Integrated surface water-groundwater modelling in the context of increasing water reserves of a regional Sahelian aquifer

摘要

Despite the Sahelian drought of the 1970s-1990s, the unconfined aquifer in southwest Niger exhibits a multidecadal increase in groundwater reserves. Recent changes in land surface conditions have enhanced runoff and thus indirect groundwater recharge below endorheic ponds. This paper presents a model-based investigation of surface runoff and groundwater recharge at mesoscale (~5000 km~2). A new lumped-conceptual runoff model applicable to the large number of ungauged endorheic catchments is specially developed, derived from an existing fine-scale, physically-based hydrologic model. Runoff simulated for sites identified as groundwater recharge sources are used to derive recharge forcing for a Modflow-based model of the aquifer. The rising water table trend and its spatial distribution over the period 1992-2003 are generally well simulated, albeit smoothed year-to-year dynamics. Comparison with alternative methods of recharge estimation suggests, however, that there may presently exist more recharging sites and/or contributing surfaces than those considered so far.%En dépit de la sécheresse des années 1970-1990 au Sahel, l'aquifère libre sud-ouest nigérien affiche une hausse pluri-décennale de ses réserves. Les changements récents des conditions de surface ont favorisé le ruissellement et par conséquent la recharge localisée sous les mares endoréiques. Le présent article examine conjointement, par le biais de la modélisation, le ruissellement et la recharge souterraine à méso échelle (~5000 km~2). Un modèle hydrologique conceptuel applicable à un grand nombre de petits bassins endoréiques non jaugés a été spécialement développé à partir d'un modèle physique à fine échelle déjà existant. Le ruissellement simulé aux sites identifiés comme points de recharge souterraine est utilisé pour forcer la recharge du modèle souterrain (Modflow). La tendance à la hausse de la nappe phréatique et sa distribution spatiale sur la période 1992-2003 sont globalement bien simulées, malgré un certain lissage de la dynamique interannuelle. La comparaison avec des méthodes alternatives d'estimation de la recharge suggère cependant qu'il existerait plus de points de recharge et/ou de surfaces contributives que ceux considérés jusqu'ici.