Geophysical and hydrogeological survey in a part of the Nhandugue River valley, Gorongosa National Park, Mozambique : area 2 and 3

Abstract

Gorongosa National Park in central Mozambique is situated at the southernmost extension of the East
African Rift System (EARS), the Urema Rift. The park is protecting a vast ecosystem of floodplains, grasslands
and woody coverage. From 20 years of civil war the large-mammal population in the park had in year 1994 been
reduced by 90 % or more, and in 2004 a restoration project was started in order to rebuild and rehabilitate the park.
For an ecosystem in balance, water resources are indispensable and Lake Urema in the central part of the park is
vital. In order to maintain a sound management and decision-making about water resources in the Gorongosa region
park authorities want to predict the hydrological effects due to changes in different environmental factors. For this,
new and additional information is needed about the hydrogeological conditions of the park.
Focus in this paper is to provide hydrogeological information about the western margin of the Urema Rift,
since it has been anticipated that this area is a potential major groundwater recharge zone to the deeper Rift valley
floor sediments. The methods used in the study are resistivity and induced polarisation (IP) measurements, together
with geological ground truthing and discharge measurements. Data were collected from three areas (Area 1-3)
along the Nhandugue River at the north-western border of the park. In this paper the results from Area 2 and 3 are
presented, whereas the data from Area 1 is presented in a paper by Stenberg (2010).
Three layers of Quaternary alluvial sediments and one bottommost layer of sandstone can be identified in
the resistivity models. Soil samples show variations in grain sizes and mineralogical composition depending on
where in the river valley the material was deposited. A topmost unconfined aquifer is identified, below which there
is a partly permeable aquiclude in turn covering two different semi-confined aquifers. A downstream water loss in
the Nhandugue River suggests that surface water infiltrates to the deeper aquifers and is transported as groundwater
in an east/southeast-ward direction. The hydrogeological conditions confirm that the rift margin is a likely groundwater
recharge zone and the east/southeast-ward hydraulic groundwater gradient indicate that groundwater is flowing
towards, and feeds, Lake Urema.

Abstract (Swedish)

Gorongosa Nationalpark i centrala Moçambique ligger i den sydligaste delen av det Östafrikanska
riftsystemet, Urema-riften. Parken ger skydd ett omfattande ekosystem av flodplan, gräsmark och skogsbeklädda
områden. Efter 20 år av inbördeskrig hade populationen av stora däggdjur år 1994 minskat med 90 % eller mer och
under 2004 påbörjades ett restaureringsprojekt för att återuppbygga och återställa parken. För att ekosystemet ska
fungera är vattenresurserna ovärderliga och Urema-sjön i den centrala delen av parken är livsnödvändig. För att
bibehålla en hållbar hantering av och beslutsfattning kring vattenresurserna i Gorongosaregionen vill parkmyndigheterna
kunna förutse de hydrologiska effekterna av förändringar i miljöbetingade faktorer. För att göra detta behövs
mer och ny information om de hydrogeologiska förhållandena.
Fokus i denna uppsats ligger på att ta fram information rörande den västra kanten av Urema-riften, då det har
antagits att detta område är en potentiell betydande grundvattenbildningszon till de djupare liggande riftdalssedimenten.
De metoder som har använts i studien är resistivitets- och inducerad polarisations (IP)- mätningar, tillsammans
med geologisk fältkontroll och avrinningsmätningar. Data samlades in från tre områden (1-3) längs
Nhandugue-floden som flyter längs med den nordvästra parkgränsen. Presenterat i denna uppsats är resultaten från
område 2 och 3, medan resultaten från område 1 presenteras i en uppsats av Stenberg (2010).
Tre lager av kvartära alluviala sediment och ett undre lager av sandsten kan identifieras i resistivitetsmodellerna.
Jordproverna visar att kornstorlek och mineralogisk sammansättning varierar beroende på var i floddalen
materialet har avsatts. Från markytan och neråt kan en öppen akvifär, en delvis permeabel akviklud och två olika
semi-slutna akvifärer urskiljas. En nedströms förlust av vatten i Nhandugue-floden indikerar att ytvatten infiltrerar
till de djupare liggande akvifärerna och transporteras som grundvatten i en öst/sydöstlig riktning. De hydrogeologiska
förhållandena bekräftar att riftkanten är en trolig grundvattenbildningszon och den öst/sydöstliga hydrauliska
grundvattengradienten indikerar att det är möjligt att grundvatten flödar mot och tillför vatten till Urema-sjön.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Hjälper Nhandugue-flodens vatten Urema-sjön i Gorongosa Nationalpark, Moçambique, från att torka ut?
I de centrala delarna av Moçambique ligger Gorongosa Nationalpark som skyddar ett omfattande ekosystem av flodplan, gräsmarker och skogsbeklädda områden. Efter drygt 20 år av inbördeskrig hade 1994 antalet stora däggdjur, så som lejon, zebror och bufflar, minskat med mer än 90 %. För att få djurlivet att återhämta sig och för parken att få återse sina forna glansdagar påbörjades under 2004 ett projekt för att återuppbygga och återställa parken. Urema-sjön i den centrala delen av parken tillsammans med övriga vattenresurser i området är alla ovärderliga och livsnödvändiga för ekosystemet. De klimatförändringar som sker tyder på att temperaturerna kommer att stiga och mängden regn att minska, vilket betyder att risken för uttorkning av Urema-sjön och de andra vattenresurserna kommer att öka. För att se till att rätt beslut fattas och att vattnet hanteras på rätt sätt i Gorongosaregionen vill parkmyndigheterna därför förutse hur vattnet påverkas av olika miljöfaktorer, så som jordbruk, dammbyggnationer och industrier. För att kunna förutse detta behövs mer information om vilka vägar vattnet tar på sin väg mot Urema-sjön.

