Delineazione di siti idonei per la ricarica delle acque sotterranee in base al potenziale delle acque sotterranee con approccio RS, GIS e AHP per il bacino del Mand del bacino di Mahanadi

Aug 12, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9860 (2023) Citare questo articolo

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La gestione delle acque sotterranee richiede un approccio sistematico poiché è fondamentale per la sostenibilità a lungo termine dei mezzi di sussistenza e delle economie regionali in tutto il mondo. La gestione delle acque sotterranee è insufficiente e vi sono difficoltà nei piani di stoccaggio a causa dell’aumento della popolazione, della rapida urbanizzazione e dei cambiamenti climatici, nonché dell’imprevedibilità della frequenza e dell’intensità delle precipitazioni. L'esplorazione delle acque sotterranee utilizzando dati di telerilevamento (RS) e sistemi di informazione geografica (GIS) è diventata una svolta nella ricerca sulle acque sotterranee, aiutando nella valutazione, nel monitoraggio e nella conservazione delle risorse idriche sotterranee. La regione di studio è il bacino idrografico del Mand del bacino di Mahanadi, che copre 5332,07 km2 ed è situato tra 21°42′15.525″N e 23°4′19.746″N di latitudine e 82°50′54.503″E e 83°36′1.295″ Longitudine E nel Chhattisgarh, India. La ricerca comprende la generazione di mappe tematiche, la delineazione delle zone potenziali delle acque sotterranee e la raccomandazione di strutture per ricaricare in modo efficiente e efficace le acque sotterranee utilizzando RS e GIS. Le zone potenziali delle acque sotterranee (GPZ) sono state identificate con nove livelli tematici utilizzando RS, GIS e il metodo Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA). Per classificare i nove parametri scelti è stato utilizzato il processo di gerarchia analitica di Satty (AHP). La mappa GPZ generata indicava regioni con un potenziale di acque sotterranee molto basso, basso-medio, medio-alto e molto alto che comprendevano rispettivamente 962,44 km2, 2019,92 km2, 969,19 km2 e 1380,42 km2 della regione di studio. La mappa GPZ è risultata molto accurata se confrontata con la mappa di fluttuazione delle acque sotterranee e viene utilizzata per gestire le risorse idriche sotterranee nel bacino del Mand. Il deflusso dell'area di studio può essere compensato dalla capacità di stoccaggio sotterraneo, che aumenterà i livelli delle acque sotterranee nelle GPZ basse e medio-basse. Secondo i risultati dello studio, varie strutture di ricarica delle acque sotterranee come stagni agricoli, dighe di controllo e vasche di percolazione sono state suggerite in luoghi appropriati del bacino del Mand per migliorare le condizioni delle acque sotterranee e soddisfare la carenza di risorse idriche in agricoltura e per uso domestico. Questo studio dimostra che l’integrazione del GIS può fornire una piattaforma efficiente ed efficace per l’analisi convergente di vari set di dati per la gestione e la pianificazione delle acque sotterranee.

Le acque sotterranee sono una risorsa naturale fondamentale per la fornitura efficiente ed economica di acqua industriale, agricola e domestica sia nelle aree urbane che rurali. Di conseguenza, è fondamentale per la salute umana e per la salute di numerosi ecosistemi acquatici e terrestri. A livello globale, circa il 36% delle acque sotterranee viene estratto per il consumo residenziale, il 42% viene utilizzato per la produzione agricola e il 27% per usi industriali1. In India, oltre il 50% del fabbisogno idrico residenziale urbano e l’85% del fabbisogno idrico rurale sono attualmente soddisfatti dalle risorse idriche sotterranee, con l’irrigazione che rappresenta il 92% dell’estrazione delle acque sotterranee2.

Poiché le acque sotterranee sono una risorsa naturale non rinnovabile che non può essere osservata direttamente, devono essere monitorate e valutate adeguatamente per prevenirne lo sfruttamento eccessivo. La mancanza di una gestione efficace delle risorse idriche porta a problemi relativi alla qualità dell’acqua, all’intrusione di acqua salata, al calo del livello dell’acqua e ad altri conflitti idrogeologici e geoambientali3,4,5.

Poiché una notevole quantità di acqua piovana viene persa attraverso il deflusso superficiale, il problema delle acque sotterranee sta peggiorando a causa di uno squilibrio tra ricarica e sfruttamento delle acque sotterranee6,7. Se le azioni essenziali non verranno attuate in modo tempestivo, l’India si troverà ad affrontare una grave crisi idrica in molti dei suoi stati, inclusa l’area oggetto dello studio, e si troverebbe sull’orlo di una grave catastrofe idrica in futuro8. Di conseguenza, è emersa la necessità di una gestione e di uno sviluppo a lungo termine delle risorse idriche sotterranee basate sul deflusso superficiale in eccesso9,10,11. L'identificazione delle GPZ all'interno dello spartiacque è essenziale per raggiungere questi obiettivi. Le GPZ possono essere identificate in due modi: approcci tradizionali basati su file e tecniche di modellazione o soft computing.