impact of land use change on groundwater - a review

14
www.seipub.org/awrp Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 28 Impact of Land Use Change on Groundwater A Review Nitin Mishra *1 , Deepak Khare 2 , K.K. Gupta 3 , Rituraj Shukla 4 1 Assiatant Professor, Dept of Civil Engg, Graphic Era University, Dehradun, India. 2 Professor and Head, Dept of WRD&M, IIT Roorkee, India. 3 Associate Professor and Head, Dept of Civil Engg, Graphic Era University, Dehradun, India 4 Research Scholar, Dept of WRD&M, IIT Roorkee, India. *1 [email protected]; 2 [email protected]; 3 [email protected]; 4 [email protected] Received 15 July 2013; Revised 24 September 2013; Accepted 5 November 2013; Published 21 April 2014 ©2014 Science and Engineering Publishing Company Abstract The changes in Land use have mostly occurred locally, regionally and globally over the last few decades and will carry on in the future as well. The increase in imperviousness has a major impact on groundwater and is of major concern over the past years to those who are involved in groundwater studies. The increase in urbanization results in reduction in infiltration, which affects the groundwater recharge and storage. Thus, land use changes have to be evaluated properly using traditional as well as latest techniques viz. Remote Sensing and Geographical Information System (GIS). The increase in population leads to increase in food, fodder and fuel demands with rapid change in land use patterns. From the time when the human civilization started, mankind interdependence on environment is greater, excess hunt of progress, comfort and security has resulted in augmented stress on the environment. Proper planning and management for development of natural resources without jeopardizing the environment is a vital concern to be sorted out for the world community. Quality inputs on the rate and pattern of land use change is essential for proper planning and management. Land use change pattern reflects the rate of change of groundwater recharge. It is necessary to detect the land use change in the past and present existing land use, and its spatial distribution and potential changes are essential prerequisites for planning and management. Proper land use planning and management is key to socioeconomic upliftment of a region and country as a whole. Keywords Land Use; Groundwater; Infiltration; GIS; Remote Sensing Introduction Groundwater is a major source of drinking water across the world and plays a vital role in maintaining the ecological value of many areas (IPCC, 2001). However, the quantity and quality of groundwater are changing due to human activity (Gehrels et al., 2001) jeopardizing the suitability of the groundwater system as a source of drinking water and affecting natural reserves. Assessing the impact on the groundwater system and predicting the magnitude of change in the future is therefore a major scientific challenge (Tang, 2005). Landuse and landcover changes are one of the main human induced activities altering the groundwater system (Calder, 1993). Nevertheless, the impact of future landuse changes in the groundwater system has not been investigated extensively. Throughout the entire history of mankind, intense human utilization of land resources has resulted in significant changes of the landuse and landcover (Bronstert, 2004). Since the era of industrialization and rapid population growth, landuse change phenomena have strongly accelerated in many regions. A Landuse change directly impact the hydrology of the catchment area (e.g. Bhaduri et al., 2000; Fohrer et al., 2001; Tang et al., 2005). The research on the impact of landuse changes on surface hydrology has therefore received considerable attention from both field observations and model simulations. The impact of land use and land cover changes on the regional water balance is the most vigorous research in the international hydrological fields, and lots of research indicates that largescale land use and land cover changes are the important factors resulting in the regional climate and hydrological cycle changes

Upload: shirley-wang

Post on 02-Apr-2016

213 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

http://www.seipub.org/awrp/paperInfo.aspx?ID=9750 The changes in Land use have mostly occurred locally, regionally and globally over the last few decades and will carry on in the future as well. The increase in imperviousness has a major impact on groundwater and is of major concern over the past years to those who are involved in groundwater studies. The increase in urbanization results in reduction in infiltration, which affects the groundwater recharge and storage. Thus, land use changes have to be evaluated properly using traditional as well as latest techniques viz. Remote Sensing and Geographical Information System (GIS). The increase in population leads to increase in food, fodder and fuel demands with rapid change in land use patterns. From the time when the human civilization started, mankind interdependence on environ¬ment is greater, excess hunt of progress, comfort and security has resulted in augmented stress on the environment. Proper planning and management for de

TRANSCRIPT

Page 1: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

28 

Impact of Land Use Change on  

Groundwater ‐ A Review Nitin Mishra*1, Deepak Khare2, K.K. Gupta3, Rituraj Shukla4 

1Assiatant Professor, Dept of Civil Engg, Graphic Era University, Dehradun, India. 

2Professor and Head, Dept of WRD&M, IIT Roorkee, India. 

3Associate Professor and Head, Dept of Civil Engg, Graphic Era University, Dehradun, India 

4Research Scholar, Dept of WRD&M, IIT Roorkee, India. 

*[email protected][email protected][email protected][email protected] 

 Received 15 July 2013;  Revised 24 September 2013; Accepted 5 November 2013; Published 21 April 2014 

©2014 Science and Engineering Publishing Company 

 

 

Abstract 

The  changes  in  Land  use  have  mostly  occurred  locally, 

regionally  and  globally  over  the  last  few decades  and will 

carry on in the future as well. The increase in imperviousness 

has a major impact on groundwater and is of major concern 

over  the  past  years  to  those  who  are  involved  in 

groundwater studies. The increase in urbanization results in 

reduction  in  infiltration,  which  affects  the  groundwater 

recharge  and  storage.  Thus,  land  use  changes  have  to  be 

evaluated  properly  using  traditional  as  well  as  latest 

techniques  viz.  Remote  Sensing  and  Geographical 

Information System  (GIS). The  increase  in population  leads 

to  increase    in  food,  fodder  and  fuel  demands with  rapid 

change in land use patterns. From the time when the human 

civilization  started,  mankind  interdependence  on  environ‐

ment is greater, excess hunt of progress, comfort and security 

has resulted in augmented stress on the environment. Proper 

planning  and  management  for  development  of  natural 

resources  without  jeopardizing  the  environment  is  a  vital 

concern  to be  sorted out  for  the world  community. Quality 

inputs on the rate and pattern of land use change is essential 

for  proper  planning  and  management.  Land  use  change 

pattern reflects  the rate of change of groundwater recharge. 

It  is necessary to detect the  land use change  in the past and 

present  existing  land  use,  and  its  spatial  distribution  and 

potential  changes  are  essential  prerequisites  for  planning 

and  management.  Proper  land  use  planning  and 

management is key to socio‐economic up‐liftment of a region 

and country as a whole. 

Keywords 

Land Use; Groundwater; Infiltration; GIS; Remote Sensing  

Introduction

Groundwater  is  a  major  source  of  drinking  water 

across the world and plays a vital role  in maintaining 

the  ecological  value  of  many  areas  (IPCC,  2001). 

However, the quantity and quality of groundwater are 

changing due  to human activity  (Gehrels et al., 2001) 

jeopardizing the suitability of the groundwater system 

as  a  source  of  drinking  water  and  affecting  natural 

reserves.  Assessing  the  impact  on  the  groundwater 

system and predicting the magnitude of change in the 

future  is  therefore  a major  scientific  challenge  (Tang, 

2005). Land‐use and land‐cover changes are one of the 

main  human  induced  activities  altering  the 

groundwater  system  (Calder, 1993). Nevertheless,  the 

impact of future land‐use changes in the groundwater 

system  has  not  been  investigated  extensively. 

Throughout  the  entire  history  of  mankind,  intense 

human  utilization  of  land  resources  has  resulted  in 

significant  changes  of  the  land‐use  and  land‐cover 

(Bronstert, 2004). Since the era of industrialization and 

rapid population growth, land‐use change phenomena 

have strongly accelerated in many regions. 

A Land‐use  change directly  impact  the  hydrology  of 

the catchment area (e.g. Bhaduri et al., 2000; Fohrer et 

al., 2001; Tang et al., 2005). The research on the impact 

of  land‐use  changes  on  surface  hydrology  has 

therefore  received  considerable  attention  from  both 

field observations and model simulations. 

The impact of land use and land cover changes on the 

regional water balance is the most vigorous research in 

the  international  hydrological  fields,  and  lots  of 

research  indicates  that  large‐scale  land  use  and  land 

cover changes are the important factors resulting in the 

regional  climate  and  hydrological  cycle  changes 

Page 2: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

29 

(Hutjes  et al,  1998; Zhang L  et al,  2001[a]). Therefore, 

International Geosphere‐Biosphere Programme (IGBP), 

The  International Human Dimensions Programme on 

Global Environmental Change (IHDP), World Climate 

Research  Programme  (WCRP),  an  international 

programme of biodiversity science (DIVERSITAS), etc. 

take the relationship between Biosphere Aspects of the 

Hydrological Cycle (BAHC) and the land use and land 

cover changes, as well as its climate frangibility, as the 

core plans (Hoff, 2002; Lambin et al., 2002). Moreover, 

in  LUCC  established  by  IGBP  and  IHDP,  one  core 

problem  is  to  understand  the  impact  of  the  regional 

land  use  and  land  cover  changes  on  hydrological 

process and water resources (Suzanne Serneels, 2001). 

Such  work  indicates  that  the  regional  vegetation 

ecosystem changes caused by land use and land cover 

changes  remarkably  affect  the  regional  hydrological 

cycle  (Zhang  L  et  al.,  2001  [b]).  Therefore,  the 

mechanism of land use and  land cover changes in the 

catchment impacting the hydrological process become 

important  fields  in  the  development  of  hydrology 

(Hoff, 2002). 

