GROUNDWATER MANAGEMENT IN IRRIGATED AGRICULTURE OF PAKISTAN BY INVERSE MODELING: MODEL APPLICATION

Abstract

To quantify the rate of groundwater recharge in the Fordwah Eastern Sadiqia (South) project, Bahawalnager, Pakistan, a numerical groundwater model was developed. The aim of the present study was to develop a more reliable as well as less time consuming methodology to determine the monthly, seasonal and yearly net recharge. A nodal network comprised of 2235 km2 with 80 internal and 45 external nodes (nodal areas varied from 3.45–34.65 km2) was prepared from a network of 125 observation wells. Water table depths were monitored from June 1994 to June 1997. Other data used in the model were aquifer characteristics obtained from five historical and four newly-formed pumped-well tests. The model was run for the period June 1994 to June 1997 in inverse mode to define net recharge values. The calculated net recharge had a maximum seasonal value of 0.17 mm day−1 and had the same magnitude for monsoon (1994) and non-monsoon (1995–96) periods. The yearly net recharge had a value of 0.12 mm day−1 in both 1994–1995 and 1995–1996. However, a 50% decrease in the net recharge was observed in 1996–1997. More than 60% of the nodal area showed consistently positive net recharge values over the three-year period. Model results show that in July 1994, an area of 696 km2 had a water table depth of less than 1.5 m which increased to 872, 1212 and 1522 km2 in subsequent years 1995, 1996 and 1997 respectively. The predicted values for the year 2002 showed that 459 km2 will have a water table of less than 0.5 m, and 1830 km2 less than 1.5 m, representing 20 and 80% of the total area. The model offers an efficient way to assess net recharge values and will help to refine the drainage coefficient used for the design of the sub-surface drainage systems needed in the region.

Pour quantifier le taux d’alimentation de la nappe souterraine dans le projet Fordwah Eastern Sadiqia (Sud), à Bahawalnager, au Pakistan, un modèle numérique d’eau souterraine a été mis au point. Le but de la présente étude était de mettre au point une méthodologie plus fiable et exigeant moins de temps afin de déterminer le taux d’alimentation net mensuel, saisonnier et annuel. Un réseau de nœuds comprenant 2235 km2 avec 80 nœuds internes et 45 nœuds externes (les surfaces nodales variaient entre 3,45 et 34,65 km2) fut préparé à partir d’un réseau de 125 puits d’observation. Les profondeurs de la nappe ont été contrôlées de juin 1994 à juin 1997. Les autres données utilisées pour le modèle consistaient en des caractéristiques de la formation aquifère obtenues à partir de cinq essais de pompage historiques et quatre essais de pompage réalisés dernièrement. Le modèle a été utilisé de juin 1994 à juin 1997 en mode inversé afin de définir les valeurs d’alimentation nettes. Les taux d’alimentation nets calculés comportaient une valeur maximale normale pour la saison de 0,17 mm par jour−1 et avaient la même importance pour les périodes de moussons (1994) et les périodes de non-moussons (1995–96). L’alimentation nette annuelle comportait une valeur de 0,12 mm par jour−1 tant pour 1994–1995 que pour 1995–1996. Toutefois, on a observé une diminution de 50% de l’alimentation nette en 1996–1997. Plus de 60% de la surface nodale a présenté de manière constante des valeurs d’alimentation nettes positives au cours de la période de trois ans. Les résultats du modèle révèlent que, en juillet 1994, une surface de 696 km2 avait une nappe phréatique d’une profondeur inférieure à 1,5 m. Cette surface a augmenté à 872, puis 1212 et enfin 1522 km2 au cours des années subséquentes 1995, 1996 et 1997 respectivement. Les valeurs prédites pour l’an 2002 ont révélé qu’une surface de 459 km2 aura une nappe phréatique de moins de 0,5 m et une surface de 1830 km2 présentera une nappe de moins de 1,5 m, ce qui représente 20 et 80% de la surface totale. Le modèle offre un moyen efficace d’évaluer les valeurs d’alimentation nettes et aidera à rendre plus précis le coefficient de drainage utilisé pour la conception des systèmes de drainage souterrains qui s’avèrent nécessaires dans la région.