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1.
Film flow on fracture surfaces may be an important mechanism for fast flow in unsaturated fractured rocks. Incorporating this mechanism into a numerical model requires knowledge of constitutive relationships for film flow. Based on fractal concepts and a conceptual argument of Tokunaga et al. that water films could be treated as analogues to water in unsaturated porous media, a simple constitutive-relationship model has been developed. The validity of the model is supported by excellent agreements between calculation results and experimental observations for two different fracture surfaces.
Resumen El flujo pelicular en la superficie de las fracturas puede ser un mecanismo importante para el flujo rápido en rocas fracturadas no saturadas. Incorporarlo en un modelo numérico requiere conocer las relaciones constitutivas del flujo pelicular. Se ha desarrollado un modelo de una relación constitutiva sencilla partiendo de conceptos fractales y de un argumento conceptual de Tokunaga et al., según el cual las películas de agua pueden ser tratadas como análogos del agua en medios porosos no saturados. La validez del modelo es corroborada por los excelentes ajustes entre los resultados numéricos y las observaciones experimentales en dos superficies de fracturas diferentes.
Résumé Lécoulement en film sur les surfaces de fracture peut être un mécanisme important pour lécoulement rapide dans les roches fracturées non saturées. Lincorporation de ce mécanisme dans un modèle numérique nécessite la connaissance des relations fondamentales pour lécoulement en film. Basé sur des concepts fractals et sur un argument conceptuel de Tokunaga et al. selon lequel des films deau peuvent être considérés comme des analogues de leau en milieu poreux non saturé, un modèle simple des relations fondamentales a été développé. La validité de ce modèle est confirmée grâce à une excellente concordance entre les résultats du calcul et les observations expérimentales pour deux surfaces différentes de fractures.
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2.
Understanding the hydrogeology of weathered rock catchments is integral for the management of various problems related to increased salinity within the many towns of Western Australia. This paper presents the results of site characterisation investigations aimed at improving the overall understanding of the hydrogeology of the southern portion of the Augustus River catchment, an example of a weathered rock catchment. Site data have highlighted the presence of both porous media aquifers within the weathered profile and fractured rock aquifers within the basement rocks. Geophysical airborne surveys and other drilling data have identified a large number of dolerite dykes which crosscut the site. Fractured quartz veins have been found along the margins of these dolerite dykes. Detailed groundwater-level measurements and barometric efficiency estimates indicate that these dolerite dykes and fractured quartz veins are affecting groundwater flow directions, promoting a strong hydraulic connection between all aquifers, and also influencing recharge mechanisms. The hydrogeological significance of the dolerite dykes and fractured quartz veins has been assessed using a combination of high-frequency groundwater-level measurements (30-min sampling interval), rainfall measurements (5-min sampling interval) and barometric pressure fluctuations (30-min sampling interval). A conceptual model was developed for describing various hydrogeological features of the study area. The model indicates that fractured quartz veins along the margins of dolerite dykes are an important component of the hydrogeology of the weathered rock catchments.
Resumen Entender la hidrogeología de cuencas con rocas meteorizadas es esencial para gestionar diversos problemas relacionados con el incremento de salinidad en muchas ciudades de Australia Occidental. Este artículo presenta los resultados obtenidos en la caracterización de varios emplazamientos con el fin de mejorar el conocimiento general de la hidrogeología en la zona sur de la cuenca del Río Augustus, que sirve como ejemplo de cuenca en rocas meteorizadas. Los datos de campo resaltan la presencia tanto de medios acuíferos porosos dentro del perfil meteorizado como de acuíferos en rocas fracturadas dentro de la roca fresca. Los registros geofísicos aéreos y datos de las perforaciones han identificado un gran número de diques de dolerita que intersectan el emplazamiento. Se ha hallado venas de cuarzo fracturado a lo largo de los márgenes de los diques de dolerita. Medidas detalladas del nivel piezométrico y estimaciones de la eficiencia barométrica indican que los diques de dolerita y las venas de cuarzo fracturado afectan las direcciones del flujo de las aguas subterráneas, originando una fuerte conexión hidráulica entre todos los acuíferos e influenciando también a los mecanismos de recarga. Se ha establecido la importancia hidrogeológica de los diques de dolerita y de las venas de cuarzo fracturado mediante una combinación de medidas muy frecuentes del nivel piezométrico (cada 30 min), de la precipitación (cada 5 min) y de las fluctuaciones de la presión barométrica (cada 30 min). Se ha desarrollado un modelo conceptual para describir varias características hidrogeológicas del área de estudio. El modelo indica que las venas de cuarzo fracturado en los márgenes de los diques de dolerita constituyen un componente importante de la hidrogeología de cuencas con rocas meteorizadas.
Résumé Comprendre lhydrogéologie des bassins en roches altérées est essentiel pour la gestion de différents problèmes liés à laugmentation de la salinité dans de nombreuses villes dAustralie occidentale. Cet article présente les résultats détudes de caractérisation de sites conduites pour améliorer la compréhension de lhydrogéologie de la partie sud du bassin de la rivière Augustus, exemple de bassin en roches altérées. Les données concernant le site ont mis en évidence la présence simultanée daquifères poreux dans le profil daltération et daquifères de roches fracturées dans le socle. Des campagnes de géophysique aéroportée et dautres données de forages ont identifié de très nombreux dykes de dolérite traversant le site. Des veines de quartz fracturées ont été trouvées aux marges de ces dykes de dolérite. Des mesures détaillées de niveau des nappes et des estimations des effets barométriques indiquent que ces dykes de dolérite et les veines de quartz fracturées affectent les directions découlement souterrain, favorisant une forte connexion hydraulique entre tous ces aquifères, et influençant également les mécanismes de recharge. La signification hydrogéologique des dykes de dolérite et des veines de quartz fracturées a été analysée en combinant des mesures à haute fréquence du niveau des nappes (toutes les 30 min), de la pluie (toutes les 5 min) et des variations de la pression barométrique (toutes les 30 min). Un modèle conceptuel a été établi pour décrire les différents phénomènes hydrogéologiques de la région étudiée. Ce modèle indique que les veines de quartz aux marges des dykes de dolérite sont une importante composante de lhydrogéologie des bassins en roches altérées.
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3.
This paper reports on the characterization of hydraulic properties of regional rock aquifers carried out within a groundwater resources assessment project in the St. Lawrence Lowlands of south-western Quebec. To understand the aquifer behavior at both the fracture level and at field scale, hydraulic investigations were carried out using various aquifer tests. The groundwater flow at the local scale is controlled mostly by the fracture system. Results of the constant-head injection tests show a weak decreasing trend of hydraulic conductivity with depth indicating that a major part of the groundwater flow occurs in the first meters of the rock sequence. At the regional scale, the equivalent porous media approach is applicable. The hydraulic conductivity measurements were correlated to the scale of the aquifer tests expressed with the investigated aquifer volume. A simple interpolation procedure for the hydraulic conductivity field was developed based on the distance between field measurements and the tested aquifer volumes. The regional distribution of the hydraulic conductivity for the major fractured aquifer units indicates that dolostone is the most permeable whereas sandstone and crystalline rocks are the least permeable units.
