An integrated approach for choosing suitable pumping strategies for a semi arid region in Jordan using a groundwater model coupled with analytical hierarchy techniques
Venue: Hydrogeology Journal
Year: 2019

The Azraq basin, Jordan, is characterized by high variability and a heterogeneous spatial distribution of groundwater recharge. Most of the recharge occurs in the north of the basin. The central part of the basin is covered by wetland (Azraq Oasis) characterized by a unique ecosystem and biodiversity. Groundwater abstraction for agricultural and domestic purposes occurs mainly near the oasis and results in a considerable decline of the water table. A groundwater model was developed for the Azraq basin to analyze and predict the groundwater level response to different pumping strategies. The model also enables determination of the safe yield. The extent to which the safe yield and specific pumping strategies are socially and economically acceptable was analyzed. Multi criteria analysis using an analytic hierarchy process was applied to obtain the abstraction rate that achieves the most suitable trade off between environmental and socio economic criteria under two scenarios of future socio economic development. Based on the calibrated groundwater model the response of the groundwater level until 2045 was simulated, resulting in a 15 25 m decline if current pumping strategies continue. At present, the safe yield of the groundwater resource equals 30% of the overall actual pumping rate, indicating that the aquifer is highly exploited. Results of the multi criteria analysis show that the 'safe yield alternative' is the most suitable for the basin under a scenario of future economic prosperity. For circumstances of poor economy and low social awareness, keeping the current pumping rate was found to be the scenario with the highest priority.ResumeLe bassin d'Azraq (Jordanie) est caracterise par une recharge des eaux souterraines tres variable et distribuee spatialement de maniere heterogene. La majorite de la recharge se produit dans la partie nord du bassin. La partie centrale du bassin est constituee d'une zone humide (l'oasis d'Azraq) caracterisee par un ecosysteme et une biodiversite uniques. Les prelevements d'eaux souterraines pour les usages agricole et domestique se situent principalement pres de l'oasis et produisent un abaissement considerable du niveau de la nappe. Un modele d'ecoulement d'eaux souterraines a ete developpe pour l'aquifere du bassin d'Azraq afin d'analyser et predire la reponse des niveaux d'eau souterraines a differentes strategies de prelevement. Le modele permet egalement de determiner le debit d'exploitation durable. Le degre d'acceptabilite sociale et economique de ce debit et des strategies de prelevement a ete analyse. Une analyse multicriteres utilisant la methode de hierarchie analytique a ete appliquee pour obtenir le debit de prelevement qui correspond au meilleur compromis entre criteres environnementaux et socio economiques pour deux scenarios de futurs developpements socio economiques. Base sur le modele d'ecoulement calibre, l'evolution des niveaux d'eau jusqu'en 2045 a ete simule, resultant en une baisse de 15 a 25 m si les strategies actuelles de pompage sont maintenues. Actuellement, le debit d'exploitation durable correspond a 30% des debits totaux reellement pompes, indiquant que l'aquifere est intensement exploite. Les resultats de l'analyse multicriteres montre que le "debit d'exploitation durable" est le plus adequat pour le bassin dans un scenario de future prosperite economique. Dans des circonstances d'economie affaiblie et de faible conscience sociale, le maintien de l'actuel debit d'exploitation s'est revele etre le scenario prioritaire.ResumenLa cuenca de Azraq, Jordania, se caracteriza por una gran variabilidad y una distribucion espacial heterogenea en la recarga del agua subterranea. La mayor parte de la recarga se produce en el norte de la cuenca. La parte central esta cubierta por un humedal (Azraq Oasis) caracterizado por ser un ecosistema unico y por su biodiversidad. La extraccion de agua subterranea para fines agricolas y domesticos ocurre principalmente cerca del oasis y da como resultado una profundizacion considerable del nivel freatico. Se desarrollo un modelo de agua subterranea para la cuenca Azraq para analizar y predecir la respuesta del nivel de agua subterranea a diferentes estrategias de bombeo. El modelo tambien