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1.
Long-term time series data of aquifer recharge, groundwater extraction, and discharge are used to estimate aquifer storage capacity and maximum annual yield. Aquifer storage capacity is defined as the maximum volume of water that can be stored in an aquifer. It is estimated using a transient water-balance approach. The maximum annual yield is defined as the maximum combined groundwater extraction plus discharge that can be sustained in an aquifer judged by the historical record of recharge. It is determined according to a graphical mass-curve method. These two quantities are useful in aquifer characterization and groundwater management, the apportionment of groundwater rights and aquifer storage and recovery operations being two frequent applications. Time series data from the Edwards Aquifer, Texas, USA, illustrate the application of the methods presented.
Résumé Des données sur le long terme de la recharge d’aquifère, de l’exploitation de l’eau souterraine et de la vidange sont utilisées pour estimer la capacité d’emmagasinement de l’aquifère et la capacité annuelle maximum. La capacité d’emmagasinement de l’aquifère est définit comme le volume maximum de l’eau qui peut être emmagasinée dans le réservoir. Elle est estimée en utilisant une approche par bilan hydrologique en transitoire. La capacité annuelle maximum est définit comme la combinaison de l’extraction de l’eau souterraine et de la vidange, combinaison qui peut être jugée durable ou non au regard de l’examen des valeurs de recharge. Elle est déterminée au moyen d’une méthode de courbe des valeurs cumulées. Ces deux quantités sont très utiles pour caractériser les aquifères et pour gérer les eaux souterraines, l’imputation des droits aux eaux souterraines, et du fait que les opérations de recharge des aquifères et de récupération sont très fréquentes. Les données temporelles provenant de l’aquifère Edwards, Texas, USA, illustrent l’application de la méthode présentée.
Resumen Para estimar la capacidad de almacenamiento de un acuífero y su rendimiento máximo anual, se han utilizado series temporales largas de datos de recarga al acuífero, de extracciones de agua subterránea y de descarga. La capacidad de almacenamiento de un acuífero se define como el volumen máximo de agua que puede ser almacenado en el mismo. Se estima utilizando una aproximación con un balance de agua en régimen transitorio. El rendimiento máximo anual se define como el máximo resultante de la combinación de la extracción de aguas subterráneas y la descarga que puede ser sostenido por un acuífero según los registros históricos de recarga y se define según un método gráfico masa-curva. Estos dos valores son útiles en la caracterización de los acuíferos y en la gestión de las aguas subterráneas, el reparto de los derechos sobre las aguas subterráneas y las operaciones de almacenaje y recuperación de los acuíferos, que son dos aplicaciones frecuentes. Las series de tiempo para el Acuífero Edwards, Texas, USA, ilustra la aplicación de los métodos presentados.
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2.
Groundwater pumped from the semi-confined Complexe Terminal (CT) aquifer is an important production factor in irrigated oases agriculture in southern Tunisia. A rise in the groundwater salinity has been observed as a consequence of increasing abstraction from the aquifer during the last few decades. All sources of contamination were investigated using hydrochemical data available from the 1980s. Water samples were taken from drains and observation wells tapping both the CT and the phreatic aquifers and analyzed with regard to chemistry, temperature, isotopes and other environmental tracers. Local salinization mechanisms are suggested, i.e. the upwelling of saline water from the underlying, confined Continental Intercalaire (CI) aquifer, as well as backflow of agricultural drainage water. At this stage, the main salt pan, the Chott el Djerid, is not a contamination source. A finite difference model was also developed to simulate groundwater flow and contaminant transport in the oases. Calibration for the period 1950–2000 was carried out in order to adjust geological and chemical system parameters. The simulation of planned extraction projects predicts a worsening of the present situation. Maintenance of the present abstraction regime will not reduce or stop the salinity increase.
Résumé L’eau souterraine pompée dans l’aquifère semi-captif du Complexe Terminal (CT) est un facteur de production important pour l’agriculture des oasis irriguées du sud de la Tunisie. Une augmentation de la salinité de l’eau souterraine a été considérée comme la conséquence de l’augmentation des prélèvements dans l’aquifère au cours des dernières décades. Toutes les sources de contamination ont été étudiées à l’aide de données hydro-chimiques disponibles depuis les années 80. Des échantillons d’eau ont été prélevés dans des drains et des puits d’observation qui captent à la fois le CT et les aquifères phréatiques; la chimie, la température, les isotopes ainsi que d’autres traceurs environnementaux ont été analysés. Des processus locaux de salinisation sont proposés, comme par exemple la remontée d’eau salée en provenance de l’aquifère captif du Continental Intercalaire (CI) sous-jacent, ainsi que le reflux des eaux du drainage agricole. A ce stade, le principal marais salé, le Chott el Djerid, n’est pas une source de contamination. Un modèle aux différences finies a également été élaboré pour simuler les écoulements souterrains et le transport de contaminants dans les oasis. Une calibration pour la période 1950–2000 a été effectuée afin d’ajuster les paramètres des systèmes géologique et chimique. La simulation de projets planifiés d’extraction prédit une aggravation de la situation actuelle. La conservation du régime d’extraction actuel ne réduira ou ne stoppera pas l’augmentation de la salinité.
Resumen El agua subterránea que se bombea del acuífero semi-confinado Terminal Complejo (CT) es un importante factor de producción en la agricultura de riego con oasis en el sur de Túnez. Se ha observado un incremento en la salinidad del agua subterránea como consecuencia de la abstracción creciente del acuífero durante las últimas décadas. Se investigaron todas las fuentes de contaminación usando datos hidroquímicos disponibles de la década de 1980s. Las muestras de agua se tomaron de drenajes y pozos de observación alojados tanto en el CT como los acuíferos freáticos y se analizaron en relación con química, temperatura, isótopos y otros trazadores ambientales. Se sugieren mecanismos de salinización local, i.e. el ascenso de agua salada a partir del acuífero confinado subyacente Intercalado Continental (CI), así como también retorno de flujo de agua de drenaje agrícola. En esta etapa, el pan salado principal, el Chott el Djerid, no es una fuente de contaminación. También se desarrolló un modelo de diferencia finita para simular el flujo de agua subterránea y el transporte de contaminantes en los oasis. Se calibró el modelo para el periodo 1950–2000 para de este modo ajustar parámetros del sistema químico y geológico. La simulación de los proyectos de extracción que se han planeado predice un empeoramiento de la situación actual. El mantenimiento del régimen de extracción actual no reducirá o detendrá el incremento de salinidad.
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3.
Data from wellfields in the Scioto River valley aquifer near Piketon, Ohio, USA, were used to evaluate groundwater quantity and quality and to formulate wellfield-management concepts for future use of the alluvial aquifer. The percentage of induced river infiltration pumped from wells next to the river was estimated using a numerical groundwater-flow model and chemical mass-balance techniques. These analyses indicate that 50 to 88 percent of the wellfield water is derived from induced infiltration of river water. Model simulations correlate the percentage of well water from induced infiltration to wellfield pumpage, river stage, proximity of wells to the river, riverbed hydraulic conductivity, aquifer hydraulic conductivity, and river-stage level. Induced infiltration of river water has influenced the quality of groundwater, making the wellfield water more similar to the chemical character of the river than to that of the alluvial aquifer.
Resumen: Los datos procedentes de un conjunto de pozos en el acuífero de valle del Río Scioto, cerca de Pinkerton, Ohio; se usaron para evaluar la cantidad y calidad de las aguas subterráneas, así como para planificar la gestión de los pozos cercanos al mismo, fue estimado mediante un modelo numérico de flujo y técnicas de balance químico de masa. Los análisis indican que entre el 50 y 88 porciento del agua bombeada procede de infiltración inducida. Simulaciones realizadas con el modelo permitieron correlacionar el porcentaje del agua bombeada que proviene de infiltración inducida, con distintas variables: caudal de bombeo, tramo del río, proximidad de los pozos al río, conductividad hidráulica del lecho del río, conductividad hidráulica del acuífero y nivel del tramo de río. La infiltración inducida ha afectado a la calidad del agua de los pozos, cuyo carácter químico es más parecido al del agua del río que al del acuífero aluvial.
Résumé: Les données provenant de champs captants dans l'aquifère de la valée de la Scioto, près de Piketon (Ohio), ont été utilisées pour évaluer la quantité et la qualité de l'eau souterraine et pour définir les conditions de gestion de l'exploitation future de cet aquifère alluvial. La part de la réalimentation par la rivière, sous l'effet de pompages, dans les eaux des puits voisins du cours d'eau, a été estimée au moyen d'un modèle numérique d'écoulement souterrain et par des méthodes chimiques du bilan de matière. Ces analyses indiquent que 50 à 88 pourcent de l'eau pompée provient de la réalimentation par la rivière. Les simultations corrèlent la part pompée provenant de la réalimentation avec les pompages, le niveau de la rivière. La réalimentation provoquée à partir de la rivière a influencé la qualité de l'eau souterraine en conférant à l'eau des puits des caractères plus proches de ceux de la rivière que de ceux de l'aquifère alluvial.