Thereinto,  actual  estimation  of  the  impact  of  human 

activities on groundwater system is critical to establish  

a  reasonable  utilization  program  of  regional 

groundwater resources (Schwarts et al., 2003; Sato et al., 

2003).  Previous  research  of  the  impact  of  human 

activities  on  groundwater  system mainly  focused  on 

the  aspects  of  the  intensity  and  reasonability  of 

groundwater utilization, while  ignoring  the  impact of 

land  use  changes  in  the  groundwater  system  in  the 

basin. Actually, as  the  important part of  the   regional 

hydrological cycle, groundwater system has a   strong 

response  to  land  use  and  land  cover  changes 

(Mtembezeka et al., 1997; Alley et al., 1999). 

About  75‐80%  of  human  requirements  for water  are 

fulfilled  by  groundwater.  Uncontrolled  disposal  of 

urban  waste  into  water  bodies,  open  dumps,  and 

poorly  designed  landfills  cause  groundwater 

contamination  (Singh,  1999,  2000).  Groundwater  

pollution  has  become  one  of  the  most  important 

toxicological  and  environmental  issues  in  India.  In 

January  1994,  the  Central  Pollution  Control  Board 

(CPCB), Delhi, undertook the first major groundwater 

quality monitoring  exercise. The  report, published  in 

December  1995,  identified  22  locations  in 16  states of 

India as “critical” sites of groundwater pollution, and 

the CPCB found industrial effluents to be the primary 

reason for groundwater pollution (CPCB, 1998). Many 

of the critical regions have to depend on groundwater 

resources  for various needs due  to  scarcity of surface 

water.  

Litreture Review

Groundwater  is  a  major  source  of  drinking  water 

across the world and plays a vital role  in maintaining 

the  ecological  value  of  many  areas.  The  rainfall  in 

India shows very high spatial and temporal variability 

and paradox of the situation is that Cherapunji, which 

receives  the highest  rainfall  in  the world, also  suffers 

from a shortage of water during the non‐rainy season, 

almost every year. The  total average annual  flow per 

year  for  the  Indian  rivers  is  estimated  1953 km3. The 

total  annual  replenishable groundwater  resources  are 

assessed  as  432  km3.  The  annual  utilizable  surface 

water  and  groundwater  resources  of  India  are 

estimated  at  690  km3  and  396  km3  per  year, 

respectively (Kumar et. al., 2005). 

In India, large canal irrigation projects account for over 

35 million  hectares  (m  ha)  of  irrigated  area. Of  this, 

about  30  (m  ha)  were  created  after  1951,  during 

successive  Five  Year  Plans  (Chowdary  et.  al.,  2003). 

Ground  water  was  the  main  source  of  irrigation  in 

these areas prior to the introduction of canal irrigation. 

It  continues  to  be  so  in  several  areas  even  after  the 

introduction of canal irrigation, even though this factor 

was  not  considered  explicitly  in  the  design  of  canal 

irrigation  systems.  In  recent  years  there  has  been 

considerable  emphasis  on  integrated management  of 

surface  and  groundwater  resources  in  irrigation 

project areas both to augment the canal supplies and to 

increase  agricultural  productivities  as  well  as  to 

control  ground  water  depletion,  water  logging,  and 

soil  salinity  (Chowdary  2003). Groundwater  resource 

assessment  in  canal  irrigation  project  areas  is  critical 

for  the development  of  strategies  for  such  integrated 

management. 

With  rapidly  growing  population  and  improving 

living standards,  the pressure on our water  resources 

is  increasing  and  per  capita  availability  of  water 

resources  is  reducing day by day. Due  to  spatial and 

temporal variability in precipitation, the country faces 

the  problem  of  flood  and  drought  syndrome. 

Overexploitation of groundwater  leads to reduction of 

low  flows  in  the  rivers,  decline  of  the  groundwater 

resources,  and  saltwater  intrusion  in  aquifers  of  the 

coastal areas. The climate change  is expected  to affect 

precipitation and water availability. 

Impact on Groundwater Recharge 

The  methodology  includes  assessment  of  annual 

Page 3: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

30 

replenishable groundwater resources using water level 

fluctuation approach and empirical norms, estimation 

of the annual quantity of groundwater withdrawal and 

categorization  of  the  assessment  units  based  on  the 

status of groundwater utilization and water level trend. 

Annual  replenishable  groundwater  resources  of 

National Capital Territory (NCT) of Delhi is about 297 

million  cubic  meters  (mcm)  while  the  annual 

groundwater  draft  is  about  480  million  cubic  meter 

(mcm).  The  assessment  of  dynamic  groundwater 

resources  of NCT Delhi was  done  based  on  lumped 

estimate  following  GEC‐1997  methodology  (Purohit, 

2009). 

The  rate  of  recharge  is  considered  to  decrease 

exponentially  with  time  during  a  single  cycle  of 

recharge while two cycles of time varying recharge are 

approximated by continuous elements described by nth 

degree  polynomials. Numerical  solution  of  the  non‐

linear  Boussinesq  equation  was  implemented  to 

validate  the  applied  linearization.  New  analytical 

solutions  of  a  linearized  Boussinesq  equation  are 

presented  in this study, developed for the problem of 

water  table  fluctuation  in  an  unconfined  aquifer 

underlain  by  semi‐impervious  layer  in  response  to 

time  varying  recharge.  Numerical  solution  of  the 

nonlinear form of the governing equation was used to 

validate  the  applied  linearization.  It was  found  that 

proper adjustment of the weighted mean of the depth 

of  saturation  can  further  improve  the accuracy of  the 

solutions  of  the  linearized  form  of  the  governing 

equation (Teloglou, 2008). 

Groundwater  is  a  renewable  resource  and  has  to  be 

protected  from  contamination. The  concept of  a  zone 

of  protection  for  areas  containing  groundwater  has 

been developed and adopted in a number of countries. 

One such area is Tirupur, (Tamil Nadu, India) which is 

an  arid  region  and  rapid  expansion  of  the  textile 

industry has  taken place with no associated develop‐

ment  of  supporting  infrastructure  or  institutional 

capacity.  Textile  production,  particularly  dyeing  and 

bleaching  is  water  intensive  and  generates  large 

quantities  of  effluent.  One  of  the  most  significant 

challenges  for  the  Tirupur  textile  industry  today  is 

water for bleaching and disposal of effluent (Teloglou, 

2008).  

Overexploitation  of  groundwater  and  intensive 

irrigation in major canal commands has posed serious 

problems  for  groundwater  managers  in  India. 

Depletion  of  water  tables,  saltwater  encroachment, 

drying  of  aquifers,  groundwater  pollution,  water 

logging  and  salinity,  etc.  are major  consequences  of 

overexploitation  and  intensive  Irrigation.  It  has  been 

reported  that  in many parts of  the  country  the water 

table is declining at the rate of 1–2 m/year (Singh et. al., 

2010). At the same time  in some canal commands, the 

water  table  rise  is  as  high  as  1 m/year  (Singh  2002). 

This paper highlights  the critical  issues and examines 

the  various  schemes  related  to  groundwater 

development  and  management.  If  depletion  of  the 

groundwater table in some parts of India is a matter of 

great concern, rising water tables and salinity in many 

canal  commands  have  overshadowed  the  expected 

benefits  from  the  irrigation  projects.  It  is  anticipated 

that  if  these  two  problems  are  not  attended,  a  stage 

may be reached when all regions in the country could 

be adversely affected by one of these maladies (Singh, 

Groundwater  Situation  in  India:  Problems  and 

Perspective july 21 2010). 

The increase in runoff as a result of land‐use change is 

used as a measure of the loss of recharge (Fig. 1). It is 

important  to note  that  this  is a maximum estimate of 

the  recharge  loss, assuming no change  in evapotrans‐

piration. In practice, if most of the vegetation cover has 

been  removed,  evapotranspiration  should  decrease, 

and  thus part of  the  increase  in  runoff will be due  to 

reduced evapotranspiration  rather  than  recharge  loss. 

These  results  are  interesting  for  two  reasons.  Firstly, 

with complete development to commercial use (almost 

entirely  impervious  surfaces)  one  would  expect 

groundwater recharge to essentially be cut off,  i.e. the 

recharge  loss  should  equal  the  natural  recharge  rate. 

Thus the fact that the method described here predicts a 

recharge  loss  that  is  very  close  to  natural  recharge 

rates  is  a  convincing  indication  that  the  method 

produces realistic results. Secondly, the results provide 

strong support for the argument that  land‐use change 

can  have  very  significant  consequences  for  ground‐

water  recharge,  and  thus  for  long‐term water  supply 

for our communities.  

FIG. 1 IMPACT OF URBANIZATION ON STORM WATER 

RUNOFF RATES AND VOLUMES 

The area under each curve represents the total volume 

Page 4: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

31 

of  runoff,  and  urbanization  typically  produces 

increased  peak  discharges  and  runoff  volumes. 

Detention  basins  reduce  local  flooding  by  reducing 

peak flow rates, but do not reduce the total volume of 

runoff.  (Adapted  from  Burke  et  al.  1988  and Walesh 

1989). 

For the range of natural recharge rates in the example 

area,  conversion  of  woodland  to  low  density 

residential  uses  gives  an  11  percent  to  30  percent 

reduction  in  groundwater  recharge;  conversion  of 

woodland  to high density  residential uses  gives  a  52 

percent  to  100  percent  reduction  in  groundwater 

recharge; and  conversion of woodland  to  commercial 

uses  gives  a  94  percent  to  100  percent  reduction  in 

groundwater recharge (Harbor, 2007). 