Resumen Este artículo trata de la caracterización de las propiedades hidráulicas en acuíferos regionales rocosos, la cual se llevó a cabo dentro del proyecto de evaluación de los recursos de agua subterránea en St. Lawrence Lowlands al suroeste de Quebec. Para entender el comportamiento del acuífero tanto a nivel de fractura como a escala del campo, se ejecutaron investigaciones hidráulicas usando varias pruebas de acuífero. El flujo del agua subterránea a escala local está controlado principalmente por el sistema de fracturas. Los resultados de las pruebas de inyección con cabeza constante muestran una tendencia decreciente débil de la conductividad hidráulica con la profundidad, indicando que la mayor parte del flujo de agua subterránea sucede en los primeros metros de la secuencia rocosa. A escala regional se puede aplicar la aproximación equivalente de medios porosos. Las medidas de la conductividad hidrálica fueron comparadas con la escala de las pruebas del acuífero, expresadas con el volumen investigado del acuífero. Se desarrolló un proceso de interpolación simple para la conductividad hidráulica de campo, con base en la distancia entre las medidas de campo y los volúmenes probados del acuífero. La distribución regional de la conductividad hidráulica, para las unidades acuíferas fracturadas mayores, indica que la dolomita es más permeable mientras que la arenisca y las rocas cristalinas son las unidades menos permeables.
Résumé Larticle présente les propriétés hydrauliques dun aquifère régional rocheux qui ont été mesurées dans le cadre dun projet concernant lestimation de la ressource en eau de la plaine de St. Lawrence située dans la partie sud-ouest de Quebec. Affin de comprendre le comportement de l› aquifère tant à l› échelle de fracture qu› à l› échelle régionale on a mené des investigations hydrauliques en utilisant des essais differents. À l› échelle locale lécoulement est déterminé en principal par le système des fractures. Les résultats des essais dinjection au niveau constant ont montré une tendence de décroissance de la conductivité hydraulique avec la profondeur ce qui indique que l› écoulement ait lieu en principal dans les premiers mètres de la structure rocheuse. À l› échelle règionale on peut appliquer lapproche de milieux poreux equivalent. Les mesures de conductivité hydraulique ont été corrélées avec l› échelle des essais de pompage exprimée en termes de volume investigué de l› aquifère. On a mis au point une méthode simple dinterpolation pour le champ de la conductivité hydraulique basée sur la distance entre les essais in situ et les volume investigués de l› aquifère. La distribution règionale de la conductivité hydraulique montre que pour la majorité des unités de roche fracturé les plus perméable sont les roches dolomitiques alors que les grés et les roches cristalines presentent la plus faible perméabilité.
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4.
An integrated interpretation of field experimental cross-hole radar, tracer, and hydraulic data demonstrates the value of combining time-lapse geophysical monitoring with conventional hydrologic measurements for improved characterization of a fractured-rock aquifer. Time-lapse difference-attenuation radar tomography was conducted during saline tracer experiments at the US Geological Survey Fractured Rock Hydrology Research Site near Mirror Lake, Grafton County, New Hampshire, USA. The presence of electrically conductive saline tracer effectively illuminates permeable fractures or pathways for geophysical imaging. The geophysical results guide the construction of three-dimensional numerical models of ground-water flow and solute transport. In an effort to explore alternative explanations for the tracer and tomographic data, a suite of conceptual models involving heterogeneous hydraulic conductivity fields and rate-limited mass transfer are considered. Calibration data include tracer concentrations, the arrival time of peak concentration at the outlet, and steady-state hydraulic head. Results from the coupled inversion procedure suggest that much of the tracer mass migrated outside the three tomographic image planes, and that solute is likely transported by two pathways through the system. This work provides basic and site-specific insights into the control of permeability heterogeneity on ground-water flow and solute transport in fractured rock.
Resumen Una interpretación integrada de radar experimental de campo transversal a pozos, trazadores, y datos hidráulicos demuestra el valor de combinar el monitoreo geofísico realizado en periodos de tiempo con mediciones hidrológicas convencionales en la caracterización mejorada de un acuífero rocoso fracturado. Se llevó a cabo tomografía de radar por periodos de tiempo y diferencia de atenuación durante un experimento con trazadores salinos en el sitio de investigación hidrológica de roca fracturada del Servicio Geológico de Estados Unidos cerca del Lago Espejo, Condado Grafton, New Hampshire, USA. La presencia del trazador salino eléctricamente conductivo refleja efectivamente fracturas permeables o trayectorias para imágenes geofísicas. Los resultados geofísicos orientan la construcción de modelos numéricos tri-dimensionales de flujo de agua subterránea y transporte de solutos. En un esfuerzo por explorar explicaciones alternativas para los datos tomográficos y trazadores se considera un conjunto de modelos conceptuales que involucran campos de conductividad hidráulica heterogéneos y transferencias de masa de ritmo limitado. La calibración de datos incluye concentraciones de trazadores, el tiempo de llegada de la concentración pico en la salida, y presión hidráulica en régimen permanente. Los resultados del procedimiento de acoplamiento invertido sugieren que mucho de la masa del trazador migró fuera de los tres planos de imagen tomográfica, y que el soluto es probablemente transportado por dos trayectorias a través del sistema. Este trabajo aporta ideas básicas y específicas del sitio en relación con el control de la heterogeneidad de permeabilidades en el flujo de agua subterránea y transporte de solutos en rocas fracturadas.
Résumé Une interprétation intégrée détudes de terrain (radar entre puits, traçages, données hydrauliques) démontre la valeur de la combinaison entre la géophysique des temps finis et les mesures hydrologiques conventionnelles pour une interprétation améliorée dun aquifère de roche fracturée. La tomographie au radar a été mise en uvre durant un traçage artificiel au sel au site de recherche sur lhydrologie des roches fracturées du Service Géologique des US, à proximité du Lac Mirror, Conté de Grafton, Nouvel Hampshire, USA. La présence du traceur électriquement conducteur met en relief, grâce à la géophysique, la présence de fractures ou découlements préférentiels. Les résultats de la géophysique ont permis la construction de modèle hydrogéologique tri-dimensionnel des écoulements et du transport de soluté. Dans loptique dexplorer des interprétations alternatives des données de traçage et de tomographie, différents modèles conceptuels sont utilisés concernant lhétérogénéité des conductivités hydrauliques et des taux limités de transferts de solutés. Les données du calibrage incluent les données de concentration du traceur, le temps darrivée du pic de restitution et les données piézométriques en régime permanent. Les résultats de la procédure dinversion couplée suggèrent quune quantité très importante du traceur migre au delà de la fenêtre de visualisation des tomographies, et que le soluté est transporté via deux voies découlement préférentiel. Ce travail apporte des connaissances de base et spécifiques au site concernant la distribution de la perméabilité dans laquifère et le transport de soluté dans les roches fracturées.
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5.
Major ion geochemistry is used to qualitatively interpret groundwater residence times within an aquifer, and the extent of mixing between aquifers with distinctive mineralogy. In conjunction with hydraulic heads and stable isotope geochemistry, flow paths and inter-aquifer exchange are defined in a fractured-rock aquifer system in the Dandenong Ranges, southeast Australia. Stable isotopes indicate modern seasonal recharge throughout the system. At high elevations in the sub-catchment, which includes both marine Silurian-Devonian sedimentary and Tertiary basalt aquifers, Cl is derived primarily from cyclic salts, and differences in mineralogy result in groundwater from the basalt aquifer having higher TDS contents (123–262 mg/L) and (Ca+Mg)/Na ratios (0.9–1.3) than groundwater from the sedimentary aquifer (TDS: 55–79 mg/L; (Ca+Mg)/Na: 0.1–0.2). At low elevations, in areas of local groundwater discharge, the more regional flow system in the Silurian-Devonian sediments contains additional Cl from water–rock interaction and has distinctly higher TDS contents (517–537 mg/L). Differences in groundwater chemistry between the aquifers and between shallower and deeper flow systems highlights areas of inter-aquifer mixing. This is particularly important for aquifer vulnerability where groundwater quality in the deeper aquifer may be impacted by surface activities.