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4.
L. Lin  H. Jia  Y. Xu 《Hydrogeology Journal》2007,15(7):1419-1432
Core samples from an 800-m deep borehole at the Rietfontein Farm, 10 km west of Graafwater, Western Cape, South Africa, were examined and interpreted for the hydrogeological significance of the Table Mountain Group (TMG) in the area. A suite of fracture data was collected and analysed to characterize the aquifer and conceptualize flow in the vicinity of the hole. Based on these data, the hydraulic conductivity, and density and coating intensity (due to precipitation) of the fractures against depth were computed. The dependence of fracture density on depth is very weak, while the intensity of fracture coatings is closely linked to the distribution of hydraulically active fractures that represents the maximum number of fractures currently open to groundwater flow. Four scenarios of depth ranges reflecting the development of hydraulically active fractures are proposed as a depth model of groundwater flow, implying that the majority of groundwater exists above 400 m depth. The top of the hydraulically inactive fracture zone clearly indicates that no groundwater flow could take place below a depth of about 570 m. The depth model gives a better understanding of the properties of the aquifers in the area and improves conceptual models, considering the lower limit of aquifer depth in particular.
Résumé Des carottes issues d’un forage profond de 800 m, situé à la ferme Rietfontein à 10 km à l’ouest de Graafwater au Cap Ouest en Afrique du Sud, ont été examinées et analysées dans le cadre de l’étude de l’importance hydrogéologique du Table Mountain Group (TMG) dans la zone. Un ensemble de données de fracture a été collecté et analysé afin de caractériser l’aquifère et de conceptualiser l’écoulement aux alentours du puits. A partir de ces données, la conductivité hydraulique, la densité et l’intensité du remplissage des fractures (causé par la précipitation) ont été calculées en fonction de la profondeur. La relation entre la densité de fracture et la profondeur est faible, alors que l’intensité du remplissage des fractures est intimement liée à la distribution des fractures hydrauliquement actives qui sont définies par le nombre maximum de fractures ouvertes à l’écoulement de l’eau souterraine. Quatre scenarii avec différentes profondeurs représentant le développement de fractures hydrauliquement actives sont proposés comme modèle de la profondeur de l’écoulement souterrain en supposant que la majorité de l’eau souterraine se situe au dessus de 400 m de profondeur. La partie supérieure de la zone de fractures hydrauliquement inactives montre clairement qu’aucun écoulement souterrain ne pourrait avoir lieu en dessous de 570 m de profondeur. Le modèle de profondeur permet une meilleure compréhension des propriétés aquifères dans la zone et améliore les modèles conceptuels en particulier du fait qu’il prenne en compte la limite inférieure de l’aquifère.
Resumen Se han examinado e interpretado testigos de un sondeo de 800 m realizado en la Granja Rietfontein, situada a 10 km al Oeste de Graafwater, Western Cape, Sudáfrica, para estudiar la importancia hidrogeológica del Grupo Table Mountain (TMG) en el área. Un conjunto de datos de fracturas fueron recogidos y analizados para caracterizar el acuífero y conceptualizar el flujo en las cercanías de la perforación. Basándose en estos datos, se computerizaron la conductividad hidráulica y la densidad y relleno de las fracturas (debida a precipitación) frente a su profundidad. La dependencia de la densidad de fracturación con la profundidad es muy débil, mientras que el relleno de la fractura está directamente ligada con la distribución de las fracturas hidráulicamente activas que representan el máximo número de fracturas abiertas actualmente al flujo de aguas subterráneas. Se propone cuatro escenarios de rangos de profundidad que reflejan el desarrollo de fracturas activas hidráulicamente, como un modelo de profundidad del flujo del agua subterránea que implica que la mayor parte del agua subterránea se encuentra por encima de los 400 m de profundidad. La parte superior de la zona de fracturas hidráulicamente inactivas indica claramente que el flujo del agua subterránea puede producirse por debajo de una profundidad de unos 570 m. El modelo de profundidades ofrece una mejor comprensión de las propiedades de los acuíferos en el área y mejora los modelos conceptuales considerando el límite inferior de la profundidad del acuífero en particular.
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5.
The ability of artificial neural networks (ANN) to model the rainfall-discharge relationships of karstic aquifers has been studied in the La Rochefoucauld karst system, south-west France, which supplies water to the city of Angoulême. A neural networks model was developed based on MLP (multi-layer perceptron) networks and the Levenberg-Marquardt optimization algorithm. Raw rainfall data were used without transformation into effective rainfall. This allowed for the elimination of certain non-verifiable simplifying assumptions and their subsequent introduction into the modeling procedure. The raw rainfall and discharge data were divided into three groups for the training, the validation and the prediction test of the ANN model. The training and validation phases led to a very satisfactory calibration of the ANN model. The attempt to predict discharges showed that the ANN model is able to simulate the karstic aquifer discharges. The shape of the simulated hydrographs was found to be similar to that of the actual hydrographs. These encouraging results make it possible to consider interesting and new prospects for the modeling of karstic aquifers, which are highly non-linear systems.
Resumen Se ha estudiado la capacidad de las redes artificiales neurales (ANN) para modelizar las relaciones de lluvia-descarga de acuíferos kársticos en el sistema kárstico La Rochefocauld, al suroeste de Francia, el cual abastece de agua a la ciudad de Angoulême. Se desarrolló un modelo de redes neurales en base a redes MLP (Perceptron Multi-Capas) y el algoritmo de optimización Levenberg-Marquardt. Se utilizaron datos de lluvia sin la transformación hacia lluvia efectiva. Esto permitió la eliminación de ciertos supuestos simplificadores no verificables y su subsiguiente introducción en el procedimiento de modelizado. Los datos brutos de descarga y lluvia se dividieron en 3 grupos para la preparación, validación y la prueba de predicción del modelo ANN. Las fases de preparación y validación llevaron a una calibración muy satisfactoria del modelo ANN. El intento por predecir descargas mostró que el modelo ANN es capaz de simular las descargas del acuífero kárstico. Se encontró que la forma de los hidrogramas sintéticos es similar a la de los hidrogramas reales. Estos resultados alentadores hacen posible considerar prospectos nuevos e interesantes para el modelizado de acuíferos kársticos los cuales son sistemas altamente no-lineares.
Résumé L’aptitude des réseaux de neurones artificiels (RNA) à modéliser les relations pluie-débit des aquifères karstiques a été évaluée sur le karst de La Rochefoucauld (Sud-Ouest de la France), qui fournit l’eau potable à la capitale régionale Angoulême. Un modèle RNA a été développé à cet effet, basé sur les réseaux PMC (Perceptron Multicouche) et l’algorithme d’optimisation de Levenberg-Marquardt. Les données de pluie utilisées concernent la pluie brute, sans transformation en pluie efficace, ce qui permet de s’affranchir de certaines hypothèses simplificatrices non vérifiables. Les données de pluie brute et de débit ont été réparties en 3 groupes pour l’apprentissage, la validation et le test de prédiction du RNA. Les phases d’apprentissage et de validation ont permis d’aboutir à une calibration très satisfaisante du modèle RNA. La tentative de prédiction a montré que le RNA est apte à simuler les débits de l’aquifère karstique à partir de la pluie brute. La forme des hydrogrammes simulés est semblable à celle des hydrogrammes réels. Les résultats obtenus sont très encourageants et permettent d’envisager des perspectives intéressantes et nouvelles de modélisation des aquifères karstiques, qui sont des systèmes hautement non-linéaires.
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6.
Visual MODFLOW, a numerical groundwater flow model, was used to evaluate the impacts of groundwater exploitation on streamflow depletion in the Alluvium and Terrace aquifer of the Beaver-North Canadian River (BNCR) in northwestern Oklahoma, USA. Water demand in semi-arid northwestern Oklahoma is projected to increase by 53% during the next five decades, driven primarily by irrigation, public water supply, and agricultural demand. Using MODFLOW’s streamflow routing package, pumping-induced changes in baseflow and stream leakage were analyzed to estimate streamflow depletion in the BNCR system. Simulation results indicate groundwater pumping has reduced baseflow to streams by approximately 29% and has also increased stream leakage into the aquifer by 18% for a net streamflow loss of 47%. The magnitude and intensity of streamflow depletion, however, varies for different stream segments, ranging from 0 to 20,804 m3/d. The method provides a framework for isolating and quantifying impacts of aquifer pumping on stream function in semiarid alluvial environments.
