Prevention of groundwater wells from salinization by subsurface dams: A 2d numerical modelling approach

Abstract

Eine anhaltende Salzwasserintrusion bei Sullurpeta (Andhra Pradesh, Indien) führte zur Versalzung der Haupttrinkwasserfassungen der Region und beeinträchtigte die regionale Wasserversorgung. Die installierten Versorgungsbrunnen sind überwiegend im Flussbett des Kalangi verfiltert. Im Jahr 2005 wurden entsprechende Abwehrmaßnahmen implementiert, welche zu einer nachhaltigen Reduzierung der Salzgehalte in den Fassungsanlagen führte. Mit Hilfe eines numerischen, dichtegekoppelten 2-D Grundwassermodells wurde die Implementierung einer hydraulischen Barriere (unterirdischer Damm) zur Abwehr einströmender salzhaltiger Wassermassen reproduziert und entsprechende Maßnahmen hinsichtlich ihrer Langfristwirkung auf das hydrogeologische System simuliert. Dafür wurde ein für die Zielregion typisches hydrogeologisches Profil in ein Finite-Elemente Modell überführt. Die Simulation der ergriffenen hydraulischen Maßnahmen bestätigt eine erfolgreiche und nachhaltige Funktionsweise des unterirdischen Damms zur Unterbindung der Salzwasserintrusion. Weitere numerische Untersuchungen wurden hinsichtlich der hydraulischen Durchlässigkeit von möglichen und für die Dammkonstruktion geeigneten Sedimenten unternommen. Auch wurden verschiedene Brunnenförderszenarien hinsichtlich ihres Einfluss auf die Qualität von den geförderten Wassermassen simuliert und dienen damit der Optimierung der hydraulischen Maßnahme.

Onward saltwater intrusion into the freshwater resources in the area of Sullurpeta (Andhra Pradesh, India) led to a major salinization problem of local ground water wells and impaired the quality of extracted freshwater water volumes regionally. The installed production wells are mainly tapping the riverbed sediments of the Kalangi River. In the year 2005, technical measures for the reduction and long-term prevention of high salinization levels were installed successfully. The implementation of a subsurface dam was simulated regarding its hydraulic effectiveness based on a 2-D density-driven groundwater flow model. Additionally, further supporting technical measures were modelled for optimization reasons. Here, the numerical 2-D model reflects a characteristic riverbed/aquifer sequence of the study area. The numerical reproduction of installed hydraulic measures states a successful and sustainable implementation of the subsurface dam with respect to various production scenarios. In addition, further simulations were carried out to evaluate the influence of variable permeabilities of available natural construction materials (sediments) on the effectiveness of the hydraulic barrier.