National Park Service 
U.S. Department of the Interior 
Water Resources Division 
Ft. Collins, Colorado 

Summary of Spring Flow Decline and 
Local Hydrogeologic Studies, 1969­2007 
Pipe Spring National Monument 
Natural Resource Report NPS/NRPC/WRD/NRTR—2007/365 

Moccasin Canyon

 ON THE COVER 
Shaded relief map of the area surrounding Pipe Spring National Monument and cultural features at the monument. 
Graphic by: National Park Service, Harpers Ferry Center

 Summary of Spring Flow Decline and 
Local Hydrogeologic Studies, 1969­2007 
Pipe Spring National Monument 
Natural Resource Report NPS/NRPC/WRD/NRTR—2007/365 
Larry Martin 
National Park Service 
Water Resources Division 
1201 Oak Ridge Drive, Suite 250 
Ft. Collins, CO 80525 

April 2007 
U.S. Department of the Interior 
National Park Service 
Natural Resources Program Center 
Ft. Collins, Colorado

i 

 The Natural Resource Publication series addresses natural resource topics that are of interest and 
applicability to a broad readership in the National Park Service and to others in the management 
of natural resources, including the scientific community, the public, and the NPS conservation 
and environmental constituencies. Manuscripts are peer­reviewed to ensure that the information 
is scientifically credible, technically accurate, appropriately written for the intended audience, 
and is designed and published in a professional manner. 
The Natural Resources Technical Reports series is used to disseminate the peer­reviewed results 
of scientific studies in the physical, biological, and social sciences for both the advancement of 
science and the achievement of the National Park Service’s mission. The reports provide 
contributors with a forum for displaying comprehensive data that are often deleted from journals 
because of page limitations. Current examples of such reports include the results of research that 
addresses natural resource management issues; natural resource inventory and monitoring 
activities; resource assessment reports; scientific literature reviews; and peer reviewed 
proceedings of technical workshops, conferences, or symposia. 
Views and conclusions in this report are those of the authors and do not necessarily reflect 
policies of the National Park Service. Mention of trade names or commercial products does not 
constitute endorsement or recommendation for use by the National Park Service. 
Printed copies of reports in these series may be produced in a limited quantity and they are only 
available as long as the supply lasts. This report is also available from the NPS Water Resources 
Division website (http://www.nature.nps.gov/water/technicalReports/ReportsIndex.cfm) on the 
internet, or by sending a request to the address on the back cover. 
Please cite this publication as: 
Martin, Larry, 2007, Summary of Spring Flow Decline and Local Hydrogeologic Studies, 1976­ 
2007, Natural Resource Technical Report NPS/NRPC/WRD/NRTR—2007/365, National Park 
Service, Ft. Collins, Colorado. 
NPS D­217, April, 2007

ii 

 Contents 
Page 
Executive Summary ..................................................................................................................vii 
Introduction ................................................................................................................................1 
Groundwater Development North of Pipe Spring ........................................................................2 
Inventory of Wells North of Pipe Spring..........................................................................6 
Spring flow Measurements..........................................................................................................9 
Summaries of Previous Reports and Investigations....................................................................12 
Mildner (1969) ..............................................................................................................12 
Levings (1974) ..............................................................................................................12 
McGavock (1974)..........................................................................................................12 
Bureau of Indian Affairs (1976).....................................................................................13 
Barrett and Williams (1986) ..........................................................................................14 
Inglis (1990) ..................................................................................................................14 
Inglis (1997) ..................................................................................................................15 
Truini (1999) .................................................................................................................17 
Truini et al. (2004).........................................................................................................17 
Billingsley et al. (2004) .................................................................................................18 
Sabol (2005) ..................................................................................................................19 
Rymer et al. (2005)........................................................................................................23 
Monitoring Data........................................................................................................................26 
Groundwater Pumping...................................................................................................26 
Precipitation and Drought ..............................................................................................30 
Water Table Monitoring ................................................................................................31 
Water Budget ................................................................................................................33

iii 

 Future Prospects for Spring Flow at Pipe Spring .......................................................................36 
Recommendations for Future Studies ........................................................................................37 
Literature Cited .........................................................................................................................39

iv 

 Figures 
Page 
Figure 1.  Location of NPS test wells drilled in 1971 .................................................................3 
Figure 2.  Location of Tribal test wells and supply wells  ...........................................................5 
Figure 3.  Spring flow monitoring locations at Pipe Spring ........................................................9 
Figure 4.  Spring flow at Pipe Spring National Monument .......................................................11 
Figure 5.  Total spring flow at Pipe Spring National Monument, 3­month running average......11 
Figure 6.  Water level in the NPS monitoring well 1991­95 .....................................................16 
Figure 7.  Southwest­Northeast geologic cross section through the Pipe Spring area ................19 
Figure 8.  Location of fracture zone associated with the West Branch of the Sevier Fault........ 20 
Figure 9.  Conceptual model of groundwater flow showing north to south flow in 
the synclinal trough of fractured rock associated with the Sevier Fault .......................21 
Figure 10.  South to North cross section showing groundwater flow from north to 
south in the fractured rock associated with the Sevier Fault........................................22 
Figure 11.  Capture zones for groundwater flow subsystems north and south of 
Moccasin Wash .........................................................................................................24 
Figure 12.  Geologic structure and hydrology, as determined from seismic profiling....................25 
Figure 13.  Location of water supply wells near Pipe Spring ........................................................27 
Figure 14.  Probable extent of irrigated farm land in the Moccasin area .......................................28 
Figure 15.  Annual groundwater pumping from the NPS supply well...........................................29 
Figure 16.  Annual precipitation at Pipe Spring National Monument............................................30 
Figure 17.  Comparison of Palmer Hydrological Drought Index and spring flow 
at Pipe Spring ...........................................................................................................31 
Figure 18.  Location of water level monitoring wells and water supply wells 
near Pipe Spring.........................................................................................................32 
Figure 19.  Water levels in monitoring wells north of Pipe Spring ...............................................33 
Figure 20.  Possible recharge area for the springs at 
Pipe Spring National Monument ................................................................................35
v 

 Figure 21.  Graph showing water table decline and spring flow decline in the Pipe Spring area ...37 

Tables 
Page 
Table 1.  Basic information for wells in the USGS database in the vicinity of 
Pipe Spring and Moccasin .........................................................................................7 
Table 2.  Wells recorded with Arizona Department of Water Resources  ..................................8

vi 

 Executive Summary 
In the late 1960s, the National Park Service (NPS) began investigating the potential for 
constructing a potable water supply well to replace or supplement water from Pipe Springs.  At 
the time, it was generally understood that pumping groundwater from a well constructed into the 
Sevier Fault would ultimately affect flow from the springs, but after drilling five unsuccessful 
wells at other locations, there was no alternative left but to construct a well in the fault zone.  A 
few years later, the Kaibab­Paiute Tribe constructed a water supply well in the same fault zone 
near the NPS well. Monument staff noticed a decline in flow from the springs in the mid­1970s, 
shortly after the NPS and Tribal water supply wells were put into production. 
This report summarizes each of the hydrologic and geologic investigations that have been 
conducted over the past 30 years to determine the source of groundwater discharging at the 
springs and the cause of the spring flow decline.  It also evaluates the future prospects for spring 
flow at the monument. 
Geological investigations have provided a good understanding of the structural geology of the 
area and its effect on groundwater flow.  Movement and offset of geologic formations north of 
the monument has created a trough of fractured bedrock that acts as a conduit to transport 
groundwater from north to south along the Sevier Fault zone.  Some of the groundwater flowing 
along the fault zone emerges as springs at Pipe Spring National Monument. 
Hydrologic monitoring data show a clear correlation between groundwater pumping and the 
decline of flow from the springs.  Groundwater pumping by NPS and the Kaibab­Paiute Tribe 
has resulted in lowering the water table and is the primary cause of spring flow decline at Pipe 
Spring. 
Discharge from the springs at Pipe Spring is likely to continue to decline if NPS and the Tribe 
continue to pump groundwater from their supply wells about a mile north of the monument.  It is 
highly likely that the springs will eventually cease to flow if groundwater pumping continues.  It 
is also likely that spring flow will increase if groundwater pumping from the NPS and Tribal 
supply wells is stopped.

vii 

 

Introduction 
Pipe Spring National Monument staff first noticed a decline in flow from springs at Pipe Spring 
in the mid­1970s.  Interestingly, these observations came shortly after the National Park Service 
(NPS) and Tribe had constructed water supply wells near the West Branch of the Sevier Fault, 
about 2 miles north of the monument.  A great deal of time, money, and effort have been 
expended since then to identify the source of water discharging from the springs and the cause 
for the spring flow decline. 
This report documents the development of groundwater in the area, the decline of spring flow, 
and summarizes each of the previous hydrologic and geologic studies that were conducted to try 
to better understand the local hydrogeology and the cause(s) of spring flow decline.  Hydrologic 
monitoring data are summarized and discussed. 
Pipe Spring National Monument is a 40­acre natural and historic site established in 1923 in 
northern Arizona.  The springs discharge at the base of an escarpment known as the Vermillion 
Cliffs.  The high ground to the north consists of layers of sandstone that capture and transport 
groundwater on top of lower impermeable layers.  Springs occur where lateral movement by 
groundwater is blocked by faults or where impermeable rock has been removed by erosion.  Both 
conditions occur at the monument where the Sevier Fault cuts directly through the historic site 
on a north­south trend.  Rock layers are folded, fractured, and offset by the fault, forming a 
barrier to groundwater flow to the east and a conduit for groundwater to flow southward along 
the west side of the fault. 
The monument was established in 1923 to protect the buildings and other structures and to 
preserve the history of the pioneer settlement founded in the 1860s.  Archeological data confirms 
that the site was occupied by pre­Columbian cultures for thousands of years, including 
Basketmaker culture, ancestral Puebloans, and the Southern Paiute peoples.  This long history of 
occupation is not surprising because these springs are one of the few reliable water sources in the 
region and the site provides commanding views across the Kanab and Kaibab Plateaus.  The 
principal pioneer structure, “Winsor Castle,” was actually built over one of the springs to provide 
a secure source of water.  The cooling waters from the spring were used in the production of 
butter and cheese at the pioneer settlement. 
Water­bearing layers are largely absent from the geologic formations to the south of the 
monument.  The vast expanse of plateaus all the way to the Grand Canyon is notable for the lack 
of surface water.  The region is arid, and even where water­bearing strata occur, springs are a 
rare and valuable resource. 
Billingsley et al., (2004) provide current, detailed geologic mapping of the area.  Their report 
includes concise descriptions of the geologic setting, stratigraphy, structural geology, faulting, 
and the geologic controls on the location and hydrology of springs in the area. 
Water supplies for NPS and the Kaibab Paiute Tribe facilities in the vicinity of Pipe Spring are 
provided by groundwater pumping from wells about two miles north of the monument.  New 
development in the past decade, and concomitant water use, includes irrigated lawns at a new

1 

 park and pow­wow grounds at Kaibab, new housing, new administrative offices for both NPS 
and the Tribe, and a gas station and convenience store. 