Résumé  Visual MODFLOW, un modèle numérique d’écoulement des eaux souterraines, a été utilisé pour évaluer les impacts de l’exploitation de l’eau souterraine sur la réduction du régime de la rivière dans un aquifère d’alluvions et de terrasse de la Rivière canadienne Beaver-North (BNCR) au nord-ouest de l’Oklahoma, aux USA. La demande d’eau dans le nord-ouest semi-aride de l’Oklahoma devrait augmenter de 53% durant les cinq prochaines décennies, essentiellement du fait de l’irrigation, la demande en eau potable et la demande agricole. En utilisant le module numérique traitant les rivières dans MODFLOW, les changements sur le régime de base des cours d’eau induits par le pompage et la recharge par la rivière ont été analysés pour estimer la réduction du régime de la rivière du système BNCR. Les résultats de la simulation indiquent que le pompage de l’eau souterraine réduit le débit de base de la rivière de 18% pour une perte nette du débit de la rivière de 47%. L’importance et l’intensité de la réduction du débit de base, toutefois, varie selon le bief, de 0 à 20,840 m3/d. La méthode apporte un cadre pour isoler et quantifier les impacts sur le pompage de l’aquifère sur le fonctionnement de la rivière dans un environnement alluvial semi-aride.
Resumen  El Visual MODFLOW, que es un modelo numérico de flujo de agua subterránea, fue usado para evaluar los impactos de la explotación del agua subterránea, en la disminución de la cantidad de flujo de una corriente superficial, relacionada al acuífero del aluvión y de la terraza del Río canadiense Beaver-North (BNCR) en Oklahoma del noroeste, EUA. Se proyecta que la demanda de agua aumentará en un 53%, en el sector semiárido de Oklahoma del noroeste, durante las próximas cinco décadas, principalmente debido a la irrigación, suministro de agua público, y la demanda agrícola. Mediante el uso del paquete especial para relaciones corriente superficial- acuífero (SFR) de MODFLOW, se analizaron cambios inducidos por el bombeo, tanto en el flujo base, como en el goteo del río, para estimar la disminución del flujo de la corriente en el sistema de BNCR. Los resultados de la simulación indican, que el bombeo de agua subterránea ha reducido el flujo base a los arroyos aproximadamente en un 29% y también ha aumentado el goteo del arroyo hacia el acuífero en 18%, resultando una pérdida neta del flujo del río de un 47%. La magnitud e intensidad de la disminución del flujo del río, sin embargo, varía en sus diferentes segmentos, oscilando de 0 a 20,804 m3/d. El método suministra un marco, para aislar y cuantificar los impactos del bombeo del acuífero, sobre el funcionamiento de una corriente superficial en los ambientes aluviales semiáridos.
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7.
The influence of eight factors on hydraulic parameters (transmissivity, hydraulic conductivity, specific capacity, specific capacity index and maximum yields) are analysed, with data based on hydrogeological reports of 298 wells in dolomite aquifers in Slovenia. Influence of lithological properties is very significant, with the highest values of analysed variables observed in pure late-diagenetic intensely fractured Cordevolian dolomites, followed by Anisian and Late Triassic (‘Main’ dolomite) dolomites with high carbonate content and high primary porosity. The hydraulic parameters are not dependent on aquifer age, partial penetration, and well depth. The effects of depth to the water table and existence of low permeability overburden are not of major importance. The hydraulic parameter values are higher the closer to a river the wells are located, and topographic setting has a major effect. From the well reports, it was not always deduced whether the values of hydraulic conductivity and transmissivity stand for the values of the fractures or of the matrix, so it is proposed that when there is doubt as to whether these values are properly calculated, the most accurate parameters that can be used for a further prediction of aquifer yield are the specific capacity and, to a somewhat lesser extent, the specific capacity index.
Résumé  L’influence de 8 facteurs sur les paramètres hydrauliques (transmissivité, perméabilité, débit spécifique, courbe caractéristique et débit critique) est analysée sur des données issues des rapports de 298 puits dans les aquifères dolomitiques de Slovénie. L’influence des propriétés lithologiques est très significative : les valeurs les plus élevées sont observées dans les dolomies cordevoliennes pures, intensément fracturées et de diagénèse tardive, puis dans les dolomies de l’Anisien et du Trias Supérieur, avec une teneur élevée en carbonates et une forte porosité primaire. Les paramètres hydrauliques ne dépendent pas de l’age de l’aquifère, de la pénétration partielle ou de la profondeur. Les effets du niveau piézométrique et de l’existence d’une couverture peu perméable sont mineurs. Les paramètres hydrauliques augmentent à proximité des rivières, et la topographie a une influence majeure. Les rapports de forage ne stipulent pas systématiquement si les valeurs de perméabilité et de transmissivité sont relatives au réseau de fractures ou à la matrice ; il a par conséquent été proposé qu’en cas de doute sur le calcul de ces valeurs, les paramètres les plus significatifs pour remonter à la productivité de l’aquifère soient le débit spécifique et, dans une moindre mesure, la courbe caractéristique.
Resumen  Se analiza la influencia de ocho factores sobre parámetros hidráulicos (transmisividad, conductividad hidráulica, capacidad específica, índice de capacidad específica, y rendimientos máximos) en base a datos de reportes hidrogeológicos de 298 pozos en acuíferos de dolomía en Eslovenia. La influencia de las propiedades litológicas es muy significativa con los valores más altos de variables analizadas presentes en dolomías Cordevolianas con diagénesis tardía fracturadas intensamente, seguidas por dolomías (dolomía “Principal”) del Anisiano y Triásico Tardío con alto contenido de carbonato y alta porosidad primaria. Los valores de los parámetros hidráulicos no son dependientes de la edad del acuífero, penetración parcial, y profundidad del pozo. Los efectos de profundidad al nivel freático y existencia de cobertura de baja permeabilidad no son de importancia fundamental. Los valores de los parámetros hidráulicos son más altos mientras más cerca de un río se localizan los pozos y el ámbito topográfico tiene un efecto principal. No se pudo deducir de los reportes de los pozos si los valores de transmisividad y conductividad hidráulica representan valores de las fracturas o de la matriz, de modo que se propone que cuando exista duda en cuanto a que si estos valores se han calculado de manera adecuada, los parámetros de mayor precisión que pueden utilizarse para una predicción futura del rendimiento del acuífero son la capacidad específica y, en menor medida, el índice de capacidad específica.
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8.
Radial movement of an unconfined leaky aquifer was studied with respect to hydraulic forces that are induced by well recharge and discharge. New analytic solutions in the velocity and displacement fields were found and applied to describe transient movement in an unconfined leaky aquifer. Linear momentum and mass balance of saturated porous sediments, the Darcy-Gersevanov law, and the analytic solution of hydraulic drawdown for unsteady flow within the unconfined leaky aquifer were introduced to find the new solutions. Analytic results indicate that the nonlinear relation between the initial hydraulic head (h0) and the well function has an insignificant effect on the aquifer transient movement when the drawdown s<0.02h 0. When the well function is simplified with different assumptions and pumping conditions, the new solutions correspondingly reduce to cases that are similar to the Hantush-Jacob, Muskat, and Theis transient movement of a confined leaky aquifer. It was found that large leakance is important in slowing radial movement and reducing aquifer deformation. Flow velocity in the aquifer is more responsive to leakance than to cumulative displacement within the aquifer. The zones and boundary with tensile stress can be located using the same approach applied to a confined aquifer for risk assessment of earth fissuring.
Résumé Le mouvement radial dans un aquifère semi-perméable libre a été étudié en considérant les forces hydrauliques induites par la recharge et le prélèvement au niveau d’un puits. De nouvelles solutions analytiques des champs de vitesse et de déplacement ont été trouvées et appliquées pour décrire le mouvement transitoire dans un aquifère semi-perméable libre. Pour trouver les nouvelles solutions, le moment linéaire et le bilan de masse dans les sédiments poreux saturés, la loi de Darcy-Gersevanov, et la solution analytique du rabattement hydraulique pour un écoulement transitoire dans un aquifère semi-perméable libre sont pris en compte. Les résultats analytiques montrent que la relation non-linéaire entre le potentiel hydraulique initial (h0) et la fonction de puits a un effet insignifiant sur le mouvement transitoire de l’aquifère quand le rabattements s <0.02h0. Si la fonction de puits est simplifiée en tenant compte de différentes hypothèses et conditions de pompage, les nouvelles solutions se réduisent en conséquence à des cas similaires au mouvement transitoire dans un aquifère semi-perméable captif selon Hantush-Jacob, Muskat, et Theis. Il s’est avéré qu’une drainance élevée est importante pour le ralentissement du mouvement radial et la réduction de la déformation de l’aquifère. La vitesse d’écoulement dans l’aquifère est plus sensible à la drainance qu’au déplacement cumulé dans l’aquifère. Les zones et la frontière présentant des contraintes de traction peuvent être localisées en utilisant la même approche appliquée à un aquifère captif pour l’évaluation des risques de fissuration du sol.
