Unseen and overlooked: methods for quantifying groundwater abstraction from different sectors in a data-scarce region, British Columbia, Canada

Abstract

Groundwater is considered a reliable resource, relatively insensitive to seasonal or even multi-year climatic variation; however, quantifying aquifer-scale estimates of stress in diverse hydrologic environments is particularly difficult due to data scarcity and the limited methods for deriving stress parameters, such as groundwater use and availability, which can be applied over a large spatial area. On a global scale, most methods focus on one major sector, such as irrigated agriculture which accounts for a substantial portion of groundwater use on a global-scale. However, this may misrepresent groundwater abstractions in regions significantly impacted by other sectors on a local-scale. The objective of this paper is to quantify annual average groundwater use through a multi-method sectoral approach for regions where groundwater abstraction data are scarce. Sectoral methods are developed for the annual volumetric quantification and spatial distribution of groundwater use for municipal water distribution systems, private domestic well users in municipal and rural regions, industrial use for manufacturing, mining, and oil and gas industries, irrigated agriculture, and finfish aquaculture. Results suggest that British Columbia (BC) uses a total of ∼562 million cubic metres of groundwater annually. The largest annual groundwater use by major sector is agriculture (38%), finfish aquaculture (21%), industrial (16%), municipal water distribution systems (15%), and domestic private well users (11%). This paper highlights the implications of using downscaled values of groundwater use from global datasets for aquifer-scale estimates, which can be misrepresentative in regions where groundwater use is unregulated or newly regulated, as is the case in BC. The sectoral methods developed in this paper provide a framework for estimating groundwater-specific use estimates in data scarce regions critical for groundwater management plans and aquifer-scale groundwater stress studies which depend on spatially-distributed groundwater use data.

RÉSUMÉ

Les eaux souterraines sont considérées comme une ressource fiable, relativement insensible aux variations climatiques saisonnières, voire pluriannuelles. Toutefois, il est particulièrement difficile de quantifier le stress hydrique à l'échelle d’un aquifère dans divers environnements hydrologiques en raison de la rareté des données et des méthodes limitées pour calculer certains paramètres de stress (utilisation et disponibilité) et ce, appliqués à une grande zone spatiale. À l’échelle globale, la plupart des méthodes sont axées sur un secteur majeur, comme l’agriculture irriguée, représentant une part importante de l’utilisation des eaux souterraines à l’échelle mondiale. Cependant, ces méthodes peuvent également faussement représenter les captages d’eaux souterraines dans des régions touchées de manière significative par d’autres secteurs. Ainsi, l’objectif de cet article est de quantifier l’utilisation annuelle et moyenne des eaux souterraines au moyen d’une approche multiméthodes et multisectorielle pour des régions où les données de captage des eaux souterraines sont rares. En effet, des méthodes sectorielles ont déjà été développées pour la quantification volumétrique annuelle et la distribution spatiale de l'utilisation des eaux souterraines pour les systèmes municipaux de distribution d’eau, pour les utilisateurs de puits domestiques privés dans les régions municipales et rurales, pour les utilisations industrielles des industries manufacturières, minières et pétrolières et pour l’agriculture irriguée et l’aquaculture de poisson. Les résultats suggèrent que la Colombie-Britannique utilise environ 562 millions de mètres cubes d’eau souterraine par an où les principaux secteurs d'utilisation annuelle sont l'agriculture (38 %), la pisciculture (21 %), l’industrie (16 %), les réseaux de distribution d'eau municipaux (15 %) et les utilisateurs domestiques de puits privés (11 %). Ce document met en évidence les répercussions de l'usage de données réduites d'utilisation des eaux souterraines à partir d'ensemble de valeurs globales pour des estimations à l'échelle des aquifères, pouvant être faussement représentatives dans des régions où l'utilisation des eaux souterraines n'est pas réglementée ou nouvellement réglementée, tel qu'en Colombie-Britannique. Les méthodes sectorielles développées dans cet article fournissent un cadre pour estimer l'utilisation spécifique des eaux souterraines dans les régions où les données sont rares et qui sont critiques pour les plans de gestion et pour les études détaillant les pressions exercées sur les eaux souterraines, eux-mêmes basés sur des données d'utilisation spatiale.

Keywords:

• Groundwater abstraction
• groundwater use
• data analysis

Acknowlegements

This project was funded by the Ministry of Environment and Climate Change of British Columbia in a provincial scale aquifer-stress study.

Additional information

Funding

BC Ministry of Environment and Climate Change.