Geo-spatial integration of Dar-Zarrouk geoelectrical parameters and land surface dynamics for aquifer characterization in Ohafia, Southeastern Nigeria

Nwokeabia, Charity Nkiru (author), Agbasi, Okechukwu Ebuka (author), Tope, Ojo Odunayo (author)

Sustainable groundwater management requires a deep understanding of subsurface aquifer characteristics and their interaction with surface environmental features. In southeastern Nigeria, where increasing population and land use changes threaten groundwater resources, such assessments are vital. This study aimed to evaluate the protective capacity and productivity of aquifers in Ohafia, Ohafia, southeastern Nigeria, using integrated geophysical and spatial analysis. A total of seven vertical electrical sounding (VES) points were investigated across Ohafia using a Schlumberger array to derive aquifer resistivity, thickness, and depth. Dar-Zarrouk parameters, including longitudinal conductance and transverse resistance, were computed. These subsurface metrics were integrated with drainage density, digital elevation models (DEM), and 2024 land use/land cover (LULC) data using GIS tools to analyze their spatial relationships and influence on groundwater potential. Aquifer resistivity values varied widely (99.4–1360 Ω·m), while longitudinal conductance ranged from 0.02 to 0.63 1/Ω. The highest transmissivity (40.40 m²/day) was recorded in rangeland-dominated Achị, suggesting productive aquifer conditions. Areas dominated by tree cover and rangelands demonstrated better aquifer protection and recharge potential than built-up regions like Elu and Abiriba. Drainage density and LULC patterns significantly influenced recharge dynamics. High drainage density zones correlated with poor recharge potential, except where offset by favorable subsurface lithology. Vegetated areas promoted infiltration, while impervious surfaces hindered it. This study demonstrates that combining Dar-Zarrouk parameters with surface geospatial data provides a robust framework for aquifer characterization. The novelty lies in the integrated assessment of geomorphological, anthropogenic, and geoelectrical indicators to prioritize groundwater development zones in a data-scarce tropical region.

• Language: English
• Keywords: Dar-Zarrouk parameters, vertical electrical sounding, groundwater recharge, land use, drainage analysis, Ohafia
• Work type: Article
• Typology: 1.01 - Original Scientific Article
• Organization: FGG - Faculty of Civil and Geodetic Engineering
• Publication status: Published
• Publication version: Version of Record
• Year: 2025
• Number of pages: Str. 103-126
• Numbering: Vol. 38, no. 69
• PID: 20.500.12556/RUL-187884
• UDC: 502.131.1:556.33(669.1)(047.31)
• ISSN on article: 0352-3551
• DOI: 10.15292/acta.hydro.2025.08
• COBISS.SI-ID: 291209475
• Publication date in RUL: 16.09.2026

Record is a part of a journal

• Title: Acta hydrotechnica
• Publisher: Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
• ISSN: 0352-3551
• COBISS.SI-ID: 3664386

Secondary language

• Language: Slovenian
• Title: Geoprostorska integracija geoelektričnih parametrov Dar-Zarrouka in dinamike zemeljske površine za opredelitev lastnosti vodonosnika v Ohafii, v jugovzhodni Nigeriji

Abstract

Trajnostno upravljanje podtalnice zahteva poglobljeno razumevanje značilnosti podzemnih vodonosnikov in njihovega medsebojnega vpliva s površinskimi okoljskimi dejavniki. V jugovzhodni Nigeriji, kjer naraščanje prebivalstva in spremembe v rabi zemljišč vse bolj ogrožajo vodne vire, so tovrstne ocene ključnega pomena. Namen te študije je bil oceniti zaščitno sposobnost in produktivnost vodonosnikov v Ohafii v jugovzhodni Nigeriji z uporabo integrirane geofizikalne in prostorske analize. Skupno je bilo analiziranih sedem točk vertikalnega električnega sondiranja (VES) z uporabo Schlumbergerjeve razporeditve za določitev upornosti, debeline in globine vodonosnika. Izračunani so bili Dar-Zarroukovi parametri, vključno z vzdolžno prevodnostjo in prečno odpornostjo. Ti podzemni parametri so bili integrirani z gostoto rečne mreže, digitalnimi modeli višin (DEM) in podatki o rabi tal za leto 2024 (LULC) z uporabo orodij GIS za analizo prostorskih povezav in njihovega vpliva na potencial podzemne vode. Vrednosti upornosti vodonosnika so se gibale med 99,4 in 1360 Ω·m, medtem ko je vzdolžna prevodnost znašala od 0,02 do 0,63 1/Ω. Najvišja transmisivnost (40,40 m²/dan) je bila ugotovljena na območju Achị, kjer prevladujejo pašniki, kar kaže na ugodne pogoje za vodonosnik. Območja z večjim deležem drevesne vegetacije in pašnikov so izkazovala boljšo zaščito vodonosnika in večji potencial za obnovo podzemne vode kot pozidana območja, kot sta Elu in Abiriba. Gostota rečne mreže in vzorci rabe tal so pomembno vplivali na dinamiko ponikanja vode. Območja z visoko gostoto rečne mreže so bila povezana s slabšim potencialom ponikanja, razen kjer so bile prisotne ugodne litološke razmere. Območja z vegetacijo so spodbujala infiltracijo, medtem ko so neprepustne površine to ovirale. Študija kaže, da kombinacija Dar-Zarroukovih parametrov in površinskih geoinformacijskih podatkov zagotavlja zanesljiv okvir za karakterizacijo vodonosnika. Novost raziskave je v celostni obravnavi geomorfoloških, antropogenih in geoelektričnih kazalnikov za določanje prednostnih območij za izkoriščanje podtalnice v podatkovno omejenih tropskih regijah.

• Keywords: parametri Dar-Zarrouk, vertikalno električno sondiranje, obnavljanje podtalnice, analiza rabe zemljišč, odvodnjavanja, Ohafia