Resumen Se ha utilizado geoquímica de iones mayores para interpretar cualitativamente los tiempos de residencia del agua subterránea dentro de un acuífero, y el grado de mezcla entre acuíferos con mineralogía característica. De manera conjunta con presiones hidráulicas y geoquímica de isótopos estables, se han definido trayectorias de flujo e intercambio entre acuíferos en un sistema de acuífero de roca fracturada en las Sierras Dandenong, sureste de Australia. Los isótopos estables indican recarga estacional moderada a través del sistema. A elevaciones altas en la sub-cuenca que incluye acuíferos sedimentarios Silúrico-Devónicos y acuíferos basálticos Terciarios, Cl se deriva principalmente de sales cíclicas. Las diferencias en mineralogía resultan en agua subterránea del acuífero basáltico que tiene mayores contenidos TDS (123–262 mg/L) y mayor relación (Ca+Mg)/Na (0.9–1.3) que el agua subterránea de los acuíferos sedimentarios (TDS:55–79 mg/L; (Ca+Mg)/Na: 0.1–0.2). A elevaciones bajas, en áreas de recarga local de agua subterránea, el sistema de flujo más regional en los sedimentos Silúrico-Devónicos contiene Cl adicional que se deriva de la interacción roca-agua y típico contenido TDS más alto (517–537 mg L). Las diferencias en la química del agua subterránea entre los acuíferos y entre los sistemas de flujo más profundo y más somero resalta áreas de mezcla entre acuíferos. Esto es particularmente importante para la vulnerabilidad del acuífero donde la calidad del agua subterránea en el acuífero más profundo puede ser impactada por las actividades superficiales.
Résumé Les ions majeurs sont utilisés pour interpréter quantitativement les temps de résidence des eaux souterraines dans les aquifères, et létendue des zones de mélange entre les aquifères de différentes minéralogies. En regard de la répartition des charges hydrauliques et des informations données par les isotopes stables, les écoulements et les échanges inter-aquifères sont définis dans un aquifère fracturé dans le Dandenong Ranges, SE de lAustralie. Les isotopes stables indiquent des recharges modernes et saisonnières à travers le système aquifère. A haute altitude dans le sous-bassin versant, qui inclut des sédiments du Siluro-Dévonien et des basaltes du Tertiaire, le chlore est dabord dérivé des sels cycliques, et des différences minéralogiques dans les eaux souterraines sont observées selon laquifère : basalte tertiaire (TDS: 123–262 mg/L; Ca+Mg/Ca: 0.9 à 1.3) et sédiments primaires (TDS: 55–79 mg/L; Ca+Mg/Ca: 0.1–0.2). Aux basses altitudes, dans les zones locales de décharge des eaux souterraines, les écoulements les plus régionaux possèdent des teneurs plus élevées en Chlore en provenance des interactions eau—roche, et des TDS plus élevées (515–537 mg/L). Des différences dans la chimie des eaux souterraines entre les aquifères et entre les systèmes découlement de surface et les écoulements profonds mettent en lumière les zones de mélange inter-aquifère. Ceci est particulièrement important pour la définition de la vulnérabilité où la qualité des eaux souterraines en profondeur peuvent subir les impacts des activités de surface.
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6.
Tracer tests are conducted to ascertain solute transport parameters of a single rock feature over a 5-m transport pathway. Two different conceptualizations of double-porosity solute transport provide estimates of the tracer breakthrough curves. One of the conceptualizations (single-rate) employs a single effective diffusion coefficient in a matrix with infinite penetration depth. However, the tracer retention between different flow paths can vary as the ratio of flow-wetted surface to flow rate differs between the path lines. The other conceptualization (multirate) employs a continuous distribution of multiple diffusion rate coefficients in a matrix with variable, yet finite, capacity. Application of these two models with the parameters estimated on the tracer test breakthrough curves produces transport results that differ by orders of magnitude in peak concentration and time to peak concentration at the performance assessment (PA) time and length scales (100,000 years and 1,000 m). These differences are examined by calculating the time limits for the diffusive capacity to act as an infinite medium. These limits are compared across both conceptual models and also against characteristic times for diffusion at both the tracer test and PA scales. Additionally, the differences between the models are examined by re-estimating parameters for the multirate model from the traditional double-porosity model results at the PA scale. Results indicate that for each model the amount of the diffusive capacity that acts as an infinite medium over the specified time scale explains the differences between the model results and that tracer tests alone cannot provide reliable estimates of transport parameters for the PA scale. Results of Monte Carlo runs of the transport models with varying travel times and path lengths show consistent results between models and suggest that the variation in flow-wetted surface to flow rate along path lines is insignificant relative to variability in the amount of diffusive capacity that can be accessed along the transport pathway.
Resumen Delimitando la eficacia de modelos de evaluación con resultados de pruebas de trazadores: una comparación entre dos modelos conceptuales.Se llevaron a cabo pruebas de trazadores para evaluar los parámetros de transporte de solutos en un rasgo rocoso a lo largo de una trayectoria de transporte de 5 m. Dos diferentes conceptualizaciones del transporte de solutos de porosidad doble aportan estimados de las curvas de avance de trazadores. Una de las conceptualizaciones (ritmo único) utiliza un coeficiente de difusión efectiva único en una matriz con profundidad de penetración infinita. Sin embargo, la retención del trazador entre diferentes trayectorias de flujo puede variar debido a que la relación entre la superficie mojada de flujo y el ritmo de flujo difiere entre las líneas de trayectoria. La otra conceptualización (multi-ritmo) utiliza una distribución continua de coeficientes de ritmos de difusión múltiple en una matriz con capacidad variable pero finita. La aplicación de los dos modelos con los parámetros estimados en base a las curvas de avance de trazadores producen resultados de transporte que difieren en varios órdenes de magnitud, tanto en concentración pico como en el tiempo en que se alcanza la concentración pico, en las escalas de evaluación de eficacia (PA) de tiempo y longitud (100,000 años y 1,000 m). Estas diferencias se examinan mediante el cálculo de límites de tiempo en que se considera que la capacidad difusiva actúa como un medio infinito. Estos límites se comparan en ambos modelos conceptuales y contra los tiempos característicos para difusión en escalas de PA y de prueba de trazador. Adicionalmente, se examinan las diferencias entre los modelos calculando de nuevo los parámetros para el modelo multi-ritmo a partir del modelo tradicional de doble porosidad a escala PA. Los resultados indican que para cada modelo la cantidad de la capacidad difusiva que actúa como un medio infinito sobre la escala de tiempo especificada explica las diferencias entre los resultados del modelo y que las pruebas de trazadores por sí solas no aportan cálculos confiables de los parámetros de transporte para la escala PA. Los resultados provenientes de corridas Monte Carlo de los modelos de transporte con distintos tiempos de viaje y diferentes longitudes de trayectorias muestran resultados consistentes entre modelos y sugieren que la variación en la relación de superficie de flujo mojada a ritmo de flujo a lo largo de las líneas de trayectoria es insignificante en relación con la variabilidad en la cantidad de capacidad difusiva que puede alcanzarse a lo largo de la trayectoria de transporte.