Based  on  three  periods  of  remote  sensing  data  from 

the  1960s  and  the  long‐term  observed  data  of 

groundwater  from  the 1980s,  the  impacts of  land use 

changes  in  the  groundwater  system  in  the  middle 

reach of Heihe River Basin in recent three decades are 

analyzed by  the perspective of groundwater  recharge 

and  discharge  system  (Wang  et  al.,  2005).  This 

indicated that with the different intensities of land use 

changes,  the  impacts  on  the  groundwater  recharge 

were 2.602 X108 m3/a in the former 15 years (1969‐1985) 

and 0.218 X108 m3/a  in  the  latter 15 years  (1986‐2000), 

and  the  impacts  on  the  groundwater discharge were 

2.03 5 X 108 m3/a and 4.91 X 108 m3/a respectively (Pan 

et  al.,  2001). When  the groundwater  exploitation was 

in a reasonable range less than 3.0 X 108 m3/a, the land 

use  changes  could  control  the  changes  of  regional 

groundwater  resources.  Influenced  by  the  land  use 

changes  and  the  large‐scale  exploitation  in  the  recent 

decade,  the  groundwater  resources  present  apparent 

regional differences  in Zhangye  region. Realizing  the 

impact  of  land  use  changes  on  groundwater  system 

and the characteristics of spatial‐temporal variations of 

regional  groundwater  resources  would  be  very 

important  for  reasonably  utilizing  and  managing 

water and soil resources (Wang et al., 2005). 

Groundwater recharge is affected by land use in (semi) 

arid  areas.  A  new  application  of  the  chloride‐mass 

balance approach has been developed  to estimate  the 

reduction in groundwater recharge following land‐use 

change  by  comparing  chloride  concentrations  below 

the  root  zone  and  above  the  base  of  the  chloride 

accumulation  zone,  before  and  after  the  land‐use 

conversion. Two  sites  in  the Loess Plateau  of  central 

China  have  been  selected  for  study,  resulting  in  that 

groundwater  recharge  beneath  natural  sparse  small 

grass was 100 mm/year, but  the  conversion  to winter 

wheat about 100 years ago has  reduced groundwater 

recharge to 55 mm/year. On the Xifeng Loess Plain, the 

conversion  from  winter  wheat,  with  groundwater 

recharge at 33 mm/year,  to apple orchard 7 years ago 

has  led  to  chloride  accumulation  to  5 m  below  land 

surface, suggesting the recharge rate has been reduced 

(Tianming et al., 2010).   

Water  balance  and  groundwater  dynamics  of  a 

floodplain  catchment  in  the Northeast  German  low‐

lands  are  investigated  with  consideration  of  the 

variable  interactions  between  the  riparian  ground‐

water  and  surface water. Based  on  experimental  and 

numerical  investigations,  evidence  is  given  for 

temporally  and  spatially  variable  exchange  fluxes 

between groundwater and  surface water, which have 

significant  impact  on  the  riparian water  balance  and 

groundwater  recharge.  Although  groundwater 

contributions from this river stretch represent only 1% 

of the annual total discharge within the river its impact 

is much higher during low flow conditions in summer 

when ca. 30% of the river runoff which is generated in 

the catchment is originated by groundwater discharge 

from  the  riparian  zone  along  this  river  stretch.  The 

simulation  of  the  floodplain  water  balance  coupled 

with  groundwater  recharge  dynamics  proved  the 

significance  of  the  groundwater–surface  water 

exchange fluxes for the total groundwater recharge of 

that area. (Stefan Krause, 2007). 

The  influence  of  land  use  and  land  use  changes  on 

hydrological processes  and process parameters  is not 

yet well quantified. Therefore, simulating the effects of 

land use change on hydrology  leads at present  to  the  

results  that  carry  quite  a  bit  of  uncertainty. Obvious 

effects  are  that  a  forest  cover  will  increase  the 

evapotranspiration, and  that urbanization will  reduce 

evapotranspiration  and  infiltration  and  increase 

surface runoff. From simulations in this paper with the 

LISFLOOD model,  no  changes  in  land  use  and  thus 

hydrology  are  found  in  the Oder  catchment between 

1975 and 1992.  In  the Meuse catchment,  land use has 

changed from 1975 to 1992 such that the flood risk has 

become slightly larger. The initial soil moisture storage 

capacity  just  before  the  flood  is  reduced  by  12 mm 

(6%),  the  peak  discharge  is  increased  by  0.2%  and 

water level is 1 cm higher (Roo et al., 2001). 

Land developer usually induces large changes in flood 

peak  and  infiltration  properties,  thus  affecting  the 

entire hydrological  environment of  the  area.  In order 

to  evaluate  such  negative  effects  caused  by  land‐use 

change,  it  is  necessary  to  estimate  the  changes  in 

surface  runoff  and  groundwater  recharge  rate.  The 

Page 5: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

32 

effects of land‐use changes in the parameter values of a 

groundwater  recharge  model  were  studied  and  are 

presented.  The  response  of  groundwater  level  was 

examined at several observation wells for two different 

unconfined  aquifers  consisting  of weathered  granite. 

The  spatially  calibrated  parameters  of  the 

groundwater  recharge model were  classified  in order 

to  evaluate  the  effects  of  land‐use  change.  It  was 

shown  that  the  parameter  values  most  affected  by 

land‐use change were the surface runoff coefficient, F∞, 

followed  by  the  shape  parameter,  (r)1/2.  The  field 

capacity parameter, R0, was  also  greatly  affected. By 

defining  the  land‐use  change  for  these  three 

parameters  the hydrological  change  can  be predicted 

(Kenji et al. 2009). 

It  is  important  to  understand  how  land  use  change 

impacts  groundwater  recharge,  especially  in  regions 

that  are  undergoing  rapid  urbanization  and  there  is 

limited  surface water.  In  this  study,  the  hydrological 

processes  and  recharge  ability  of  various  land  use 

types  in  Guishui  River  Basin,  China  (in  Beijing 

Municipality) were  analyzed. The  impact of  land use 

change  was  investigated  based  on  water  balance 

modeling, WetSpass and GIS. The results indicate that 

groundwater recharge accounts for only 21.16% of the 

precipitation,  while  72.54%  is  lost  in  the  form  of 

evapotranspiration.  The  annual‐lumped  groundwater 

recharge  rate  decreases  in  the  order  of  cropland, 

grassland, urban land, and forest. Land use change has 

resulted  in  a  decrease  of  4×106  m3  of  yearly 

groundwater  recharge  in  the  study  area,  with  a 

spatially  averaged  rate  of  100.48  mm/yr.  and  98.41 

mm/yr. in 1980 and 2005, respectively (Yun et al. 2011). 

High  intensity  of  urbanization  is  observed  in  Indian 

cities  in  the  last  few  decades  due  to  the  rapidly 

growing population and increasing economic activities. 

This  phenomenon  of  rapid  urbanization  is  causing 

unorganized  and  unplanned  growth  in  most  of  the 

towns  and  cities.  The  ever‐growing  population  and 

urbanization  is  leading  to  over‐utilization  of  the 

resources,  thus  exerting pressure on  the  limited  civic 

amenities, which are on  the brink of  collapse. One of 

the  immediate  fallout  is  the  over‐utilization  of water 

resources near  the  cities and emerging urban  centers. 

We  are  also  facing  constraints  in  choosing  suitable 

geological sites which can provide necessary resources 

and favorable conditions (Ahmad et al. 2008). 

Impact on Groundwater Storage 

The  current  global  rate  of  land‐use  change  is 

unprecedented. In the Great Lakes Basin, several large‐

scale land‐use change trends over the last 150 yr have 

probably had significant impacts on water cycle fluxes. 

In  the  late  1800s, many  of  the  old‐growth  forests  in 

Michigan  and  Wisconsin  were  logged  to  provide 

building materials  for  the  region’s  large  cities, most 

notably Chicago  and Detroit. Much  of  this  land was 

converted  to  agricultural  use  in  the  early  1900s with 

another agricultural expansion in the 1960s that caused 

a  large  loss of wetlands and  forests.  In  the  last 30 yr, 

many marginal agricultural lands have been converted 

to  residential  and  commercial  uses  because  of  urban 

sprawl. Agricultural decline in this region has also led 

to significant afforestation in rural areas. The coupling 

of  two  spatial‐temporal models  ‐  a backcast  land‐use 

change  model  and  a  groundwater  flow  model,  to 

develop  what  is  called  “land‐use  legacy  maps.”  To 

quantify  how  a  land‐use  legacy  map,  created  from 

maps of past  land use and groundwater  travel  times, 

differs  from  a  current  land‐use  map.  To  show  how 

these map differences can affect land‐use planning and 

watershed  management  decisions  on  a  variety  of 

spatial  and  temporal  scales.  The  approach  demon‐

strates  that  land‐use  legacy  maps  provide  a  more 

accurate  representation  of  the  linkage  between  land 

use/cover  and  current water quality  compared  to  the 

current  land‐use  map.  The  historical  signatures  of 

land‐use  impacts  on  current water  quality  should  be 

considered  in  land‐use  planning  and  watershed 

management (Bryan Pijanowski et al., 2007). 

