Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá sự phân bố không gian-thời gian của nạp nước dưới đất trong lưu vực sông quy mô lớn ở Châu Phi thiếu dữ liệu
Tóm tắt
Đánh giá hệ thống về sự phân bố không gian và thời gian của nạp nước dưới đất (GWR) là điều cần thiết cho việc quản lý bền vững các hệ thống tài nguyên nước, đặc biệt là ở các lưu vực sông quy mô lớn. Việc này giúp xác định những khu vực quan trọng, nơi mà GWR thay đổi đáng kể và do đó dẫn đến những hậu quả tiêu cực. Tuy nhiên, những phân tích như vậy có thể không khả thi khi các mô hình yêu cầu dữ liệu khí hậu và địa chất thủy văn chi tiết ở các khu vực thiếu dữ liệu. Vì vậy, cần thiết phải có những phương pháp mô hình hóa thay thế phù hợp có thể áp dụng với dữ liệu hạn chế và bao gồm đánh giá chi tiết về sự phân bố không gian-thời gian của các thành phần cân bằng nước khác nhau, đặc biệt là thành phần GWR. Bài báo này nhằm mục đích nghiên cứu sự phân bố không gian và thời gian của GWR ở quy mô hàng tháng, mùa và năm sử dụng mô hình thủy văn phân phối WetSpass-M, không yêu cầu thông tin lưu vực chi tiết. Ngoài ra, nghiên cứu đã thực hiện phân tích độ nhạy của các tham số mô hình để đánh giá sự thay đổi đáng kể của GWR. Các lưu vực sông quy mô lớn như lưu vực sông Omo, Ethiopia, đã được chọn để chứng minh tiềm năng của mô hình WetSpass-M trong điều kiện dữ liệu hạn chế. Từ kết quả mô hình, phát hiện rằng GWR trung bình hàng tháng tối đa là 13,4 mm xảy ra vào tháng Bảy. GWR trung bình theo mùa ước tính là 32,5 mm/năm và 47,6 mm/năm vào mùa hè và mùa đông, tương ứng. Hơn nữa, GWR rất nhạy cảm với các tham số như yếu tố cường độ mưa trung bình.
Từ khóa
#nạp nước dưới đất #sự phân bố không gian-thời gian #mô hình WetSpass-M #lưu vực sông quy mô lớn #phân tích độ nhạy #dữ liệu hạn chếTài liệu tham khảo
Abdollahi, K., Bashir, I., Verbeiren, B., Harouna, M. R., Van Griensven, A., Huysmans, M., & Batelaan, O. (2017). A distributed monthly water balance model: formulation and application on black volta basin. Environmental Earth Sciences, 76, 198.
Aish, A. M., Batelaan, O., & De Smedt, F. (2010). Distributed recharge estimation for groundwater modeling using wetspass model, case study gaza strip, palestine. Arabian Journal for Science and Engineering, 35, 155.
Ajjur, S., & Mogheir, Y. (2012). Effect of climate change on the groundwater resources (gaza strip case study). International Journal of Sustainable Energy and Environment, 1, 136–149.
Armanuos, A. M., Negm, A., Yoshimura, C., & Valeriano, O. C. S. (2016). Application of wetspass model to estimate groundwater recharge variability in the nile delta aquifer. Arabian Journal of Geosciences, 9, 1–14.
Armbruster, V., & Leibundgut, C. (2001). Determination of spatially and temporally highly detailed groundwater recharge in porous aquifers by a svat model. Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere, 26, 607–611.
Arnold, J. G., Moriasi, D. N., Gassman, P. W., Abbaspour, K. C., White, M. J., Srinivasan, R., et al. (2012). Swat: Model use, calibration, and validation. Transactions of the ASABE, 55, 1491–1508.
Ashaolu, E. D., Olorunfemi, J. F., Ifabiyi, I. P., Abdollahi, K., & Batelaan, O. (2020). Spatial and temporal recharge estimation of the basement complex in nigeria, west africa. Journal of Hydrology: Regional Studies, 27, 100658.
Asmerom, G. H. (2008). Groundwater contribution and recharge estimation in the upper blue nile flows, ethiopia. ITC.
Babama’aji, R. A. (2013). Impacts of precipitation, land use land cover and soil type on the water balance of Lake Chad Basin. University of Missouri-Kansas City.
Batelaan, O., & De Smedt, F. (2001). Wetspass: a flexible, gis based, distributed recharge methodology for regional groundwater modelling. IAHS PUBLICATION, (pp. 11–18).
Batelaan, O., & De Smedt, F. (2007). Gis-based recharge estimation by coupling surface-subsurface water balances. Journal of hydrology, 337, 337–355.