Groundwater Development North of Pipe Spring 
In the mid­1960s, reconstruction and rerouting of Highway 389 past Pipe Spring was completed. 
Shortly thereafter, the Tribe began to make plans for a commercial development at the 
intersection of Highway 389 and the access road to the monument.  It quickly became apparent 
that the Tribe’s one­third share of the water from spring discharge was insufficient for their 
existing needs and planned development.  Furthermore, up to that time, the Tribe had used water 
from the spring for irrigation and stock watering; the Tribe’s development plans required a 
source of potable water.  Thus, it was not only the increased amount of water, but the kind of 
water that necessitated a major change in the water supply and distribution system that was 
shared by the monument and the Tribe (McKoy, 2000). 
In the summer of 1969, the Tribe began construction of a new office building.  The Tribe also 
had plans for construction of a motel, campground, and trading post; all of which required 
potable water.  The need for addressing the water supply issue for both the Tribe and the 
monument had reached a critical point.  By mutual accord, it was decided (as a temporary 
solution only) that the Tribe would tap into the pipeline that transported water from the springs to 
the Tribe's reservoir (the "Indian pond"). The water would require treatment before it could be 
used for potable purposes. The agreement bought the NPS additional time to wrestle with the 
problem and to work with the Tribe to find a permanent solution (McKoy, 2000). 
The NPS initiated a program of water exploration and construction of one or more wells to meet 
the needs of both the monument and the Tribe. In 1969, NPS requested the USGS to conduct a 
study to identify potential alternative sources and locations for a well to supply groundwater for 
a joint NPS­Tribal water system.  Southwest Regional Office officials gave the project top 
priority. The goal was to locate an alternate water source that would supply the Tribe’s entire 
planned complex as well as potable water supply for the Park Service. Water flowing from Pipe 
Spring then could be used for "natural development of the oasis like quality of the area" 
(Geerdes, 1970).  Basic considerations were that the well needed to be as close to the monument 
as possible, it needed to yield at least 50 gallons per minute, and no reduction in flow of Pipe 
Spring would be tolerated (i.e., it could not tap the same water source from which Pipe Spring 
flowed). Consultation by Bill Fields with Geologist William F. Mildner of the Soil Conservation 
Service confirmed his suspicions that a well drilled along the Sevier fault in the vicinity of the 
monument would most likely affect the flow from Pipe Spring. Mildner thought that water could 
be obtained from the alluvial fill adjacent to Twomile Wash (northeast of the monument) without 
impacting Pipe Spring. 
In the spring of 1971 the USGS, under the direction of the Park Service drilled 5 test wells in the 
alluvium along Twomile and South Moccasin Washes (Figure 1).  These test wells were either 
dry or produced poor­quality water (McGavock, 1974).  A sixth test well was then constructed to 
test the Navajo Sandstone along the Sevier Fault.  This well (T­6, aka NPS Well) produced 
abundant water and was completed as the water supply well for the monument.  It has been the

2 

 (wiu?v \1

z]

3%



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1. Location of NPS test wells drilled in 1971.

sole source of potable water for the monument since the water system was completed in June 
1973. 
It appears that despite warnings that pumping groundwater from the fault zone would likely 
cause spring flow to decline, the supply wells were constructed there anyway.  The first five test 
holes failed to produce acceptable quantity and quality of water.  Lack of success and knowledge 
of local hydrogeologic conditions left them with no alternative but to construct a well in the fault 
zone. 
By 1975, the Tribe had determined that the original well at Kaibab Village (Figure 2) was no 
longer adequate (McKoy, 2000).  A test well was drilled about 1300 feet northeast of the NPS 
well (on the hill near the current location of the water storage tanks southwest of Kaibab 
Village), but it reportedly was dry at a depth of 290 feet and was abandoned.  A second test well 
was drilled to 155 feet about 700 feet southwest of the NPS well and was completed by 
perforating the 6­inch steel casing from 92­142 feet (Tribal Well No. 1).  Tribal Well No. 1 has 
not been pumped for many years, probably since 1980.  The well still exists and is occasionally 
used as a monitoring well, but a bend in the casing prevents installation of a pump.  The Tribe 
constructed a second well at this location (700 feet SW of the NPS well) in 1980 (Tribal Well 
No. 2).  Tribal Well No. 2 is 250 feet deep and has three 10­foot sections of 0.040” well screen 
from 156­166, 176­186, and 196­206 feet below ground surface (WRD files and McKoy, 2000). 
Tribal Well No. 2 has been the sole source of water for the tribal water system since it was 
constructed.  The locations of wells discussed in this paragraph are shown on Figure 2. 
In 1975, the BIA constructed two test wells (discussed in greater detail in a later section of this 
report, “Bureau of Indian Affairs (1976)”).  One of test wells is located about ½ mile south of 
Moccasin.  Although it produced a good amount of water, it apparently has never been utilized. 
It is labeled as “USGS Monitoring Well” on Figure 2.  The second test well was located about a 
mile north of Moccasin and produced several hundred gpm.  It is one of the wells labeled “Tribal 
Irrigation Wells” on Figure 2.  It has been used as an irrigation supply well by the Tribe.  At 
some later time, a second irrigation well was constructed in the same general area, about a mile 
north of Moccasin. 
Although the NPS water supply well (T­6 on Figure 1) and the Tribal Well No. 2 (Figure 2) are 
located only about 700 feet apart (Figure 13), they supply two completely independent storage 
and distribution systems.  The systems can be interconnected if either well is inoperative, but 
under ordinary circumstances the two systems are operated independently.  The NPS well pumps 
water to a buried 500,000­gallon reservoir located about a half mile south of the NPS well. Water 
from the NPS well is then distributed to the NPS facilities at the monument, the Tribal­NPS 
partnership visitation center, and Tribal facilities including; the multi­purpose building, the NPS­ 
leased administration building, campground, Red Hills Village, Tribal Court building, Red Cliffs 
gas station and convenience store, and the Tribal administration building.  The Tribal well pumps 
water to storage tanks with a combined capacity of about 100,000 gallons on the hilltop about 
1000 feet northeast of the NPS well.  Water from the Tribal well is used primarily to supply the 
water needs at Kaibab Village and Juniper Village.

4 

 


. I 1 ?Ii?l' 
I


 

 

   
    

 

    

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  
 

 

 

 

 

 

 

Original Kaibab Village 

 

 

 

 

 



x.

i 3: 





   
 
 

 

 

'4



[11.





 

 

 



 

 
     
  

. "r




?m 

Tribal Well NoTribal Well No. 1



 

 

 

 

 

 

 

 

 

Near Storage Tank

L.

  

 

 

 

 

R,


 

 

 

 

 

 

0.5

Figure 2. Location of Tribal test wells and supply wells.

 

Inventory of Wells North of Pipe Spring 
In addition to the NPS and Tribal potable supply wells, the Tribe has two irrigation wells along 
the Sevier Fault about a mile north of Moccasin.  The irrigation wells have been used on an 
intermittent basis; pumped heavily in some years and not pumped at all in other years. 
Groundwater records in the USGS National Water Information System (NWIS) database, 
http://waterdata.usgs.gov/nwis/gw, were searched to identify wells in the vicinity of Pipe Spring. 
The USGS database contains records for 14 wells (Table 1).  The list includes the NPS and 
Tribal potable supply wells and one of the Tribe’s irrigation wells north of Moccasin.  Six of the 
wells (located in Section 31) are probably privately owned wells in Moccasin, but it’s impossible 
to be certain as the USGS database does not include ownership information.  The remainder are 
test wells or are wells that are no longer used. 
The Arizona Department of Water Resources (ADWR) well registration database was searched 
for records of wells in the area (http://imagedrec.water.az.gov).  The search area included all of 
Townships 40 and 41 North and Range 4 West, a total of 72 square miles.  The search returned 
records for 20 wells (Table 2).  Five of the well registration permits in the list were for 
monitoring wells that were planned for construction by NPS as part of an investigation of a 
leaking underground storage tank at the park.  These wells were never constructed.  The NPS 
potable supply well and the monitoring well between the park and the potable supply well are 
included in the list. 
The agreement between the lists of wells obtained from ADWR and USGS is poor.  Only 4 wells 
appear on both lists.  The 30 wells on the combined lists probably represent a fairly complete 
inventory of wells in the area. 
Table 2 includes 13 privately­owned wells in the Moccasin area.  Pumping capacity of these 
wells range from 20­420 gpm and represent a potentially large, and unaccounted for, withdrawal 
of groundwater from the hydrogeologic system in the area.  Additional investigation of these 
wells would be needed to determine which wells are completed in the alluvium of Moccasin 
Wash and which wells are completed in the Navajo Sandstone or other bedrock aquifers.  Tribal 
wells are not included in the ADWR database. 
Domestic water use in Moccasin would probably be a very small component of the overall water 
budget of the area because of the small population; however, irrigation water use could be 
significant.  The amount of irrigated acreage has not been determined.  Some of the irrigation 
water in the Moccasin area might be provided by flow from Moccasin Spring.  Some of it is 
provided by pumping from wells.  Some of the wells are completed in the Navajo Sandstone or 
other bedrock aquifers and some are completed in the alluvium along Moccasin Wash.  We can 
not assess the potential impact of irrigation use on the local groundwater flow system (with any 
degree of accuracy) without additional information regarding the source of irrigation water and 
the amount of irrigated land at Moccasin and Tribal land to the north and east of Moccasin.