permite la determinacion del rendimiento seguro. Se analizo en que medida el rendimiento seguro y las estrategias de bombeo especificas son social y economicamente aceptables. Se aplico un analisis de criterios multiples mediante un proceso de jerarquia analitica para obtener el caudal de extraccion que logra la compensacion mas adecuada entre los criterios ambientales y socioeconomicos en dos escenarios de desarrollo socioeconomico futuro. Sobre la base de un modelo de agua subterranea calibrado, se simulo la respuesta del nivel de agua subterranea hasta 2045, lo que provoco un descenso de 15 a 25 m si las actuales estrategias de bombeo continuan. En la actualidad, el rendimiento seguro del recurso de agua subterranea es igual al 30% del total del caudal de bombeo real, lo que indica que el acuifero esta altamente explotado. Los resultados del analisis de criterios multiples muestran que la "alternativa de rendimiento seguro" es la mas adecuada para la cuenca en un escenario de prosperidad economica futura. Para las circunstancias de una economia pobre y una baja conciencia social, se encontro que mantener el caudal de bombeo actual es el escenario con la mayor prioridad.Zhai Yao Yue Dan De A Zi La Ke Liu Yu De Te Dian Jiu Shi Di Xia Shui Bu Gei Bian Hua Hen Da ,Kong Jian Fen Bu Bu Jun Yun Da Duo Shu Bu Gei Chu Xian Zai Liu Yu De Bei Bu Liu Yu Zhong Bu Shi Shi Di (A Zi La Ke Lu Zhou ,Zhe Ge Shi Di De Te Zheng Shi Yi Ge Du Yi Wu Er De Sheng Tai Xi Tong ,Bing Qie Cheng Xian Chu Sheng Wu Duo Yang Xing Nong Ye Yi Ji Jia Ting Yong Chou Shui Zhu Yao Zai Lu Zhou Fu Jin ,Dao Zhi Shui Wei Da Fu Xia Jiang Wei A Zi La Ke Liu Yu Jian Li Liao Di Xia Shui Mo Xing ,Zhen Dui Bu Tong Chou Shui Ce Lue Fen Xi He Yu Ce Di Xia Shui Wei Mo Xing Huan Neng Gou Que Ding An Quan Chu Shui Liang Fen Xi Liao An Quan Chu Shui Liang Ji Dan Wei Chou Shui Ce Lue She Hui Shang He Jing Ji Shang Ke Jie Shou De Cheng Du Li Yong Cai Yong Jie Xi Ceng Ci Guo Cheng De Duo Biao Zhun Fen Xi Fang Fa Huo Qu Liao Neng Gou Shi Xian Wei Lai She Hui Jing Ji Fa Zhan Liang Chong Fang An Xia She Hui He Jing Ji Biao Zhun Zhi Jian Zui Gua He Jiao Yi De Chou Shui Liang Gen Ju Xiao Zheng De Di Xia Shui Mo Xing ,Mo Ni Liao Zhi Dao 2045Nian Di Xia Shui Wei De Xiang Ying ,Jie Guo Xian Shi ,Ru Guo Xian Xing De Chou Shui Ce Lue Ji Xu Xia Qu ,Shui Wei Jiang Xia Jiang 15 25Mi Mu Qian ,Di Xia Shui Zi Yuan De An Quan Chu Shui Liang Deng Yu Shi Ji Zong Chou Shui Liang De 30%,Zhe Biao Ming ,Han Shui Ceng Zao Dao Gao Du Kai Cai Duo Biao Zhun Fen Xi Jie Guo Xian Shi "An Quan Chu Shui Liang Xuan Ze "Zui Gua He Liu Yu Wei Lai Jing Ji Fan Rong Fang An Zhen Dui Hen Chai De Jing Ji He Hen Di De She Hui Yi Shi Zhe Chong Qing Kuang ,Fa Xian Bao Chi Mu Qian De Chou Shui Liang Shi Zui You Xian Kao Lu De Fang An  A maior parte da recarga ocorre no norte da bacia. A parte central da bacia e coberta por zonas umidas (Oasis de Azraq) caracterizadas por um ecossistema e biodiversidade unicos. A captacao de aguas subterraneas para fins agricolas e domesticos ocorre principalmente perto do oasis e resulta em um declinio consideravel do lencol freatico. Um modelo de aguas subterraneas foi desenvolvido para a bacia de Azraq para analisar e prever a resposta do nivel de agua subterranea a diferentes estrategias de bombeamento. O modelo tambem permite determinar o rendimento seguro. A extensao em que o rendimento seguro e as estrategias especificas de bombeamento sao social e economicamente aceitaveis foi analisada. A analise multicriterio, utilizando um processo analitico hierarquico, foi aplicada para obter a taxa de abstracao que alcanca o trade off (relacao de perde ganha) mais adequado entre criterios ambientais e socioeconomicos em dois cenarios de desenvolvimento socioeconomico futuro. Com base no modelo de aguas subterraneas calibrado, a resposta do nivel das aguas subterraneas ate 2045 foi simulada, resultando em um declinio de 15 a 25 m caso as atuais estrategias de bombeamento continuem. Atualmente, o rendimento seguro do recurso de agua subterranea e igual a 30% da taxa de bombeamento total, indicando que o aquifero e altamente explorado. Os resultados da analise multicriterio mostram que a "alternativa de rendimento seguro" e a mais adequada para a bacia em um cenario de futura prosperidade economica. Para as circunstancias de economia fraca e baixa consciencia social, a manutencao da atual taxa de bombeamento foi considerada o cenario com a maior prioridade.