Résumé Contraindre le bilan des performances des modèles avec les résultats de traçages: une comparaison entre deux modèles conceptuels.Des tests de traçage sont mis en oeuvre pour étudier les paramètres de transport de soluté dune roche sur une longueur de 5 m. Deux différents modèles de transport de soluté dans un milieu à double porosité fournissent des estimation des courbes de restitution. Lune des conceptualisations (unique taux de restitution) emploie un seul coefficient effectif de diffusion dans une matrice possédant une pénétration infinie en profondeur. Par ailleurs, la rétention du traceur entre les différentes lignes découlement peut varier comme le rapport des débits aux surfaces mouillées et comme le rapport de la différence de débits entres les lignes découlement. Lautre conceptualisation (taux multiple) emploie une distribution continue de coefficients de diffusion dans une matrice à capacité variable et finit. Lapplication de ces deux modèles avec les pa! ramètres estimés grâce aux courbes de restitution produit des résultats de transport qui différent de plusieurs ordres de grandeur dans la magnitude du pic, le temps du pic de concentration, au bilan des performances (PA) et aux échelles de distance (100,000 ans et 1,000 m). Ces différences sont éxaminées par lintermédiaire des temps limites pour que la capacité diffusive équivaille à un milieu infini. Ces limites sont comparées à travers les modèles conceptuels ainsi que les temps caractéristiques de diffusion à léchelle du test de traçage et à léchelle du PA. Par ailleurs, les différences entre les modèles sont éxaminées en réestimant les paramètres pour le modèle à taux multiple à partir des résultats du modèle à double porosité à léchelle du PA. Les résultats indiquent que pour chaque modèle la valeur de la capacité diffusive dans un milieu infini sur une période de temps spécifiée explique les différences entre les modèles et le ! fait que le test de traçage seul ne permet pas de déterminer les paramètres de transport à léchelle du PA. Les résultats des simulations Monte Carlo du modèle de transport avec des temps et des distances de transport variables montrent des résultats concordances entre les différents modèles et suggère que la variation que la variation entre surface mouillée et le rapport de la différence de débits entre les lignes découlement est insignifiante, en regard de la variabilité du montant de la capacité diffusive qui peut être accessible le long de la ligne de transport.
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7.
An example of groundwater resources evaluation methodology by numerical modeling in the complex, unconsolidated, multi-aquifer system of the Swidnica area (~627 km2) is presented. In this study Groundwater Modeling System (GMS) was used to develop a conceptual model on the basis of data from several hundred boreholes and to calibrate a numerical, multi-aquifer model. A steady state calibration was performed using historical natural groundwater table (quasi-natural simulation) data and abundant pumping test transmissivity data. The calibrated recharge was first spatially distributed based on surface lithology and then adjusted until a good match between calculated and measured heads was obtained. The quasi-natural simulation budget input of ~165,000 m3/day consisted of 40.5% of lateral inflow from the SW fault model boundary, 34.5% of average net recharge from precipitation, 13% of infiltration from the Mietkowskie Lake and 12% of river infiltration. The budget output (the same as input) consisted of ~ 88% of river drainage and ~ 12% of lateral outflow. The final, abstraction-influenced simulation representing the current stationary condition was used to verify the model by cross referencing present well drawdowns with well abstractions and by comparison of the groundwater discharge to the rivers with the field baseflow measurements. In this simulation, the total well abstraction of ~53,000 m3/d resulted in 9% increase in overall water balance up to ~180,000 m3/day, 38% increased river infiltration, 24% reduced river drainage, 17% reduced lateral outflow and ~3 times increased downward leakage to the deepest, productive aquifer. The Swidnica study case shows an example, which analyzes an impact of well abstractions on the decline of groundwater table and river discharges, concluding that reserves of renewable water resources are still available. It shows also, that by setting up a conceptual model within the numerical model environment and by applying a quasi-3D solution, complex multi-aquifer systems can be well and efficiently modeled.
Resumen Se presenta un ejemplo de metodología de evaluación de recursos de aguas aubterráneas por medio de modelación numérica en el sistema multi-acuífero, complejo, no consolidado del área de Swidnica (~627 km2). Em este estudio se utilizó un sistema de modelamiento de aguas subterráneas (GMS) para desarrollar un modelo conceptual sobre la base de datos de varios cientos de pozos y para calibrar un modelo multi-acuífero numérico. Se llevó a cabo calibración de un estado constante mediante el uso de datos históricos del manto de aguas subterráneas (simulación casi natural) y de abundantes datos de transmisividad de las pruebas de bombeo. En primer lugar se distribuyó la recarga calibrada en base a la litología de superficie y luego se ajustó hasta obtener una buena correlación entre las cimas calculadas y las medidas. El casi natural presupuesto en la simulación de ~165,000 m3/día consistió de 40.5 % de influjo lateral del límite del modelo de la falla SO, 34.5% de recarga neta promedio de precipitación, 13 % de infiltración del lago Mietkowskie y 12% de infiltración de los ríos. El presupuesto de los productos (output) (igual que el input)consistió de ~ 88 % de drenaje de los ríos y ~ 12 % de flujo lateral. La simulación final, influida por la abstracción, que representa la condición estacionaria actual se utilizó para verificar el modelo mediante la verificación cruzada de los conos de abstracción actuales con abstracciones de los pozos y mediante la comparación de la descarga de aguas subterráneas a los ríos con las medidas de flujo de base de terreno. En esta simulación, la abstracción total de los pozos de ~53,000 m3/d dio como resultado un incremento de 9 % en el balance de gua total de hasta ~180,000 m3/día, un incremento de 38 % infiltración de los ríos, una reducción de 24 % del drenaje a los ríos, una reducción de 17 % del eflujo lateral y un incremento de ~3 veces de filtración hacia abajo al acuífero má profundo productivo. El caso de estudio Swidnica muestra un ejemplo que analiza el impacto de las instalaciones de abstraccion de pozos sobre el decrecimiento del mato de aguas subterráneas y descargas de ríos. Sin embargo, la conclusión es que las reservas de recursos aguas renovables están disponibles todavía. También muestra que los sistemas multi-acuíferos complejos se puede modelar eficientemente y satisfactoriamente al establecer un modelo conceptual dentro del ambiente de un modelo numérico y mediante la aplicación de soluciones casi 3D.
Resumé Un exemple méthodologique dévaluation des ressources en eau souterraine par modélisation numérique dun système aquifère multiple complexe et non-consolidé de la région de Swidnica (~627 km2) est présenté. Le système de modélisation de leau souterraine GMS (Groundwater Modeling System) est utilisé afin de développer un modèle conceptuel basé sur les données provenant de plusieurs centaines de puits, ainsi que pour caler le modèle numérique daquifère multiple. Une calibration en régime permanent a été effectuée en utilisant les données historiques du niveau naturel de la nappe phréatique (simulation quasi-naturelle) et les données de transmissivité provenant de nombreux essais de pompage. La recharge calibrée a été obtenue en utilisant dabord des valeurs spatiallement distribuées en fonction de la lithologie de surface qui ont par la suite été ajustées jusquà ce quune bonne correspondance entre les charges mesurées et simulées soit obtenue. Le bilan des intrants deau pour la simulation quasi-naturelle de ~165,000 m3/j est réparti comme suit: 40.5% provenant dentrée deau latérale le long de la limite sud-ouest du modèle qui représente une faille, 34.5% de recharge moyenne nette provenant des précipitations, 13% dinfiltration provenant du lac Mietkowskie et 12% dinfiltration provenant de rivières. Le bilan des extrants deau qui forme le même volume que les intrants est réparti entre ~88% de drainage par les rivières et ~12% découlement latéral. La simulation finale influencée par le captage qui représente les conditions actuelles a été utilisée afin de vérifier le modèle en comparant le rabattement actuel avec le captage des puits et en comparant lécoulement deau vers les rivières avec les valeurs découlement de base des rivières mesurées sur le terrain. Dans cette simulation, le total deau pompé (~53,000 m3/j) produit une augmentation de 9% dans le bilan deau total qui devient ~180,000 m3/j, une augmentation de 38% dinfiltration par les rivières, une réduction de 24% du drainage par les rivières, une réduction de 17% de lécoulement de sortie latéral et une augmentation denviron 3 fois du drainage vers le bas vers laquifère le plus productif. Létude de cas de Swidnica montre un exemple qui analyse limpact dinstallation de puits de captage sur le déclin de la nappe phréatique et sur la décharge dans les rivières, en concluant par contre, que les réserves en eau renouvelable sont toujours disponibles. Cet exemple montre également quen construisant un modèle conceptuel avec un environnement de modèle numérique et quen appliquant une solution quasi 3D, les systèmes multiaquifères complexes peuvent être bien et efficacement modélisés.
