| Abstract |
Understanding groundwater-pumpage sources is essential for assessing impacts on water resources and sustainability. The objective of this study was to quantify pumping impacts and sources in dipping, unconfined/confined aquifers in the Gulf Coast (USA) using the Texas Carrizo-Wilcox aquifer. Potentiometric-surface and streamflow data and groundwater modeling were used to evaluate sources and impacts of pumpage. Estimated groundwater storage is much greater in the confined aquifer (2,200 km$^{3}$) than in the unconfined aquifer (170 km$^{3}$); however, feasibility of abstraction depends on pumpage impacts on the flow system. Simulated pre-development recharge (0.96 km$^{3}$/yr) discharged through evapotranspiration (ET, ∼37%), baseflow to streams (∼57%), and to the confined aquifer (∼6%). Transient simulations (1980–1999) show that pumpage changed three out of ten streams from gaining to losing in the semiarid south and reversed regional vertical flow gradients in ∼40% of the entire aquifer area. Simulations of predictive pumpage to 2050 indicate continued storage depletion (41% from storage, 32% from local discharge, and 25% from regional discharge capture). It takes ∼100 yrs to recover 40% of storage after pumpage ceases in the south. This study underscores the importance of considering capture mechanism and long-term system response in developing water-management strategies.La compréhension des origines de l’eau souterraine pompée est essentielle pour estimer les impacts sur les ressources en eau et leur durabilité. L’objectif de cette étude était de quantifier les impacts des pompages et la provenance de l’eau des aquifères libres/captifs plongeants de la Gulf Coast (USA) et prélevant dans l’aquifère Carrizo-Wilcox au Texas. Surface piézométrique, données hydrométriques et modélisation ont été utilisées pour établir l’origine de l’eau et les impacts des pompages. Il est estimé que le stockage des eaux souterraines est beaucoup plus grand dans l’aquifère captif (2,200 km$^{3}$) que dans l’aquifère libre (170 km$^{3}$); cependant, la faisabilité des prélèvements dépend des impacts des pompages sur le système des écoulements de surface. Recharge avant exploitation simulée, (0.96 km$^{3}$/an), est équilibrée par décharge par évapotranspiration (ET, ∼37%), débit de base des cours d’eau (∼57%) et alimentation de l’aquifère captif (∼6%). Des simulations en régime transitoires (1980–1999) montrent que, dans la région semi-aride du Sud, les pompages ont modifié 3 cours d’eau sur 10, passant de drainant à infiltrant, et inversé les gradients verticaux régionaux sur ∼40% de la surface totale de l’aquifère. Les simulations prédictives de pompages jusqu’en 2050 indiquent une vidange continue du réservoir (41% provenant du stock, 32% de captures locales et 25% de captures régionales du débit de cours d’eau). Il faut ∼100 ans pour recharger 40% du stock après cessation des pompages dans le Sud. Cette étude souligne qu’il est important de considérer les mécanismes de captures et la réponse du système à long terme dans le développement de stratégies de gestion des eaux.Entender las fuentes de bombeo del agua subterránea es esencial para evaluar impactos sobre los recursos de agua y su sustentabilidad. El objetivo de este estudio fue cuantificar los impactos de bombeo y de fuentes de acuíferos no confinados / confinados que se profundizan en la Costa del Golfo (EEUU) usando el acuífero Texas Carrizo–Wilcox. Se utilizaron datos de superficies