Resumen Se ha estudiado el movimiento radial en un acuífero no confinado con fuga en relación a las fuerzas hidráulicas que son inducidas por la descarga y recarga del pozo. Se encontraron nuevas soluciones analíticas en los campos de desplazamiento y velocidad, las cuales se aplicaron para describir el movimiento transitorio en un acuífero no confinado con fuga. Se han introducido cálculos de balance de masa y momentum lineal de los sedimentos porosos saturados, la Ley Darcy-Gersevanov, y la solución analítica de descenso hidráulico para flujo sin régimen permanente dentro del acuífero no confinado con goteo para encontrar las nuevas soluciones. Los resultados analíticos indican que la relación no lineal entre la presión hidráulica inicial (h0) y la función del pozo tiene efecto insignificante en el movimiento transitorio del acuífero cuando el descenso s < 0.02h0. Cuando se simplifica la función del pozo en base a diferentes supuestos y condiciones de bombeo se reducen las nuevas soluciones a casos que son similares a el movimiento transitorio Hantush-Jacob, Muskat, y Theis de un acuífero confinado con goteo. Se encontró que las fugas grandes son importantes en la disminución del movimiento radial y en la reducción de la deformación del acuífero. La velocidad de flujo en el acuífero responde más a las fugas que al desplazamiento acumulativo dentro del acuífero. Pueden localizarse zonas y límites con esfuerzos tensionales usando el mismo enfoque aplicado a acuíferos confinados para evaluación de riesgo de generación de fracturas en el terreno.
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9.
Saline groundwater has three principal origins in Denmark: 1) Seawater infiltration into nearcoastal aquifers, 2) saline formation water in aquifers of marine sedimentary origin, and 3) intrusion of brines from deep saline formation waters and evaporitic deposits in the subsurface. Strontium-isotope studies of chloride-contaminated groundwater from a Quaternary sandy aquifer at Stautrup Waterworks, Denmark, indicate that the groundwater is heavily influenced by saline formation water from underlying Oligocene marine mica clay. Thus, strontium isotopic hydrochemical criteria were successfully used to identify the sources of saline groundwater.
RESUMEN: La salinidad en las aguas subterráneas de Dinamarca tiene tres orígenes principales: 1) Infiltración de agua marina en acuíferos costeros, 2) agua de formación salina en acuíferos de origen sedimentario marino, y 3) intrusión de salmueras procedentes de aguas salinas de formaciones profundas y de depósitos evaporíticos subterráneos. Estudios isotópicos del estronico en las aguas subterráneas contaminadas or cloruros en un acuífero arenoso Cuaternario en Stautrup Waterworks, Dinamarca, indican que el agua está fuertement influenciada por el agua de formación salina correspondiente a una capa inferior de micas arcillosas oligocénicas. Por tanto, los criterios hidroquímicos isotópicos se pudieron utilizar satisfactoriamente para identificar las fuentes de salinidad de las aguas subterráneas.
RéSUMé: La salinité des aux souterraines du Danemark possède trois origines principales: 1) l'intrusion d'eau de mer dans les aquifères littoraux, 2) les eaux connées des sédiments marins constituant l'aquifère, 3) la remontée dans les aquifères superficiels de saumures provenant d'eaux connées de sédiments et de formations évaporitiques profonds. L'étude des isotopes du strontium d'eaux souterraines chargées en chlorures d'un aquifère sableux du Quaternaire du champ captant de Stautrup (Danemark) montre que le chimisme des eaux souterraines est fortement marqué par les eaux connées des argiles micacées marines sous-jacentes de l'Oligocène. Des critères hydrochimiques des isotopes du strontium ont par conséquent permis d'identifier les sources de la salinité d'eaux souterraines.
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10.
Nicaragua’s León-Chinandega aquifer has seen extensive contamination by persistent organochlorine pesticides applied over decades of intensive agricultural activity. Models of flow and transport of a 330 km2 sub-region of the aquifer were developed to test conceptual models of contaminant transport, to constrain the value of certain key transport parameters, and to investigate contamination-related concerns raised in past studies. To support these models, a variety of hydrogeologic and geochemical data were collected. It was concluded that the organochlorine pesticides seen in groundwater originate in soils, and are transported to the water table through widespread preferential flow, through shortcutting around wells, or through wind-blown particles delivered to poorly protected hand-dug wells. The distribution coefficient (K d) of these pesticides is estimated to be between 0.1 and 100 ml/g and the concentration of pesticides being delivered to the water table is estimated to be between 102 and 105 ng/L. It was found that the distribution and concentration of pesticides in the aquifer would be affected by an increase in groundwater abstraction within the region.
Résumé L’aquifère du León-Chinandega au Nicaragua a été soumis à des contaminations étendues par des pesticides organochlorés persistants qui ont été répandus pendant des dizaines d’années d’agriculture intensive. Des modèles d’écoulement et de transport d’une sous-région de 330 km2 de l’aquifère ont été construits pour tester des modèles conceptuels du transport de contaminants, pour contraindre la valeur de certains paramètres de transport clefs, et pour étudier les problèmes liés au transport de contaminations qui avaient été rencontrés lors d’études précédentes. Différents types de données hydrogéologiques et géochimiques ont été collectés pour réaliser ces modèles. La conclusion montre que les pesticides organochlorés rencontrés dans les eaux souterraines proviennent des sols et qu’ils sont transportés jusqu’à l’aquifère via de grandes zones d’écoulement préférentiel, via des raccourcis hydrauliques autour des puits, ou encore via des particules emportées par le vent et tombées dans des puits creusés à la main et mal protégés. Le coefficient de distribution (K d) de ces pesticides est estimé entre 0.1 et 100 ml/g et la concentration de pesticides arrivant dans la nappe est estimée entre 102 et 105 ng/L. L’étude a montré qu’une augmentation des prélèvements d’eau souterraine dans la région aurait un impact sur la distribution et la concentration des pesticides dans l’aquifère.
Resumen El acuifero León-Chinandega (Nicaragua) presenta una contaminación extensiva por la aplicación de plaguicidas organoclorados en la agricultura intensiva durante décadas. Se han desarrollado modelos de flujo y transporte de una subregión del acuífero de 330 km2 para comprobar los modelos conceptuales del transporte de contaminantes, estimar los valores de ciertos parámetros clave de transporte e investigar los temas relacionados con la contaminación en estudios anteriores. Para elaborar estos modelos, se recogió una variedad de datos hidrogeológicos y geoquímicos. Se ha concluido que los plaguicidas organoclorados presentes en el agua subterránea se originan en el suelo y son transportados hacia el nivel freático a través de flujos preferentes generalizados, a través de cortes alrededor de los pozos o a través de partículas transportadas por el viento depositadas en pozos excavados a mano con poca protección. El coeficiente de distribución (K d) de estos plaguicidas se ha estimado entre 0.1 y 100 ml/g y la concentración de plaguicidas que sale hacia el nivel freático se estima que puede estar entre 102 y 105 ng/L. Se ha concluido que el incremento de la extracción de aguas subterráneas dentro de la región afectaría la distribución y concentración de plaguicidas en el acuífero.
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Specific yield is an essential parameter for any groundwater management plan. Volumetric analysis in the domain of groundwater budgeting for the non-monsoon months has been undertaken for a typical watershed of the Deccan basalt province. The Torla Odha watershed covers an area of over 22 km2 on a third-order tributary of the westerly flowing Bhima River. The watershed receives a normal annual rainfall of 643 mm. The entire water demand is supplied by dug wells, which penetrate a shallow aquifer. The specific yield was estimated by comparing the monthly net volume of water removed from the aquifer, with the volume of aquifer de-saturated, based on monthly water level data. The estimated specific yield ranges from 0.0019 in May to 0.0173 in November with an average value of 0.0093. A correlation of the groundwater levels with the detailed geology suggests that the higher specific yield value (0.017) corresponds to dewatering of the weathered zone within the shallow aquifer. The specific yield of the massive basalt immediately below the weathered zone varies from 0.0089 to 0.0103. The underlying vesicular basalt, which is dissected by sheet joints, has a relatively higher specific yield (0.0121). The massive basalt, which forms the base of the shallow aquifer system, has a lower specific yield from 0.0019 to 0.0022.