6 

 Table 1. Basic information for wells in the USGS database in the vicinity of Pipe Spring and Moccasin. 

NVJO 

200 

Land Surface 
Elevation 
Feet 
5080 

ALVM 

100 

4820 

36­53­10 112­42­25 

B­40­04 10ACA 

T­2, 1971 test well 

MNKP 

100 

4810 

36­53­10 112­42­28 

B­40­04 10ACB 

T­3, 1971 test 

NVJO 

155 

5080 

36­53­24 112­44­55 

B­40­04 08BAB 

Tribal potable supply well 

NVJO 

205 

5080 

36­53­25 112­44­52 

B­40­04 05CDD 

NPS potable supply well 

SRMP 

99 

5020 

36­53­47 112­44­43 

B­40­04 05ACC 

KYNT 

202 

5140 

36­54­03 112­45­28 

B­40­04 06AAC 

ALVM 

95 

5120 

36­54­24 112­45­34 

B­41­04 31DDB 

ALVM 

120 

5110 

36­54­33 112­45­45 

B­41­04 31DBA 

Kaibab Village Well 
1975 BIA Test Well No. 1 
(USGS monitor well) 
Private well at Moccasin 
Private well at Moccasin 

ALVM 

80 

5120 

36­54­35 112­45­37 

B­41­04 31DAB 

Private well at Moccasin 

NVJO 

80 

5140 

B­41­04 31ACD 

Private well at Moccasin 

ALVM 

70 

5170 

ALVM 

110 

5200 

36­54­40 112­45­41 
36­54­46 112­46­40 
Incorrect Lat­Long 
36­54­52 112­45­42 

B­41­04 31ABD 

Private well at Moccasin 

NVJO 

309 

5240 

36­55­40 112­46­05 

B­41­04 30CDC 

1975 BIA Test Well No. 2 
(Tribal irrigation well) 

Aquifer* 

Total Depth 
Feet 

Lat Long 
DMS 

Cadastral Location 
Twn­Rng­Sec 

36­52­36 112­44­25 

B­40­04 17ACC 

NPS Monitor Well 

*Aquifer Abbreviations 
ALVM ­ HOLOCENE ALLUVIUM 
NVJO – NAVAJO SANDSTONE OF GLEN CANYON GROUP 
KYNT ­ KAYENTA FORMATION OF GLEN CANYON GROUP 
SRMP – SHINARUMP MEMBER OF CHINLE FORMATION 
MNKP ­ MOENKOPI FORMATION

7 

B­41­04 31ACA 

Comments 

Private well at Moccasin 

 Table 2.  Wells recorded with Arizona Department of Water Resources 

ADWR 

Cadastral Location 

Well Reg. # 

Twn­Rng­Sec 

55­526126 
55­547325 
55­547326 
55­547327 
55­547328 
55­547329 
55­611159 
55­518690 
55­526741 
55­527559 
55­528195 
55­556288 
55­621237 
55­621238 
55­621499 
55­624434 
55­648424 
55­649200 
55­650645 
55­651144 

B­40­4­17AAC 
B­40­4­17DDB 
B­40­4­17DDB 
B­40­4­17DDB 
B­40­4­17DDB 
B­40­4­17DDB 
B­40­4­5CDD 
B­41­4­31DDA 
B­41­4­31CAA 
B­41­4­31BCA 
B­41­4­31BCB 
B­41­4­31DAD 
B­41­4­31ADB 
B­41­4­31AAC 
B­41­4­32CCC 
B­41­4­31DAC 
B­41­4­31ADB 
B­41­4­32CB0 
B­41­4­31ADC 
B­41­4­31DBA 

Completion 
Date 
11/2/1989 
1995? 
1995? 
1995? 
1995? 
1995? 
2/24/1973 
11/15/1987 
6/6/1990 
4/6/1990 
6/16/1990 
12/20/1996 
6/20/1973 
2/30/1972 
1/26/1972 
3/­­/1972 
4/­­/1972 
7/14/1978 
1967? 
1966 

Owner 
NPS 
NPS 
NPS 
NPS 
NPS 
NPS 
NPS 
Owen Johnson 
Moccasin Water District 
I. McKay Heaton 
I. McKay Heaton 
Keith Iverson 
Ivan McKay Heaton 
Ivan McKay Heaton 
Melvin C. Heaton 
J. Grant Heaton 
Derryll Heaton 
Bernard Tracy 
Moccasin Water Assoc. 
J. Grant Heaton 

8 

Depth, Feet 
200 
LT 40 
LT 40 
LT 40 
LT 40 
LT 40 
205 
295 
150 
140 
160 
108 
200 
150 
70 
95 
100 
130 
80 
123 

Comments 
Monitor well, 1 mile north 
Not Constructed 
Not Constructed 
Not Constructed 
Not Constructed 
Not Constructed 
NPS potable supply well 
150 gpm 
145 gpm 
­­­­ 
420 gpm 
­­­­ 
60 gpm 
50 gpm 
175 gpm 
100 gpm 
20 gpm 
25 gpm 
20 gpm 
­­­­

 Spring Flow Measurements 
Spring flow data have been reported for three distinct locations at Pipe Spring (Figure 3).  West 
Cabin Spring is a small, undeveloped spring discharging on the hillside above West Cabin.  It is 
about 400 feet west of Winsor Castle.  Tunnel Spring is a horizontal adit that was constructed 
into the hillside between 1902 and 1907 to capture diffuse spring flow.  Main Spring and Spring 
Room Spring are really part of the same spring outlet, the cistern in the courtyard of Winsor 
Castle.  Water is piped from the cistern to the Spring Room and to Main Spring.  Main Spring is 
outside the castle walls. 

Main Spring 
Spring Room Spring 

West Cabin 
Spring 

Tunnel 
Spring

Figure 3.  Spring flow monitoring locations at Pipe Spring. 
Discharge from springs at Pipe Spring has occurred for some time as indicated by marsh deposits 
that have been radiocarbon dated to 210±40 years ago (Beta Analytic Inc., 2001 and Cummins et 
al., 2001).  Records indicate that the Tunnel Spring adit extended more than 200 feet into the 
hillside when it was originally constructed in 1902­1907, and when it was inspected and repaired 
in 1933 and 1934 (Heaton, 1933).  The thin rock and soil cover near the adit entrance collapsed 
over the years, so when the entrance was stabilized in 1987 only about 140 feet of the adit 
remained (Herr, 1987).  Continued instability of the adit forced a major reconstruction of the 
outer part of the adit in 2000 and 2001.  The first 94 feet of the adit was excavated and concrete 
walls and ceiling were poured.  Caving and collapse of the tunnel prevented entry or stabilization 
in the remainder (56 feet) of the adit, where most of the water enters the tunnel.  A steel culvert 
was driven through the rubble pile at the end of the stabilized section of the adit to provide a 
conduit for water to flow from the back end of the tunnel to the reconstructed part of the tunnel. 
Winsor Castle was built over the original location of the primary spring at Pipe Spring.  The 
original spring orifice appears to have been under the floor boards of the parlor room.  At some 
time in the past (perhaps as early as the 1880s), a cistern was constructed outside the front door 

9 

 of the parlor room to provide more efficient collection of water.  Flow from the cistern was 
conveyed to Spring Room Spring (discharging to a trough in the cheesemaking room) and Main 
Spring (aka Big Spring) located about 20 feet west of Winsor Castle.  Flow from both Main 
Spring and Spring Room Spring has flowed through ditches to discharge into the historic 
masonry ponds since the 1880s. 
Prior to 1977, there were very few measurements of the flow from the springs.  The earliest 
reported NPS measurements reported a flow of 42 gpm in September 1933 and 43 gpm in May 
1934.  Later measurements reported 35 gpm on March 12, 1959, 38 gpm on July 2, 1969, and 32 
gpm on August 6, 1976 (Barrett and Williams, 1986).  Levings and Farrar (1979) reported a 
measured the flow of 35 gpm on July 27, 1976.  It is not known if these reported flows represent 
the cumulative discharge from all of the spring outlets or if it is only the flow from the springs at 
Winsor Castle. 
In July 1976, a routine spring flow monitoring program was initiated.  Discharge measurements 
were made at each of the springs (Main and Spring Room Spring, Tunnel Spring, and West 
Cabin Spring) at approximately the same time each month.  The data showed a steady decrease 
of total spring flow of about 2 gpm per year for the period from July 1976 through June 1986 
(Figure 4).  Spring flow stabilized at approximately 20 gpm from 1985­99.  Measurements were 
not available from September 1999 to September 2003 while Tunnel Spring and its associated 
collection and measurement devices were being rebuilt.  Since September 2003, total spring flow 
at the monument has averaged around 13 gpm. 
The NPS spring flow monitoring program measures flow at West Cabin Spring, Tunnel Spring, 
Main Spring, and Spring Room Spring.  Flow from Main Spring and Spring Room Spring are 
added together and reported as the combined flow of water obtained from the cistern in the 
courtyard of the Castle. 
Figure 4 shows the monthly spring flow data for each of the springs.  Most of the decreased 
outflow from the springs from 1976­85 was a result of declining flow from the courtyard cistern 
to Main Spring and Spring Room Spring.  Total flow was fairly steady from 1986­90.  After 
1990, flow from Tunnel Spring increased and flow from the courtyard cistern decreased.  In mid­ 
1999, flow from the courtyard cistern ceased and there has been no natural flow at Main Spring 
or Spring Room Spring since then.  A system of pumps and pipes has been constructed to pump 
water from Tunnel Spring to Main Spring and Spring Room Spring to recreate the historical 
scene. About 90% of the total spring flow at Pipe Spring now occurs from Tunnel Spring.  Flow 
from West Cabin Spring has remained fairly steady between about ½­1½ gpm throughout the 
monitoring period. 
It is a little easier to illustrate the spring flow patterns at Pipe Spring by looking at the total 
combined flow from all of the springs (Figure 5).  Some of the “spikiness” has been removed 
from the data by plotting it as a 3­month running average.  The flow data for each month is the 
average of the previous month, the current month, and the following month.  These data show an 
annual pattern with highest flow in late­winter to early­spring and the lowest flow in summer to 
early­autumn.  Several years of above average precipitation (and therefore greater recharge to the 
aquifer system) may partially explain the slowing of the rate of decline during the 1990s.