potenciométricas y de caudales y modelación de agua subterránea para evaluar las fuentes y los impactos del bombeo. El almacenamiento estimado de agua subterránea es mucho mayor en el acuífero confinado (2,200 km$^{3}$) que en el acuífero no confinado (170 km$^{3}$); sin embargo la factibilidad de extracción depende del impacto del bombeo sobre el sistema de flujo. La recarga previa desarrollada (0.96 km$^{3}$/año) se descargó a través de la evapotranspiración (ET, ∼37%), el flujo de base de las corrientes (∼57%), y al acuífero confinado (∼6%). Simulaciones transitorias (1980–1999) muestran que el bombeo cambió tres de diez corrientes de ganadoras a perdedoras en el sur semiárido e invirtió los gradiente del flujo vertical regional en ∼40% del total del área. Las simulaciones del bombeo predictivas para 2050 indican un agotamiento continuo del almacenamiento (41% del almacenamiento, 32% de la descarga local, y 25% de la captura de la descarga regional). Toma ∼100 años recuperar el 40% del almacenamiento después que cesa el bombeo en el sur. Este estudio subestima la importancia de considerar el mecanismo de captura y las respuestas del sistema a largo plazo en el desarrollo de estrategias de manejo del agua.理解开采的地下水的来源对于水资源管理和水资源的可持续利用是非常必要的。本次研究定量性地评价开采墨西哥湾区德克萨斯州有一定倾度的Carrizo-Wilcox层状含水层所带来的影响以及开采的地下水的来源。研究利用地下水水位或等势面, 地表水径流, 以及地下水模拟来量化开采的地下水的来源和评价开采地下水的影响。评测的承压含水层的存储量(2,200 km$^{3}$)比非承压含水层的存储量(170 km$^{3}$)大很多;但是, 开采量取决于开采地下水对水流系统的影响。模拟的稳态(开发之前)补给量(0.96 km$^{3}$/yr)通过蒸发蒸腾(37%), 流向河川的基流(57%)和流向承压含水层的渗流(6%)进行平衡。动态模拟(1980–1999)显示地下水开采使半干旱的南方地区十个河流中的三个从含水层的泄流状态变成含水层的补给状态, 以及使40%的含水层区域内的竖向水流梯度反向。预测性的模拟(到2050年)显示地下水的存储量将持续下降(开采的地下水41 %来自存储, 32%来自局部的泄流截获, 25 %来自区域的泄流截获)。在研究地区的南方, 即使停止地下水开采, 恢复存储量的40%也需要花上100年。本次研究显示在水资源规划的过程中考虑地下水开采的截获机制和系统长期响应的重要性。Compreender as fontes de bombeamento de águas subterrâneas é essencial para avaliar os impactes sobre os recursos hídricos e a sua sustentabilidade. O objetivo deste estudo foi o de quantificar as fontes e os impactes do bombeamento de aquíferos livres/confinados imersos na Costa do Golfo (EUA), utilizando o aquífero “Texas Carrizo-Wilcox”. Dados da superfície potenciométrica, valores de escoamento e modelação de águas subterrâneas foram utilizados para avaliar as fontes e impactes dos bombeamentos. O armazenamento de águas subterrâneas estimado é muito maior no aquífero confinado (2,200 km$^{3}$) do que no aquífero livre (170 km$^{3}$); no entanto, a viabilidade da extração depende dos impactes do bombeamento no sistema de fluxo. Simulações da recarga pré-desenvolvimento (0,96 km$^{3}$/ano) mostram que a descarga se dá através da evapotranspiração (EV, ∼37%), do escoamento de base para linhas de água (∼57%), e do escoamento para o aquífero confinado (∼6%). Simulações em regime transitório (1980–1999) mostram que, devido ao bombeamento, em cada dez linhas de água do sul semiárido, três sofreram alterações nos fluxos de entrada e saída e, em ∼40% da área do aquífero, houve inversão de fluxo dos gradientes verticais regionais. Simulações de previsão de bombeamento até ao ano 2050 indicam o contínuo esgotamento do armazenamento (41% a partir do armazenamento, 32% a partir da descarga local, e 25% a partir da captura da descarga regional). Após a paragem do bombeamento no sul, o aquífero demorará 100 anos a recuperar 40% do seu armazenamento. Este estudo ressalta a importância de considerar mecanismos de captura e de resposta de longo prazo do sistema no desenvolvimento de estratégias de gestão da água. |
