Cost-efficient management of coastal aquifers via recharge with treated wastewater and desalination of brackish groundwater: general framework

摘要

Les zones c?tières semi-arides souffrent fréquemment de stress hydrique, dans la mesure où la demande en eau est élevée et particulièrement saisonnière, en lien avec l'agriculture et le tourisme. Poussées par la rareté des eaux de surface, les communautés des régions c?tières semi-arides considèrent les aquifères comme étant les principales ressources en eau; mais une exploitation intensive des aquifères c?tiers engendre des intrusions marines qui dégradent la qualité des eaux souterraines. Le développement économe et durable des aquifères c?tiers peut être conduit grace à un schéma de gestion holistique qui combine deux ressources non conventionnelles: (a) les eaux salées, à traiter pour atteindre la qualité escomptée, et (b) les eaux usées à traiter pour augmenter la recharge des aquifères et ainsi contr?ler les intrusions marines et satisfaire certaines demandes. Ce schéma de gestion est basé sur l'idée qu'il est économiquement avantageux de: (i) désaler les eaux souterraines saumatres, plut?t que les eaux marines, puisque cela nécessite bien moins d'énergie, et (ii) réutiliser les eaux usées uniquement au niveau du co?t marginal des traitements déjà pratiqués. Dans cet article, nous présentons le cadre général du schéma de gestion proposé, ainsi qu'un outil d'aide à la décision développé pour aider les décideurs à explorer l'espace de décision du schema. L'outil d'aide a la decision utilise le cout comme critere d'optimisation pour envisager differents scenarios de gestion, via la modelisation du comportement du couple dynamique naturelle-systeme artificialise, et identifie ceux des scenarios les plus economes qui satisfont la demande en eau et permettent la protection des aquiferes.%Semi-arid coastal zones often suffer water-stress, as water demand is high and markedly seasonal, due to agriculture and tourism. Driven by scarcity of surface water, the communities in semi-arid coastal regions turn to aquifers as prime water source; but intensive exploitation of coastal aquifers causes seawater intrusion, which degrades the quality of groundwater. The cost-efficient and sustainable development of coastal aquifers can be achieved through a holistic management scheme which combines two non-traditional water sources: (a) saltwater, to be treated to the desired quality, and (b) wastewater, to be re-claimed to augment aquifer recharge for control of seawater intrusion, and also to meet certain demands. This management scheme is based on the idea that it is cost-advantageous to: (ⅰ) desalt brackish groundwater, instead of seawater, as the former requires far less energy, and (ⅱ) to re-use wastewater at only the differential cost to any treatment already practiced. In this paper, we present the general framework of the proposed management scheme, and a decision aid tool (DAT) which has been developed to assist decision makers to explore the scheme's decision space. The DAT uses cost as optimization criterion to screen various management scenarios, via modelling of the dynamic natural-engineered system behaviour, and identifies those cost-efficient ones that meet the water demand and achieve aquifer protection.