10 

 50 
45 
40 

Gallons per Minute 

35 
30 
25 
20 
15 
10 
5 
0 
1976 

1978 

1980 

1982 

Total Flow 

1984 

1986 

1988 

Tunnel Spring 

1990 

1992 

1994 

Spring Room plus Main Spring 

1996 

1998 

2000 

2002 

2004 

2006 

West Cabin Spring 

Figure 4.  Spring flow at Pipe Spring National Monument. 

40 

35 

Gallons per Minute 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 
Jan­76 

Jan­81 

Jan­86 

Jan­91 

Jan­96 

Jan­01 

Jan­06 

Figure 5.  Total spring flow at Pipe Spring National Monument, three month running average.

11 

 It was not possible to monitor spring flow during (and for some period after) the reconstruction 
of Tunnel Spring until the new weir box was installed at the mouth of the tunnel. Regular 
monthly monitoring resumed in September 2003.  Since then, total flow has varied from 10­15 
gpm.  There is a continuing trend of decreasing spring flow. 

Summaries of Previous Reports and Investigations 
The following sections contain summaries of the results and inferences of the many memos, 
letters, and reports describing the hydrology and geology of the Pipe Spring area.  The date 
following each author’s name in the section heading is the date of publication of the report, 
which may be several years after completion of the field studies. 
Mildner (1969) 
William Mildner, with the Soil Conservation Service, prepared a two­page memo with 
recommendations for a proposed test well for Pipe Spring National Monument.  He 
recommended constructing a well in the alluvium along Twomile Wash near Kaibab Village. 
Mildner offered the opinion that a well constructed near the Sevier Fault in the Navajo Sandstone 
would be likely to affect the flow of Pipe Springs. 
Levings (1974) 
During 1972­74, Gary Levings (hydrologist, USGS) conducted an investigation to evaluate the 
quantity and quality of groundwater available from the Shinarump Member of the Chinle 
Formation and the potential for development of groundwater from the Navajo Sandstone in the 
vicinity of Kaibab.  Apparently he did not produce an official report, but did perhaps issue his 
findings in the form of a memo report, as his work is invariably cited by subsequent investigators 
as “written communication.” 
Levings concluded that water from the Shinarump Member contained excessive concentrations 
of sulfate, but that groundwater from the Navajo Sandstone would be suitable for domestic use. 
Levings also stated that large­scale pumping of groundwater from the Navajo Sandstone near 
Moccasin or the monument might cause the spring flow in these areas to decrease. 
McGavock (1974) 
In the spring of 1971 the USGS supervised drilling and testing of six test wells in the area.  The 
first three holes (Figure 1) were drilled to test the water­yielding characteristics of the alluvium 
along a perennial reach of Twomile Wash.  The test holes each produced about 5 gpm of fair to 
poor quality water.  It was hypothesized that the poor quality water was caused by gypsum beds 
in the underlying Moenkopi Formation. 
Test wells 4 and 5 (Figure 1) penetrated 44 and 120 feet of alluvium along Moccasin Wash and 
were dry. 
Test Well 6 (Figure 1) was located to test the water­yielding potential of the Navajo Sandstone 
where it has been fractured by the Sevier Fault.  The well was drilled to 205 feet and produced

12 

 about 150 gpm with 12 feet of drawdown after 24 hours of pumping.  The water is of very good 
quality.  A storage tank and water distribution system were constructed, and the well became the 
water supply for the monument and Tribal facilities south of Kaibab Village to Hwy. 389.  These 
facilities include all potable and irrigation water for NPS purposes at the monument (residential 
and utility areas), the Tribal­NPS partnership Visitor Center, Tribal use at the multi­purpose 
building, leased NPS administration building, Tribal campground, Red Hills Village, Tribal 
Court building, Red Cliffs gas station and convenience store, and the Tribal administration 
building. 
McGavock offered the opinion that, “The possibility of diminishing the flow of Pipe Spring at 
the monument by pumping 150 gpm from Test Well 6 is believed to be negligible owing to the 
2­mile distance between the well site and Pipe Spring and the fact that the water is under 
unconfined conditions.”  [While this statement is true for short­term propagation of impacts to 
spring flow, it has no bearing on the long­term effect of groundwater pumping on the water 
budget and decline of spring flow.] 
Currently, in Spring 2007, Test Well 6 is still the water supply for the combined NPS/Tribal 
water system for facilities south of Kaibab Village to Hwy. 389.  In December 2006, a 
replacement well was constructed about 200 feet to the north because the original well is 
threatened by streambank erosion of the adjacent creek.  Testing has shown that the new well has 
nearly the same production capacity and hydrologic characteristics as the original well.  The new 
well will become the main supply well after testing and permitting have been completed.  The 
old well will be retained as a monitoring well. 
Bureau of Indian Affairs (1976) 
The USGS and BIA conducted a study to inventory existing water resources on the Reservation 
and constructed two test wells in August 1975.  Test well locations are shown on Figure 2.  The 
first well was completed in the Kayenta Formation about a half mile south of Moccasin and has 
commonly been referred to as the “USGS Monitoring Well.”  The second well was completed in 
the Navajo Sandstone about a mile north of Moccasin and is one of the “Tribal Irrigation Wells.” 
Both wells are located very close to the Sevier Fault where fracturing of the rocks causes larger 
permeability. 
The USGS Monitoring Well was test pumped at 230 gpm for 31 hours with no indication the 
water level was drawn down to the pump intake at 167 feet below ground surface.  We do not 
know how much drawdown occurred during pumping, only that it was less than 167 feet below 
ground surface.  The static water level in the well was 80 feet below ground surface.  The well 
was never used as a water supply source.  Since 1975, the USGS has regularly monitored the 
water level in this well, and thus it has acquired the moniker of “USGS monitoring well.” 
The Tribal Irrigation Well was test pumped at 470 gpm for 17 hours, resulting in 29 feet of 
drawdown (from 58 to 87 feet below ground surface).  Analyses of the pumping test data 
indicated the well could produce much more, perhaps 750 gpm.  Furthermore, the authors opined 
that a more efficiently constructed well at this site would have less drawdown during pumping 
and could possibly produce more water.

13 

 The BIA report also evaluated the groundwater potential for the Shinarump Member of the 
Chinle Formation.  There were five wells believed to obtain water from the Shinarump Member 
in or near the reservation.  The wells produced between 10­150 gpm, but the water is poor 
quality.  The water contains excessive amounts of sulfate, calcium, and sodium and is unsuitable 
for drinking without treatment.  The five wells are not included in the inventory of wells on 
Tables 1 and 2.  These wells are located several miles from Pipe Spring, mostly toward the 
northeast; they are not shown on maps for this report as they are of no consequence to the 
hydrology of Pipe Spring. 
The BIA report offered the opinion that, “Large­scale pumping of groundwater from the Navajo 
Sandstone near the Pipe Spring National Monument and along the west branch of the Sevier 
Fault near Moccasin will decrease the flow of springs in these areas.” 
Barrett and Williams (1986) 
In September 1986, Barrett and Williams (NPS hydrologists) prepared a summary report of the 
hydrogeology, water rights, and evaluation of spring flow decline at Pipe Spring National 
Monument.  They concluded that the spring flow decline was real and likely caused by the 
cumulative effects of groundwater pumping from wells along the Sevier Fault north of the 
monument, rather than related to natural variations in precipitation. 
Analyses of monthly spring flow data collected by park staff showed that spring flow for the 
period 1977­86 declined an average of 2 gpm per year.  Additionally, they showed that the 
decline was generally uniform between years; i.e., January flows had declined each year, 
February flows declined each year, etc. 
Barrett and Williams also summarized the water rights situation and past water use agreements 
between NPS, the Tribe, and the Cattlemen’s Association.  They identified data gaps that needed 
to be filled before sound management strategies could be developed.  Their recommended 
approach to determine the cause(s) of spring flow decline included: 1) monitoring water levels in 
the NPS potable supply well, 2) constructing a monitoring well in the Navajo Sandstone near the 
Sevier Fault, 3) monitoring spring flow at Moccasin Spring, and 4) monitoring spring flow at 
Pipe Spring.  These recommendations were mostly followed with the implementation of regular 
monitoring and construction of a monitoring well.  Monitoring at Moccasin Spring was 
conducted for only a short period. 
Inglis (1990) 
Inglis  (NPS Hydrologist) assembled much of the information that had been presented by 
previous investigators including; the background information about groundwater development, 
spring flow decline, and description of the local hydrogeology.  Inglis also provided detailed 
descriptions of the various monitoring sites: the four discharge points at Pipe Spring, Moccasin 
Spring, and the three monitoring wells.  He also documented monitoring procedures and 
protocols. 
Water level monitoring at the Tribal Well No. 1 (Figure 2) and NPS Monitor Well No. 1 (Figure 
18) showed that water levels in the immediate vicinity of the Tribal and NPS Supply Wells 
(Figure 18) had declined about 5 feet in the period since the initial construction of the wells and