Résumé Le débit spécifique est un paramètre essentiel pour tout plan de gestion des eaux souterraines. Les analyses volumétriques, dans le cadre des bilans hydriques des eaux en dehors des mois de mousson, ont été entreprises pour un bassin-versant typique de la province basaltique du Deccan. Le bassin-versant du Torla Odha couvre une superficie de 22 km2, et alimente l’affluent du troisième ordre de la rivière Bhima, qui coule vers l’Ouest. La pluviométrie annuelle atteint 643 mm. Toute la demande en eau es assurée par des puits foncés pénétrant dans l’aquifère phréatique. Le débit spécifique a été estimé en comparant le volume net mensuel d’eau captée dans l’aquifère, avec le volume de l’aquifère dé-saturé, basé sur les données des niveaux piézométriques mensuels. Le débit spécifique estimé s’étend entre 0,0019 en Mai et 0.173 en Novembre; la moyenne se situe à 0,0093. Une corrélation entre les niveaux des eaux souterraines et la géologie, suggère que les débits spécifiques les plus importants (0,017) correspondent aux zones altérées de l’aquifère phréatique. Le débit spécifique du massif basaltique, immédiatement sous la zone altérée, varie entre 0,0089 et 0,0103. Le basalte vésiculaire, situé juste en dessous et traversé par des diaclases parallèles, possède un débit spécifique sensiblement plus élevé (0,0121). Le basalte massif, qui forme la base de l’aquifère phréatique, possède un débit spécifique moins important, compris entre 0,0019 et 0,0022.
Resumen El rendimiento específico es un parámetro esencial para cualquier plan de manejo de aguas subterráneas. Se ha llevado a cabo el análisis volumétrico, en el entorno de balance de aguas subterráneas, para los meses sin monzón de una cuenca típica de la provincia de basaltos Deccan. La cuenca Rorla Odha cubre un área de 22 km2 en un tributario de tercer orden del Río Bhima que fluye al oeste. La cuenca capta una lluvia anual normal de 643 mm. La totalidad de la demanda de agua es abastecida por pozos manuales que penetran un acuífero somero. Se estimó el rendimiento específico al comparar el volumen neto mensual de agua removido del acuífero con el volumen de agua de-saturado estimado a partir de datos de niveles de agua mensuales. Los valores estimados de rendimiento específico varían de 0.0019 en mayo a 0.0173 en noviembre con un valor promedio de 0.0093. La correlación de niveles de agua subterránea con la geología de detalle sugieren que el valor más alto (0.017) de rendimiento específico corresponden con el desaguado de la zona de intemperismo dentro del acuífero somero. El rendimiento específico del basalto masivo que se encuentra inmediatamente debajo de la zona de intemperismo varía de 0.0089 a 0.0103. El basalto vesicular subyacente, el cual está disectado por fracturas laminares, tiene un rendimiento específico relativamente más alto (0.0121). El basalto masivo, que forma la base del sistema de acuífero somero, tiene un rendimiento específico más bajo el cual varía de 0.0019 a 0.0022. Palabras clave: basalto Deccan. India. Rendimiento específico. Recarga de agua subterránea. Balance hídrico.
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Regional brines that underlie the potable groundwater appear to be responsible for the increase in dissolved solids in the Wadi Al Bih aquifer in the Ras Al Khaimah Emirate, United Arab Emirates. In this karstic carbonate aquifer, groundwater extraction exceeds recharge and the reduced heads can induce transport of underlying brines into the potable water aquifer. Increasing dissolved solids with time threatens the continued use of groundwater for agricultural and domestic uses. The potential of intrusion of seawater, dissolution of minerals, or intrusion of regional brines as a source of these solutes were evaluated based on groundwater samples collected in April and September 1996 from the Wadi Al Bih well field and isotope data from previously collected samples. Hydrogeologic conditions and solute modeling suggest the dominant source of solutes in the Wadi Al Bih aquifer is most likely an underlying regional brine. The pervasive presence of tritium is consistent with recent (since 1960s) recharge in the drainage basin, thus, the solutes and water appear to be from different sources. The chemical and isotopic data are also consistent with enhanced groundwater recharge associated with dams constructed to reduce flooding.
Résumé Dans l’aquifère de Wadi Al Bih, dans l’Emirat de Ras Al Khaimah (Emirats Arabes Unis), les eaux sursalées présentes sous les eaux souterraines potables paraissent responsables de l’augmentation en solides dissous. Dans cet aquifère carbonaté karstique, l’exploitation des eaux souterraines est supérieure à la recharge, et la baisse des niveaux piézométriques peut engendrer une remontée des eau sursalées vers la ressource en eau potable. L’augmentation des solides dissous dans le temps met en danger la pérennité de l’utilisation des eaux souterraines pour l’agriculture et les besoins domestiques. Les potentiels de l’intrusion d’eau de mer, de la dissolution des minéraux et de l’intrusion d’eaux sursalées régionales en tant que sources de ces solutés ont été évalués sur la base d’échantillons prélevés en avril 1996 sur le champ captant de Wadi Al Bih, et de données isotopiques acquises antérieurement. Les conditions hydrogéologiques et les modélisations de solutés suggèrent que la source majeure des solutés la plus vraisemblable est une eau sursalée sous-jacente à l’échelle régionale, dans le cas de l’aquifère de Wadi Al Bih. L’omniprésence du tritium concorde avec une réalimentation récente (depuis les années 1960) sur le bassin versant, c’est pourquoi l’eau et les solutés paraissent provenir de sources différentes. Les données chimiques et isotopiques concordent également avec une réalimentation accrue des eaux souterraines, liée à la construction récente de digues pour réduire les inondations.
Resumen El incremento de sólidos disueltos en el acuífero Wadi Al Bih, en el Emirato Ras Al Khaimah, Emiratos árabes Unidos, parece deberse a la existencia de salmueras regionales, subyacentes a las aguas subterráneas potables. En este acuífero carbonatado kárstico, la extracción de agua subterránea supera la recarga y el descenso de niveles puede provocar el transporte de las salmueras hacia las aguas potables del acuífero. El incremento temporal en sólidos disueltos amenaza el uso continuo de agua subterránea para usos agrícolas y domésticos. Se ha evaluado el potencial de intrusión marina, disolución de minerales o intrusión de salmueras regionales como una fuente de estos solutos, a partir de muestras de agua subterránea recogidas en abril y septiembre de 1996 en el campo de pozos de Wadi Al Bih y de datos isotópicos de muestreos anteriores. Las condiciones hidrogeológicas y el modelo de solutos sugiere que la fuente dominante de solutos en el acuífero Wadi Al Bih son probablemente las salmueras subyacentes. Los datos químicos e isotópicos son también consistentes con un aumento de la recarga de agua subterránea asociado con la construcción de presas para reducir inundaciones.
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The water level fluctuations and geomorphology of Lake Nasser reservoir in Tushka area, Egypt, has its own bearing on the local hydrogeological regime. Comparison of the available data concerning the submerged bottom elevations of Lake Nasser with the static water levels of the groundwater wells reaching the deeper horizons of the Nubia Sandstone aquifer, suggests that Lake Nasser acts mostly as an influent stream. However, in some cases, when the static water levels of some deep water-bearing horizons reach levels above those at the bottom of the lake, water flows from the groundwater reservoirs towards the river which acts as an effluent stream. The constructed equipotentiometric map confirms this conclusion as it indicated that the maximum potentiometric level was attained to the northwestern part of Lake Nasser area, whereas the minimum potentiometric level was encountered to the southeast of this area. Hence, the groundwater flow is generally towards Lake Nasser. However, in some instances, it also flows in an adverse direction. The Piper trilinear diagram revealed the existence of four hydrochemical facies reflecting the quality of the fresh water of Lake Nasser, the slightly saline original water quality of the Nubia aquifer and the mixing facies with no dominant water types.
Resumen Las fluctuaciones del nivel de agua y la geomorfología del reservorio del Lago Nasser en el área de Tushka, Egipto, tienen su propia influencia sobre el régimen hidrogeológico local. La comparación de los datos disponibles acerca de las elevaciones del fondo sumergido de Lago Nasser, con los niveles estáticos de los pozos de agua subterránea que alcanzan los horizontes más profundos del acuífero de la Arenisca de Nubia, sugieren que el Lago Nasser actúa principalmente como una corriente influente. Sin embargo, en algunos casos, cuando los niveles estáticos de agua de algunos horizontes acuíferos profundos, alcanzan niveles por encima de aquellos del fondo del lago, el agua fluye desde los depósitos de agua subterránea hacia el río, que actúa entonces como una corriente efluente. El mapa equipotenciométrico construido confirma esta conclusión, pues indica que el nivel potenciométrico máximo estaba localizado en la parte noroccidental del área del Lago Nasser, mientras que el nivel potenciométrico mínimo se encontró al sudeste de esta área. Por lo tanto, el flujo del agua subterránea generalmente va hacia el Lago Nasser. Sin embargo, en algunos casos, también fluye en una dirección contraria. El diagrama trilinear de Piper, reveló la existencia de cuatro facies hidroquímicas que reflejan la calidad de agua dulce del Lago Nasser, la calidad de agua ligeramente salina original del acuífero de Nubia y las facies mezcladas sin tipos de agua dominantes.
