Cost-efficient management of coastal aquifers via recharge with treated wastewater and desalination of brackish groundwater: application to the Akrotiri basin and aquifer, Cyprus

摘要

Nous testons la méthodologie générale décrite dans un article d'accompagnement, concernant le développement intensif des aquifères c?tiers, à travers son application à la gestion de l'Aquifère d'Akrotiri, Chypre. La région de Zakaki de cet aquifère, voisine de la Ville de Lemessos, est gérée de fa?on à satisfaire une demande en eau agricole annuelle fixe et une fraction de la demande en eau de Lemessos qui varie selon la disponibilité des eaux de surface. Les effluents de la station d'épuration de Lemessos sont injectés dans l'aquifère afin de contrecarrer l'intrusion marine engendrée par l'accroissement des pompages. Les localisations des puits de pompage et d'injection sont optimisées sur la base du moindre co?t, de fa?on à satisfaire les demandes. Cette stratégie contr?le l'intrusion marine si efficacement que seul la désalinisation de petits volumes d'eaux légèrement saumatres est nécessaire sur de courtes périodes, tandis que ～2.3 m~3 d'eaux souterraines sont produits pour chaque m~3 d'eau usée traitée injectée. Le co?t de mise en ?uvre pendant les 20 ans de la période 2000-2020 est de ～40 M€ et le co?t de production unitaire d'eau potable est inférieur à 0.2 €/m~3. La comparaison entre les analyses déterministe et stochastique de la dynamique hydrogéologique montre que la première est conservative, c'est-à-dire qu'elle conduit à une plus forte salinité des eaux souterraines au niveau du puits. L'étude de cas d'Akrotiri montre que le schéma de gestion d'aquifère proposé fournit des solutions qui sont préférables à la désalinisation d'eau de mer largement promue, y compris lorsque l'on considère les revenus de la réutilisation des eaux usées traitées pour l'irrigation.%We investigate the general methodology for an intensive development of coastal aquifers, described in a companion paper, through its application to the management of the Akrotiri aquifer, Cyprus. The Zakaki area of that aquifer, adjacent to Lemessos City, is managed such that it permits a fixed annual agricultural water demand to be met, as well as and a fraction of the water demand of Lemessos, which varies according to available surface water. Effluents of the Lemessos wastewater treatment plant are injected into the aquifer to counteract the seawater intrusion resulting from the increased pumping. The locations of pumping and injection wells are optimized based on least-cost, subject to meeting the demand. This strategy controls sea intrusion so effectively that desalting of only small volumes of slightly brackish groundwater is required over short times, while —2.3 m~3 of groundwater is produced for each 1 m~3 of injected treated wastewater. The cost over the 20-year period 2000-2020 of operation is ～40 M€ and the unit production cost of potable water is under 0.2 €/m~3. The comparison between the deterministic and stochastic analyses of the groundwater dynamics indicates the former as conservative, i.e. yielding higher groundwater salinity at the well. The Akrotiri case study shows that the proposed aquifer management scheme yields solutions that are preferable to the widely promoted seawater desalination, also considering the revenues from using the treated wastewater for irrigation.