14 

 development of the potable water supply systems (1971­1989).  Pumping for the NPS Well 
showed no trend toward increasing amounts of water consumption.  Power consumption records 
were obtained for 18 irrigation wells in the Moccasin area to estimate the amount of groundwater 
being pumped in the area.  There was no apparent trend of the amount of water pumped for local 
irrigation supplies during the period of investigation (1976­85). 
As of 1989, the data were inconclusive with respect to determining the potential relationship of 
groundwater pumping north of the monument to the observed decline of spring flow at Pipe 
Spring. 
The appendix of the report contains details of the construction and testing of the NPS Monitor 
Well No. 1.  This well was constructed in response to the recommendations of Barrett and 
Williams (1986). 
Inglis (1997) 
Inglis provided a summary of the history of water development at and near the monument. 
Much of the report focused on analyses of the spring flow and water level data that had been 
collected during the preceding twenty years.  Figure 1 in Inglis’s report showed a “dried up seep” 
about 100 feet north of the fort and a “new wet area” about 50 feet south of West Cabin.  These 
features lend some credence to the theory that part of the observed spring flow decline may be 
caused by natural migration of groundwater discharge to new spring openings. 
Inglis attempted to correlate spring flow decline with groundwater pumping north of the 
monument and variations in rainfall (recharge to the groundwater system).  There was no clear 
trend between groundwater pumping and spring flow decline.  In fact, during the monitoring 
period from 1990­96, water levels in the NPS monitoring well rose about a foot in spite of the 
large amount of water pumped from the NPS and Tribal wells.  During this same time period, 
total spring flow decreased from about 22 to 18 gpm. 
Continuous monitoring of water levels showed that the water level in the NPS monitoring well 
responded to pumping from the NPS and Tribal wells, but water levels in the monitoring well 
quickly recovered when pumping stopped (Figure 6).  There was no obvious long­term trend of 
declining water levels in the monitoring well, even though more than 12 million gallons per year 
were being pumped from the NPS and Tribal wells.  When we compare the water level data from 
the 1991­95 period with the longer record (Figure 21) we see that the groundwater levels were 
rising and stable in the 1991­95 period, whereas the long­term trend has been that of declining 
groundwater levels.  Inglis had the misfortune of trying to correlate groundwater pumping with 
water table decline during a wetter than normal period (Figure 17) when groundwater levels were 
rising. 
Inglis hypothesized that the recharge area for the springs might be primarily the outcrop area of 
Navajo Sandstone to the north and west of the monument and south of Moccasin Wash.  The 
geochemistry of water in wells and springs north and south of Moccasin Wash is different (as 
reported in Levings and Farrar, 1979, suggesting some difference in the source areas or 
groundwater flow patterns for the two areas.  Geologic mapping provides some evidence that the

15 

 Navajo Sandstone outcrop south of Moccasin Wash is mostly separated from other areas where 
the Navajo Sandstone outcrops. 

Depth to Water, Feet Below Ground Surface (approx.) 

82 

83 

84 

85 

86 
1/1/91 

1/1/92 

12/31/92 

12/31/93 

1/1/95 

1/1/96 

Figure 6. Water level in the NPS monitoring well 1991­95. 

Inglis made recommendations for additional hydrogeologic studies to better understand the cause 
of spring flow decline, including: 
1.  Geochemical sampling of groundwater from springs and wells in the area to better 
understand source areas and groundwater flow paths. 
2.  Geophysical investigations to better define the location of faults in the immediate vicinity 
of the monument and the relationship of spring locations to faults. 
These investigations were subsequently conducted by USGS investigators (Truini, 1999; Truini, 
Fleming, and Pierce, 2004; and Rymer et al., 2005).  Geophysical investigations are continuing 
in Spring 2007 with additional field work in an area north of the town of Moccasin.  Additional 
geophysical investigations are planned at the monument to delineate fracture­flow pathways to 
the springs. 
The monitoring program that had been in place during the time preceding Inglis’s report included 
continuous recording of water levels in Tribal Well No. 1 near the NPS and Tribal supply wells, 
continuous recording of water levels at the NPS monitoring well approximately midway between 
the supply wells and Pipe Spring, and discharge from the springs.  Inglis concluded that the 
monitoring program was unlikely to provide evidence regarding the relationship between 
groundwater pumping and spring flow decline.  The monitoring program was subsequently 
scaled back to include only monthly monitoring of spring flow at Pipe Spring and the water level 
in the NPS monitoring well.  In December 2004, a continuous water level recorder was again 
installed in the NPS monitoring well.

16 

 Truini (1999) 
Truini conducted an investigation of the geohydrology of the Pipe Spring Area, including an 
inventory of springs and wells, determination of water levels and mapping groundwater flow 
direction, groundwater sampling and analyses of chemical and isotopic data, and estimating a 
water budget.  Results of the study indicate that local groundwater flow is from north to south 
along a narrow corridor of fractured rock on the west side of the West Branch of the Sevier 
Fault.  Truini concluded that the springs at the monument appear to be at the south end of a local 
groundwater flow path west of the West Branch of the Sevier Fault. 
Results of chemical analyses showed two general groundwater compositions in the study area. 
Groundwater south of Moccasin Wash has a higher concentration of dissolved solids than 
groundwater north of Moccasin Wash.  It was hypothesized that the increase could be due to the 
longer contact time between the groundwater and rocks and therefore greater mineralization of 
the groundwater south of Moccasin Wash.  Groundwater south of Moccasin Wash in the fracture 
zone west of the West Branch of the Sevier Fault is more in contact with rocks of the Kayenta 
Formation, which might be another cause for the increased dissolved solids concentration. 
Truini’s estimates of the water budget for the study area indicated that total discharge from 
springs and wells greatly exceeds the estimated recharge for the local area.  Truini concluded that 
the deficit indicated that the recharge area for the local groundwater flow system must be a much 
larger area.  [However, with the benefit of several additional years of monitoring data and 
hindsight, it appears that the water budget was showing the effects of a budget deficit. 
Groundwater pumping is an additional outflow from the groundwater system that is being 
balanced by a slow decline of the water table over a very large area.  So it’s not a case of 
underestimating the size of the recharge area rather, it’s a case of an additional outflow source 
that causes the water budget to be unbalanced.] 
Isotopic analysis showed that groundwater south of Moccasin Wash was younger than 
groundwater north of the wash, indicating that recharge of some amount of younger water is 
occurring in the area between Moccasin Wash and Pipe Spring. 
Truini concluded (based on hydrogeologic and chemical data) that the spring flow at the 
monument is part of the groundwater flow system that supplies water to the Tribal irrigation 
wells north of Moccasin Wash, Moccasin Spring, and the NPS and Tribal water supply wells 
south of Moccasin Wash.  Groundwater flow in the area primarily moves through fractured rocks 
of the Navajo and Kayenta Formations along the west side of the West Branch of the Sevier 
Fault.  The fine­grained sediments below the upper sandstone facies of the Kayenta Formation 
function as a confining unit, restricting vertical downward movement of groundwater and forcing 
groundwater to flow along the bedding planes and fractures in the Navajo Sandstone and upper 
sandstone facies of the Kayenta Formation. 
Truini, et al., (2004) 
Truini, Fleming, and Pierce conducted a geophysical investigation in an attempt to identify 
discrete fracture zones and local groundwater flow paths to individual spring openings.  The 
method/equipment used for the seismic­refraction survey was unable to resolve geologic

17 

 structural features at the level of detail that would have been necessary to identify small fracture 
zones.  Electromagnetic surveys were used to delineate differences in apparent conductivity of 
the shallow subsurface deposits.  Those differences were attributed to variation in saturation, 
lithology, and structure of those deposits.  The steep gradients observed between areas of high 
and low conductivity are probably indicative of north­south trending fractures that would provide 
secondary permeability in the bedrock and control the location of spring discharge.  Spikes in the 
apparent conductivity along east­west transects north of the monument probably coincide with 
saturated fractures in the bedrock.  These fractures may be conduits for groundwater flow from 
north to south in the area.  Data from the geophysical investigation helped to verify the geologic 
mapping of Billingsley et al. (2004) and show that groundwater flow to the springs at Pipe 
Spring is controlled by geologic structure. 
Billingsley et al., (2004) 
Billingsley, Priest, and Felger produced a geologic map covering the four quadrangles 
surrounding Pipe Spring National Monument (Moccasin, Kaibab, Pipe Valley, and Pipe Spring). 
They provided a detailed description of the geologic structure associated with groundwater flow 
to the springs.  The West Branch of the Sevier Fault branches from the main segment of the fault 
about 1 mile north of the monument.  The Moccasin Monocline occurs along the west side of the 
West Branch of the Sevier Fault, dipping toward the east at about 10 degrees.  At the base of the 
monocline, immediately to the west of the fault, is a small syncline that parallels the strike of the 
syncline.  These geologic structures effectively form a trough bounded on the east by relatively 
impermeable rocks; creating a preferred pathway for groundwater flow.  These features and 
geologic structure are shown on Figure 7. 
They found several commonalities of structural geology and bedrock characteristics controlling 
groundwater discharge at Moccasin Spring and Pipe Spring.  Both springs: 
1.  Are on the down­thrown (west) side of either the West Branch or Main Branch of the 
Sevier Fault. 
2.  Discharge at the bottom of the syncline at the base of the east­dipping Moccasin 
Monocline. 
3.  Occur at or near the contact between the Navajo Sandstone and the underlying Kayenta 
Formation. 
4.  Are associated with north­south or northwest­southeast oriented bedrock joints. 
Groundwater flow occurs primarily in the lower part of the Navajo Sandstone and upper part of 
the Kayenta Formation, mostly in the syncline at the base of the Moccasin Monocline.  The 
relatively impermeable rocks of the Chinle and Moenkopi Formations on the east side of the 
West Segment of the Sevier Fault form an effective barrier to the easterly flow of groundwater, 
forcing the groundwater to flow south in the syncline.  Moccasin Wash has eroded deep enough 
to intercept much of the groundwater flowing south in the syncline, creating Moccasin Spring 
and providing a source of recharge for the alluvial sediments in South Moccasin Wash. 
Discharge at Pipe Spring is similar in that a small drainage (Heart Canyon) has eroded headward 
into the syncline about ¼ mile northwest of Pipe Spring, allowing groundwater to flow east and 
southeast from the eroded syncline adjacent to the fault.

18 

 Synclinal trough of 
fractured bedrock on the 
west side of the fault

Figure 7.  Southwest­Northeast geologic cross section through the Pipe Spring area. 
From Billingsley, et al., 2004. 

