Delineamento de locais adequados para recarga de águas subterrâneas com base no potencial das águas subterrâneas com abordagem RS, GIS e AHP para a captação de Mand na Bacia Mahanadi

Aug 12, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9860 (2023) Citar este artigo

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A gestão das águas subterrâneas requer uma abordagem sistemática, uma vez que é crucial para a viabilidade a longo prazo dos meios de subsistência e das economias regionais em todo o mundo. Há uma gestão insuficiente das águas subterrâneas e dificuldades nos planos de armazenamento como resultado do aumento da população, da rápida urbanização e das alterações climáticas, bem como da imprevisibilidade na frequência e intensidade das chuvas. A exploração de águas subterrâneas utilizando dados de detecção remota (RS) e sistemas de informação geográfica (GIS) tornou-se um avanço na investigação de águas subterrâneas, auxiliando na avaliação, monitorização e conservação dos recursos hídricos subterrâneos. A região de estudo é a bacia hidrográfica do Mand da bacia de Mahanadi, cobrindo 5.332,07 km2 e está localizada entre 21°42′15,525″N e 23°4′19,746″N de latitude e 82°50′54,503″E e 83°36′1,295″. Longitude E em Chhattisgarh, Índia. A pesquisa compreende a geração de mapas temáticos, delineamento de zonas potenciais de águas subterrâneas e recomendação de estruturas para recarga eficiente e bem-sucedida de águas subterrâneas utilizando RS e SIG. Zonas Potenciais de Água Subterrânea (ZGPs) foram identificadas com nove camadas temáticas usando RS, GIS e o método de Análise de Decisão Multicritério (MCDA). O Processo de Hierarquia Analítica (AHP) de Satty foi usado para classificar os nove parâmetros escolhidos. O mapa de GPZs gerado indicou regiões com potencial hídrico subterrâneo muito baixo, baixo a médio, médio a alto e muito alto, abrangendo 962,44 km2, 2019,92 km2, 969,19 km2 e 1.380,42 km2 da região de estudo, respectivamente. O mapa das ZGP revelou-se muito preciso quando comparado com o mapa de flutuação das águas subterrâneas e é utilizado para gerir os recursos hídricos subterrâneos na bacia hidrográfica do Mand. O escoamento superficial da área de estudo pode ser acomodado pela capacidade computacional de armazenamento subterrâneo, o que elevará os níveis das águas subterrâneas nas ZGP baixas e baixas a médias. De acordo com os resultados do estudo, foram sugeridas várias estruturas de recarga de águas subterrâneas, tais como tanques agrícolas, barragens de verificação e tanques de percolação, em locais apropriados da bacia hidrográfica do Mand para melhorar as condições das águas subterrâneas e satisfazer a escassez de recursos hídricos na agricultura e no uso doméstico. Este estudo demonstra que a integração do SIG pode fornecer uma plataforma eficiente e eficaz para análise convergente de vários conjuntos de dados para gestão e planeamento de águas subterrâneas.

As águas subterrâneas são um recurso natural crítico para o fornecimento eficiente e económico de água industrial, agrícola e doméstica, tanto nas zonas urbanas como rurais. Como resultado, é crucial para a saúde humana, bem como para a saúde de vários ecossistemas aquáticos e terrestres. Cerca de 36% das águas subterrâneas são extraídas para consumo residencial, 42% são utilizadas para produção agrícola e 27% são utilizadas para usos industriais em todo o mundo1. Mais de 50% da água residencial urbana e 85% das necessidades de água rural são actualmente satisfeitas pelos recursos hídricos subterrâneos na Índia, sendo a irrigação responsável por 92% da extracção de água subterrânea2.

Dado que as águas subterrâneas são um recurso natural não renovável que não pode ser observado diretamente, precisam de ser monitorizadas e avaliadas adequadamente para evitar a sobreexploração. A falta de uma gestão eficaz dos recursos hídricos leva a problemas com a qualidade da água, intrusão de água salgada, queda do nível da água e outros conflitos hidrogeológicos e geoambientais3,4,5.

Devido ao facto de uma quantidade substancial de água da chuva ser perdida através do escoamento superficial, o problema das águas subterrâneas está a agravar-se devido a um desequilíbrio entre a recarga e a exploração das águas subterrâneas6,7. Se as acções essenciais não forem implementadas atempadamente, a Índia enfrentará uma crise hídrica aguda em vários dos seus estados, incluindo a área actual do estudo, e estaria à beira de uma grave catástrofe hídrica no futuro8. Como resultado, surgiu a necessidade de gestão e desenvolvimento a longo prazo dos recursos hídricos subterrâneos com base no escoamento superficial excedentário9,10,11. A identificação de ZGP dentro da bacia hidrográfica é essencial para atingir esses objetivos. As GPZs podem ser identificadas de duas maneiras: abordagens tradicionais baseadas em arquivos e técnicas de modelagem ou soft computing.