The last 60 years has seen unprecedented groundwater extraction and overdraft as well as development of new technologies for water treatment that together drive the advance in intentional groundwater replenishment known as managed aquifer recharge (MAR). This paper is the first known attempt to quantify the volume of MAR at global scale, and to illustrate the advancement of all the major types of MAR and relate these to research and regulatory advancements. Faced with changing climate and rising intensity of climate extremes, MAR is an increasingly important water management strategy, alongside demand management, to maintain, enhance and secure stressed groundwater systems and to protect and improve water quality. During this time, scientific research—on hydraulic design of facilities, tracer studies, managing clogging, recovery efficiency and water quality changes in aquifers—has underpinned practical improvements in MAR and has had broader benefits in hydrogeology. Recharge wells have greatly accelerated recharge, particularly in urban areas and for mine water management. In recent years, research into governance, operating practices, reliability, economics, risk assessment and public acceptance of MAR has been undertaken. Since the 1960s, implementation of MAR has accelerated at a rate of 5%/year, but is not keeping pace with increasing groundwater extraction. Currently, MAR has reached an estimated 10 km³/year, ~2.4% of groundwater extraction in countries reporting MAR (or ~1.0% of global groundwater extraction). MAR is likely to exceed 10% of global extraction, based on experience where MAR is more advanced, to sustain quantity, reliability and quality of water supplies. In den letzten 60 Jahren gab es sowohl eine beispiellose Grundwasserentnahme und Übernutzung als auch die Entwicklung neuer Wasseraufbereitungstechnologien, was die gezielte Grundwasseranreicherung (GWA, auch managed aquifer recharge, MAR) vorantreibt. Dieser Artikel ist der erste bekannte Versuch, den Umfang der GWA im globalen Maßstab zu quantifizieren, Fortschritte bei den drei Haupttypen der GWA zu veranschaulichen und diese in Beziehung zur Forschung und zur Entwicklung behördlicher Regelungen zu stellen. Angesichts des Klimawandels und einer zunehmenden Intensität der Klimaextreme ist die GWA eine zunehmend an Bedeutung gewinnende Wasserbewirtschaftungsstrategie, neben dem Verbrauchsmanagement, der Erhaltung, Pflege und Sicherung von Grundwasserressourcen und dem Schutz und der Verbesserung der Wasserqualität. In dieser Zeit bildete die wissenschaftliche Forschung zur hydraulischen Anlagenauslegung, zu Tracerversuchen, zum Kolmations-Management, zur Effizienz der Wasserrückgewinnung und zu Wasserbeschaffenheitsänderungen in Grundwasserleitern die Basis für die praktischen Fortschritte in der GWA, mit weiterem Nutzen für die Hydrogeologie. Infiltrationsbrunnen haben die GWA stark beschleunigt, insbesondere in urbanen Gebieten und im bergbaulichen Wassermanagement. In jüngster Vergangenheit wurde zu Führungsstrukturen, Betriebspraktiken, Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit, Risikobewertung und gesellschaftlicher Akzeptanz geforscht. Seit den 1960er Jahren ist die Anwendung der GWA um 5% jährlich gestiegen, hält jedoch mit der steigenden Grundwasserentnahme nicht mit. Zur Zeit hat die GWA einen Umfang von geschätzt 10 