Increase  in  withdrawal  and  decrease  in  recharge  of 

groundwater  due  to  urbanization  influences  subsur‐

face  flow  regimes. The overall objective of  this  study 

was  to  determine  the  impact  of  land  development 

activities on  the subsurface  flow  regime  in  the Upper 

Roanoke  River  Watershed  (URRW).  A  regional 

groundwater  model  of  the  URRW  was  constructed 

using  Modular  Three‐Dimensional  Ground‐Water 

Flow Model  (MODFLOW)  and  calibrated  for  steady‐

state  conditions.  Then,  eight  land  use  management 

scenarios  were  simulated  on  the  Back  Creek  (BC) 

subwatershed  to  assess  the  impacts  of  residential 

density,  residential  location,  and  land‐cover  on 

hydraulic  head  of  groundwater  and  streamflow.  The 

average  recharge  output  from  the  Hydrological 

Simulation  Program,  FORTRAN  (HSPF)  simulation 

was  used  as  the  direct  input  to MODFLOW  to  take 

changes in land use into account in the BC watershed. 

Development of agriculture and  forest areas with  low 

population  density  on  larger  areas  (low‐density 

scenario),  near  the  middle  of  the  watershed 

Page 6: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

33 

(midsection scenario), and with changes all open space 

to lawn (lawn scenario) had greatest overall impact on 

the  BC  watershed  for  both  hydraulic  head  and 

streamflow  among  density,  location,  and  land‐cover 

scenarios,  respectively.  The  simulated  scenarios 

indicated  that  decreases  in  both  hydraulic  head  and 

streamflow coincided with the increases in impervious 

land. The reductions in hydraulic head and streamflow 

were  restricted  to  the  subwatershed where  land  use 

changes  occurred.  The  urbanization  impacts  on  both 

surface  and  subsurface  regimes were  very  local with 

20.8 cm of maximum difference in local hydraulic head 

and  0.532%  of maximum  percent  difference  in  local 

streamflow  at  lawn  scenario  while  average  corres‐

ponding values through BC watershed was 4.3 cm and 

0.153% (Cho et al., 2008). 

Base  flow  discharge  is  an  important  element  of  the 

hydrological cycle that describes the loss of water from 

the  groundwater  compartment  to  surface  waters. 

Groundwater  discharge  is  influenced  by  climate, 

watershed,  and  land  use/management  conditions. 

Forests  are  an  important  component  in  the 

stabilization  of  groundwater  discharge  and  stream 

flow. The Pipiripau  river basin, a 235 km2 catchment 

in central Brazil, has experienced a substantial increase 

in  land  use  intensity  (mostly  agriculture  and 

pastureland)  in the  last 40 years. This has contributed 

to  a  significant  decrease  in  the  base  flow  discharge, 

responsible  for  the  maintenance  of  the  stream  flow 

during  the  dry  winter  season.  To  assess  the 

hydrological  and  economic  benefits  of  three  land 

conservation  programs  in  the  basin,  an  empirical 

relationship was obtained between the base flow index 

and  the  normalized  basin  curve‐  number,  calibrated 

with observed stream flow and precipitation data. The 

results  indicate  that  if  reforestation  and  best 

management  practices  are  implemented  in  the  basin, 

up to 755 x 106 m3/a of additional base flow discharge 

would  result  during  the  dry  season, with  additional 

revenues up to US$ 1.03 million per year for the water 

utility company (Henrique et al., 2011). 

In  view  of  increasing  demand  of  water  for  various 

purposes  like  agricultural, domestic,  industrial  etc.,  a 

greater  emphasis  is  being  laid  for  a  planned  and 

optimal utilization of water resources. Due  to uneven 

distribution  of  rainfall  both  in  time  and  space,  the 

surface water resources are unevenly distributed. Also, 

increasing  intensities of  irrigation  from  surface water 

alone  may  result  in  alarming  rise  of  water  table 

creating  problems  of  waterlogging  and  salinization, 

affecting  crop  growth  adversely  and  rendering  large 

areas  unproductive.  Water  balance  techniques  have 

been  extensively used  to make quantitative  estimates 

of water  resources  and  the  impact of manʹs  activities 

on  the  hydrologic  cycle.  On  the  basis  of  the  water 

balance approach, it is possible to make a quantitative 

evaluation  of  water  resources  and  its  dynamic 

behavior  under  the  influence  of manʹs  activities.  To 

understand  and  evaluate  the  various  recharge  and 

discharge  components  of  ground  water  balance 

equation and to establish the recharge coefficient with 

a view  to work out  the ground water potential of an 

area. Water  balance  approach,  essentially  a  lumped 

model  study,  is  a  viable method  of  establishing  the 

rainfall  recharge  coefficient  and  for  evaluating  the 

methods  adopted  for  the  quantification  of  discharge 

and  recharge  from  other  sources.  For  proper 

assessment  of  potential,  present  use  and  additional 

exploitability  of  water  resources  at  optimal  level,  a 

water balance study is necessary (Kumar, 1990). 

Major  changes  in  land‐use  have  occurred  locally, 

regionally  and  globally  over  the  last  century.  These 

will  continue  in  the  future  too.  The  impact  of 

urbanization on groundwater has a major concern  for 

the most urban area over the past few decades, and in 

particular,  to  those  involved  in groundwater quantity 

and qualitative studies. The increased impervious area 

has  been  a major  factor  in  contributing  to  decreased 

infiltration, which  results  in  decreasing  groundwater 

storage. . Effect of land use change is found to be more 

on  groundwater  than  surface  water.  Increased 

impervious  area  due  to  land  use  change  has  been  a 

major  factor  in  contributing  to  decreased  infiltration. 

The ground water storage is depleting due to fact that 

the extraction of groundwater to fulfill the demand of 

rapidly  growth  urbanization  with  constant  surface 

water available and portion of the water infiltrating for 

groundwater  storage  is  reduced  due  to  increase  in 

imperviousness (Shrestha, 2002). 

About  75‐80%  of  human  requirements  for water  are 

fulfilled  by  groundwater.  In  recent  studies  it  was 

observed  that  of  the  use  of  inorganic  fertilizers  has 

resulted  in  increasing nitrate and  related pollution  in 

groundwater.  The  Punjab‐Haryana  plains  (India)  are 

one  of  the most  agriculturally  productive  regions  in 

the  world.  The  plains  are  rich  in  natural  resources, 

including  deep  productive  soils,  adequate  water 

supply,  and  favorable  climatic  conditions  for 

agriculture  resulting  in  two  or more  crops  per  year. 

Increased  production  and  productivity  that 

characterized  the  green  revolution  of  the  1970s  and 

1980s  came  about  due  to  a  combination  of  factors 

Page 7: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

34 

including  expansion  of  irrigated  areas  by  the 

development  of  surface  and  groundwater  resources 

and  increased  use  of  inputs,  such  as  fertilizers, 

herbicides,  and  pesticides.  Since  then,  water  supply 

has  been  threatened  due  to  degradation  of  water 

quality.  In  order  to  fulfil  the  requirements  for 

agricultural,  domestic  and  industrial  purposes,  the 

dependency  on  groundwater  in  Punjab‐Haryana 

plains  is  rapidly  increasing.  Several  questions which 

the  planners  and  decision  makers  are  confronted 

related to the quantity and quality of groundwater and 

how  the  groundwater  resource  is  affected  by  the 

location  of  recharge  areas,  the  temporal  and  spatial 

variability  of  recharge,  the  inter‐linkage  between 

groundwater  and  surface  water,  existing  hydraulic 

gradients, and  the water  table  situation, and  regional 

groundwater  flow.  Major  groundwater  resource 

problems  result  from  indiscriminate  exploitation, 

particularly  for  irrigation,  and  contaminant  inputs 

from  a  variety  of  sources  such  as  urban  runoff, 

fertilizers  used  in  agriculture,  seepage  from  con‐

taminated  industrial  sites,  and  industrial  discharges. 

Improved water availability and safe water supply can 

be guided by effective public policies, plans, and local 

technologies,  in  addition  to  political,  socio‐economic, 

and other factors (Singh R.B., 2001). 

Due to the rapid population growth and urbanization 

in  the City of Calgary,  the Elbow River watershed  in 

southern  Alberta  covering  1238  km2  has  been 

subjected  to  considerable  land‐use  changes  over  the 

last  decade.  The  impact  of  land‐use  intensification 

simulated with a cellular automata (CA) model on the 

hydrological processes of  the watershed using MIKE‐

SHE,  a physically‐based  and distributed hydrological 

model. MIKE‐SHE was calibrated for the period 1985‐

1990 and validated for the period 2000‐2005.The results 

of calibration and validation showed sufficient model 

performance.  The  total  water  balance  error  for  all 

MIKE‐SHE model  runs was  less  than  1% of  the  total 

precipitation.  Simulations  carried  out  between  2001 

and  2031  showed  a  25%  increase  in  urbanization 

(corresponding  to  5%  of  the  watershed  area)  in  the 

watershed which  resulted  in  a  2.6%  increase  in over‐

land  flow  (OL),  2.3%  reduction  in  evapotranspiration 

(ET),  and  a  11%  increase  of  combined  overland  and 

base flow into the river flow (Wijesekara et al., 2010).  

Developing an approach  for simulating and assessing 

land use changes and their effects on land use patterns 

and  hydrological  processes  at  the watershed  level  is 

essential in land use and water resource planning and 

management.  To  provide  a  novel  approach  that 

combines a land use change model, landscape metrics 

and a watershed hydrological model with an analysis 

of  impacts  of  future  land  use  scenarios  on  land  use 

pattern  and  hydrology.  The  proposed  models  were 

applied  to  assess  the  impacts  of  different  land  use 

scenarios  that  include various  spatial and non‐spatial 

policies  in  the Wu‐Tu watershed  in northern Taiwan. 