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8.
Ecological constraints in subsurface environments relate directly to groundwater flow, hydraulic conductivity, interstitial biogeochemistry, pore size, and hydrological linkages to adjacent aquifers and surface ecosystems. Groundwater ecology has evolved from a science describing the unique subterranean biota to its current form emphasising multidisciplinary studies that integrate hydrogeology and ecology. This multidisciplinary approach seeks to elucidate the function of groundwater ecosystems and their roles in maintaining subterranean and surface water quality. In aquifer-surface water ecotones, geochemical gradients and microbial biofilms mediate transformations of water chemistry. Subsurface fauna (stygofauna) graze biofilms, alter interstitial pore size through their movement, and physically transport material through the groundwater environment. Further, changes in their populations provide signals of declining water quality. Better integrating groundwater ecology, biogeochemistry, and hydrogeology will significantly advance our understanding of subterranean ecosystems, especially in terms of bioremediation of contaminated groundwaters, maintenance or improvement of surface water quality in groundwater-dependent ecosystems, and improved protection of groundwater habitats during the extraction of natural resources. Overall, this will lead to a better understanding of the implications of groundwater hydrology and aquifer geology to distributions of subsurface fauna and microbiota, ecological processes such as carbon cycling, and sustainable groundwater management.
Resumen Los entornos ecológicos en ambientes subsuperficiales están relacionados directamente con el flujo de agua subterránea, la conductividad hidráulica, biogeoquímica intersticial, tamaño de los poros, y vínculos hidrológicos con acuíferos adyacentes y ecosistemas superficiales. La ecología del agua subterránea ha evolucionado a partir de una ciencia que describe la biota subterránea única hasta alcanzar la forma actual que enfatiza estudios multidisciplinarios que integran hidrogeología y ecología. Este enfoque multidisciplinario busca clarificar la función de los ecosistemas de agua subterránea y sus roles en el mantenimiento de la calidad de agua superficial y subterránea. En ecotonos de agua superficial y de acuíferos, los gradientes geoquímicos y biopelículas microbiales median transformaciones de calidad de agua. La fauna subsuperficial (estigofauna) se alimenta de biopeliculas, altera el tamaño de los poros intersticiales mediante su movimiento, y transporta físicamente material a través del ambiente de aguas subterráneas. Además, los cambios en sus poblaciones aportan señales de decadencia de calidad de agua. La mejor integración de ecología de aguas subterráneas, biogeoquímica, e hidrogeología incrementará significativamente nuestro entendimiento de ecosistemas subterráneos, especialmente en términos de bioremediación de aguas subterráneas contaminadas, mantenimiento o mejoramiento de calidad de agua superficial en ecosistemas dependientes de agua subterránea, y protección mejorada de habitats de agua subterránea durante la extracción de recursos naturales. Sobretodo, esto conducirá a un mejor entendimiento de las implicaciones de la hidrología de aguas subterráneas y geología del acuífero, de las distribuciones de fauna subsuperficial y microbiota, procesos ecológicos tal como ciclado de carbono, y gestión sostenible de aguas subterráneas.
Résumé Les contraintes écologiques dans les environnements de subsurface sont en relation directe avec les écoulements des eaux souterraines, la conductivité hydraulique, la biogéochimie des milieux interstitiels, la taille des pores, et les liens hydrologiques avec les aquifères et les écosystèmes adjacents. Lécologie des eaux souterraines a évolué dune science décrivant uniquement les biotopes souterrains à des études multidisciplinaires qui intègrent lécologie et lhydrogéologie. Lapproche multidisciplinaire cherche à élucider le fonctionnement des écosystèmes souterrains et leur rôle consistant à maintenir la qualité des eaux souterraines et de surface. Dans les écotones des eaux de la surfaces des aquifères, les gradients géochimiques et les biofilms microbiologiques contrôlent les transformations de la qualité de leau. La faune de subsurface (stygofauna) construisent les biofilms, altèrent la taille des pores interstitiels à travers leur mouvement, et transportent physiquement des matériaux à travers lenvironnement des eaux souterraines. Par ailleurs, les changements de leur population signalent un déclin de la qualité de leau.Une meilleure intégration de lécologie des eaux souterraines, de la biogeochimie, et de lhydrogéologie pourra faire avancer de manière efficace de notre compréhension des écosystèmes souterrains, et spécialement en terme de bioremédiation des eaux souterraines contaminées, de maintenance et damélioration de la qualité des eaux de surface dépendant des écosystèmes souterrains, et lamélioration de la protection des habitats des eaux souterraines durant lextraction des ressources naturelles. En général, cela conduira à une meilleure compréhension de limplication de lhydrogéologie et de la géologie des aquifères à la distribution de la faune de subsurface et aux microbiota, aux processus écologiques tels que les cycles du carbone, et la gestion durable des eaux souterraines.
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Dealing with spatial heterogeneity   总被引：16，自引：5，他引：11  
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A multi-electrode resistivity survey, carried out over metasedimentary strata and metavolcanics in the Harare greenstone belt in northeastern Zimbabwe as part of a groundwater resources investigation, illustrates the ability of this technique to produce high-resolution images of the subsurface, which are useful for groundwater resources assessment. The resistivity results provide a clear view of the thickness of the weathered regolith and of the distribution of the various lithological units. Using a combination of apparent formation resistivity and inferred depth of weathering, it is possible to characterize the various lithologies on the geophysical profiles. These assigned lithologies show excellent correlation with the mapped geology, and the main lithologies, metabasalt, meta-arenite, granodiorite and banded iron formation can be clearly identified. The banded iron formation is characterized by low resistivity values, while a combination of the depth of weathering and resistivity values are used to distinguish between the meta-arenite on one hand and the metabasalt and granodiorite on the other. The multi-electrode method is successful in identifying potentially favourable zones for obtaining groundwater, such as areas with a maximum depth of weathered regolith, zones of fracturing and faulting, and high porosity and permeability zones associated with lithological contacts.
Resumen Un estudio de resistividad multi-electrodo que se llevó a cabo en estratos meta sedimentarios y metavolcánicos en el cinturón de rocas verdes de Harare, en la parte noreste de Zimbabwe, como parte de una investigación de recursos de agua subterránea, ilustra la capacidad de esta técnica para producir imágenes de alta resolución de la subsuperficie, las cuales son útiles para la evaluación de los recursos da agua subterránea. Los resultados de resistividad suministran una visión clara el espesor del regolito meteorizado y de la distribución de varias unidades litológicas. Mediante el uso de una combinación de resistividad aparente de formación y de una profundidad inferida de meteorización, es posible caracterizar las diferentes litologías en los perfiles geofísicos. Estas litologías asignadas muestran una excelente correlación con la cartografía geológica y se pueden identificar las litologías predominantes como metabasalto, meta-arenita, granodiorita y formación de hierro bandeado. Esta última se caracteriza por valores bajos de resistividad, mientras que se utiliza una combinación de profundidad de meteorización y valores de resistividad, para distinguir entre meta-arenita por un lado y metabasalto y granodiorita por el otro. El método multi-electrodo es exitoso para identificar zonas potencialmente favorables para captar agua subterránea, las cuales pueden ser áreas con una profundidad máxima de regolito meteorizado, o bien zonas de fracturamiento y fallamiento, o también zonas de porosidad y permeabilidad altas asociadas con contactos litológicos.
