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A simulation/optimization study to assess seawater intrusion management strategies for the Gaza Strip coastal aquifer (Palestine).

Dentoni, Marta; Deidda, Roberto; Paniconi, Claudio; Qahman, Khalid; Lecca, Giuditta (2015). A simulation/optimization study to assess seawater intrusion management strategies for the Gaza Strip coastal aquifer (Palestine). Hydrogeology Journal , vol. 23 , nº 2. p. 249-264. DOI: 10.1007/s10040-014-1214-1.

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Résumé

L’intrusion d’eau de mer est une des principales menaces pour les ressources d’eau douce dans les zones côtières, souvent exacerbées par la surexploitation des eaux souterraines. Des mesures d’atténuation sont nécessaires pour gérer de manière adéquate les aquifères, et pour restaurer la qualité des eaux souterraines. Cette étude intègre trois outils informatiques dans un cadre unifié pour investiguer l’intrusion d’eau de mer dans les zones côtières et pour évaluer les stratégiques de gestion des ressources en eaux souterraines sous contraintes naturelles et anthropiques. Les trois composants sont une modèle tridimensionnel hydrogéologique considérant des écoulements variables et dépendants de la densité en milieu saturé et le transport de sel miscible, une procédure de calibration automatique qui utilise les sorties de variables d’état du modèle pour estimer les paramètres sélectionnés du modèle, et un module d’optimisation qui couple un algorithme génétique avec le modèle de simulation. Le système de calcul est utilisé pour classer des stratégies alternatives pour la réduction de l’intrusion marine, en tenant en compte des objectifs contradictoires et des contraintes du problème. Il est appliqué à l’aquifère côtier de la bande de Gaza (Palestine) pour identifier une stratégie de gestion des eaux souterraines pour la période 2011–2020. La solution optimisée est en mesure de: (1) maintenir le futur volume pompé pour l’ensemble des puits municipaux, proche du niveau maximal défini par l’utilisateur, (2) augmenter la charge hydraulique moyenne des eaux souterraines, et (3) diminuer à la fois la masse totale de sel extrait et l’étendue des zones concernées par l’intrusion d’eau marine.

Abstract

Seawater intrusion is one of the major threats to freshwater resources in coastal areas, often exacerbated by groundwater overexploitation. Mitigation measures are needed to properly manage aquifers, and to restore groundwater quality. This study integrates three computational tools into a unified framework to investigate seawater intrusion in coastal areas and to assess strategies for managing groundwater resources under natural and human-induced stresses. The three components are a three-dimensional hydrogeological model for density-dependent variably saturated flow and miscible salt transport, an automatic calibration procedure that uses state variable outputs from the model to estimate selected model parameters, and an optimization module that couples a genetic algorithm with the simulation model. The computational system is used to rank alternative strategies for mitigation of seawater intrusion, taking into account conflicting objectives and problem constraints. It is applied to the Gaza Strip (Palestine) coastal aquifer to identify a feasible groundwater management strategy for the period 2011–2020. The optimized solution is able to: (1) keep overall future abstraction from municipal groundwater wells close to the user-defined maximum level, (2) increase the average groundwater heads, and (3) lower both the total mass of salt extracted and the extent of the areas affected by seawater intrusion.

Type de document: Article
Mots-clés libres: coastal aquifers; Palestine; numerical modeling; automatic calibration; simulation/optimization (S/O) technique
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 20 avr. 2018 19:27
Dernière modification: 20 avr. 2018 19:27
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/3836

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