The  results  revealed  that  future  land  use  patterns 

differed  between  spatial  policies.  Scenarios with  low 

land use demand for  land use conversion policies did 

not  lead  to  significantly  different  land  use  patterns. 

Moreover, patterns of future agricultural land patches 

obviously differed among agricultural land conversion 

policies.  The  stream  flow,  runoff  and  groundwater 

discharge were successfully simulated using a lumped 

hydrological model that can assess the  impact of  land 

use  change  in  the  watershed.  The  variability  and 

magnitude  of  future  hydrological  components  were 

significantly and cumulatively  influenced by  land use 

changes  during  the  simulation  period,  particularly 

runoff and groundwater discharge (Yu‐Pin et al., 2007). 

Desertification  in  arid,  semi‐arid,  and dry  sub‐humid 

regions is one of the major environmental issues of the 

21st  century  and  has  affected  food  security  and 

environmental  quality worldwide  for  centuries. As  a 

strongly  cold‐resistant  and  drought‐resistant  tree 

species,  MP  is  naturally  distributed  in  the 

Daxinganling Mountains  and  the  Hulunbeier  Sandy 

Plain  of China  and  in parts  of Russia  and Mongolia. 

Since  the  Three‐North  Shelter  Forest  Program  was 

launched  in 1978, more  than 3.0×105 ha of Mongolian 

pine (Pinus sylvestris var. mongolica, MP) plantations 

have been introduced to control erosion in sandy areas. 

To clarify the relationships between land use changes, 

the decrease in the groundwater table, and the decline 

of MP plantations, land use changes from 1953 to 2009 

were  explored  using  remote  sensing  data,  and  the 

levels of water consumption associated with different 

types  of  land  use  were  estimated  using  a  modified 

CROPWAT model. The results showed that during the 

period  1953–2009,  the  area  of  bare  sandy  land  in  the 

study region sharply decreased by 89.7%. Agricultural 

land  and  broadleaved  forests  were  the  two  major 

consumers  of  water  resources,  accounting  for  more 

than  40.0  and  20.0%  of  the  total water  consumption, 

respectively. MP plantations, in contrast, accounted for 

only  about  12.0%  of  the  total  water  consumption 

(Zheng et al., 2012). 

Impact on Groundwater Quality 

The  potential  and  quality  of  groundwater,  is  an 

Page 8: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

35 

economic resource and essential component of human 

life.  However,  the  deterioration  in  major  cities  and 

urban  centers  due  to  population  explosion, 

urbanization  and  industrialization  results  in  large 

volume  of  effluent  discharge  that  may  affect  the 

groundwater quality since the effluent from discharges 

or  run‐off  from  solid  waste  disposal  sites  generally 

moves vertically downwards. Land use  in geographic 

areas  that  replenish  groundwater  and  surface  water 

resources  is  increasingly  recognized  as  an  important 

factor  affecting water  quality  and,  consequently,  the 

health of human and ecological communities sustained 

by these resources. Study is to relate the groundwater 

quality  to  land  use  types  in  Lagos  State.  Fourteen 

samples  were  collected  from  hand  dug  wells  and 

boreholes, seven each from rural and urban  land uses 

in  the  study  area.  Ten  parameters  (pH,  electrical 

conductivity,  total  dissolved  solids,  total  hardness, 

calcium,  magnesium,  chloride,  nitrate  and  sulfate) 

were  determined  using  standard  methods.  The 

resulting water quality indices revealed that 58.09% of 

the samples were rated very poor while 21.73%, 9.08% 

and  11.1%  were  rated  poor,  good  and  excellent, 

respectively in rural land use. The analysis of samples 

drawn from urban land use revealed that 76.55% of the 

water was unfit  for drinking while  14.4%,  6.42%  and 

2.63% were found to be very poor, good and excellent, 

respectively. pH,  total dissolved solids, chloride,  total 

hardness  and  nitrate  were  beyond  the  permissible 

limits for urban land use while, pH, total hardness and 

nitrate were above permissible limits for rural land use 

(Balogun et al., 2012). 

Contamination  through  septic  tanks  and  effluents  of 

the  urban  groundwater  used  by  local  population  for 

agricultural  practices  and  domestic  consumption  has 

led water authorities,  stakeholders and  researchers  to 

develop strategies  for water resource management.  In 

this  respect  a  multi‐disciplinary  approach  which 

combines  Remote  Sensing,  GIS,  hydrogeological  and 

sociological  techniques  focusing  on  water  quality 

degradation  and  devastating  urban  floods  were 

developed  to  provide material  for  future  emergency 

planning  and  hazard  mitigation  in  the  densely 

populated  area  in  the  Dakar  suburb.  Approach 

developed  is  useful  for  development  of  regional 

groundwater  protection  plans,  policy  analysis  tools 

and pollution  source  control. The  effective awareness 

of the local population and stakeholders can permit to 

implement strategies to ensure properly conceived tool 

for  managing  this  valuable  resource  in  urban 

environment (Faye et al., 2008). 

Undoubtedly  it  is  clear  and  evident  that  land  and 

water, an important life supporting systems are under 

intense  pressure  due  to  natural  factors  and  human 

induced  accelerating  factors.  Rapidly  increasing 

population,  over  exploitation  of  groundwater 

resources,  environmentally  unsound  infrastructural 

development  and  inadequate  management  practices 

are  disturbing,  damaging  and  degrading  the  natural 

resources  especially  the  groundwater  regime.  The 

annual  replenisable  ground  water  recharge  in  the 

shallow  aquifers  both  hard  rock  and  sedimentary 

rocks  are  heterogeneous  in  nature  and  its  storage 

capacity  is  inadequate  to  meet  the  present  tune  of 

demand  for  domestic,  industrial  and  institutional 

needs.  But,  it  is  necessitated  to  supply  water 

considering the available water resources. Geomatics is 

today widely used  in  land use  change detection  and 

management  of water  resources.  The  technology  has 

found to be very effective in identification of land use 

changes occurred over a period of time with temporal 

data.  Explosive  growth  of  urbanisation,  increasing 

demand  of  water  for  industries  and  IT  parks  have 

resulted  in reduction of water bodies and  land use  in 

southern sub urban area of Chennai City. Detection of 

land  use  changes  brings  out  aquifer  hazards  in  the 

study  area.  The  present  paper  summarizes  the 

aggravating groundwater problem and gives solution 

through  geomatics  by  integrating  drainage,  geology, 

geomorphology,  lineament,  soil,  water  level,  rainfall 

and  land use  for  the periods 1994, 2004 and 2008. By 

synthesizing  the  satellite  data  and  hydrogeological 

information,  changes  in  land  use  category,  uprising 

aquifer  hazards,  unaccountable  groundwater 

extraction  surpassing  over  unplanned  growth  of 

urbanization which have  trigged  the hydrogeological 

imbalance,  lowering  of  water  level  have  been 

identified (Jaganathan et al., 2010). 

A  study  on  the  impact  of  land  use/cover  change  on 

shallow  groundwater  quality  in  the  oasis  over  the 

Sangong River Basin, Xinjiang, China is carried out by 

applying RS, GIS and geostatistical analysis. The data 

used in this study include the TM images in 1987, ETM 

images  in  2004  and  test data  of  groundwater  quality 

sampled from 77 wells in 2004.the results indicate that 

the  hydro‐chemical  characteristics  in  alluvial‐diluvial 

fans  in  the  upper  reaches  of  the  river  are 

predominantly represented by NO3‐‐ SO42‐ Ca‐ Mg, with 

showing  the mineralization of groundwater generally 

lower  than  800  mg/l.  The  nitrate  content  in 

groundwater  is high,  its average value  is 27.37 mg/L, 

and groundwater is polluted by nitrate in some areas. 

Page 9: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

36 

The  areas with  high  nitrate  content  in  groundwater, 

like  farmland,  land  for  construction,  industry  and 

mining, have been undergoing  a  long period of  land 

resource  exploitation  and  utilization.  The  hydro 

chemical type  is SO42‐ CL‐ HCO3‐ Ca‐ Na‐  , K‐ Mg over 

the alluvial plain in the lower reaches of the river, with 

showing  the  mineralization  of  groundwater  usually 

higher than 1000 mg/l. Groundwater salinity is high in 

some areas, and  it  is mainly composed of nitrate and 

chloride (Jinfeng & Quanjun, 2009). 

Groundwater  is  the sole source of water  for drinking, 

irrigation, and  industrial uses  in many arid and semi‐

arid  regions  of  the  world.  Presence  of  hard  rock 

aquifers  in such regions can be especially problematic 

since  these  aquifer  systems  have  low  storage  and 

yields, as well as a greater vulnerability  to pollutants 

through  fissure  and  fracture  flows. Groundwater  can 

be  contaminated by natural  as well  as  anthropogenic 

influences. Residential, municipal, commercial, industrial, 

and  agricultural  activities  can  all  affect  groundwater 

quality.  Groundwater  contamination  results  in  poor 

drinking  water  quality,  loss  of  water  supply,  high 

cleanup costs, high costs for alternative water supplies, 

and/or  potential  health  problems.  In  India,  depen‐

dence on groundwater has  increased  tremendously  in 

recent  years.  By  studying  the  impact  of  this  rapid 

urbanization  and  overall  land‐use  transition;  a 

groundwater quality index (GQI) was prepared within 

a  geographical  information  system  (GIS).  The  GQI 

integrates  the  different  water  quality  parameters  to 

give  a  final  index value  that  can  be used  for  spatial‐

temporal  comparisons. The  land‐use  transitions were 

closely  monitored  from  2003  to  2008  using  mul‐

tispectral  satellite  images.  The  land‐use  pattern  has 

changed  drastically with  an  increase  in  the  built‐up 

area  at  the  expense  of  other  land  uses.  The  analysis 

reveals  a  rapid  deterioration  of  groundwater  quality 

related mainly  to  the  increase  in  built‐up  land with 

unsewered  sanitation  and  poultry  farms.  Seasonal 

variability of the groundwater quality was also assessed. 