Résumé La prospection électrique par la méthode de multiélectrodes, effectuée pour linvestigation des eaux souterraines cantonnés dans des roches métamorphiques dorigine sédimentaire et volcanique de la ceinture de Harare-Zimbabwe a mis en évidence les possibilités de cette technique de réaliser des images à grande résolution du sous-sol qui sont très utiles pour lévaluation de la ressource en eaux souterraines. Daprès la distribution de la résistance il résulte une image très claire de lépaisseur des regolithes altérés ainsi que de la distribution des différentes unités lithologiques. Daprès les profiles géophysiques on peut caractériser les différents lithologies en utilisant les résistivités apparentes de la formation respective et les informations sur la profondeur de la zone altérée. Les lithologies ainsi déterminées montrent une excellente corrélation avec les cartes géologiques et on peut très bien identifier les lithologies principales comme les metabasaltes et les meta-arenites, les granodiorites et les formations de fer rubanées. Cettes dernières sont caractérisées par des faibles valeurs de la résistivité, tandis que en utilisant les résistivité et la profondeur de la zone altérée on peut distinguer les meta-arenites de granodiorites et des metabasaltes. La méthode des multiélectrodes est donc capable didentifier des formations favorables à laccumulation en eau comme les zones de faille et des fractures, ainsi que les zones à grande porosité et perméabilité, associées aux contactes lithologiques.
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This report describes the fracture-scale mechanisms acting on solute transport in fractured aquifers under natural-flow conditions. It focuses on low-permeability rocks where advection in the matrix is negligible compared with that in fractures. The relevant transport mechanisms detailed have been identified by experimental and theoretical studies over the past 30 years: advection and hydrodynamic dispersion, channeling effects, matrix diffusion, and sorption reactions. This review is intended to emphasize the fundamental concepts and to draw up a reader's guide through an extensive bibliography by linking key problems to key papers. These concepts might be integrated into transport models, but their influence at the large scale, however, remains an open question that is not dealt with in this review.
Resumen Este informe describe los mecanismos que actúan a escala de fractura en el transporte de solutos en acuíferos fracturados, bajo condiciones de flujo natural. Se centra en rocas de baja permeabilidad en las que la advección en la matriz es despreciable en relación con la advección en las fracturas. Los mecanismos de transporte relevantes han sido identificados mediante estudios experimentales y teóricos realizados en los últimos 30 años. Consisten en advección y dispersión hidrodinámica, influencia de los canales, difusión en la matriz y reacciones de sorción. Esta revisión pretende enfatizar en los conceptos fundamentales y generar una guía para el lector por medio de una bibliografía abundante que relaciona los problemas clave con artículos clave. Estos conceptos podrían ser integrados en modelos de transporte, pero su influencia a gran escala es todavía un tema no resuelto, el cual no se aborda en este trabajo.
Résumé Ce rapport décrit les mécanismes agissant sur le transport de soluté dans les aquifères fissurés en régime d'écoulement naturel. L'accent est mis sur les roches peu perméables, où le transport par convection dans la matrice est négligeable devant la convection dans les fractures. Les mécanismes de transport sont analysés à l'échelle de la fracture: convection et dispersion hydrodynamique, chenalisation, diffusion dans la matrice et réactions de sorption. L'objectif de ce travail est double: d'une part, mettre en avant les concepts fondamentaux pouvant être intégrés dans les modèles de transport, et d'autre part, établir un "guide" permettant au lecteur de s'orienter à travers une bibliographie abondante, en reliant chaque sujet abordé à quelques articles clés. Notons que l'influence de ces mécanismes sur le transport à grande échelle reste un problème clé qui ne sera pas abordé ici.
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Many coastal areas have been intensively urbanized because people living and working on or near coastlines are increasing. Land reclamation from the sea and high-rise buildings are common approaches to satisfying the growing needs for more housing and other land use. Coastal areas are usually the ultimate discharge zones of groundwater systems. Using a coastal area in Hong Kong as a case study, this paper discusses the change in a groundwater system due to land reclamation and construction of building foundations in a coastal area. The upper part of the study area is in a nearly natural state, whereas the lower part is probably one of the most extensively developed areas in the world. It is evident that the groundwater flow system in this area has been changed over the last century. The piezometers in the transitional zone between the natural slopes and the urbanized areas indicate significant response to rainfall and obvious upward groundwater flow. To understand these piezometric responses to rainfall, a cross section is selected for detailed study using a two-dimensional multilayered numerical model. The parameters and structure of the aquifer system are calibrated by comparing the simulated and observed water levels. To reproduce the observed behavior of the groundwater system, the model has to include two important characteristics: a highly permeable zone at the rockhead and a reduction in hydraulic conductivity of 14–20 times in the urbanized area. The simulation demonstrates that both land reclamation along the coastline and deep foundations have contributed to the modification of the flow system, but the deep foundations have the most profound impact, especially when a high conductivity zone is present at the rockhead.
Resumen Muchas áreas costeras han sido urbanizadas de manera intensiva, debido a la presión creciente de la gente que quiere vivir y trabajar en estos sitios. Los terrenos arrebatados al mar y los edificios de gran altura, son las respuestas comunes para satisfacer las necesidades de mas vivienda y usos nuevos para el suelo. Las áreas costeras son comúnmente las zonas de descarga final de los sistemas de agua subterránea. A través de un área costera en Hong Kong, tomada como estudio de caso, este artículo discute el cambio causado en un sistema de agua subterránea, debido a la recuperación de terrenos anteriormente cubiertos por el mar y a la construcción de cimientos de edificios en la zona costera. La parte más alta de la área de estudio está casi en su estado natural, mientras que la parte baja es probablemente una de las áreas más extensas en su tipo y más desarrolladas en el mundo. Es evidente que el sistema de flujo del agua subterránea en esta área ha sido cambiado a lo largo del último siglo. Los piezómetros en la zona transicional, entre los taludes naturales y las áreas urbanizadas, muestran una respuesta notable a la lluvia y un flujo evidente hacia arriba del agua subterránea. Para entender estas respuestas piezométricas a la lluvia, se seleccionó una sección vertical para estudio detallado, utilizando un modelo numérico bidimensional multicapa. Los parámetros y estructura del sistema acuífero son calibrados mediante la comparación de los niveles de agua observados y simulados. Para reproducir el comportamiento observado del sistema de agua subterránea, el modelo ha incluido dos características importantes: Una zona altamente permeable en la parte más elevada y una reducción de 14 a 20 veces en la conductividad hidráulica, dentro de la zona urbanizada. La simulación demuestra que tanto los terrenos recuperados del mar, como las cimentaciones profundas a lo largo de la línea de costa, han contribuido a la modificación del sistema de flujo, pero las cimentaciones profundas han causado el mayor impacto, especialmente cuando se presenta una zona de alta conductividad en la parte más elevada del área.