km³/a, ~2.4% der Grundwasserentnahme in Ländern mit GWA-Nutzung (oder ~1.0% der weltweiten Grundwasserentnahme). Gemäß Erfahrungen in Gebieten, in denen die GWA bereits fortgeschritten ist, wird die GWA voraussichtlich 10% der globalen Entnahme überschreiten, um die Quantität, Zuverlässigkeit und Qualität der Wasserversorgung zu sichern. Les 60 dernières années ont vu l’extraction et la surexploitation des eaux souterraines sans précédent, ainsi que le développement de nouvelles technologies pour le traitement de l’eau qui, ensemble, permettent une avancée dans la recharge intentionnelle des eaux souterraines, connue sous le nom de recharge maîtrisée des aquifères (MAR). Cet article est la première tentative connue de quantification du volume de MAR à l’échelle mondiale, et d’illustration de l’avancée de tous les principaux types de MAR et qui fait le lien avec la recherche et les avancées en matière de réglementation. Face à l’évolution du climat et à l’intensité croissante des phénomènes climatiques extrêmes, MAR est une stratégie de gestion de l’eau de plus en plus importante, à côté de la gestion de la demande, pour maintenir, améliorer et sécuriser les systèmes hydrogéologiques sous stress hydrique et pour protéger et améliorer la qualité de l’eau. Au cours de cette période, la recherche scientifique, sur la conception hydraulique des installations, les études de traçage, la gestion des colmatages, l’efficacité de la récupération et les changements de la qualité de l’eau dans les aquifères, a soutenu les améliorations pratiques de MAR et a été plus que bénéfique de manière générale pour l’hydrogéologie. Les puits de recharge ont considérablement accéléré la recharge, en particulier dans les zones urbaines et pour la gestion des eaux de mine. Ces dernières années, la recherche sur la gouvernance, les pratiques d’exploitation, la fiabilité, l’économie, l’évaluation des risques et l’acceptation par le public de MAR a été entreprise. Depuis les années 1960, la mise en œuvre de la MAR s’est. accélérée à un taux de 5% par an, mais elle n’est. pas en phase avec l’augmentation de l’exploitation des eaux souterraines. Actuellement, MAR a atteint environ 10 km³/an, soit environ 2.4% de l’exploitation des eaux souterraines dans les pays déclarant l’utilisation du MAR (ou ~1.0% de l’extraction mondiale des eaux souterraines). MAR est susceptible de dépasser 10% de l’extraction mondiale, basée sur l’expérience où MAR est plus développé, pour maintenir la quantité, la fiabilité et la qualité des approvisionnements en eau. En los últimos 60 años se ha visto una extracción y un giro sin precedentes del agua subterránea, así como el desarrollo de nuevas tecnologías para el tratamiento del agua que en conjunto impulsan el avance en el reabastecimiento intencional de agua subterránea, conocido como gestión de la recarga de acuíferos (MAR). Este trabajo es el primer intento conocido para cuantificar el volumen de la MAR a escala global, y para ilustrar el avance de los principales tipos de MAR y relacionarlos con la investigación y los avances normativos. Frente a los cambios climáticos y la creciente intensidad de los extremos climáticos, MAR es una estrategia de gestión del agua cada vez más importante, junto con la gestión de la demanda, para mantener, mejorar y proteger los sistemas de aguas subterráneas, proteger y mejorar la calidad