Mean GQI decreased from 84.16 to 83.26 over a period 

of 5 years from 2003 to 2008, while seasonal variability 

of water quality increased (Khan et al., 2010). 

Groundwater has three major roles in our environment: 

providing the base flow that keeps most rivers flowing 

all year long, maintaining good river water quality by 

diluting  sewage  and  other  effluents,  and  as  an 

excellent  source  of water  supply,  providing  over  75 

per  cent  of  the  potable  supply  in  some  regions. 

Groundwater  is  intimately  connected  with  the 

landscape and  land use  that  it underlies, and most of 

the  landscape and  is vulnerable  to  the anthropogenic 

activities on  the  land  surface  above. Land use  affects 

groundwater  resources  through  changes  in  recharge 

and  by  changing  demands  for  water.  Inappropriate 

land use, particularly poor  land management,  causes 

chronic  groundwater  quality  problems.  Acute 

groundwater quality problems are common and arise 

from unsuitable land use and control, notably through 

point  sources  of  hazardous  chemicals.  Current  land 

use  instruments  have  only  been designed  to  address 

quality  issues  in  groundwater  and  do  not  consider 

recharge.  These  instruments  have  been  largely 

ineffective  in  protecting  groundwater  from  diffuse 

pollution  for several reasons  including  fragmentation, 

their  general  absence  of  teeth,  and  their  lack  of 

integration  into  the  land  use  planning  system.  This 

paper  argues  for  a  more  radical  approach  which 

would zone  land according to its overall vulnerability 

and resilience to anthropogenic and climatic influence 

in order to sustainably support the ecosystem services 

it  can  deliver.  Land  use would  be matched with  the 

vulnerability of  the soil, with geology and water, and 

with  the  whole  ecosystem.  The  Water  Framework 

Directive offers a mechanism to do this, but there is no 

evidence  of  enough  political will  to  tackle  the  long‐

term  conflicts  between  land  use  and  groundwater 

(Lerner & Harris, 2009). 

Land‐use  change  is  currently  very  rapid  and  its 

consequences are more evident  in  tropical  regions,  in 

part  because  human  population  growth  there  is  the 

most rapid of all geographical regions. In India, nearly 

70%  of  the  population  is  directly  dependent  on 

agriculture  for  sustenance. Of  the  total 320 Mha  land 

area, nearly 180 Mha  is cultivable. From 1970  to 2000, 

non‐agricultural land use in India expanded from 16.2 

to  26  Mha,  an  increase  of  about  60%.  This  study 

focuses on  the  change  in groundwater quality due  to 

land‐use  change  in  the  Sirkazhi  region  (11°14ʹN, 

79°44ʹE)  of  the Cauvery Delta  in  India. Groundwater 

samples were collected from 22 locations for a one year 

Period to evaluate the spatial and temporal variability 

in  water  quality.  The  heterogeneous  distribution  of 

elements  in  the Sirkazhi  region of  the Cauvery Delta, 

India  is  mostly  due  to  indiscriminate  use  of 

groundwater  in  aquaculture  farms,  which  causes 

groundwater  levels  to  decline  and  salinization  of 

freshwater  aquifers.  The  land‐use  change  associated 

with  intensive  aquaculture  activities  results  in 

groundwater abstraction and pollution due to effluent 

discharge. Pollution and land‐use change is of concern 

Page 10: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

37 

and  because  the  environment,  development,  and 

public  health  are  interlinked,  it  is  essential  to  adopt 

sustainable utilization of the available water resources 

(Ramesh, 2001). 

Humans  have  exerted  large‐scale  changes  on  the 

terrestrial  biosphere,  primarily  through  agriculture; 

however,  the  impacts  of  such  changes  on  the 

hydrologic  cycle are poorly understood. The purpose 

was  to  test  the  hypothesis  that  the  conversion  of 

natural  rangeland  ecosystems  to  agricultural  eco‐

systems  impacts  the  subsurface  portion  of  the 

hydrologic  cycle  by  changing  groundwater  recharge 

and  flushing  salts  to  underlying  aquifers.  The 

hypothesis  was  examined  through  point  and  areal 

studies investigating the effects of land use/land cover 

(LU/LC) changes on groundwater recharge and solute 

transport in the Amargosa Desert (AD) in Nevada and 

in  the High Plains  (HP)  in Texas, US. Studies use  the 

fact  that  matric  (pore‐water‐pressure)  potential  and 

environmental‐tracer  profiles  in  thick  unsaturated 

zones  archive  past  changes  in  recharging  fluxes. 

Results  show  that  recharge  is  related  to  LU/LC  as 

follows: discharge through evapotranspiration (i.e., no 

recharge;  upward  fluxes  <  0.1  mmyr‐1)  in  natural 

rangeland  ecosystems  (low  matric  potentials;  high 

chloride and nitrate concentrations); moderate‐to‐high 

recharge  in  irrigated  agricultural  ecosystems  (high 

matric potentials; low to moderate chloride and nitrate 

concentrations)  (AD recharge: ~ 130–640 mmyr‐1); and 

moderate  recharge  in  non‐irrigated  (dry‐land) 

agricultural  ecosystems  (high  matric  potentials;  low 

chloride  and  nitrate  concentrations,  and  increasing 

groundwater  levels)  (HP  recharge:  ~  9–32  mmyr‐1) 

(Scanlon et al., 2005). 

Groundwater contamination, particularly  from nitrate 

(NO3‐),  is  an  emerging  global  problem  with 

consequences  for  both  human  and  ecosystem  health. 

Agricultural  activities  are  considered  the  primary 

anthropogenic  source  of  nitrogen  contamination  in 

aquatic  ecosystems  Elevated  NO3‐  levels  in  streams, 

wetlands,  lakes,  and  coastal  waters  pose  ecological 

problems  such  as  loss  of  biodiversity,  increased 

growth  of  aquatic  vegetation,  and  eutrophication 

which decrease aquatic ecosystem health and degrade 

suitable habitat for fishes and aquatic invertebrates. To 

examine  groundwater  chemistry  over  a  seven  year 

period  beginning  in  June  2001  to  September  2008  in 

Radium,  Riverview,  Bovine,  and Hog  Parlor  springs 

that  discharge  into  the  lower  Flint  River  between 

Albany and Bainbridge, Georgia. The Radium Spring 

spring shed includes substantial urbanized land cover; 

whereas, the other three springs are recharged in areas 

dominated  by  agriculture.  Significantly  lower  nitrate 

(NO3‐)  concentrations  in  Radium  spring  were 

attributed to differences in land use and lower rates of 

fertilizer  application  (p  <  0.05).  Long‐term  trends 

demonstrated  a  statistically  significant  increase  (p  < 

0.05)  in groundwater NO3‐  concentrations  for all  four 

springs with net increases ranging from 0.6 to 2.0 mg/L. 

Based on  isotope analysis  for  δ15N‐NO3‐ of 10 springs 

from  the Upper Floridan  aquifer, multiple  sources of 

NO3‐  contamination  were  evident  and  may  differ 

depending  on  landuse.  This  study  demonstrates  the 

importance  of  long‐term  datasets  for  evaluating  the 

effects  of  anthropogenic  activities  on  regional 

groundwater quality (Stephanie et al., 2009). 

Ecological environments such as water or soil are very 

fragile  and,  in  karstic  areas,  the  environment  can  be 

adversely  affected  due  to  land  use  or  cover  changes 

caused by rapid economic growth and fast population 

increase.  Changes  in  hydrological  balances  are  not 

unique to karstic regions, but karstic regions are more 

sensitive  than  others. The  impact  of  land‐use  change 

on  the  quality  of  groundwater  in  the  Xiaotjiang 

watershed,  China was  assessed  for  the  period  1982–

2004.  Groundwater  samples  were  collected  from  30 

monitoring  points  across  the  watershed,  and  were 

representative of  the various  changes, determined by 

remote sensing and geographical information systems. 

The  results  indicated  that  610  km2  (60%  of  the  total 

watershed  area)  were  subject  to  land‐use  change 

during  the period. The most  important  changes were 

the conversion of 135 km2 of forested land to cultivated 

land, and 211 km2 of unused  land  to  cultivated  land. 

The  main  impact  was  ascribed  to  diffuse  pollution 

from  fertilizers applied  to newly  cultivated  land, and 

from building development (Yongjun et al., 2008).  

Conclusions

In  the present  study,  a  comprehensive  review on  the 

research  works  in  the  area  of  impact  of  land  use 

change  on  groundwater  has  been  carried  out.  The 

main findings of the study are as follows: 

Hydrologic  effects  of  land  change  can  be 

substantial and have both positive and negative 

consequences  for  humans  at  a  variety  of 

temporal and spatial scales.  

Water  demand  is  forecast  to  increase  world‐

wide,  including  in  those  areas  already 

experiencing  high  water‐stress.  Certain  land 

use and land cover changes, some of which are 

Page 11: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

38 

occurring  at  an  accelerating  rate,  and  have 

distinctly negative impacts on water resources.  

