounts are assigned to areas which are less prone to flooding and salinity, the estimated mean annual groundwater recharge ranges from 160 mm to 200 mm per year. Therefore, this study indicates that the aquifer in question has a large potential, but it also shows that occurring limitations and uncertainties require additional research and verification in the future.
description: Der diskontinuierliche hängende Aquifer stellt eine wichtige traditionelle Quelle für die Süßwasserversorgung im Cuvelai-Iishana Subbecken in Nordnamibia dar. Vor dem Hintergrund zunehmender Bevölkerungsdichte und intensivierter Landnutzung ist die Abschätzung der oberflächennahen Grundwasserneubildung daher ein wichtiges Anliegen. Diese Arbeit untersucht die räumliche und zeitliche Variation von Wasserbilanzkomponenten mit einem bestehenden Modell (MODBIL, UDLUFT und DÜNKELOH 2009), welches bereits in anderen semi-ariden Regionen in Namibia getestet wurde. Das Modell basiert auf Informationen über Klima, Topographie, Landbedeckung, Boden und die damit verknüpften hydrologischen Eigenschaften. Geländearbeiten gegen Ende der Trockenzeit 2010 stellen die Grundlage der Modellierung dar. Nachfolgende Analysen und Datenverarbeitung, darunter Labormethoden und Fernerkundungstechniken, dienten der Bestimmung regional angepasster Eingangsparameter. Die Ergebnisse ergeben hohe potenzielle Neubildungsraten mit einer durchschnittlichen jährlichen Menge von 241 mm in der vergleichsweise niederschlagsreichen Modellierungsperiode 2003 bis 2010. Die räumliche Verteilung zeigt ein sehr unterschiedliches Muster und ist in erster Linie von Boden- und Vegetationseinheiten abhängig. Die Tiefenversickerung wird stark durch die regional dominierenden durchlässigen Sandböden und geringen Wurzeltiefen gefördert. Jedoch deuten einige Gründe und Prozesse auf zu hohe modellierte Raten hin und um die Konsequenzen dieser Unsicherheiten abzuschätzen, wurden einige Rahmenbedingungen variiert. Ergebnisse zeigen einen maximalen Rückgang der jährlichen Grundwasserneubildung von 22% bei tiefgreifenden Veränderungen (Wurzeltiefen) und 12% bei jener Parametermodifikation, welche auf Grund von Feldbeobachtungen als wahrscheinlicher angesehen wird (Feldkapazität). Zwei weitere Modellläufe, welche Variationen der relativen Luftfeuchtigkeit und Vegetationsfaktoren repräsentierten,zeigten nur geringe Einflüsse von 2%. Wenn diese Beträge auf jene Gebiete übertragen werden, welche weniger von Versalzung und Überflutung betroffen sind, dann bewegt sich die durchschnittliche jährliche Grundwasserneubildungsrate in einem Bereich von 160 mm bis 200 mm. Diese Studie deutet daher auf ein großes Potenzial des betreffenden Aquifers hin, sie zeigt aber auch, dass Unsicherheiten und Grenzen zusätzliche zukünftige Forschungsarbeit und Verifikation benötigen.