del agua. Durante este tiempo, la investigación científica sobre el diseño hidráulico de las instalaciones, los estudios de trazadores, la gestión de obstrucciones, la eficiencia de la recuperación y los cambios en la calidad del agua en acuíferos ha sustentado mejoras prácticas en la MAR y ha tenido beneficios amplios para la hidrogeología. Los pozos de recarga han acelerado enormemente la recarga, particularmente en áreas urbanas y para la gestión minera del agua. En los últimos años, se han llevado a cabo investigaciones sobre gobernanza, prácticas operativas, confiabilidad, economía, evaluación de riesgos y aceptación pública de la MAR. Desde la década de 1960, la implementación de la MAR se ha acelerado a una tasa de 5% por año, pero no está al mismo ritmo que el aumento de la extracción de agua subterránea. Actualmente, la MAR ha alcanzado un estimado de 10 km³/año, ~2.4% de la extracción de agua subterránea en los países que informan MAR (ó ~1.0% de la extracción mundial de aguas subterráneas). Es probable que MAR exceda el 10% de la extracción global, en base a la experiencia donde la MAR está más avanzada, para mantener la cantidad, confiabilidad y calidad del suministro de agua. شهدت ألـ 60 عاماً الماضية عمليات استخراج وسحب واستنزاف للمياه الجوفية لم يسبق لها مثيل ، فضلاً عن تطوير تكنولوجيا جديدة لتنقية ومعالجة المياه ، وهذا الوضع يُشجع التقدم في التجديد والتغذية المتعمدة للمياه الجوفية والمعروف بـ “التغذية المُتحكم فيها لطبقات المياه الجوفية (مار)”. هذه الورقة العلمية هي أول محاولة معروفة لتحديد حجم “مار” على نطاق عالمي ، ولتوضيح تقدم جميع الأنواع الرئيسية من “مار” وربطها بكلاً من التطور البحثي والتنظيمي. في مواجهة تغير المناخ وارتفاع كثافة تطرفات المناخ ، يعد “مار” إستراتيجية ذات أهمية متزايدة لإدارة المياه ، إلى جانب إدارة الطلب من المياه، للحفاظ وتعزيز أنظمة المياه الجوفية المجهدة وتعزيز وحماية جودة المياه وتحسينها. خلال هذا الوقت ، فإن البحث العلمي ، والتصميم الهيدروليكي للمرافق ، ودراسات التتبع ، وإدارة الانسداد ، وكفاءة الاستعادة ، وتغيرات جودة المياه في طبقات المياه الجوفية ، كل ذلك قد دعم أضاف تحسينات عملية في “مار” بالإضافة إلى فوائد أوسع في الهيدروجيولوجيا. وقد ساهمت آبار إعادة التغذية في تسريع عملية إعادة تجديد طبقات المياه الجوفية ، لا سيما في المناطق الحضرية وإدارة مياه المناجم. في السنوات الأخيرة قد تم القيام بإجراء بحوث في مجالات: الحوكمة ، ممارسات التشغيل ، والموثوقية ، الاقتصاد ، تقييم المخاطر ، القبول العام لطريقة “مار”. منذ ستينيات القرن العشرين ، تسارع تنفيذ طرق “مار” بمعدل 5% سنوياً ، لكن هذا لا يواكب زيادة استخراج المياه الجوفية. وحالياً وصل “مار” إلى ما يُقدر بنحو 10 كيلو متر مكعب /عام ، أي 2.4% من استخراج المياه الجوفية في الدول التي أبلغت عن استخدام “مار” (أي ما يعادل 1.0% من استخراج المياه الجوفية على مستوى العالم). من المرجّح أن يتجاوز معدل تجديد طبقات المياه الجوفية باستخدام طريقة “مار” بمقدار 10% من سحب المياه الجوفية علي مستوي العالم ، وذلك بناءاً على الخبرة في تقييم التقدم في تطبيق طرق “مار” للحفاظ على كمية وموثوقية وجودة إمدادات المياه. 在过去的60年,前所未有的地下水开采和超采以及水处理新技术的开发共同推动了有目的地下水补给的发展,称为可管理的含水层补给(MAR)。本文是首次尝试在全球范围内对可管理的含水层补给的量进行量化,并且阐述可管理的含水层补给的所有主要类型以及与其相关的研究和监管进展。面对气候变化和气候极端事件强度的加大,可管理的含水层补给是一项越来越重要的水管理战略,除了需求管理,还可以维持,改善及保护超采的地下水系统,而且还能提高水质。这段时间,对回灌设施的设计、示踪研究、堵塞管理、回收效率和含水层水质变化的科学研究支撑了可管理的含水层补给工程技术的改进,并丰富了水文地质学。特别是在城市地区和对矿井排水的管理,回灌井极大地加快了地下水的补给。近几年,进一步对可管理的含水层补给的管理、运行实践、可靠性、经济性、风险评估和社会接受度进行了研究。自20世纪60年代以来,可管理的含水层补给工程的实施以每年5%的速度增加,但是没有赶上不断增加的地下水开采速度。