Subsurface dams to harvest rainwater— a case study of the Swarnamukhi River basin, Southern India

Abstract

Declining water level trends and yields of wells, deterioration of groundwater quality and drying up of shallow wells are common in many parts of India. This is mainly attributed to the recurrence of drought years, over exploitation of groundwater, increase in the number of groundwater structures and explosion of population. In this subcontinent, the saving of water has to be done on the days it rains. India receives much of its rainfall in just 100 h in a year mostly during the monsoon period. If this water is not captured or stored, the rest of the year experiences a precarious situation manifest in water scarcity. The main objective behind the construction of subsurface dams in the Swarnamukhi River basin was to harvest the base flow infiltrating into sandy alluvium as waste to the sea and thereby to increase groundwater potential for meeting future water demands. An analysis of hydrographs of piezometers of four subsurface dams, monitored during October 2001–December 2002, reveals that there is an average rise of 1.44 m in post-monsoon and 1.80 m in the pre-monsoon period after the subsurface dams were constructed. Further, during the pre-monsoon month of June, much before construction of subsurface dams in October 2001, the water level was found fluctuating in the range of 3.1–10 m, in contrast to the fluctuation ranging from 0.4 to 3.1 m during the period following the construction of dams. Hence, the planning of rainwater harvesting structures entails thorough scientific investigations for identifying the most suitable locations for subsurface dams.

Résumé

La diminution des niveaux d’eau ainsi que des capacités hydrauliques des puits, la détérioration de la qualité de l’eau souterraine ainsi que l’assèchement de puits de faibles profondeurs sont chose commune dans plusieurs régions de l’Inde. Cela est principalement du à la récurrence d’années sèches, à la surexploitation de la ressource en eau souterraine, à l’augmentation du nombre de captages d’eau souterraine, et à l’explosion démographique. Dans cette partie du globe, l’économie de l’eau doit se faire à partir des jours de pluie. L’inde reçoit la majorité de sa précipitation annuelle en moins de 100 heures associées à la période de la mousson. Si cette eau n’est pas captée et entreposée, le reste de l’année fait face à une pénurie et à une rareté de l’eau disponible. L’objectif principal de la construction de barrages souterrains dans le bassin de la rivière Swarnamukhi est de favoriser l’infiltration des eaux de ruissellement en direction des sables alluvionnaires qui, autrement, seraient perdues en mer, ce qui permet d’augmenter le potentiel en eau souterraine afin de répondre à la demande future en eau. L’analyse des hydrographes produits par des piézomètres installés dans quatre (4) barrages souterrains, suivis d’octobre 2001 à décembre 2002, a révélé une remontée moyenne des niveaux de 1,44 m et de 1,80 m respectivement avant et après la période de la mousson, et ce après l’installation des barrages souterrains. De plus, durant le mois de juin, précédant la mousson, bien avant la construction des barrages souterrains en octobre 2001, les niveaux d’eau ont fluctué entre 3,1 m et 10 m, en comparaison avec des fluctuations oscillant entre 0,4 m et 3,1 m lors de la période suivant la construction des barrages souterrains. Par conséquent, la planification d’une procédure de collecte des eaux de pluies par des structures adaptées impose des études scientifiques complètes, permettant d’identifier les emplacements les plus favorables à la construction des barrages souterrains.

Resumen

La tendencia a la disminución de niveles de agua y del rendimiento de pozos, el deterioro de la calidad del agua subterránea y la sequía de pozos de agua poco profundos son comunes en muchas partes de la India. Esto se atribuye principalmente a la recurrencia de años de sequía, la sobreexplotación de aguas subterráneas, el incremento en el número de estructuras que explotan aguas subterráneas y la explosión de la población. En este subcontinente los ahorros de agua deben llevarse a cabo cuando llueve. La India recibe la mayor parte de lluvia en sólo 100 horas cada año durante el período del monzón. Si esta agua no se capta o almacena, el resto del año queda en una situación precaria de escacez de agua. El principal objetivo al construir embalses a nivel de subsuperficie en la cuenca del río Swarnamukhi es la cosecha del flujo de base que infiltra los aluvios de arena y que debería generar un flujo de agua que se desecha en el mar. La consecuencia es el incremento del potencial de agua subterránea para satisfacer la demanda futura. El análisis de los hidrógrafos de piezometros de 4 embalses de subsuperficie que fueron monitoreados desde octubre 2001 hasta diciembre 2002 revela que hubo un incremento promedio de 1.44 metros después del monzón y de 1.8 metros antes del monzón una vez que se construyeron los embalses. Adicionalmente durante el mes de junio, mucho antes de la construcción de embalses de subsuperficie en octubre del 2001, se observaron variaciones en el nivel de agua en un rango de 3.1 a 10 metros, en contraste a la variación de 0.4 a 3.1 metros durante el período posterior a la construcción de los embalses. En consecuencia el planeamiento de estructuras para la captación de lluvia involucra investigación científica exhaustiva para identificar los lugares idóneos para la ubicación de embalses de subsuperficie o subterráneos.