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1281205 
Journal Article 
Estimation of groundwater recharge using a GIS-based distributed water balance model in Dire Dawa, Ethiopia 
Tilahun, K; Merkel, BJ 
2009 
Yes 
Hydrogeology Journal
ISSN: 1431-2174
EISSN: 1435-0157 
Springer Science+Business Media 
17 
6 (Sep 2009) 
1443-1457 
Sustainable groundwater management requires knowledge of recharge. Recharge is also an important parameter in groundwater flow and transport models. Spatial variation in recharge due to distributed land-us.e, soil texture, topography, groundwater level, and hydrometeorological conditions should be accounted for in recharge estimation. However, conventional point-estimates of recharge are not easily extrapolated or regionalized. In this study, a spatially distributed water balance model WetSpass was used to simulate long-term average recharge using land-use, soil texture, topography, and hydrometeorological parameters in Dire Dawa, a semiarid region of Ethiopia. WetSpass is a physically based methodology for estimation of the long-term average spatial distribution of surface runoff, actual evapotranspiration, and groundwater recharge. The long-term temporal and spatial average annual rainfall of 626mm was distributed as: surface runoff of 126mm (20%), evapotranspiration of 468mm (75%), and recharge of 28mm (5%). This recharge corresponds to 817l/s for the 920.12 km super(2) study area, which is less than the often-assumed 1,000l/s recharge for the Dire Dawa groundwater catchment.Original Abstract: La gestion durable des eaux souterraines necessite une bonne connaissance de la recharge. La recharge est egalement un parametre important dans des modeles d'ecoulement et de transport des eaux souterraines. La variation spatiale de la recharge liee a la repartition de l'occupation des sols, a la texture du sol, a la topographie, au niveau piezometrique, et aux conditions hydrometeorologiques doit etre prise en compte dans l'estimation de cette infiltration efficace. Cependant, les estimations ponctuelles de la recharge par methodes conventionnelles ne sont pas facilement extrapolables ni regionalisables. Dans cette etude, le modele de distribution spatialisee du bilan hydrologique WetSpass a ete utilise pour simuler a long terme la recharge moyenne en utilisant les parametres occupation des sols, texture des sols, topographie, et parametres hydrometeorologiques dans la region de Dire Dawa, une region semi aride de l'Ethiopie. WetSpass est une methode physique basee sur l'evaluation de la distribution spatiale moyenne a long terme du ruissellement, de l'evapotranspiration actuelle, et de la recharge des eaux souterraines. La moyenne pluviometrique annuelle temporelle et spatiale sur le long terme long terme de 626 millimetres se repartit ainsi: ecoulement de surface (ou ruissellement) 126 millimetres (20%), evapotranspiration 468 millimetres (75%), et infiltration efficace 28 millimetres (5%). Cette infiltration efficace correspond a 817l/s pour une superficie du secteur d'etude de 920.12 km super(2), ce qui est inferieur a celle classiquement proposee pour les eaux souterraines de Dire Dawa c'est-a-dire 1000l/s.Ein nachhaltiges Grundwasser-Management erfordert Kenntnisse zur Grundwasserneubildung. Die Neubildung ist ebenso ein wichtiger Parameter fuer die Stroemungs- und Transportmodellierung. Fuer die Abschaetzung der Neubildung muessen raeumliche Verteilungen von Landnutzung, Bodentextur, Topographie, Grundwasserspiegel und meteorologischen Bedingungen beruecksichtigt werden. Allerdings koennen die fuer einen bestimmten Punkt abgeschaetzten Neubildungsraten nicht ohne weiteres auf eine Flaeche extrapoliert werden. Daher wurde in dieser Studie das Wasserbilanzmodell WetSpass verwendet, mit dem eine raeumliche Verteilung der Landnutzung, der Bodentextur, der Topographie und meteorologischer Parameter fuer das semiaride Untersuchungsgebiet Dire-Dawa