目前MAR已经达到了预估的每年补给10km³,占报导MAR国家的地下水开采量的2.4% (或占全球地下水开采的1%)。基于MAR不断发展的经验,MAR将可能超过了全球开采量的10%,以维持供水的水量,可靠性和水质。 De afgelopen 60 jaar hebben grondwaterwinning en overexploitatie van grondwater zich in ongekende mate verbreid; samen met de ontwikkeling van nieuwe waterzuiveringstechnologieën sturen ze de opmars aan van kunstmatige infiltratie, oftewel managed aquifer recharge (MAR). Dit artikel is –voorzover bekend– de eerste poging om de omvang van MAR op wereldwijde schaal te becijferen en de ontwikkeling van de belangrijkste vormen van MAR te illustreren en te relateren aan onderzoek en verbeterde regelgeving. Onder een veranderend klimaat met uitgesprokener klimaatextremen wordt MAR een steeds belangrijker waterbeheersstrategie –naast de beïnvloeding van de vraag naar water– om de waterkwantiteit en waterkwaliteit van bedreigde grondwatersystemen te beschermen, in stand te houden en te verbeteren. Wetenschappelijk onderzoek betreffende het hydraulisch ontwerp van de technische infrastructuur, tracer studies, onderzoek naar het tegengaan van verstopping, naar rendement van de terugwinning en naar veranderingen van de waterkwaliteit in aquifers hebben gedurende deze periode tot praktische verbeteringen in MAR geleid en tot ontwikkelingen in de hydrogeologie. Infiltratieputten hebben de aanvulling van grondwater aanmerkelijk doen toenemen, met name in stedelijke gebieden en in de mijnbouw. In de afgelopen jaren is betreffende MAR onderzoek verricht naar bestuur, werkwijzen, betrouwbaarheid, economische aspecten, risico-inschattingen en acceptatie door het publiek. Sinds de jaren zestig is de toepassing van MAR met 5% per jaar toegenomen, maar deze groei houdt de toenemende grondwaterwinning niet bij. Momenteel bedraagt MAR een geschatte 10 km³/jaar, ongeveer 2.4% van de grondwaterwinning in landen die over MAR rapporteren (of ongeveer 1.0% van de wereldwijde grondwaterwinning). Afgaande op ervaringen opgedaan in gebieden waar MAR gangbaar is, kan MAR in potentie meer dan 10% van de wereldwijde grondwaterwinning gaan bedragen, als bijdrage ter instandhouding van de omvang, betrouwbaarheid en kwaliteit van het wateraanbod. Viimeisen 60 vuoden aikana ennen näkemätön pohjaveden käytön lisääntyminen yhdessä uusien vedenkäsittelytekniikoiden kehityksen kanssa on edistänyt pohjavesivarojen lisäämiseen tähtäävää tekopohjaveden tuotantoa. Tässä artikkelissa pyritään ensimmäistä kertaa arvioimaan tekopohjaveden tuotannon määrää maailmanlaajuisesti ja esittämään eri tyyppisten tekopohjavesitekniikoiden kehitystä huomioiden samalla tutkimuksen ja säädöksien kehittymisen vaikutukset. Kun huomioidaan ilmastonmuutos ja ilmaston ääri-ilmiöiden kasvava intensiteetti, tekopohjaveden tuotanto on yhä tärkeämpi osa vedentuotannon strategiaa - veden kulutuksen hallinnan rinnalla -, jolla ylläpidetään, tehostetaan ja varmistetaan uhattujen pohjavesivarojen toiminta ja suojellaan ja parannetaan veden laatua. Tarkastelujakson aikana laitosten hydrauliikan suunnitteluun, merkkiainekokeisiin, tukkeutumien hallintaan, saannon tehokkuuteen ja veden laadun muutoksiin kohdistuva tieteellinen tutkimus on tukenut käytännön parannuksia tekopohjaveden tuotannossa ja edistänyt laajemminkin hydrogeologian tuntemusta. Imeytyskaivojen käyttäminen on suuresti kehittänyt imeytystekniikkaa, erityisesti taajama-alueilla ja kaivosteollisuuden vesien hallinnassa. Viime vuosina tutkimusta on