The  impact  of  urbanization  on  groundwater 

has a major concern over past few decades, and 

in  particular,  for  those  involved  in  ground‐

water quantity and qualitative studies.  

Increment  in  impervious  area  due  to 

urbanization  results  in  decreased  infiltration, 

and finally affecting the groundwater storage.  

Existing  literature  demonstrated  that  progress 

has  been  made  in  identifying  the  potential 

consequences  of  various  land  changes  and 

groundwater  management,  though  there 

remains  a  clear  need  to  improve  the  tools 

available  to water resource planners  to predict 

and manage the specific impacts of land change 

on Groundwater.  

ACKNOWLEDGMENT

The authors  thankfully acknowledges all authors and 

publishers for providing all the necessary information 

and  the  research  done  by  them which  has made  the 

study achievable. 

REFERENCES

Alley W M, Reilley T E, 1999. Sustainability of Groundwater 

Resources. U.S. Geol. Surv. Circutar, 11‐86. 

Balogun,  I.  I.,  Akoteyon,  I.  S.  and  Adeaga,  O.,  2012. 

Evaluating Land Use Effects on Groundwater Quality  in 

Lagos‐Nigeria Using Water Quality  Index.  J.  Sci. Res.  4 

(2), 397‐409 (2012) 

Bhaduri,  B.,  Harbor,  J.,  Engel,  B.  A.,  and  Grove,  M.: 

Assessing watershed‐scale, long‐term hydrologic impacts 

of  land  use  change  using  a  GIS‐NPS  model,  Environ. 

Manage., 26(6), 643‐658, 2000. 

Bronstert, A.: Rainfall‐runoff modeling for assessing impacts 

of  climate  and  land‐use  change,  Hydrol.  Process.,  18, 

567–570, 2004 

Bryan Pijanowski  , Ray, Deepak K.,   Kendall, Anthony D., 

Duckles,  Jonah  M.    and  Hyndman,  David  W.,  Using 

Backcast  Land‐Use  Change  and  Groundwater  Travel‐

Time  Models  to  Generate  Land‐Use  Legacy  Maps  for 

Watershed Management. Ecology  and  Society  12(2):  25, 

2007. 

Calder,  I.  R.:  Hydrologic  effects  of  land‐use  change,  in: 

Handbook  of  hydrology,  edited  by:  Maidment,  D.  R., 

McGraw‐Hill, New York, USA, 13.1‐13.50, 1993. 

Chidambara, S., Peter, A.J., Prasanna, M.V., Karmegam, U., 

Balaji, K., Ramesh, R., Paramaguru, P. and Pethaperuaml. 

S., 2010. A Study on the impact of landuse Pattern in the 

Groundwater  Quality  in  and  around  Madurai  region, 

South India – Using GIS Techniques. J. Earth Sci. 4(1): 27‐

31, 2010. 

Cho, J., Barone, V.A. and Mostaghimi, S., 2008. Simulation of 

land use impacts on groundwater levels and stream flow 

in a Virginia watershed. Agricultural Water Management 

96 (2009) I‐II. 

Chowdary  V.M.,  N.H.  Rao,  P.B.S.  Sarma.  “GIS‐based 

decision  support  system  for groundwater assessment  in 

large  irrigation  project  areas”Agricultural  Water 

Management 62 (2003) 229–252. 

Chowdary,  V.M.,  Rao, N.M.  and  Sarma,  P.B.S.,. GIS‐based 

decision  support  system  for groundwater assessment  in 

large  irrigation  project  areas.  Agricultural  Water 

Management 62 (2003) 229‐252, 2003. 

CPCB  Report  on Groundwater  Pollution  in NCT  of Delhi. 

Central  Pollution  Control  Board,  New  Delhi,  India. 

Down  to Earth  (1999) Analysis on Groundwater August 

31. 30‐41, 1998. 

D. Hammond Murray‐Rust & Edward J. Vander Velde, 1994. 

Conjunctive  use  of  canal  and  groundwater  in  Punjab, 

Pakistan: management and policy options. Irrigation and 

Drainage Systems 8: 201‐231. 

Faye Cissé, S., N.R. Sow, N.M. Dieng, M.Kaba, O.C.Diouf, O. 

Bocoum,  S.  Faye,  2008.  Impact  of  land  use  on 

groundwater quality  in  the Thiaroye unsewered  suburb 

(Dakar  Senegal):  Remote  Sensing  and  GIS  approach. 

International  Symposium  “Coupling  Sustainable  and 

Groundwater Protection”, Hannover 14‐17 Oct, 2008.  

Fohrer, N., Haverkamp,  S., Eckhardt, K.,  and  Frede, H.‐G.: 

Hydrologic  response  to  Land  use  changes  on  the 

catchment scale, Phy. Chem. Earth, 26(7‐8), 577‐582, 2001. 

Gaffield Stephen J., Todd W. Rayne, Lizhu Wang, Kenneth R. 

Bradbury,  2002. A  report  on‐Impacts  of  Land Use  and 

Groundwater  Flow  on  the  Temperature  of  Wisconsin 

Trout Streams. University of Wisconsin Water Resources 

Institute, Madison, WI. 

Gehrels, H., Peters, N. E., Hoehn, E., Jensen, K., Leibundgut, 

Page 12: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

39 

C., Griffioen, J., Webb, B., and Zaadnoordijk, W.‐J. (Eds.): 

Impacts  of  human  activity  on  groundwater  dynamics, 

IAHS Publ. No 269, 2001. 

Harbor Jonathan M.,. A Practical Method for Estimating the 

Impact  of  Land‐Use  Change  on  Surface  Runoff, 

Groundwater Recharge and Wetland Hydrology, Journal 

of the American Planning Association, 60:1, 95‐108, 1994. 

Henrique M.L. Chaves, Ana Paula  S. Camelo & Rejane M. 

Mendes,  2011.  Groundwater  discharge  as  affected  by 

land use  change  in  small  catchments:  a  hydrologic  and 

economic case study  in Central Brazil. 2011 by Taylor & 

Francis Group, LLC. 

Hoff  H,.  The  water  challenge:  Joint Water  Project.  Global 

Change Newsletter, No.50, 46‐48, 2002. 

Hutjes R W A,. Biosphere aspects of  the hydrological cycle. 

Journal of Hydrology, 212‐213: 1‐21, 1998. 

IPCC: Climate Change: The Scientific Basis. Contribution of 

Working Group I to the Third Assessment Report of the 

Intergovernmental Panel on Climate Change, edited by: 

Houghton,  J. T., Ding, Y., Griggs, D.  J., Noguer, M., van 

der Linden, P. J., Dai, X., Maskell, K., and Johnson, C. A., 

Cambridge  University  Press,  Cambridge,  United 

Kingdom and New York, NY, USA, 881 pp., 2001. 

Jaganathan,  R.,  Chelvaraajhan,  K.  and  Mahalingam,  S.,. 

Geomatics Based Assessment on Land use Changes and 

its  Impact over  the Groundwater Conditions  in a newly 

developing sub urban area –A Case of Southern Chennai. 

International  Journal  of  Geomatics  and  Geosciences, 

Volume 1, No 3, 2010. 

Jinfeng, YAN and GUO Quanjun, 2009. Impact of Land Use 

Change  on  Groundwater  Quality  in  Oasis.  978‐1‐4244‐

4994‐1/09 ©2009 IEEE. 

Kenji  Jinno, Atsushi Tsutsumi, Othoman Alkaeed,  Susumu 

Saita  &  Ronny  Berndtsson,  2009.  Effects  Of  Land‐Use 

Change  On  Groundwater  Recharge Model  Parameters. 

Hydrological  Sciences–Journal–des  Sciences  Hydro‐

logiques, 54(2) April 2009. 

Khan  Haris  H.,  Khan  Arina,  Ahmed  Shakeel  and  Perrin 

Jerome,  2010. GIS‐based  impact  assessment  of  land‐use 

changes  on  groundwater  quality:  study  from  a  rapidly 

urbanizing region of South India. Environ Earth Sci (2011) 

63:1289–1302. 

Khan,  L.  R.  & Mawdsley,  J.  A.,  1982.  Effects  of  land‐use 

changes  on  groundwater  recharge  assessed  using  a 

nonlinear  catchment model.  Improvements  of Methods 

of  Long  Term  Prediction  of Variations  in Groundwater 

Resources  and  Regimes  Due  to  Human  Activity 

(Proceedings of  the Exeter Symposium,  July 1982). IAIIS 

Publ. no. 136. 

Kumar  Rakesh,  R.D.  Singh  and  K.D.  Sharma.  “Water 

Resources of India”, Current Sciences, vol. 89, No. 5, 2005. 

Kumar, C.  P.  and  P. V.  Seethapathi  (1989), Assessment Of 

Natural Ground Water Recharge  In Upper Ganga Canal 

Command  Area.  National  Institute  of  Hydrology, 

Roorkee. 

Kumar, C.P.,  1990. Assessment  of Ground Water Potential. 

National Institute of Hydrology, Roorkee. 

Lambin E F, Baulies X, Bockstael N E et al., 2002. Land‐use 

and  land‐cover  change  implementation  strategy. 

Stockholm: IGBP Report No. 48 and IHDP Report No.10: 

21‐66. 

Lerner David N., Harris Bob, 2009. The relationship between 

land use  and  groundwater  resources  and  quality. Land 

Use Policy 26S (2009) S265–S273. 

Mtembezeka  P, Andrews A  J, Appiah  S O,  1997. Ground‐

water  management  in  drought‐prone  areas  of  Africa. 