Batelaan, O., Wang, Z.-M., & De Smedt, F. (1996). An adaptive gis toolbox for hydrological modelling. IAHS Publications-Series of Proceedings and Reports-Intern Assoc Hydrological Sciences, 235, 3–10.
Bredehoeft, J. D. (2002). The water budget myth revisited: why hydrogeologists model. Groundwater, 40, 340–345.
Chaemiso, S. E., Abebe, A., & Pingale, S. M. (2016). Assessment of the impact of climate change on surface hydrological processes using swat: a case study of omo-gibe river basin, ethiopia. Modeling Earth Systems and Environment, 2, 1–15.
Chaemiso, S. E., Kartha, S. A., & Pingale, S. M. (2021). Effect of land use/land cover changes on surface water availability in the omo-gibe basin, ethiopia. Hydrological Sciences Journal.
Dawson, C. W., Abrahart, R. J., & See, L. M. (2007). Hydrotest: a web-based toolbox of evaluation metrics for the standardised assessment of hydrological forecasts. Environmental Modelling & Software, 22, 1034–1052.
Degefu, M. A., & Bewket, W. (2014). Variability and trends in rainfall amount and extreme event indices in the omo-ghibe river basin, ethiopia. Regional environmental change, 14, 799–810.
Fao/Iiasa/Isric/Isscas/Jrc (2012). Harmonized world soil database (version 1.2). FAO, Rome, Italy and IIASA, Laxenburg, Austria, .
Gebremeskel, G., & Kebede, A. (2017). Spatial estimation of long-term seasonal and annual groundwater resources: application of wetspass model in the werii watershed of the tekeze river basin, ethiopia. Physical Geography, 38, 338–359.
Gebreyohannes, T., De Smedt, F., Walraevens, K., Gebresilassie, S., Hussien, A., Hagos, M., et al. (2013). Application of a spatially distributed water balance model for assessing surface water and groundwater resources in the geba basin, tigray, ethiopia. Journal of Hydrology, 499, 110–123.
Gebru, T. A., & Tesfahunegn, G. B. (2019). Chloride mass balance for estimation of groundwater recharge in a semi-arid catchment of northern ethiopia. Hydrogeology Journal, 27, 363–378.
Gebru, T. A., & Tesfahunegn, G. B. (2020). Gis based water balance components estimation in northern ethiopia catchment. Soil and Tillage Research, 197, 104514.
Ghouili, N., Jarraya-Horriche, F., Hamzaoui-Azaza, F., Zaghrarni, M. F., Ribeiro, L., & Zammouri, M. (2021). Groundwater vulnerability mapping using the susceptibility index (si) method: Case study of takelsa aquifer, northeastern tunisia. Journal of African Earth Sciences, 173, 104035.
Jillo, A. Y., Demissie, S., Viglione, A., Asfaw, D., & Sivapalan, M. (2017). Characterization of regional variability of seasonal water balance within omo-ghibe river basin, ethiopia. Hydrological Sciences Journal, 62, 1200–1215.
Kahsay, G. H., Gebreyohannes, T., Gebremedhin, M. A., Gebrekirstos, A., Birhane, E., Gebrewahid, H., & Welegebriel, L. (2019). Spatial groundwater recharge estimation in raya basin, northern ethiopia: an approach using gis based water balance model. Sustainable Water Resources Management, 5, 961–975.
Leenaars, J., Kempen, B., van Oostrum, A., & Batjes, N. (2014). Africa soil profiles database: A compilation of georeferenced and standardised legacy soil profile data for sub-saharan africa. Arrouays et al. (eds.), 2014b, (pp. 51–57).
Manfreda, S., Fiorentino, M., & Iacobellis, V. (2005). Dream: a distributed model for runoff, evapotranspiration, and antecedent soil moisture simulation. Advances in Geosciences, 2, 31–39.
Martz, L. W., & Garbrecht, J. (1992). Numerical definition of drainage network and subcatchment areas from digital elevation models. Computers & Geosciences, 18, 747–761.
Melki, A., Abdollahi, K., Fatahi, R., & Abida, H. (2017). Groundwater recharge estimation under semi arid climate: Case of northern gafsa watershed, tunisia. Journal of African Earth Sciences, 132, 37–46.
Meresa, E., & Taye, G. (2019). Estimation of groundwater recharge using gis-based wetspass model for birki watershed, the eastern zone of tigray, northern ethiopia. Sustainable Water Resources Management, 5, 1555–1566.
Mohammed, A. K. (2013). The effect of climate change on water resources potential of omo gibe basin, ethiopia. München: Technische Universität München.