suunnattu veden tuotannon hallinnan järjestämiseen, käytännön menetelmiin, luotettavuuteen, talouteen, riskien hallintaan ja yleiseen hyväksyttävyyteen. Vuodesta 1960 alkaen tekopohjaveden tuotanto on kasvanut 5% vuosittain, mutta kasvu ei ole silti yhtä suurta kuin pohjavedenoton lisääntyminen. Nykyisin tekopohjaveden tuotannon määräksi arvioidaan 10 km³/vuosi eli noin 2.4% pohjavedenoton määrästä niissä maissa, joista on raportoitu tekopohjaveden tuotantoa (globaalisti tekopohjaveden osuus on noin 1% kaikesta otetusta pohjavedestä). Perustuen kokemusperäiseen tietoon tekopohjaveden valmistuksen eduista veden määrän, luotettavuuden ja laadun suhteen on todennäköistä, että maailmanlaajuisesti tekopohjaveden tuotannon osuus tulee ylittämään 10% kaikesta otetusta pohjavedestä. पिछले 60 वर्षों में अभूतपूर्व भूजल निष्कर्षण (groundwater extraction) और अधिविकर्षण (Overdraft) के साथ-साथ जल उपचार के लिए ऐसी नई प्रौद्योगिकियों के विकास को देखा गया है जो एक साथ साभिप्राय भूजल पुनःपूर्ति को आगे बढ़ाएं, जिसे प्रबंधित जलभृत पुनर्भरण (एमएआर) के रूप में जाना जाता है। यह शोधपत्र वैश्विक स्तर पर एमएआर की मात्रा को मापने का पहला ज्ञात प्रयास है, और सभी प्रमुख प्रकार के एमएआर की प्रगति का वर्णन करने तथा, इसके अनुसंधान और नियामक प्रगति से संबंधित है। जलवायु परिवर्तन और जलवायु चरम सीमाओं की बढ़ती तीव्रता के साथ सामना करना, एमएआर, मांग प्रबंधन के साथ-साथ तनावग्रस्त भूजल प्रणालियों को, बनाए रखने, बढ़ाने और सुरक्षित करने और पानी की गुणवत्ता संरक्षण और सुधार करने के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण जल प्रबंधन रणनीति है। इस समय, सुविधाओं के हाइड्रोलिक डिजाइन, ट्रेसर स्टडीज, अवरुद्ध जलभृत का प्रबंधन, रिकवरी दक्षता और जलभृत में जल गुणवत्ता में परिवर्तन इत्यादि पर वैज्ञानिक अनुसंधान ने एमएआर में व्यावहारिक सुधारों को किया है और हाइड्रोजियोलॉजी में व्यापक लाभ प्राप्त किए हैं। पुनर्भरण कुओं में, विशेष रूप से शहरी क्षेत्रों और खदानों के जल प्रबंधन के लिए पुनर्भरण बहुत तेज़ होता है। हाल के वर्षों में, शासन, परिचालन प्रथाओं,...

Suitability maps for managed aquifer recharge (MAR) sites hold a strong potential for integration into sustainable groundwater management plans. An uprising method to identify sites suitable for MAR implementation is geographic information system (GIS)-based multi-criteria decision analysis (MCDA). There are no guidelines or a common understanding on how suitability mapping should be conducted, and there is considerable variability as to what factors are assessed and how they are weighted. To increase knowledge on GIS-MCDA, a database has been built based on 63 studies applying GIS-MCDA in the context of MAR site selection. Information on the criteria, assigned weights, and methodologies has been retrieved from the documents. Statistical analysis of the database depicts the current state of art for suitability mapping methodologies as well as specific information for the different recharge methods. We further incorporated the compiled information into a web-based query tool that makes the information easily accessible and the utilization of the database more user friendly. This review as well as the created web-tool will help planners of MAR sites to engage in the MCDA in a more structured way by referring to previously conducted studies and by finding information suitable for their specific project. The application potential of suitability maps is discussed along with the shortcomings of this methodology.