Résumé Les fluctuations du niveau d'eau ainsi que la géomorphologie du réservoir du lac Nasser dans la région de Tushka, Egypte influencent le régime hydrogéologique local. La comparaison de l'altitude des fonds du lac Nasser avec les niveaux phréatiques des puits qui atteignent les niveaux inférieurs de l'aquifère des grès Nubiens suggère que le lac Nasser agisse le plus souvent comme un cours d'eau infiltrant. Il arrive aussi, lorsque le niveau hydrostatique d'horizons aquifères profonds dépasse ceux de la base du lac, que l'eau des aquifères soutienne les eaux de la rivière qui agit alors comme un émissaire. Les cartes hydro isostatiques confirment cette conclusion en indiquant que le niveau maximum est atteint au Nord-Ouest de la région du lac Nasser et que le niveau minimum se trouve au Sud-Est de cette zone. Ainsi, les eaux souterraines se dirigent généralement en direction du lac Nasser. Mais, elles se dirigent parfois en direction inverse. Le diagramme de Piper montre l'existence de quatre faciès hydro chimiques, qui correspondent à l'eau douce du lac Nasser, à l'eau légèrement salée de l'aquifère Nubien, et les eaux mélangées sans types d'eaux dominants.
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14.
Springs in karstic carbonate rocks frequently carry a sediment load as well as a dissolved load. Analysis of morphology and mineralogy of suspended sediment from three contrasting karst springs reveals a suite of clastic particles that reflect both source areas and processes that take place within the aquifer. Nolte Spring in Lancaster County, Pennsylvania, USA, discharges sediment of apparently precipitated calcite, indicating that at some point in the aquifer or vadose zone, water exceeds saturation with respect to calcite. Sediment morphologies and chemical conditions in the aquifer point to two different scenarios for this precipitation. The other two springs, Arch Spring in Blair County, Pennsylvania and Bushkill Spring in Northampton County, Pennsylvania, show no evidence of calcite precipitation. Arch Spring discharges mainly layer silicates, while Bushkill Spring discharges mainly silica.
Resumen Los manantiales en rocas carbonatadas karstficadas tienen frecuentemente una carga de sedimentos y de sólidos disueltos. Los análisis de la morfología y mineralogía de los sedimentos suspendidos de tres manantiales kársticos contrastados revela un conjunto de partículas clásticas que reflejan ambas áreas fuente y los procesos que tienen lugar dentro del acuífero. Nolte Spring en el Condado de Lancaster, Pennsylvania, USA, descarga sedimento de calcita aparentemente precipitada indicando que en cierto punto del acuífero o en la zona vadosa, el agua supera la saturación con respecto a la calcita. La morfología de los sedimentos y las condiciones químicas en el acuífero apuntan a dos escenarios diferentes para esta precipitación. Los otras dos manantiales, Arch Spring en el Condado de Blair, Pennsylvania y Bushkill Spring en el Condado de Norhtampton, Pennsylvania, no muestran evidencia de precitación de calcita. Arch Spring descarga principalmente filosilicatos mientras que Bushkill Spring descarga fundamentalmente Sílice.
Résumé Les sources situées en contexte carbonaté karstique charrient fréquemment, outre les matières dissoutes, une charge solide. La morphologie et la minéralogie des sédiments en suspension issus de trois sources karstiques de caractéristiques distinctes ont été analysées : une série de particules clastiques, reflétant à la fois les secteurs des sources et les processus internes de l’aquifère, en ressort. Les sédiments issus de Nolte Spring (Comté de Lancaster, Pennsylvanie, Etats-Unis) sont constitués de calcite apparemment précipitée: ceci indique que l’eau atteint la sursaturation vis-à-vis de la calcite à un certain point de l’aquifère ou de la zone non-saturée. La morphologie des sédiments et les conditions chimiques au sein de l’aquifère mènent à deux scénarii différents pour expliquer cette précipitation. Les deux autres sources, Arch Spring (Comté de Blair, Pennsylvanie) et Bushkill Spring (Comté de Northampton, Pennsylvanie), ne présentent aucun indice de précipitation de calcite. Arch Spring exporte essentiellement des phyllosilicates, alors que la silice est majoritaire à Bushkill Spring.
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A simple, well-constrained simulation of solute increases in a downgradient direction was used in the shallow unconfined aquifer of eastern Abu Dhabi Emirate (United Arab Emirates). The simulation indicates that the observed exponential increase in solute concentrations results from a combination of upward transport of solutes from underlying mudstones and evaporites, and groundwater losses by evaporation. Groundwater recharge and discharge flux in unconfined regional aquifers in arid regions commonly are difficult to estimate because there are few constraints on the flux of water lost or gained from the system. Total dissolved solids (TDS) and deuterium isotopes (δ2H) in groundwater are used to constrain estimated fluxes to the shallow aquifer of eastern Abu Dhabi Emirate. Vertical upward transport of solutes from underlying mudstones and evaporites accounts for solute increases along approximately the first 80 km of the simulated flow path, but a combination of upward solute transport and evaporation is necessary to explain observed solute concentrations beyond 80 km. Mobilization and transport of solutes in the unsaturated zone by recharging precipitation is not a significant factor.
Résumé Une simulation simple et bien contrainte de l’augmentation des solutés dans la direction de l’écoulement a été réalisée sur l’aquifère phréatique et libre de l’Est de l’émirat d’Abu Dhabi (émirats Arabes Unis). La simulation indique que l’augmentation observée de solutés, de forme exponentielle, est le produit de la combinaison du transport ascendant de solutés provenant des mudstones et des évaporites sous-jacents, et de l’évaporation des eaux souterraines. La recharge des eaux souterraines et les flux de vidange dans les aquifères régionaux libres des régions arides sont habituellement difficiles à estimer du fait du peu de contraintes agissant sur la perte ou le gain d’eau dans le système. La charge dissoute totale (TDS, en anglais) et les isotopes deutérium (δ2H) des eaux souterraines sont utilisés pour contraindre l’estimation des flux en direction de l’aquifère phréatique de l’Est de l’émirat d’Abu Dhabi. Le transport vertical ascendant des solutés à partir des mudstones et des évaporites fait parti des processus qui concentrent les solutés approximativement le long des 80 premiers kilomètres du trajet des écoulements simulés, mais une combinaison du transport ascendant des solutés et de l’évaporation est nécessaire pour expliquer les concentrations observées en soluté au delà des 80 km. La mobilisation et le transport des solutés par les précipitations efficaces dans la zone non saturée ne représentent pas des facteurs significatifs.
Resumen Se utilizó una simulación simple y muy restringida, de incrementos de soluto en la dirección del flujo, en el acuífero libre poco profundo del Emirato oriental de Abu Dhabi, (Emiratos árabes Unidos). La simulación indica que el aumento exponencial observado en las concentraciones del soluto, resulta de una combinación de transporte ascendente de solutos desde las evaporitas y lodolitas subyacentes, y por pérdidas del agua subterránea por evaporación. Los flujos de recarga y descarga de agua subterránea, en los acuíferos libres regionales en regiones áridas, normalmente son difíciles estimar, porque hay algunas restricciones en el flujo de agua perdido o ganado por el sistema. Los sólidos disueltos totales (TDS) y los isótopos de deuterio (δ2H) en el agua subterránea, se usan para forzar los flujos estimados hacia el acuífero poco profundo del Emirato oriental de Abu Dhabi. El transporte ascendente vertical de solutos desde las lodolitas y evaporitas subyacentes, involucra los aumentos del soluto a lo largo de aproximadamente los primeros 80 Km. de la dirección de flujo simulada, pero es necesaria una combinación de transporte ascendente del soluto y la evaporación para explicar las concentraciones del soluto observadas más allá de 80 Km. La movilización y transporte de solutos en la zona no saturada, por recarga debida a precipitación, no es un factor significante.
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Groundwater in the Hang-Jia-Hu Plain, eastern China, is a drinking water source for local residents. Groundwater samples were collected from large-diameter hand-dug wells and boreholes for comparison of their iron and manganese concentrations, as well as other ions. The results show that iron and manganese concentrations are relatively high, exceeding drinking water standards by several times. Aquifer sediment samples contain abundant iron (30,790 mg kg−1) and manganese (602 mg kg−1). The results of correspondence factor analysis of the hydrochemistry data and the liberation experiments (using seawater and rainwater as leachants) suggest that iron and manganese in shallow groundwater come from the sediment in the Holocene aquifer. A reductive environment involving relatively high total dissolved solids and organic carbon in the aquifer system is favorable to iron and manganese transferring from the sediment to groundwater and stabilizes these ions. Shallow, large-diameter hand-dug wells provide oxic conditions that decrease the concentrations of dissolved iron and manganese in the well water.