Molla, D. D., Tegaye, T. A., & Fletcher, C. G. (2019). Simulated surface and shallow groundwater resources in the abaya-chamo lake basin, ethiopia using a spatially-distributed water balance model. Journal of Hydrology: Regional Studies, 24, 100615.
Muthuwatta, L. P., Bos, M., Rientjes, T., et al. (2010). Assessment of water availability and consumption in the karkheh river basin, iran using remote sensing and geo-statistics. Water Resources Management, 24, 459–484.
Nannawo, A. S., Lohani, T. K., & Eshete, A. A. (2021). Exemplifying the effects using wetspass model depicting the landscape modifications on long-term surface and subsurface hydrological water balance in bilate basin, ethiopia. Advances in Civil Engineering, 2021.
Nash, J. E., & Sutcliffe, J. V. (1970). River flow forecasting through conceptual models part i a discussion of principles. Journal of hydrology, 10, 282–290.
Nedaw, D. (2010). Water balance and groundwater quality of koraro area, tigray, northern ethiopia. Momona Ethiopian Journal of Science, 2, 110–127.
Negese, A. (2021). Impacts of land use and land cover change on soil erosion and hydrological responses in ethiopia. Applied and Environmental Soil Science, 2021.
Nesru, M., Nagaraj, M. K., & Shetty, A. (2020). Assessment of consumption and availability of water in the upper omo-gibe basin, ethiopia. Arabian Journal of Geosciences, 13, 1–11.
Nistor, M. M., Rahardjo, H., Satyanaga, A., Hao, K. Z., Xiaosheng, Q., & Sham, A. W. L. (2020). Investigation of groundwater table distribution using borehole piezometer data interpolation: Case study of singapore. Engineering Geology, 271, 105590.
Pistocchi, A., Bouraoui, F., & Bittelli, M. (2008). A simplified parameterization of the monthly topsoil water budget. Water Resources Research, 44.
Rijsberman, F. R. (2006). Water scarcity: fact or fiction? Agricultural water management, 80, 5–22.
Rwanga, S. S. (2013). A review on groundwater recharge estimation using wetspass model. In International conference on civil and environmental engineering,(CEE), Johannesburg, South Africa.
Shamseldin, A. Y. (1997). Application of a neural network technique to rainfall-runoff modelling. Journal of hydrology, 199, 272–294.
Sophocleous, M. (2000). From safe yield to sustainable development of water resources the kansas experience. Journal of hydrology, 235, 27–43.
Sutanto, S., Wenninger, J., Coenders-Gerrits, A., & Uhlenbrook, S. (2012). Partitioning of evaporation into transpiration, soil evaporation and interception: a comparison between isotope measurements and a hydrus-1d model. Hydrology and Earth System Sciences, 16, 2605–2616.
Teklebirhan, A., Dessie, N., & Tesfamichael, G. (2012). Groundwater recharge, evapotranspiration and surface runoff estimation using wetspass modeling method in illala catchment, northern ethiopia. Momona Ethiopian Journal of Science, 4, 96–110.
Tilahun, K., & Merkel, B. J. (2009). Estimation of groundwater recharge using a gis-based distributed water balance model in dire dawa, ethiopia. Hydrogeology journal, 17, 1443–1457.
Wang, Y., Lei, X., Liao, W., Jiang, Y., Huang, X., Liu, J., et al. (2012). Monthly spatial distributed water resources assessment: a case study. Computers & Geosciences, 45, 319–330.
Willems, P. (2004). Wetspro: water engineering time series processing tool. Leuven Belgium: KU Leuven Hydraulics Laboratory.
Willems, P. (2009). A time series tool to support the multi-criteria performance evaluation of rainfall-runoff models. Environmental Modelling & Software, 24, 311–321.
Yenehun, A., Nigate, F., Belay, A. S., Desta, M. T., Van Camp, M., & Walraevens, K. (2020). Groundwater recharge and water table response to changing conditions for aquifers at different physiography: The case of a semi-humid river catchment, northwestern highlands of ethiopia. Science of The Total Environment, 748, 142243.
Yenehun, A., Walraevens, K., & Batelaan, O. (2017). Spatial and temporal variability of groundwater recharge in geba basin, northern ethiopia. Journal of African Earth Sciences, 134, 198–212.
Yermolaev, O., Mukharamova, S., & Vedeneeva, E. (2021). River runoff modeling in the european territory of russia. Catena, 203, 105327.
Zhang, Y., Liu, S., Cheng, F., & Shen, Z. (2018). Wetspass-based study of the effects of urbanization on the water balance components at regional and quadrat scales in beijing, china. Water, 10, 5.