Résumé La plupart des zones côtières ont été intensivement urbanisé due à la croissance de la population qui travaille et vive sur les zones littorales. La récupération des terrains sur la mer ainsi que la construction des grandes immeubles sont les moyens usuels utilisés pour satisfaire les demandes accrues de logement. Dhabitude les zones côtières représentent lexutoire final des aquifères. En utilisant la zones côtière de Hong Kong comme un étude de cas cet article analyse les changements dans les systèmes aquifères produits par la récupération des terrains et par les fondations des grandes immeubles. Tendis que la partie supérieure de la zone étudiée se trouve presque à létat naturel, la partie inférieure représente une des zones les plus développée du monde. Il est donc évident que la circulation des eaux souterraines a été modifiée pendant le dernière siècle. Les piézomètres remplacés entre les versants et la zone urbanisée montrent une réponse significative aux précipitations ainsi quune hausse générale des niveaux. Pour mieux comprendre la réponse des niveaux aux plues on a modélisé lécoulement dans une coupe vericale en utilisant un modèle numérique multicouches. Les paramètres et la strucure du système aquifère ont été calés en comparant les niveaux calculés et mesurés. Affin de reproduire les niveaux mesurés le modèle doit considérer deux caratéristiques importantes: une zone périglaciaire à grande perméabilité et une diminution jusqu à vingt fois de la perméabilité dans les zone urbanisées. La simulation a mis en évidence que les récupération des terrains au long du littoral aussi bien que les fondations profondes ont modifié lécoulement mais que les dernières ont limpact le plus important surtout lorsquil sagit de la zone périglaciaire à grande perméabilité.
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Although, the Eastern Desert of Egypt forms about 22% of the surface area of the country, the area is undeveloped due to the limited availability of water. The morphologic units of the Eastern Desert consist of a number of drainage basins covering about 147,820 km2 (66.5% of the total surface area of the Eastern Desert). The basins drain the occasional rainwater, either towards the Nile Valley or to the Red Sea, causing flood hazards. The availability of water from the hydrologic systems of these basins could be improved by constructing runoff controlling systems in these areas (e.g. dykes and partially effective dams), which could save and make use of a considerable amount of water. The groundwater resources in the Eastern Desert can be divided into four main water-bearing units: the fractured crystalline Pre-Cambrian aquifer, the Nubian sandstone aquifer, the fractured limestone and sandstone aquifer and the Quaternary aquifer. The most productive aquifer is the Nubian sandstone while the fractured limestone and sandstone (Miocene) are only productive along the eastern part of the desert. The Quaternary aquifer occurs along the major dry washes (wadis) and is considered of limited potential as it is recharged mainly from the occasional rainfall. Detailed assessment of these aquifers should be carried out locally for further development of the area.
Resumen Aunque el Desierto Oriental de Egipto constituye alrededor del 22% de la superficie del país, esta área no se encuentra desarrollada por causa de la escasez de agua. Las unidades morfológicas del Desierto Oriental consisten de un número de cuencas de drenaje que cubren alrededor de 147,820 km2 (66.5% del área superficial total del Desierto Oriental). Estas cuencas drenan las aguas lluvias ocasionales, bien hacia el Valle del Nilo o hacia el Mar Rojo, causando amenazas de inundación. La disponibilidad de agua a partir de los sistemas hidrológicos de estas cuencas, puede ser mejorada al construir sistemas de control de escorrentía allí (Ej. Diques y presas de efectividad parcial), las cuales podrían almacenar y permitir el uso de una cantidad considerable de agua. Los recursos de agua subterránea en el Desierto Oriental, pueden dividirse en cuatro unidades principales portadoras de agua: El acuífero fracturado cristalino Pre – Cámbrico, el acuífero de la Arenisca de Nubia, el acuífero de arenisca y caliza fracturadas y el acuífero Cuaternario. El acuífero más productivo es la arenisca de Nubia, mientras que la arenisca y caliza fracturadas (Mioceno), son productivas únicamente a lo largo de la parte oriental del desierto. El acuífero Cuaternario se encuentra a lo largo de las corrientes intermitentes mayores (Wadis) y se le considera de potencial limitado por ser recargado principalmente a partir de lluvia ocasional. Una evaluación detallada de estos acuíferos debe llevarse a cabo localmente, para el desarrollo adicional de esta área.
Résumé Bien que le Désert Est occupe 22% de la surface de lEgypte, la région est sousdeveloppée à cause de la ressource en eau limitée. Les unités morphologiques consistent en des bassins drainant qui couvrent une surface de 147,820 km2 ,représentant 66.6% de la surface du Désert Est. Les bassins drainent les plues intermittentes vers la vallée du Nil ou vers la Mer Rouge en provocant des inondations. On peut augmenter la ressource en eau dans cette région en réalisant des systèmes de contrôle de ruissellements (des digues...) qui peuvent sauver et utiliser un volume considérable deau. La ressource en eau souterraine du Désert Est est cantonnée dans quatre grandes structures: l› aquifère fracturé cristallin Précambrien, l› aquifère gréseux Nubien, l› aquifère calcaire et gréseux et l› aquifère quaternaire. Le plus productif est l› aquifère gréseux Nubien tendis que les calcaire et les grèses dage miocène sont productives seulement dans la partie est du désert. L› aquifère quaternaire se trouve au long des oueds sèches et on considéré quil a un potentiel limité, étant rechargé seulement par les plues intermittentes. Pour le futur développement de la région il est nécessaire une évaluation détaillée, à léchelle locale de ces aquifères.
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The Valle de Toluca aquifer, located in the Highlands of Mexico, is subject to intensive exploitation to meet the water demand in the valley, as well as for part of Mexico City. This intensive exploitation has produced a decline in groundwater level, land subsidence problems and a decrease in river and spring flows. This study is aimed at determining the extent to which the intensive groundwater abstraction is able to affect and modify the chemical characteristics of the water, using statistical techniques and historical data on the main physico-chemical parameters. Some changes in the chemical characteristics have been verified; initial water abstractions were mainly derived from a local flow zone (rainwater recharge and lateral flows from other aquifers), but currently the chemical characteristics are those of a regional flow zone, revealed by waters of sodium bicarbonate type. An increase in nitrate content has also occurred, although only occasionally is the limit for potable water (50 mg NO3- L-1) exceeded.
Resumen El acuífero del Valle de Toluca, localizado en el Altiplano Mexicano, se encuentra sometido a una intensa explotación para cubrir las necesidades de agua en el propio valle, así como parte de las de Ciudad de México. Los altos niveles de explotación han provocado el descenso del nivel piezométrico, problemas de subsidencia, disminución de caudales en ríos y desecación de manantiales. Este estudio pretender determinar en qué grado esta intensiva extracción del agua subterránea es capaz de afectar y modificar el quimismo del agua. Para ello se han empleado técnicas estadísticas y datos históricos de los principales parámetros físico-químicos. Se ha podido comprobar que existen algunos cambios en el quimismo, ya que, inicialmente, el agua extraída del acuífero estaba ligada en gran medida a un flujo local (recarga por agua de lluvia y por alimentación lateral desde otros acuíferos) mientras que ahora el quimismo es característico de un flujo regional, puesto de manifiesto por aguas de tipo bicarbonatado sódico. Adicionalmente, también se ha producido un aumento del contenido de nitratos, aunque sólo de forma ocasional se sobrepasa el límite para agua potable (50 mg NO3– L–1).
Résumé Laquifère Valle de Toluca, localisé dans les Hautes Terres du Mexique, est sujet à lexploitation intensive pour combler la demande importante en eau dans la vallée et dans une partie de Mexico. Cette exploitation intensive a causé une baisse importante des niveaux piézométriques, des problèmes daffaissement et de baisse de débits des sources et des rivières. Cette étude a pour objectif de déterminé la limite jusquà laquelle lexploitation intensive pourra affecté et modifié les caractéristiques chimiques de leau, en utilisant des techniques statistiques et des données historiques des principaux paramètres physico-chimiques. Certains changements des caractéristiques chimiques ont été vérifiés ; les premières eaux captées ont été compensées par dautres zones dalimentation (recharge par les eaux de pluie et écoulements latéraux venant dautres aquifères), mais couramment les caractéristiques chimiques sont bien ceux de la zone découlement régional, à faciès sodi bicarbonaté. Une augmentation des concentrations en nitrate est également mis en valeur, néanmoins la limite de potabilité (50 mg/l) est rarement dépassée.