Water Resources Development, 13(2): 241‐261. 

Pan Qimin, Tian Shuili, “The Water Resources of Heihe River 

Basin. Zhengzhou: Yellow River  Science”  press,  39‐128, 

2001 

Purohit, Rana Chatterjee. K. Gupta, S. K. Mohiddin. N. Singh 

Shashank  Shekhar  Rajaram.  ʺDynamic  groundwater 

resources of National Capital Territory, Delhi: assessment, 

development  and management  options.ʺ  Environ  Earth 

Sci, 2009: 669–686. 

Qu  Simin;  Bao Weimin;  Shi  Peng;  Yu  Zhongbo;  Li  Peng; 

Zhang  Bo;  and  Jiang  Peng,  2012.  Evaluation  of  Runoff 

Responses  to  Land  Use  Changes  and  Land  Cover 

Changes  in  the  Upper  Huaihe  River  Basin,  China.  J. 

Hydrol. Eng. 2012.17:800‐806. 

Rai,  S.C.    and Anupama Dubey,  2009.  Impact  of  Land‐use 

Change on Groundwater Quality in Indo‐Gangatic Plains. 

Joint  International  Convention  of  8th  IAHS  Scientific 

Assembly and 37th IAH Congress Water: A vital resource 

under  stress  –  How  Science  can  help  September  6‐12, 

2009, Hyderabad, India. 

Page 13: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

www.seipub.org/awrp                                                                Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014 

40 

RAMESH,  R.,  2001.  Effects  of  land‐use  change  on 

groundwater quality  in a  coastal habitat of  south  India. 

Impact  of Human  Activity  on  Groundwater  Dynamics 

(Proceedings of a symposium held during the Sixth IAHS 

Scientific Assembly at Maastricht, The Netherlands,  July 

2001). IAHS Publ. no. 269, 2001. 

Roo,  Ad  De, Martijn  Odijk,  Guido  Schmuck,  Eva  Koster, 

Arko  Lucieer,  2001.  Assessing  the  Effects  of  Land  Use 

Changes on Floods In The Meuse And Oder Catchment. 

European Commission, DG Joint Research Centre, Space 

Applications Institute, TP 263, 21020 Ispra (Va), Italy. 

Sarfaraz  Ahmad,  Shahid  Farooq,  Zahoor‐Ul‐Islam,  Md. 

Abdullah  Khan,  Wasi  A.  Zaidi1  and  Huma  Matloob 

“Impact  Of  Urbanization  On  Hydrological  Regime  In 

Indian  Cities.”  Journal  of  Environmental  Research  and 

Development, Vol. 2, No. 4, April‐June, 2008. 

Sato  K,  Iwasa  Y,  2003.  Groundwater  Hydraulics.  Tokyo: 

Springer‐Verlag 

Scanlon, Bridget R., Robert C. Reedy, David A. Stonestrom, 

Dav Id E. Prudic and Kevin F. Dennehy, 2005. Impact of 

Land  Use  and  Land  Cover  Change  on  Groundwater 

Recharge  and Quality  In  The  Southwestern US. Global 

Change Biology (2005) 11, 1577–1593. 

Schwarts  W  F,  Hubao  Z,  2003.  Fundamentals  of 

Groundwater. New York: John Wiley & Sons. 

Shrestha, Madhav Narayan, 2002. Assessments  of  Effect  of 

Land‐use change in Groundwater Storage. 

Singh,  Dhirendra  Kumar  Singh  &  Anil  Kumar. 

ʺGroundwater  Situation  in  India:  Problems  and 

Perspective.ʺ  International  Journal  of  Water  Resources 

Development., july 21 2010: 563‐580. 

Singh,  R.  B.,  2001.  Impact  of  land‐use  change  on 

groundwater in the Punjab‐Haryana plains, India. Impact 

of  Human  Activity  on  Groundwater  Dynamics 

(Proceedings of a symposium held during the Sixth IAHS 

Scientific Assembly at Maastricht, The Netherlands,  July 

2001). IAHS Publ. no. 269, 2001. 

Singh, R. B.,. Urban  impacts on groundwater quality  in  the 

Delhi  region.  In:  Impacts  of Urban Growth  on  Surface 

Water and Groundwater Quality (ed. bv J. B. Ellis) (Proc. 

Symp, during IUGG 99, Birmingham, July 1999), 227‐236. 

IAHS Publ. no. 259, 1999. 

Singh.  R.  B.,  2000.  Environmental  consequences  of 

agricultural  development;  a  case  study  from  the  green 

revolution  state  of  Haryana,  India.  Agric.  Ecosys. 

Environ. 82, 97‐103. 

Siriwardena,  L.,  Finlayson,  B.L.  and McMahon,  T.A.,  2006. 

The  impact of  land use change on catchment hydrology 

in  large  catchments:  The  Comet  River,  Central 

Queensland, Australia.  Journal of Hydrology 326  (2006) 

199–214. 

Stefan Krause, Axel Bronstert, Erwin Zehe.  ʺGroundwater–

surface  water  interactions  in  a  North.ʺ  Journal  of 

Hydrology German  lowland  floodplain  –  Implications  for  the 

river  discharge  dynamics  and  riparian water  balance.,  2007: 

347, 404– 417. 

Stephanie  E.  Allums,  Stephen  P.  Opsahl,  Stephen  W. 

Golladay, and David W. Hicks, 2009. Effects of Land‐Use 

on  Groundwater  Quality  in  springs  of  the  Upper 

Floridan Aquifer. Proceedings of the 2009 Georgia Water 

Resources  Conference,  held  April  27–29,  2009,  at  the 

University of Georgia. 

Suzanne Serneels, 2001. Priority questions for land use/cover 

change  research  in  the  next  couple  of  years.  LUCC 

Newsletter, 1‐9. 

Tang,  Z.,  Engel,  B.  A.,  Pijanowski,  B.  C.,  and  Lim,  K.  J.: 

Forecasting  land  use  change  and  its  environmental 

impact at a watershed scale, J. Environ. Manage., 76, 35‐

45, 2005. 

Teloglou S.  Ilias, Zissis S. Thomas, Panagopoulos. Andreas. 

ʺWater  table  fluctuation  in  aquifers  overlying  a  semi‐

impervious  layer  due  to  transient  recharge  from  a 

circular basin.ʺ Journal of Hydrology, 2008: 348, 215– 223. 

Tianming  Huang  &  Zhonghe  Pang,  2010.  Estimating 

groundwater  recharge  following  land‐use  change  using 

chloride mass  balance  of  soil  profiles:  a  case  study  at 

Guyuan  and  Xifeng  in  the  Loess  Plateau  of  China. 

Hydrogeology Journal, DOI 10.1007/s10040‐010‐0643‐8. 

Wang Genxu, Yang Lingyuan, Chen Lin and, Jumpei Kubota, 

2005.  Impacts  of  land  use  changes  on  groundwater 

resources  in  the  Heihe  River  Basin.  Journal  of 

Geographical Sciences 15, 4 (2005) 405‐414. 

Wijesekara, G. N., Gupta, A., Valeo, C., Hasbani,  J. G.  and 

Marceau, D.  J., 2010.  Impact of  land‐use changes on  the 

hydrological processes  in  the Elbow  river watershed  in 

southern Alberta. International Environmental Modelling 

Page 14: Impact of Land Use Change on Groundwater - A Review

Advances in Water Resource and Protection (AWRP) Volume 2, 2014                                                                www.seipub.org/awrp 

41 

and Software Society (iEMSs)2010 International Congress 

on Environmental Modelling and Software Modelling for 

Environment’s  Sake,  Fifth  Biennial  Meeting,  Ottawa, 

Canada. 

Yongjun  Jiang, Cheng Zhang, Daoxian Yuan,   Gui Zhang & 

Raosheng  He,  2008.  Impact  of  land  use  change  on 

groundwater  quality  in  a  typical  Karst  watershed  of 

southwest China: a case study of the Xiaojiang watershed, 

Yunnan Province. Hydrogeology  Journal  (2008) 16: 727–

735. 

Yun  PAN, GONG Huili1,  ZHOU Demin,  LI  Xiaojuan  and 

NAKAGOSHI  Nobukazu,  2011.  Impact  of  Land  Use 

Change  on  Groundwater  Recharge  in  Guishui  River 

Basin, China. Chin. Geogra. Sci. 2011 21(6) 734–743. 

Yu‐Pin  Lin,  Nien‐Ming  Hong,  Pei‐Jung Wu,  Chen‐Fa Wu 

and Peter H. Verburg, 2007.  Impacts of  land use change 

scenarios on hydrology and land use patterns in the Wu‐

Tu watershed in Northern Taiwan. Landscape and Urban 

Planning 80 (2007) 111–126. 

Zhang L, Dawas W R, Reece P H, (a) 2001. Response of mean 

annual  evapotranspiration  to  vegetation  changes  at 

catchment scale. Water Resour. Res., 37(3): 701‐708. 

Zhang,  L.,  Dawes,  W.  R.,  and  Walker,  G.  R.  (b)  2001 

Response  of mean  annual  ET  to  vegetation  changes  at 

catchment scale, Water Resour. Res., 37(3), 701‐708. 

Zheng, X., Zhu, J.J., Yan, Q.L. and Song, L.N., 2012. Effects of 

land  use  changes  on  the  groundwater  table  and  the 

decline  of Pinussylvestris  var. mongolica  plantations  in 

southern  Horqin  Sandy  Land,  Northeast  China. 

Agricultural Water Management 109 (2012) 94– 106.