Résumé Dans la Plaine de Hang-Jia-Hu, à l’Est de la Chine, les eaux souterraines constituent une ressource en eau potable pour les autochtones. Des échantillons d’eau souterraine ont été prélevés dans des puits de large diamètre creusés manuellement et dans des forages, afin de confronter leurs concentrations en fer, manganèse et autres ions. Les résultats montrent des concentrations en fer et manganèse relativement hautes, souvent au-delà des limites de potabilité. Les échantillons de sédiments de l’aquifère contiennent des quantités abondantes de fer (30,790 mg kg−1) et de manganèse (602 mg kg−1). Les résultats de l’analyse factorielle de correspondance des données hydrochimiques et des tests de libération (utilisant l’eau de mer et l’eau de pluie comme vecteurs) suggèrent que le fer et le manganèse contenus dans les aquifères superficiels proviennent des sédiments de l’aquifère holocène. Un environnement réducteur, impliquant une quantité élevée de solides dissous et de carbone organique dans le système aquifère, est favorable à un transfert du fer et du manganèse depuis les sédiments vers les eaux souterraines, et stabilise les ions considérés. Les puits peu profonds, de large diamètre et creusés à la main créent des conditions oxydantes qui abaissent les concentrations en fer et manganèse dissous dans l’eau du puits.
Resumen El agua subterránea en la Llanura de Hang-Jia-Hu, al este de China, es una fuente de agua potable para los residentes locales. Las muestras de agua subterránea fueron recogidas en pozos de gran diámetro excavados a mano y en pozos barrenados con el objeto de comparar las concentraciones de hierro y manganeso, y también las de otros iones. Los resultados muestran que las concentraciones de hierro y manganeso son relativamente altas, excediendo varias veces los límites para agua potable. Las muestras de sedimentos tomadas del acuífero contienen abundante hierro (30,790 mg kg−1) y manganeso (602 mg kg−1). Los resultados del análisis de correspondencia de los datos hidroquímicos y experimentos de liberación (usando agua de mar y agua de lluvia como lixiviantes) sugieren que los iones hierro y manganeso en las aguas subterráneas someras provienen de los sedimentos acuíferos del Holoceno. Un ambiente reductor que contiene relativamente alta cantidad de sólidos totales disueltos y carbono orgánico en el sistema acuífero es favorable para la transferencia de hierro y manganeso desde los sedimentos al agua subterránea y para estabilizar estos iones. Los pozos poco profundos, de gran diámetro, excavados a mano, suministran condiciones de oxidación que disminuyen las concentraciones de hierro y manganeso disueltos en el agua del pozo.
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The study highlights the dangers of limiting recharge calculations in humid climates to meteorological and soil considerations. It highlights the importance of developing a conceptual understanding of the influence of geology on recharge mechanisms and recharge rates. Uncertainties in recharge estimates through tills are examined by a study of the available literature, combined with sensitivity analyses of soil moisture budget parameters and of hypothetical scenarios of till properties and hydraulic gradients that are realistic for Irish conditions. The sensitivity analyses demonstrate that till properties have a greater influence over recharge than the soil moisture budgeting parameters. Results are considered in terms of recharge coefficients, representing the proportion of effective precipitation that becomes actual recharge to the aquifer. The literature review identifies a range in recharge coefficients from 4% to 90% in selected field and catchment scale studies from bedrock aquifers in Ireland and the U.K. The sensitivity analyses are able to simulate a similar range in recharge coefficient of 2% to 80% by varying only till permeability, thickness and vertical hydraulic gradients. In the scenarios examined, the greatest sensitivity to vertical till permeability lies between 0.001 m/day and 0.01 m/day. The sensitivity to soil moisture budgeting parameters is much less apparent. It is concluded that this is due to the dominance of grassland in Ireland and the relatively wet summers, resulting in the limited development of soil moisture deficits by comparison with some parts of the U.K.
Résumé Cette étude met en lumière les dangers résultants de la pratique consultant à limiter les calculs de recharge aux données météorologiques ainsi qu’aux considérations liées au sol. Elle met en lumière l’importance de développer des modèles conceptuels comprenant l’influence de la géologie sur les mécanismes de la recharge et les taux de recharge. Les incertitudes sur les estimations de la recharge à travers les argiles sont examinées à travers les données disponibles dans la littérature, combinées avec une analyse de sensibilité des paramètres du bilan hydrique et des scénarios hypothétiques reprenant les propriétés des argiles et les gradients hydrauliques qui sont réalistes dans le contexte irlandais de l’étude. Les analyses de sensibilité démontrent que les propriétés des argiles ont une plus grande influence sur la recharge que les paramètres du bilan hydrique des sols. Les résultats sont considérés en terme de coefficients de recharge, représentant la proportion de précipitation effective qui devient la recharge réelle de l’aquifère. La littérature identifie des coefficients de recharge allant de 4 à 90% sur des terrains sélectionnés à l’échelle de bassins-versants, sur les aquifères de socle en Irlande et au Royaume-Uni. Les analyses de sensibilité sont capables de simuler une variation aussi large de coefficients de recharge, en ne changeant rien que la perméabilité des argiles, leur épaisseur et les gradients hydrauliques verticaux. Dans les scénarios étudiés, la meilleure sensibilité à la perméabilité verticale se situe entre 0.001 et 0.01 m/jour. La sensibilité au bilan hydrique est beaucoup moins apparente. On en conclut que ceci est du à la dominance des prairies en Ireland et aux étés relativement humides, résultant des déficits en eau des sols relativement modérés en comparaison avec certaines zones du Royaume-uni.
Resumen El estudio resalta los peligros de limitar los cálculos de recarga en climas húmedos a las consideraciones meteorológicas y del suelo. Se destaca la importancia de desarrollar un entendimiento conceptual de la influencia de la geología en los mecanismos de recarga y los ritmos de recarga. Se examinan las incertidumbres en los estimados de recarga a través de tills mediante un estudio de la literatura disponible combinado con análisis de sensibilidad de parámetros de balance de humedad del suelo y de escenarios hipotéticos de las propiedades del till y gradientes hidráulicos que son realistas para condiciones típicas de Irlanda. Los análisis de sensibilidad demuestran que las propiedades del till tienen una influencia más grande en la recarga que los parámetros del balance de humedad del suelo. Se consideran los resultados en términos de coeficientes de recarga, representando la proporción de precipitación efectiva que se convierte en recarga real al acuífero. La revisión de literatura identifica un rango de coeficientes de recarga que varía de 4% a 90% en estudios seleccionados de cuencas y escala de campo realizados en acuíferos de macizo rocoso en Irlanda y el Reino Unido. Los análisis de sensibilidad pueden simular un rango similar en los coeficientes de recarga de 2% a 80% al variar únicamente la permeabilidad del till, el espesor y los gradientes verticales hidráulicos. En los escenarios examinados, la relación de sensibilidad más grande con la permeabilidad vertical del till se encuentra entre 0.001 m/día y 0.01 m/día. La sensibilidad en relación a los parámetros del balance de humedad del suelo es mucho menos aparente. Se concluye que esto se debe a la predominancia de tierras con hierba en Irlanda y los veranos relativamente húmedos, lo que resulta en el desarrollo limitado de déficit de humedad de suelo en comparación con algunas partes del Reino Unido.
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Thermal waters potentially provide information on geochemical processes acting deep within aquifers. New isotopic data on groundwater sulphate, inorganic carbon and strontium in thermal and non-thermal waters of a major limestone aquifer system in Derbyshire, England, UK, are used to constrain sulphate sources and groundwater evolution. Shallow groundwaters gain sulphate from oxidation of sulphide minerals and have relatively 13C-depleted dissolved inorganic carbon (DIC). Thermal waters have relatively high Sr/Ca and more 13C-enriched DIC as a result of increased water–rock interaction. In other respects, the thermal waters define two distinct groups. Thermal waters rising at Buxton have higher Mg, Mn and 87Sr/86Sr and lower Ca and SO4, indicating flow from deep sandstone aquifers via a high permeability pathway in the limestone. By contrast, Matlock-type waters (97% of the thermal flux) have elevated sulphate concentrations derived from interaction with buried evaporites, with no chemical evidence for flow below the limestone. About 5% of the limestone area's groundwater flows to the Matlock group springs via deep regional flow and the remainder flows via local shallow paths to many non-thermal springs. Gypsum dissolution has produced significant tertiary porosity and tertiary permeability in the carbonate aquifer and this is an essential precursor to the development of karstic drainage.