Sabol (2005) 
Sabol conducted computer modeling of the groundwater flow system to delineate source areas 
for wells and springs on the Kaibab Paiute Reservation.  Sabol created a digital geologic 
framework model for conceptual visualization and then used that model in the creation of the 
groundwater flow model.  His master’s thesis contains a detailed description of the structural 
geology associated with the Sevier Fault. 
On the reservation, the Navajo aquifer is more than 200 feet thick in places and includes the 
saturated portion of the Navajo Sandstone and the sandstone in the upper 25 feet of the Kayenta 
Formation.  The aquifer is underlain by the silty facies of the Kayenta Formation, which acts as a 
relatively impermeable confining layer and is continuous across the area (Sabol, 2005).  There 
are a few minor water­bearing units lower in the Kayenta Formation and underlying geologic 
formations, but for the most part, these rocks do not yield groundwater to wells in sufficient 
quantity or quality to warrant construction of deep wells.  The Navajo aquifer is the only 
groundwater source for the area. 
Downward movement of the rock units on the west side of the fault has created a small synclinal 
trough that parallels the traces of the faults from Pipe Spring National Monument to just north of 
19 

 the Tribal irrigation wells.  Groundwater flow from north to south in the synclinal trough is 
enhanced by fracturing of the rock by movement along the fault zone.  The fracture zone is about 
1000­1600 feet wide (Figure 8). 

Figure 8.  Location of fracture zone associated with the West Branch of the Sevier Fault, 
Figure 19 in Sabol (2005).
20 

 Geomorphology and geology play important roles in the groundwater flow system.  Moccasin 
Canyon separates the Navajo aquifer into two nearly separate systems north and south of the 
canyon.  Where the synclinal trough associated with the West Branch of the Sevier Fault crosses 
Moccasin Wash, the wash and the alluvium filling the wash cuts across the saturated zone of the 
Navajo aquifer.  The alluvium filling Moccasin Wash has a lower permeability than the fractured 
rocks of the Navajo aquifer and impedes groundwater flow from north to south along the fault 
zone, causing some of the water to discharge at Moccasin Spring on the north side of Moccasin 
Wash (Figures 9 and 10).  Additionally, the nearly complete erosion of the Navajo Sandstone 
part of the aquifer greatly reduces the cross­sectional area of the groundwater trough creating a 
restriction to the flow of groundwater from north to south across the wash and forces some of the 
groundwater to emerge at Moccasin Spring. The alluvium in Moccasin Wash is partially 
saturated by infiltration of water from Moccasin Spring and underground flow from the Navajo 
aquifer directly into the alluvium.  Much of the groundwater in the alluvium of Moccasin Wash 
flows downstream, to the east, and exits the groundwater flow system associated with the Sevier 
Fault.  This water is no longer available to, or recoverable for, the springs at Pipe Spring 
National Monument. 

Figure 9.  Conceptual model of groundwater flow showing north to south flow in the synclinal 
trough of fractured rock associated with the Sevier Fault.  Also shown is the interception of 
groundwater by the alluvium in Moccasin Wash.  Figure 21 in Sabol (2005).

21 

 Figure 10.  South to North cross section showing groundwater flow from north to south in the fractured rock associated with the 
Sevier Fault.  Alluvial sediments filling Moccasin Wash impede the flow of groundwater, causing some of the groundwater to emerge 
at Moccasin Spring.  Some of the groundwater is intercepted by the sediments filling Moccasin Wash and flows toward the east as 
underflow in Moccasin Wash.  Some of the groundwater continues to flow south toward the NPS and Tribal potable supply wells and 
eventually Pipe Spring.  Figure 22 from Sabol (2005).

22 

 Precipitation that infiltrates into the Navajo aquifer on Moccasin Mountain then flows easterly, 
following the dip of the geologic formation and is concentrated in the fractured rocks in the 
synclinal trough on the west side of the West Branch of the Sevier Fault.  Additionally, the 
synclinal trough in the fractured rocks on the west side of the fault creates a preferential pathway 
for concentrating groundwater flow from north to south.  At Pipe Spring National Monument, 
groundwater that is concentrated along the axis of the syncline either discharges at the springs or 
moves vertically downward into deeper bedrock formations. 
The computer simulations of groundwater flow were able to mimic observed declines of spring 
flow from the time prior to groundwater pumping in the area to near present (1969­2002).  The 
model showed that the major factor affecting spring discharge at Moccasin Spring and Pipe 
Spring is groundwater pumping from the fracture zone associated with the Sevier Fault. 
Computer modeling also showed that increases in groundwater pumping from the alluvium 
within Moccasin Wash or the Navajo aquifer north of the wash primarily affects only the spring 
flow from Moccasin Spring, while pumping from wells south of Moccasin Wash has a major 
impact on discharge from springs at Pipe Spring National Monument. 
Forward and reverse particle tracking showed that while most of the groundwater in the Navajo 
aquifer south of Moccasin Wash originates as recharge on that area of Moccasin Mountain lying 
to the south of Moccasin Wash (Figure 11), there is some contribution of groundwater from 
north of Moccasin Wash. Groundwater south of Moccasin Wash is a mixture of both local 
recharge from Moccasin Mountain to the west and inflow of groundwater from north of 
Moccasin Wash that migrates south toward the NPS and Tribal potable supply wells and the 
springs at the monument. 
Sabol attributed the observed decline of spring flow at Pipe Spring to groundwater pumping by 
all of the parties in the area: the National Park Service, the Kaibab Paiute Tribe, and residents of 
the Village of Moccasin.  He recommended developing groundwater from the alluvium in 
Moccasin Wash to reduce the dependency on water from the Navajo aquifer and reduce the 
impact on spring flow. 

Rymer, et al. (2005) 
Rymer, Catchings, Goldman, Steedman, and Gandhok conducted seismic reflection and 
refraction surveys in 2002 in the area north of the monument to determine the subsurface 
orientation of the east and west branches of the Sevier Fault and to identify additional faults that 
may be buried by the local alluvium.  They found that there are additional faults in the area 
buried beneath the surficial alluvium.  These faults dip to the west and are listric at depth, 
meaning they curve toward a horizontal attitude with depth.  They also determined that the 
locally prominent structural trough associated with the Moccasin monocline (mapped by 
Billingsley et al., 2004) has low seismic velocity (fractured rock has lower velocity than solid 
rock).  This evidence provides further support for the theory of the structural trough as a conduit 
for groundwater flow from north to south.  Other low velocity areas that were identified in this 
study are associated with the previously undetected faults, but they have limited area and are 
unlikely to contain much groundwater.

23 

 Figure 11.  Capture zones for groundwater flow subsystems north and south of Moccasin Wash. 
Figure 60 from Sabol (2005).

24 

 Figure 12.  Geologic structure and hydrology, as determined from seismic profiling. 
From Rymer et al., 2005 

The high resolution reflection and refraction profiling, combined with the geologic mapping of 
Billingsley, allows production of a three­dimensional picture of where and how groundwater is 
constrained by geologic structure in the area (Figure 12).  Rymer et al. (2005) also concluded 
that other geologic structures for groundwater storage and flow are not likely to occur in the area.

25 

 Monitoring Data 
Spring flow data was presented and discussed in a preceding section of this report. 
Groundwater Pumping 
Groundwater pumping in the Pipe Spring area can be grouped into four categories; pumping 
from the NPS Well, pumping from the Tribal Well, pumping from private wells in the Moccasin 
area, and pumping from the Tribal irrigation wells north of Moccasin.  The locations of these 
wells are shown on Figure 13. 
The Tribal irrigation wells are located about a mile north of Moccasin and are completed in the 
fracture zone of the Navajo Sandstone associated with the West Branch of the Sevier Fault. 
Pumping from these wells has been intermittent; some years no water has been pumped.  In the 
years when the wells are used to irrigate farmland, they are pumped nearly continuously at a high 
pumping rate for several months.  This could have a large impact on the water supply of the local 
aquifer, but because the irrigation wells are located north of Moccasin Wash, the greatest impact 
is likely to be a decline of spring flow at Moccasin Spring.  NPS has no data regarding the 
amount of water pumped from the Tribal irrigation wells. 
The amount of groundwater pumping by private wells at Moccasin is unknown.  There are 13 
privately­owned wells in the Moccasin area that are registered with the Arizona Department of 
Water Resources (Table 2).  Many of these wells are registered for stock and domestic use and 
might also be used to irrigate small garden plots and lawns.  Some of the wells might be used to 
irrigate small fields.  Some of these private wells are completed in the alluvial sediments of 
Moccasin Wash, and some of the wells are completed in the fracture zone associated with the 
West Branch of the Sevier Fault. 
Large­scale farming and irrigation does not occur in the Moccasin area.  Examination of 
orthophotography from the Mohave County Information Technology Department ( 
http://gis.co.mohave.az.us) and the Arizona State Cartographer’s Office ( 
http://129.219.93.216/website/arizona) websites allow estimation of the amount of irrigated farm 
land in the area (Figure 14).  At most, there are 70 acres of irrigated land on privately­owned 
land in Moccasin and 110 acres of irrigation on Tribal land northeast of Moccasin.  All of the 
irrigated land is north of Moccasin Wash.  Water for irrigation presumably comes from 
Moccasin Spring or irrigation wells north of Moccasin Wash. 
The Tribal water supply well is completed in the fracture zone associated with the West Branch 
of the Sevier Fault.  It is located about 700 feet southwest of the NPS Well.  The Tribal Well is 
primarily used to supply water for residential use at Kaibab Village and Juniper Village; 
including the new Tribal Park and its irrigated ballfields and pow­wow grounds.  NPS has no 
data regarding the amount of water pumped from this well.

26 

  

 
   

.- 



  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      
 

 

 

 

 

v-J 

    

  
  



fll/?XQW d-[?55 l' 

 

 

 

'1 Tribal Well No. 2

.zlr.? ?fl . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5
Figure 13. Location of water supply wells near Pipe Spring.