in Aethiopien ueber einen laengeren Zeitraum simuliert wurde. WetSpass ist ein physikalisch basiertes Modell fuer die Schaetzung von Mittelwerten ueber laengere Zeitraeume fuer die Verteilung von oberirdischem Abfluss, aktueller Verdunstung und Grundwasserneubildung. Der mittlere Jahresniederschlag von 626mm, der aus Langzeitmessungen ermittelt wurde, wurde vom Modell wie folgt verteilt: ein oberirdischer Abfluss von 126mm (20%), eine Evapotranspiration von 468mm (75%) und eine Neubildung von 28mm (5%). Diese Neubildung entspricht 817l/s fuer das 920.12 km super(2) grosse Einzugsgebiet. Der Wert liegt damit unter der fuer das Dire-Dawa-Einzugsgebiet bisher angenommenen Grundwasserneubildungsrate von 1000l/s.La gestion sustentable de las aguas subterraneas requiere el conocimiento de la recarga. La recarga tambien es un parametro importante en los modelos de flujo y transporte del agua subterranea. Las variaciones espaciales en la recarga debido a la distribucion del uso de la tierra, textura del suelo, topografia, niveles de aguas subterraneas y condiciones hidrometeorologicas deben ser tenidas en cuenta para la estimacion de la recarga. Sin embargo, las estimaciones puntuales convencionales de recarga no son facilmente extrapolables o regionalizables. En este estudio, se uso el modelo WetSpass de balance hidrico espacialmente distribuido para simular la recarga promedio a largo plazo utilizando el uso de la tierra, textura del suelo, topografia y parametros hidrometeorologicos en Dire Dawa, una region semiarida de Etiopia. WetSpass es una metodologia de bases fisicas para la estimacion de la distribucion espacial promedio a largo plazo del escurrimiento superficial, la evapotranspiracion real y la recarga de aguas subterraneas. El promedio a largo plazo espacial y temporal de la precipitacion anual de 626mm fue distribuida como: un escurrimiento superficial de 126mm (20%), una evapotranspiracion de 468mm (75%) y una recarga de 28mm (5%). Esta recarga corresponde a 817l/s para el area de estudio de 920.12 km super(2), la cual es menor que la recarga habitual supuesta que es de 1000l/s para la cuenca de aguas subterraneas del Dire Dawa.aa34"e[iquest], aa[frac12][centae[frac12]ae[frac12] 0086; aa[frac12][centWetSpass, ae[iquest]"aa34.e34 00BE; WetSpass, aa34"626mm : aa34"126mm (20%), 468mm (75%), 28mm (5%) 920.12km super(2), 817l / s, 1000l / sA gestao sustentavel das aguas subterraneas exige conhecimentos sobre a recarga. A recarga e tambem um parametro importante em modelos de fluxo e transporte de agua subterranea. Variacoes espaciais da recarga, devido a factores como o uso do solo, textura do solo, topografia, nivel das aguas subterraneas e condicoes hidrometeorologicas devem ser contabilizadas no calculo da recarga. No entanto, estimativas convencionais de pontos de recarga nao sao facilmente extrapolados ou regionalizaveis. Neste estudo foi usado um modelo WetSpass de distribuicao espacial de balanco hidrico para simular a recarga media a longo prazo com base no uso do solo, textura do solo, topografia, e parametros hidrometeorologicos em Dire Dawa, uma regiao semi-arida da Etiopia. WetSpass e uma metodologia fisica para estimacao da distribuicao espacial media a longo prazo do escoamento superficial, da evapotranspiracao real e da recarga de aquiferos. A precipitacao media anual e espacial de 626mm foi distribuida como: escoamento superficial de 126mm (20%), evapotranspiracao de 468mm (75%) e recarga de 28mm (5%). Isto corresponde a uma recarga de 817l/s para os 920.12 km super(2) da area em estudo, a qual e menor do que a assumida (1000l/s) para a recarga subterranea da bacia de Dire Dawa. 
Ethiopia; Model Studies; Topography; Spatial variations; Groundwater Recharge; Surface Runoff; Ground water; Resource management; Groundwater; Soil Texture; Semiarid Lands; Modelling; Catchment area; Runoff; Ecological distribution; Water balance; Hydrologic Budget; Evapotranspiration