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A hydrological study of four streambed recharge structures, locally called check dams, in a monsoonal area of hard-rock terrain in Rajasthan, India, was conducted over 3 years to evaluate their contribution to agricultural production. Their catchment area totalled 3,003 ha, and mean annual recharge from the 4 impoundments was 779,000 m3 or 26 mm. The calculated components of the annual water balance of these check dams are presented, together with a sensitivity analysis on unmeasured parameters and documentation of capital and maintenance costs of check dams. The maximum recharge was found to occur in the wettest year for the two structures on first-order streams; however, for the two structures on second-order streams, the maximum recharge occurred in the average rainfall year because, at these sites, groundwater levels rose so that the stream became hydraulically connected to the aquifer for a period in the wettest year causing mean dry weather infiltration rates to diminish. The study also evaluated the effect of manual desilting and mechanical desilting on mean dry-weather-infiltration rate. For the check dam that was manually desilted, the recharge increased by 84% over that of the preceding year, whereas for the mechanically desilted check dam it reduced by 18%, and the two control check dams increased by 13%. A present value analysis for net benefits of additional crop production attributable to recharge from check dams indicated that, after accounting for average annual maintenance costs 2.9% of capital costs, the benefit:cost ratio of the four check dams averaged 4.1. Hence this study shows that these check dams are economically attractive at the local level for securing irrigation water supplies.RésuméUne étude hydrologique de quatre structures de recharge par le lit d’un cours d’eau dans une région de socle sous conditions de mousson au Rajasthan, Inde, a été menée pendant 3 ans afin d’évaluer leur contribution à la production agricole. Leur surface de bassin versant totalisait 3,003 ha, et la recharge annuelle moyenne était de 779,000 m3 soit 26 mm. Les composants calculés du bilan hydrique annuel de ces barrages témoins sont présentés, parallèlement à une analyse de sensibilité sur les paramètres non mesurés et à une documentation des coûts d’investissement et de maintenance des ouvrages. La recharge maximale a été constatée au cours de l’année la plus humide pour les deux structures situées sur des cours d’eau de premier ordre. Cependant, pour les deux structures situées sur des cours d’eau de deuxième ordre, la recharge maximale s’est produite pendant une année de précipitations moyennes car, pour ces sites, les niveaux des eaux souterraines ont tellement augmenté que le cours d’eau était hydrauliquement connecté à l’aquifère durant un certain temps au cours de l’année la plus humide, entraînant une diminution des taux d’infiltration moyens pour des conditions de temps sec. L’étude a également évalué l’effet d’un curage manuel et d’un dragage mécanique sur le taux moyen d’infiltration pour des conditions de temps sec. Pour le barrage témoin qui a été curé manuellement, la recharge s’est accrue de 84% par rapport à celle de l’année précédente, tandis que pour le barrage témoin curé mécaniquement elle s’est réduite de 18% et pour les deux barrages témoins elle a augmenté de 13%. Une analyse de la valeur actuelle des bénéfices nets de la production végétale additionnelle attribuable à la recharge par les barrages témoins a indiqué que le ratio bénéfice/coût des quatre ouvrages était en moyenne de 4.1. Par conséquent, cette étude montre que ces barrages témoins sont économiquement intéressants à l’échelle locale pour sécuriser les approvisionnements en eau d’irrigation.ResumenSe llevó a cabo un estudio hidrológico de cuatro estructuras de recarga en cauces de arroyos en un área monzónica desarrollada en terrenos de roca dura en Rajasthan, India, durante 3 años para evaluar su contribución a la