27

Figure 14.  Probable extent of irrigated farm land in the Moccasin area.  Green shaded areas are probably irrigated.
28 

 The NPS Supply Well is completed in the fracture zone associated with the West Branch of the 
Sevier Fault and is located about 2 miles north of the monument (Figure 18).  The well supplies 
water for NPS facilities at the monument, the Tribal­NPS partnership visitor center, and Tribal 
facilities south of Juniper Village.  These facilities include: the Tribal multi­purpose building, 
campground, NPS administrative offices, Tribal Court building, Red Hills Village, Red Cliffs 
gas station and convenience store, Tribal administration offices, and all facilities at the 
monument.  The well has been in use since June 1973.  Annual groundwater pumping from the 
NPS Well is shown on Figure 15.  Over the past 10 years, water use for this system has ranged 
from about 12­14 million gallons per year (mgy).  The midpoint of this demand, 13 mgy is 
equivalent to 25 gallons per minute (gpm). 
From mid­April to mid­June 2006, the Tribal Supply Well was shut down for repairs.  During 
this time the NPS Well supplied all of the demand of Tribal and NPS facilities, including Juniper 
and Kaibab Villages.  During the early part of this period, the weather was cool and water 
demand was low.  During the latter part of the period, water demand increased as the temperature 
rose, and more water was used for outdoor watering.  Average daily use for all NPS and Tribal 
consumption during the two­month period was 88,400 gallons per day, or 60 gpm (Terry Strong, 
pers. comm.).  Lacking more definitive data, this may be a good indicator of the average current 
combined use by NPS and the Tribe during that part of the year. 
16 

30 

14 
25 

20 
10 

8 

15 

6 
10 
4 

5 
2 

0 
1975 

0 
1980 

1985 

1990 

1995 

Figure 15.  Annual groundwater pumping from the NPS supply well.

29 

2000 

2005 

Gallons per Minute 

Millions of Gallons 

12 

 Precipitation and Drought 
Precipitation has been measured daily at Pipe Spring National Monument since June 1963. 
Average annual precipitation for the 43­year period is a little less than 11 inches.  Several 
periods of wetter than average conditions are apparent in the record, notably 1978­83 and 1992­ 
95 (Figure 16).  Total annual precipitation is a poor indicator of average hydrologic conditions as 
the total precipitation can be skewed by a few brief, but intense storms. 
25 

20 
Average annual 
precipitation 10.9 inches 

Inches 

15 

10 

2005 

2000 

1995 

1990 

1985 

1980 

1975 

1970 

1965 

0 

1960 

5 

Figure 16.  Annual precipitation at Pipe Spring National Monument. 
A better indication of average annual hydrologic conditions is the Palmer Hydrological Drought 
Index (PHDI).  The hydrological impacts of drought (e.g., reservoir levels, groundwater levels, 
etc.) take longer to develop and it takes longer to recover from them. The Palmer Hydrological 
Drought Index was developed to quantify these hydrological effects.  The PHDI generally ranges 
from ­ 6 to +6, with negative values denoting dry spells and positive values indicating wet spells. 
PHDI values of ­1.0 to ­ 2.0 indicate a mild drought, ­2.0 to ­3.0 indicate a moderate drought, 
­3.0 to ­4.0 indicate a severe drought, and less than ­4.0 indicate an extreme drought. Similar 
adjectives are attached to positive values of wet spells. The PHDI index for northern Arizona is 
shown in Figure 17.

30 

 10 

50 

45 

6 

40 

4 

35 

2 

30 

0 

25 

­2 

20 

­4 

15 

­6 

Spring flow at 
Pipe Spring 

10 

­8 

­10 
1976 

Spring flow, GPM 

Palmer Hydrological Drought Index 

PHDI 
8 

5 

0 
1978 

1980 

1982 

1984 

1986 

1988 

1990 

1992 

1994 

1996 

1998 

2000 

2002 

2004 

2006 

Figure 17.  Comparison of Palmer Hydrological Drought Index and spring flow at Pipe Spring. 

Comparison of the drought index and spring flow data shows poor correlation, leading to the 
conclusion that the observed spring flow decline at Pipe Spring National Monument is not a 
result of natural drought.  For example, during much of the period from 1976­85, when the 
spring flow was declining at its highest rate, the drought index was positive, indicating wetter 
than average conditions.  In 1989­90, when spring flow was increasing, the area was 
experiencing a severe drought.  A wetter than normal period in 2005 had no apparent effect on 
spring flow. 
Water Table Monitoring 
Water levels in the Navajo Sandstone in the vicinity of the Tribal and NPS potable supply wells 
have been monitored regularly for many years.  The USGS monitoring well is located about 1 
mile northwest of the supply wells and about ½ mile south of the town of Moccasin (Figure 18). 
Water levels have been measured at the USGS monitoring well since 1976.  The NPS monitoring 
well was constructed in 1989.  It is located about a mile south of the supply wells and a mile 
north of the monument (Figure 18).

31 

 Figure 18.  Location of water level monitoring wells and water supply wells near Pipe Spring.
32 

 Water levels in both monitoring wells show a general decline of about a third of a foot per year 
(Figure 19).  Water levels in the immediate vicinity of the supply wells have not been regularly 
measured.  The observed water table decline at the two monitoring wells, both about a mile from 
the supply wells, indicates a general decline of the water level in the aquifer encompassing a 
large area.  This decline may be the cause of spring flow decline at Pipe Spring.  As the water 
level in the aquifer is lowered, there is less of an elevation change between the water level in the 
aquifer and the springs, and therefore, it would be expected that discharge at the springs would 
decrease. 
70 

75 

Depth to Water, Feet bgs 

USGS monitoring well 

80 

85 

NPS monitoring well 

90 

95 
Jan­75 

Jan­77 

Jan­79 

Jan­81 

Jan­83 

Jan­85 

Jan­87 

Jan­89 

Jan­91 

USGS Monitor Well, B­40­04­06AAC 

Jan­93 

Jan­95 

Jan­97 

Jan­99 

Jan­01 

Jan­03 

Jan­05 

Jan­07 

NPS Monitor Well, B­40­04­17AAC 

Figure 19.  Water levels in monitoring wells north of Pipe Spring. 

Water Budget 
All hydrologic systems have a water budget.  In simple terms; 
outflow = inflow ± change in storage 
Sabol (2005) showed that the groundwater system supplying the springs at Pipe Spring is mostly 
limited to the area south of Moccasin Wash and west of the Sevier Fault.  The majority of the 
groundwater flow to the springs occurs in the fractured rock in the synclinal structure associated 
with the fault. 
Prior to construction of the NPS and Tribal potable supply wells, the only outflow from the local 
groundwater system occurred as spring flow at Pipe Springs.  The pre­development flow of the 
springs was about 35­40 gpm, or 18­21 mgy.

33 

 One of the questions to be addressed is whether the pre­development water budget for the 
springs at Pipe Spring could be balanced using only recharge from south of Moccasin Wash. 
Mapping the potential recharge area to be approximately coincident with the outcrop of the 
Navajo Sandstone on that part of Moccasin Mountain that is south of Moccasin Wash and west 
of the fault shows the potential recharge area is greater than two square miles (Figure 20).  I then 
assume that the recharge rate is 5% of the annual precipitation, well within the range of values 
reported for the Navajo Sandstone by other investigators.  Multiplying the recharge rate by the 
area yields an annual recharge of 19 mgy to the local groundwater system (equivalent to 36 
gpm).  Thus it would appear that the entire predevelopment flow at Pipe Spring could be 
supplied by infiltration of a small percentage of precipitation on the east­facing slope of the 
mountain north and west of Pipe Spring and south of Moccasin Wash (Figure 20).  Some 
additional inflow to the groundwater system likely occurs via the north­to­south flow of 
groundwater under Moccasin Wash from areas north of Moccasin. 
Pumping groundwater from the Tribal and NPS potable supply wells is an additional outflow 
from the local groundwater system.  This additional outflow must be balanced by: a decrease in 
outflow at the springs, increased inflow, or reducing the amount of water in storage.  Increasing 
inflow or recharge to the system is not possible as the recharge rate is a function of the 
infiltration of precipitation.  It is not possible to induce more infiltration.  Reducing the amount 
of water in storage will result in lower water levels in the aquifer and, subsequently, less flow 
from the springs. 
Groundwater pumping must eventually be balanced by reducing outflow at the springs by an 
equivalent amount.  Records for pumping of the NPS Supply Well show the average pumping 
rate to be around 25 gpm.  The average pumping rate for the Tribal Supply Well is not available 
to us.  However, a limited amount of data from April­June 2006 suggests that the combined 
groundwater pumping from both the Tribal and NPS potable supply wells is approximately 60 
gpm.  This estimate of 60 gpm is based on data from for two months in one year.  We don’t 
know what the usage was during that short period, or whether there was significant irrigation or 
not.  Thus, the figure of 60 gpm should be used with a great deal of caution. 
If the combined annual average pumping rate for the NPS and Tribal Supply Wells is more than 
the predevelopment flow rate at the springs (about 40 gpm), then spring flow at Pipe Spring will 
probably continue to decline until it ceases entirely.

34 

 Figure 20. Possible recharge area for the springs at Pipe Spring National Monument 
(modified from Sabol, 2005).

35 

 Future Prospects for Spring Flow at Pipe Spring 
The preponderance of evidence indicates the spring flow at Pipe Spring National Monument 
represents the outflow from a small, local groundwater system.  Flow in this groundwater system 
occurs primarily in the fractured Navajo Sandstone in the synclinal structure along the west side 
of the West Branch of the Sevier Fault.  It is essentially a trough of fractured rock.  Most of the 
inflow to the groundwater system is from infiltration of precipitation on the east­facing slopes of 
the adjacent portion of Moccasin Mountain.  Some inflow may occur from the continuation of 
the fault zone north of Moccasin Wash, but computer modeling and geochemical data suggest 
that most of the inflow is locally derived from the area south of Moccasin Wash. 
Some of the wells in the Moccasin area may pump water from the northern part of this local 
groundwater flow system.  The amount of groundwater pumping from these wells is unknown, 
but because of their distance from Pipe Spring and the geologic discontinuity (Moccasin Wash) 
of the fractured rock trough on the west side of the West Branch of the Sevier Fault, groundwater 
pumping from these wells is probably a minor causative agent of spring flow decline at Pipe 
Spring. 
Wells in the Moccasin area that are completed in the alluvial sediments of Moccasin Wash are 
not likely to affect spring flow because they are completed in a different aquifer and primarily 
pump groundwater occurring as underflow in Moccasin Wash.  Computer modeling of the 
groundwater flow system by Sabol (2005) indicates a strong likelihood of limited groundwater 
flow from the sediments in Moccasin Wash to the fractured bedrock along the Sevier Fault. 
Most of the groundwater in the alluvial sediments flows “downstream” in Moccasin Wash (to the 
east) as underflow. 
Pumping from the Tribal irrigation wells north of Moccasin is unlikely to be a major factor 
contributing to the decline of spring flow at Pipe Spring.  Computer modeling (Sabol (2005) 
suggests that groundwater flow in the fault zone north of Moccasin Wash is largely separated 
from groundwater flow south of the wash.  There is some degree of uncertainty regarding how 
much, or how little, of the groundwater in the fault zone north of Moccasin Wash flows into the 
groundwater system in the fault zone south of Moccasin Wash.  Moccasin Wash flows west­to­ 
east, perpendicular to the fault.  Downcutting and filling of the wash with lower permeability 
sediments may have created enough of a geologic discontinuity to block or intercept most of the 
north­to­south flow of groundwater along the fault zone.  Alternatively, there may be significant 
groundwater flow from north­to­south in the deeper part of the trough of fractured rock 
associated with the fault zone underlying Moccasin Wash.  However, erosion, downcutting, and 
sedimentation in Moccasin Wash has removed most of the thickness of the fractured rock in the 
“groundwater trough,” creating a restriction to the north­to­south flow of groundwater across 
Moccasin Wash.  The degree of the hydrologic discontinuity associated with Moccasin Wash is 
an important issue that needs better resolution. 
Continued pumping from the NPS and Tribal potable supply wells is likely the major cause of 
spring flow decline at Pipe Spring.  It is almost certain that spring flow will continue to decline 
and eventually cease unless the water supply wells are relocated north of Moccasin Wash or 
some alternative source of water is developed.