Resumen Las aguas termales potencialmente proporcionan información sobre procesos geoquímicos que actúan a profundidad en acuíferos. Nuevos datos isotópicos de sulfatos, carbón inorgánico y estroncio en aguas termales y no-termales de un acuífero importante de caliza en Derbyshire, Inglaterra se utilizan para delinear las fuentes de sulfato y la evolución de aguas subterráneas.Las aguas subterráneas no muy profundas adquieren sulfato a través de la oxidación de minerales de sulfuro y poseen carbón inorgánico disuelto (DIC) relativamente deplatado de 13C. Las aguas termales muestran un ratio Sr/Ca relativamente alto y poseen (DIC) más enriquecido en13C, como resultado de la mayor interacción de roca-agua. En otros aspectos, los aguas termales definen dos grupos distintivos. Las aguas termales que ascienden en Buxton tienen mas Mg, Mn y 87Sr/86Sr y menos Ca and SO4, indicando flujo de acuíferos de areniscas profundas por un sendero de alta permeabilidad en la caliza.En contraste el tipo de agua - Matlock (97% del flujo termal) posee altas concentraciones de sulfato, derivado por interacción con evaporitas enterradas, sin evidencia química de flujo debajo de la caliza. Aproximadamente 5% del agua del área de la caliza se fluye al grupo de manantiales de Matlock a través de un flujo regional profundo y el resto fluye por senderos locales poco profundos a muchos de los manantiales no-termales. La disolución de yeso ha producido porosidad terciaria importante así como permeabilidad en el acuífero de carbonato y este es un precursor esencial del desarrollo de drenaje kárstico.
Résumé Les eaux thermales peuvent apporter des informations sur les processus géochimiques dans les aquifères profonds. De nouvelles données isotopiques sur les sulfates présents dans les eaux souterraines, le carbone inorganique et le strontium dans les eaux thermales et non thermales d'un système aquifère calcaire majeur dans le Derbyshire, Angleterre, Royaume Uni, sont utilisées pour comprendre les sources de sulfates et l'évolution des eaux souterraines. Les eaux souterraines phréatique s'enrichissent en sulfate via l'oxydation des minéraux sulfatés et ont un Carbone Inorganique Dissous (DIC) relativement appauvri en13C. Les eaux thermales ont un rapport Sr/Ca relativement plus élevé et un DIC plus enrichi en13C, du fait de l'interaction accrue des eaux avec les roches. En d'autres mots, les eaux thermales définissent deux groupes distincts. Les eaux thermales remontant à Buxton ont un Mg, un Mn et un rapport 87Sr/86Sr plus hauts, mais un Ca et SO4 plus faible, indiquant un écoulement à travers les zones perméables des aquifers gréseux. Par contraste, les eaux du type de Matlock (97% du flux thermique), possèdent des concentrations élevées en sulfates, provenant de l'interaction des eaux avec les évaporites enfouies, tandis qu'il n'existe aucune évidence chimique d'un écoulement sous les calcaires. Sur environ 5% de la surface des calcaires, les eaux souterraines alimentent des sources non-thermales. La dissolution du Gypse a produit une porosité tertiaire significative et une perméabilité dans les aquifères calcaires, et ceci est un précurseur essentiel au développement du drainage karstique.
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A conceptual framework for characterization of water bursting and discharge into underground mines with multilayered groundwater flow systems is presented, based on the features of the site conditions and analyses of the water bursting and mine inundation events of the North China coal basin. Comprehensive analyses of the hydrogeological conditions for establishment of the three-dimensional groundwater flow systems of the North China coal basin revealed different vertical hydraulic connection paths or channels. These connections include karst collapse columns, fault or fracture zones, buried weathering zones, and fracture networks in aquitards, within the multilayered groundwater flow systems. Also examined, was the effect of the primary features of the flow system and those different connection paths on water bursting and discharge into the underground coal mines. It was demonstrated that appropriately identifying and adequately understanding the three-dimensional multilayered groundwater flow systems and those various vertical hydraulic connection mechanisms are critical for appropriately preventing water bursting hazards and predicting water discharge into underground mines. A valuable guideline is presented on characterization of water bursting and discharge into underground mines with multilayered groundwater flow systems.
Resumen Un cadre de travail conceptuel pour la caractérisation du jaillissement et de la vidange des eaux dans les mines à plusieurs niveaux d'écoulement est présenté, basé sur les conditions et l'analyse sur site du jaillissement des eaux et des inondations dans les bassins charbonneux du Nord de la Chine. L'analyse compréhensive des conditions hydrogéologiques des systèmes d'écoulement tridimensionnel de ces bassins, révèle des trajets ou des chenaux qui sont autant de connections hydrauliques verticales. Ces connections comprennent des effondrement karstiques en colonne, des zones de fractures et de failles, des zones d'altération, des réseaux de fractures dans les aquitards, dans le système hydrogéologique multicouche. L'influence des caractéristiques primaires du système d'écoulement et de ces différentes connections sur le jaillissement et la vidange dans les mines, est également examiné. Il a été démontré que l'identification appropriée et la compréhension adéquate du système d'écoulement souterrain multicouche et tridimensionnel, et des mécanismes variés de connection hydraulique verticale est critiquée pour prévenir de manière appropriée les risques de jaillissement et de vidange dans les mines. Des guidelines valorisables sont présentées, pour la caractérisation du jaillissement et de la vidange dans de tels systèmes.
Résumé Se presenta un marco conceptual para la de caracterización de la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas con sistemas de acuíferos de múltiples niveles, el cual se basa en las condiciones del sitio, análisis de la despresurización de agua e inundaciones de minas en la cuenca de carbón del norte de la China.Un análisis comprehensivo de las condiciones hidrogeológicas para el establecimiento de los sistemas de flujo de agua de tri-dimensionales en la cuenca de carbón del norte de la China ha revelado diferentes canales hidráulicos verticales. Estas conexiones incluyen columnas de karst colapsadas, fallas o zonas de fracturas, zonas de regalita hundida y redes de fracturas en zonas de poca permeabilidad dentro de los sistemas de flujo de múltiples niveles.También se investigó el efecto de los rasgos primarios del sistema de flujo y los diferentes canales conectivos sobre la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas. Se demostró que el entendimiento e identificación adecuada de los sistemas de acuíferos de múltiples niveles en tres dimensiones es crítico para prevenir apropiadamente la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas. Se presentan lineamientos valiosos en relación con la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas en sistemas de flujo de múltiple nivel.
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A detailed hydrogeological investigation was carried out in parts of the Central Ganga Plain, India, with the objective of assessing the aquifer framework and its resource potential. The area was studied because of its dual hydrogeological situation, that is water logging and soil salinization in the canal command areas and depletion of aquifers in the western part of the basin. A comprehensive investigation of the aquifer system between the Ganga River and Kali River revealed its lateral and vertical dimensions and hydrogeological characteristics. Moreover, study of the groundwater occurrences, movements and behaviour, in terms of water level fluctuation with time and space, confirms the coexistence of over exploitation as well as water logging in the area.

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Resumen Una investigación hidrogeológica detallada se llevó a cabo en partes de la Llanura de Ganga Central, India, con el objetivo de evaluar la estructura del acuífero y su potencial del recurso. El área fue estudiada por su doble situación hidrogeológica, es decir la saturación con agua y salinización de suelos en las áreas dominadas por el canal y vaciamiento de acuíferos en el la parte occidental de la cuenca. Una investigación completa del sistema acuífero entre el Río Ganga y el Río Kali, reveló sus dimensiones verticales y laterales y las características hidrogeológicas. Además, los estudios sobre la ocurrencia del agua subterránea, sus movimientos y comportamiento, en lo que se refiere al nivel de agua, y a su fluctuación en el tiempo y el espacio, confirma la co-existencia en el área de sobre- explotación así como de saturación con agua.
Résumé L'objectif de cette étude hydrogéologique détaillée de portions de la Plaine Centrale du Gange est de déreminer la structure aquifère et la ressource potentielle. L'intérêt de la zone repose sur sa dualité du point de vue hydrogéologique, les zones influencées par le canal présentent une remontée de la nappe avec une salinisation des sols, la portion Ouest du bassin présente une baisse du niveau des aquifères. Par cette étude, le système aquifère compris entre la rivière du Gange et la rivière Kali révèle ses dimensions latérales et verticales ainsi que ses caractéristiques hydrogéologiques. De plus, l'étude des événements, des mouvements et du régime hydrogéologique affectant le niveau phréatique confirme la co-existence de surexploitation et de saturation des sols dans la région.
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