Costa Rica’s annual mean precipitation is above 3300 mm, but this precipitation is not evenly distributed in time or space, producing clear differentiated wet and dry seasons in most of the country. Droughts are also common phenomena which greatly affect the availability of water resources. Managed aquifer recharge (MAR) schemes are being taken into consideration to enhance the underground water storage capacity of the country. The present study constitutes the first assessment for the identification of suitable sites for the implementation of MAR technology spreading methods (SM) in Costa Rica. The suitable sites are identified by means of a geographic information system multi-criteria decision analysis (GIS-MCDA) based on four criteria: hydrogeological aptitude, terrain slope, top soil texture and drainage network density. Four steps are performed in order to identify these sites: problem definition, screening for suitable areas, suitability mapping, and sensitivity analysis. The suitability map was divided in two zones after the screening: suitable and unsuitable, the first zone was further divided in five classes according to the weighted linear combination (WLC) ranking. The results indicate that 61% of the country is suitable for conducting SM. This map is a tool for future implementation of MAR techniques in the country.

Suitability maps for managed aquifer recharge (MAR) are increasingly used and hold the potential to be integrated into sustainable groundwater management plans. However, the quality of the maps strongly depends on the input data quality as well as the expertise of the decision-maker. The maps are commonly derived through GIS-based multi-criteria decision analysis (GIS-MCDA). To date, there is no common understanding of how suitability mapping should be conducted, as there is considerable variability concerning used GIS data and MCDA methodology. This study presents two web-tools that were conceptualized based on a review of GIS-MCDA studies in the context of MAR suitability mapping. The data retrieved from the review was compiled into a web-based query tool making the MAR- and MCDA-relevant information easily accessible. Based on the most commonly used MCDA practices in the assessed studies, we conceptualized and implemented a second web tool that comprises a simplified web GIS as well as supporting tools for weight assignment and standardization of the criteria. Both web tools will enable decision-makers to engage in MCDA for MAR mapping in a more structured and informed way. As the tools are open-source and web-based, they can facilitate the collaboration between multiple stakeholders and the easy sharing of results.

La realización de aforos puntuales en Costa Rica constituye una práctica común en la evaluación del recurso hídrico para abastecimiento de agua potable. El país cuenta con una base de datos compuesta por mediciones puntuales realizadas en la mayoría de los ríos de Costa Rica con casi cuarenta años de información. En esta un solo dato (aforo puntual) se utiliza para caracterizar todo el mes en que se evaluó. Con el objetivo de corroborar la validez de esta caracterización se realizaron aforos puntuales cada hora para confirmar que la variación horaria es mínima. Los aforos horarios se realizaron durante la campaña de medición de caudales de la cuenca hidrográfica Jesús María, realizada el 9 y 10 de abril de 2013. Las mediciones de caudal se realizaron con el método del molinete de copas según la norma ISO 2537:2007. Una tercera parte de las mediciones presenta una variación menor a ±1 % y más de tres cuartes partes en el rango de ±5 %. En todos los casos, excluyendo la cuenca baja del río Jesús María, las variaciones horarias en las mediciones son menores al 10 % respecto a la mediana. Se concluye que la variación horaria del aforo es relativamente pequeña y, por lo tanto, se valida la base de datos para los meses del final del estiaje. Esta experiencia debe repetirse en la misma cuenca en otras épocas del año y en otras cuencas, para garantizar que la variabilidad temporal no represente grandes diferencias en el caudal.