36 

 75 

50 

80 

40 

85 

30 

90 

20 

95 

10 

0 

100 
Jan­75 

Average Annual Springflow, gpm 

Depth to Water, Feet bgs 

Perhaps nothing illustrates and summarizes the problem better than a graph showing the rate of 
decline of the water table and the rate of decline of spring flow at Pipe Spring (Figure 21).  If we 
don’t change anything, if the Tribe and NPS continue to pump groundwater at the current well 
sites, the water table will continue to decline and spring flow will continue to decline. 
Eventually the springs will cease flowing. 

Jan­80 

Jan­85 

USGS Monitor Well 

Jan­90 

Jan­95 

NPS Monitor Well 

Jan­00 

Jan­05 

Springflow 

Figure 21.  Graph showing water table decline and spring flow decline in the Pipe Spring area. 

Recommendations for Future Studies 
Additional geophysical studies are planned in the area for 2007.  One investigation will evaluate 
the West Branch of the Sevier Fault in an area about 6 miles north of the monument to assess the 
continuation of the fault zone and possible connection to potential recharge areas at higher 
elevations to the north.  Another investigation will be conducted on the monument, in the 
immediate vicinity of the springs to try to delineate discrete, separate fracture zones that may be 
pathways for groundwater flow to individual springs. 
Perhaps the biggest remaining question with respect to groundwater flow in the area is how 
much groundwater flows from north to south across, or under, Moccasin Wash.  Evaluation of 
this component of the hydrologic system will greatly aid in evaluating the cause of spring flow

37 

 decline at Pipe Spring (i.e., determine whether the cause is almost entirely due to groundwater 
pumping from the NPS and Tribal supply wells or if groundwater pumping at Moccasin and 
north of Moccasin significantly contributes to the decline of spring flow).  Resolution of the 
issue of groundwater flow across Moccasin Wash will also help identify the recharge area for the 
groundwater system feeding the spring (i.e., determine whether there is significant recharge from 
areas north of Moccasin Wash or if the recharge area is primarily limited to areas south of 
Moccasin Wash). 
In addition to the currently planned geophysical studies, some additional geophysical work, 
along with geochemical sampling of groundwater, may be useful in determining the degree of 
separation or interconnection of groundwater in the fracture zone north and south of Moccasin 
Wash.  This would be important information if there was serious consideration to relocating 
water supply wells to the area north of Moccasin.  We would want some assurance that the 
relocated wells would have minimal impact on groundwater levels south of Moccasin Wash. 
Relocating the NPS and Tribal supply wells to north of Moccasin, or finding some other source 
of water, would probably allow recovery of water levels in the aquifer and an increase of flow 
from the springs at Pipe Spring National Monument. 
Previous studies have provided a pretty clear understanding of the hydrogeology of the area and 
groundwater flow system feeding the springs at Pipe Spring National Monument.  Geologic 
mapping and geophysical investigations provide a clear picture of the structural geology 
controlling groundwater flow in the area.  Computer modeling of the groundwater flow systems 
show the groundwater flow paths and verify what should be intuitively obvious, that 
groundwater pumping from the fault zone causes spring flow to decline. 
Spring flow will continue to decline unless groundwater pumping is curtailed.  Spring flow will 
probably increase if groundwater pumping from the NPS and Tribal potable water supply wells 
ceases.  That would require importing water to the area or developing new wells north of 
Moccasin Wash.  Additional groundwater pumping north of Moccasin Wash is likely to cause 
additional spring flow decline at Moccasin Spring.

38 

 Literature Cited 
Barrett, Donald C. and Owen R. Williams, 1986, An Evaluation of the Decline in Spring Flow at 
Pipe Spring National Monument, memo report to the Chief, Water Rights Branch, Sept. 2, 
1986, 13 pp. 
Beta Analytic Inc., 2001, Report to NPS on radiocarbon analysis of organic soil sample No. 
158270, dated Sept. 13, 2001, Pipe Spring National Monument files. 
BIA, 1976, Kaibab Hydrology Study, Project 07­6­1424, Kaibab Indian Reservation, Arizona, 
prepared by the USDI BIA, Hopi Land Agency, Branch of Land Operations, in cooperation 
with the Kaibab­Paiute Tribe and U. S. Geological Survey. 103 pp. 
Billingsley, George H., Susan S. Priest, and Tracey J. Felger, 2004, Geologic Map of Pipe Spring 
National Monument and the Western Kaibab Paiute Indian Reservation, Mohave County, 
Arizona,, U.S. Geological Survey Scientific Investigations Map 2863. 
Cummins, Linda S., K. Puseman, B. Winsborough, and L. Ruggiero, 2001, Pollen, Macrofloral, 
and Diatom analysis from Pipe Spring National Monument, Arizona, Paleo Research Labs 
Technical Report 01­36, Paleo Research Institute, Golden, Colorado, 12 pp. 
Geerdes, Raymond J., 1970, “Legal and Historical Brief”, memorandum to Karl T. Gilbert, 
January 1, 1970, National Park Service, 6 pp. 
Heaton, Leonard, 1933, Letter from acting Custodian to Superintendent Frank Pinkley, 
Southwest Monuments, dated Dec. 28, 1933, Pipe Spring National Monument files. 
Herr, Bill, 1987, Memo from Maintenance Mechanic to Superintendent PISP, dated Nov. 15, 
1987, Pipe Spring National Monument files. 
Inglis, Richard, 1990, Water Resources Data of the Pipe Spring National Monument Area, 
Arizona, 1977­1989, National Park Service Technical Report NPS/WRD/NRTR­90/02, 30 
pp. 
Inglis, Richard, 1997, Monitoring and Analysis of Spring Flows at Pipe Spring National 
Monument, Mojave County, Arizona, National Park Service Technical Report 
NPS/WRD/NRTR­97/125, 35 pp. 
Levings, G.W. and C.D. Farrar, 1979, Maps Showing Ground­Water Conditions in the Kanab 
Area, Coconino and Mohave Counties Arizona, U.S, Geological Survey Water­Resources 
Investigations Open File Report 79­1070, 2 sheets. 
McGavock, E.H., 1974, Results of Test Drilling near the Pipe Springs National Monument, 
Mohave County, Arizona, U.S. Geological Survey Memorandum Report, 18 pp.

39 

 McKoy, Kathleen L., 2000, Cultures at a Crossroads: An Administrative History of Pipe Spring 
National Monument, NPS Intermountain Region Cultural Resources Selections No. 15, 827 
pp. 
Rymer, Michael J., Rufus D. Catchings, Mark R. Goldman, Clare E. Steedman, and Gini 
Gandhok, 2005, Subsurface Structure of the Sevier Fault near Pipe Spring National 
Monument and the Western Kaibab­Paiute Reservation, Mohave County, Arizona—A 
Seismic Reflection and Refraction Study, U.S. Geological Survey Open­File Report (draft), 
26 pp. 
Sabol, Thomas A., 2005, Delineation of Wellhead and Springhead Protection Areas for the 
Kaibab Paiute Indian Reservation, Arizona, M.S. Thesis, Northern Arizona University, 
Flagstaff, 181 pp. 
Sharrow, David L., 1999, Addition and Removal of Water from Main Spring and Spring Room 
Spring, Memorandum to Superintendent, dated Nov. 11, 1999, Pipe Spring National 
Monument files. 
Truini, Margot, 1999, Geohydrology of Pipe Spring National Monument Area, Northern Arizona, 
U.S. Geological Survey Water­Resources Investigations 98­4263, 25 pp. 
Truini, Margot, J.B. Fleming, and H.A. Pierce, 2004, Preliminary Investigation of Structural 
Controls of Ground­Water Movement in Pipe Spring National Monument, Arizona, U.S. 
Geological Survey Scientific Investigations Report 2004­5082, 17 pp.

40 

 The U.S. Department of the Interior (DOI) is the nation's principal conservation agency, charged with the mission "to protect and 
provide access to our Nation's natural and cultural heritage and honor our trust responsibilities to Indian tribes and our 
commitments to island communities."  More specifically, Interior protects America’s treasures for future generations, provides 
access to our nation’s natural and cultural heritage, offers recreation opportunities, honors its trust responsibilities to American 
Indians and Alaska Natives and its responsibilities to island communities, conducts scientific research, provides wise stewardship 
of energy and mineral resources, fosters sound use of land and water resources, and conserves and protects fish and wildlife. The 
work that we do affects the lives of millions of people; from the family taking a vacation in one of our national parks to the 
children studying in one of our Indian schools. 
NPS D­217, April 2007

 National Park Service 
U.S. Department of the Interior 

Natural Resources Program Center 
Water Resources Division 
1201 Oak Ridge Dr., Suite 250 
Ft. Collins, CO 80525 
www.nps.gov 

EXPERIENCE YOUR AMERICA T