producción agrícola. Su área de captación totalizó 3,003 ha, y la recarga media anual fue de 779,000 m3 o 26 mm. Se presentan los componentes calculados del balance hídrico anual de represas de filtración, junto con un análisis de sensibilidad de los parámetros no medidos y documentación de los costos de capital y mantenimiento de las represas de filtración. La recarga máxima se encontró en el año más húmedo para las dos estructuras en los arroyos de primer orden. Sin embargo, para las dos estructuras en los arroyos de segundo orden, la recarga máxima ocurrió en el año de lluvia promedio porque, en estos sitios, los niveles de agua subterránea subieron de tal manera que el arroyo se conectó hidráulicamente al acuífero por un período en el año más húmedo causando que disminuyeran las tasas de infiltración del clima seco medio. El estudio también evaluó el efecto de la remoción de sedimentos en forma manual y mecánica sobre la tasa media de infiltración en clima seco. En el caso de la represa de filtración en que la remoción de sedimentos fue manual, la recarga aumentó en un 84% respecto al año anterior, mientras que en el caso de la represa de infiltración cuya remoción fue mecánica se redujo en un 18%, y en las dos represas de control aumentaron en un 13%. Un análisis del valor actual de los beneficios netos de la producción de los cultivos adicionales atribuibles a la recarga en las represas de infiltración indicó que la relación costo-beneficio de las cuatro represas de infiltración era de un promedio de 4.1. Por lo tanto, este estudio muestra que estas represas son económicamente atractivas a nivel local para asegurar el suministro de agua para riego.摘要对印度拉贾斯坦邦硬质岩季风区的四个河床补给结构进行了为期三年的水文研究,以评估它们对农业生产的贡献。流域总面积为3,003公顷,平均年补给量为779,000立方米或26毫米。论文阐述了淤地坝年水均衡的计算均衡项,还对淤地坝的资本和维护成本的未测量参数和文档编制进行了敏感性分析。最大补给发生一级河流的两个河床结构的最湿润年。然而,对于二级河流的两个河床结构,最大补给发生在平均降雨年,因为在这些区地下水位上升,使得河流在最湿润年与含水层水力连通,导致平均旱天入渗率减少。该研究还评估了人工清淤和机械清淤对平均旱天入渗率的影响。对于手动清淤的淤地坝,补给量比前一年增加了84%,而机械清淤的淤地坝减少了18%,两类控制淤地坝增加了13%。对淤地坝补给造成的额外作物生产净效益的现值分析表明,四类淤地坝的平均效益成本比率为4.1。研究还发现淤地坝对于局部安全灌溉供水具有经济上的优势。ResumoFoi realizado ao longo de 3 anos um estudo hidrológico de quatro estruturas de recarga situadas na região monçônica de terreno cristalino no Rajastão, Índia com intuito de avaliar a contribuição dessas estruturas na produção agrícola. Sua área de captação totalizou 3,003 ha e a recarga média anual foi estimada em 779,000 m3 ou 26 mm. Os componentes calculados do balanço hídrico anual nas barragens de verificação são apresentados, juntamente com uma análise de sensibilidade dos parâmetros não medidos e documentação dos custos de capital e manutenção das barragens. A recarga máxima ocorreu no ano mais chuvoso para as duas estruturas em canais de primeira ordem. Porém, para as duas estruturas em canais de segunda ordem, a recarga máxima ocorreu durante o ano de precipitação média uma vez que, nesses locais, os níveis de águas subterrâneas subiram de forma que a corrente tornou-se hidraulicamente conectada ao aquífero durante o período mais chuvoso do ano, atenuando as taxas medias de infiltração durante os períodos de seca. O estudo também avaliou os efeitos do desassoreamento manual e mecânico na taxa média de infiltração durante os períodos de seca. Para a barragem que foi manualmente desassoreada, a recarga aumentou em 84% em relação ao ano anterior, enquanto que para barragem que foi mecanicamente desassoreada, a recarga foi reduzida em 18%, por fim, as duas barragens de controle aumentaram a recarga em 13%. A análise de valor dos benefícios líquidos do aumento da produção atribuído à recarga nas barragens indicou uma Razão de Benefício/Custo da ordem de 4.1, em média para as quatro barragens. Portanto, este estudo mostra que essas barragens são economicamente atraentes em nível local por garantirem o fornecimento de água para irrigação.

hydrogeology journal

Hydrologic and cost benefit analysis at local scale of streambed recharge structures in Rajasthan (India) and their value for securing irrigation water supplies