Gorongosa Nationalpark ligger i den så kallade Urema-riften som utgör den sydligaste delen av det Östafrikanska riftsystemet. Detta är ett system av avlånga dalar som har bildats genom att Afrika och Asien håller på att röra sig ifrån varandra. I denna uppsats ligger fokus på att ta fram information om hur jord- och vattenförhållandena ser ut längs den västra kanten av Urema-riften. Det har antagits att det här finns möjlighet för betydande mängder vatten att infiltrera från markytan ner i underliggande jord- och berglager för att här bilda grundvatten. Detta kan sedan transporteras genom de geologiska lager som fyller upp dalbottnen, för vidare transport till Urema-sjön.

Information om vatten samt jord- och berglager har samlats in från tre områden (1-3) längs Nhandugue-floden, vilken flyter längs med den nordvästra parkgränsen. I denna uppsats presenteras resultaten från undersökningsområdena 2 och 3, medan resultaten från område 1 presenteras i en uppsats av Stenberg (2010). De huvudsakliga metoder som har använts för att ta fram information är så kallade resistivitets- och inducerad polarisationsmätningar där ström förs ner och mäts i marken. Ström tar sig fram olika bra i olika typer av material och därför kan man, ner till ett visst djup, få fram en bild av jord- och berglagers olika egenskaper och mäktigheter. Förutom dessa mätningar samlades ytliga jordprover in och handdrivna borrningar gjordes ner till 1-4 m djup. Vidare utfördes mätningar av hur mycket vatten som rinner i Nhandugue-floden.

Tre olika lager av flodsediment avsatta under Kvartär tid (geologisk tidsperiod från 2.6 miljoner år före nutid till nutid) och ett undre lager av sandsten kan identifieras från resistivitetsmätningarnas bilder av marken ner till 60-70 m djup. Jordproverna visar att storleken på jordkornen och vilka mineral materialet består av varierar beroende på var i flodfåran det har avsatts. Från markytan och neråt kan marken delas in i ett lager som står i direkt kontakt med atmosfären och som kan innehålla betydande mängder vatten, ett lager som är delvis vattengenomsläppligt och två olika lager där betydande mängder vatten kan flöda. De mätningar som gjordes av mängden vatten i floden indikerar att det sker en förlust av vatten i flodens nedströmsriktning. Från detta har slutsatsen dragits att ytvatten infiltrerar ner i underlaget till de två djupare liggande vattenförande lagren och därifrån transporteras som grundvatten i en öst/sydöstlig riktning mot dalbottnen. Härmed bekräftas möjligheten för betydande mängder vatten att infiltrera ner i underliggande marklager vid Urema-riftens västra kant och den öst/sydöstliga vattentransporten tyder på att det är möjligt att grundvatten flödar mot och tillför vatten till Urema-sjön.

• author: Arvidsson, Kristina
• supervisor: Per Möller; Torleif Dahlin; Richard Owen; Franziska Steinbruch
• organization: Department of Geology
• alternative title: Geofysisk och hydrogeologisk undersökning i en del av Nhandugue-flodens floddal, Gorongosa Nationalpark, Moçambique : område 2 och 3
• year: 2010
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Mozambique, geophysical methods, groundwater, Urema Rift, Gorongosa National Park, Nhandugue River, Moçambique, geofysiska metoder, grundvatten, Urema-riften, Gorongosa Nationalpark, Nhanduguefloden
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 256
• funder: United States Agency for International Development (USAID)
• funder: Sida/SAREC
• funder: SIDA, Minor Field Study programme (MFS)
• language: English
• additional info: Richard Owen, University of Zimbabwe och Franziska Steinbruch, Scientific Services, Gorongosa National Park.
• id: 2298330
• date added to LUP: 2012-01-19 16:38:07
• date last changed: 2012-01-19 16:42:54