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The site of the future Saligny low- and intermediate-level waste repository presents a rather deep unsaturated zone consisting of a pile of loess and clay, underlain by a calcareous aquifer. Van Genuchten parameters were first estimated in laboratory on samples collected from all the horizons, at different depths. In a second kind of test, moisture parameters were estimated from the natural water content profiles, observed in some wells, by inversion of the unsaturated flow equation. Based on the solution of the inverse problem as well as of the sensitivity analyses a simple physical model of the vadose zone was determined, consisting of a layered sequence that was subjected to a constant infiltration flux. Radionuclide migration was simulated in a vertical cross section made along the most probable path from the repository towards the surface water discharge zone. For radionuclide release, a source term was evaluated by ensuring a conservative estimate of cell inventory during the cell-filling operation. According to the simulation results, for the medium half-life nuclides, the unsaturated zone is a perfect barrier, whereas the long half-life isotopes break through in the aquifer at significant concentrations.
Resumen El sitio del futuro repositorio para desechos de nivel bajo e intermedio, denominado Saligny, presenta una zona no saturada bastante profunda, consistente en un depósito de loess y arcilla, subyacido por un acuífero calcáreo. Los parámetros de Van Genuchten se estimaron por primera vez en laboratorio, a partir de muestras recolectadas de todos los horizontes, a diferentes profundidades. En un segundo tipo de prueba se estimaron los parámetros de humedad a través de la inversión de la ecuación de flujo no saturado, a partir de los perfiles naturales que contienen agua, observados en algunos pozos. Con base en la solución del problema inverso, así como también en análisis de sensibilidad, se determinó un modelo físico simple de la zona vadosa, el cual consiste de una secuencia estratificada sometida a un flujo de infiltración constante. La migración del radioisótopo fue simulada en una sección vertical, hecha a lo largo del camino más probable entre el repositorio y la zona de descarga en el agua superficial. Para la liberación del radioisótopo se evaluó la fuente, asegurando un estimativo conservador del inventario de celdas durante la operación de llenado de celdas. De acuerdo con los resultados de la simulación, para los isótopos con vida media intermedia, la zona no saturada es una barrera perfecta; mientras que los isótopos con vida media larga irrumpen en el acuífero con concentraciones importantes.
Résumé Le futur stockage de déchets radioactifs de faible et moyenne activité de Saligny est caractérisé par une zone non-saturée assez profonde qui consiste dans des dépôts de loess et dargile qui couvrent un aquifère calcaire. Dans une première étape, les paramètres de van Genuchten ont été déterminés en laboratoires sur des échantillons prélevés de toutes les couches, à des profondeurs différentes. Dans une seconde étape les mêmes paramètres ont été estimés, comme un solution du problème inverse à partir de profils de la saturation en eau, mesurés dans des forages. Les résultats du problème inverse, ainsi que l› analyse de sensibilité ont mené à un modèle multi- couches de la zone non-saturé, rechargé par un flux constant. On a simulé le transport des radionucléides dans une coupe verticale, construite au long du trajet le plus probable entre le stockage et les eaux de surface. Le flux de radionucléides relâchés a été estimé en considérant une valeur consevative pour la masse totale stocké. D› après les résultats de la simulation la zone non saturée forme une barrière presque parfaite pour les radionucléides de période moyenne, denvirons de 30 ans, tendis quelle est traversée avec des concentrations assez importantes par des isotopes à grande période.
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A regional hydrogeochemical model was developed to evaluate the geochemical evolution of different groundwaters in an alluvial aquifer system in the Interior of Oman. In combination with environmental isotopes the model is able to extract qualitative and quantitative information about recharge, groundwater flow paths and hydraulic connections between different aquifers. The main source of water to the alluvial aquifer along the flow paths of Wadi Abyadh and Wadi Muaydin in the piedmont is groundwater from the high-altitude areas of the Jabal Akhdar and local infiltration along the wadi channels. In contrast, the piedmont alluvial aquifer along Wadi Halfayn is primarily replenished by lateral recharge from the ophiolite foothills to the east besides smaller contributions from the Jabal Akhdar and local infiltration. Further down gradient in the Southern Alluvial Plain aquifer a significant source of recharge is direct infiltration of rain and surface runoff, originating from a moisture source that approaches Oman from the south. The model shows that the main geochemical evolution of the alluvial groundwaters occurs along the flow path from the piedmont to the Southern Alluvial Plain, where dedolomitization is responsible for the observed changes in the chemical and carbon isotope composition in these waters.
Resumen Un modelo hidrogeoquímico regional fue desarrollado, para evaluar la evolución geoquímica de diferentes aguas subterráneas en un sistema acuífero aluvial ubicado en el interior de Omán. El modelo, en combinación con isótopos ambientales, es capaz de obtener información cualitativa y cuantitativa sobre recarga, direcciones de flujo de agua subterránea y sobre las conexiones hidráulicas entre diferentes acuíferos. La fuente principal de agua para el acuífero aluvial en el piedemonte son las aguas subterráneas, a lo largo de las direcciones de flujo del Wadi Abyadh y del Wadi Muaydin, desde las áreas de gran altura de Jabal Akhdar y como infiltración local a lo largo de los canales del wadi. En contraste, el acuífero aluvial del piedemonte a lo largo del Wadi Halfayn, esta alimentado principalmente por recarga lateral desde las partes bajas de las montañas de ofiolitas hacia el Este, además por pequeñas contribuciones desde el Jabal Akhdar e infiltración local. Siguiendo gradiente abajo en el acuífero de la Llanura Aluvial del Sur, allí tanto la infiltración directa de lluvia, como la escorrentía superficial constituyen fuentes significativas de recarga, las cuales se originan en una fuente de humedad que llega a Omán proveniente del Sur. El modelo muestra, que la evolución geoquímica principal de las aguas subterráneas en el aluvión, sucede a lo largo de la dirección de flujo, que va desde el piedemonte hacia la Llanura Aluvial Sur, en donde el proceso de des-dolomitización es el responsable de los cambios observados en la composición química y también del contenido de isótopos de carbono en estas aguas.
Résumé On a développé un modèle régional hydrogéochimique pour évaluer lévolution géochimique des différentes eaux souterraines dans le système aquifère de lintérieur dOman. Avec la contribution des isotopes denvironnement, le modèle est capable de fournir des informations qualitatives et quantitatives sur la recharge, les directions découlement et sur les connections hydrauliques entre les différents aquifères du système. La source principale pour laquifère situé au long de la direction découlement des oueds de Abdyah et de Muaydin dans le piémont est leau souterraine provenant des zones de haute altitude de Jabal Akhbar ainsi que linfiltration locale au long des canaux de loued. Par contre, à part dune petite contribution provenant des infiltrations locaux et de Jabal Akhbar, l aquifère alluvial de Wadi Halfayan est en principal alimenté par la recharge latérale provenant des ophiolites situées dans la partie est. Les plus importantes sources de recharge dans laval de laquifère de la Plaine Alluviale sont linfiltration directe et le ruissellement provenant dune source dhumidité qui sapproche dOman par le sud. Le modèle montre que la principale évolution géochimique se produise au long de la direction découlement qui part de piémont de la Plaine Alluviale du Sud, où le procès de dédolomisation est responsable pour les changements observés dans la composition géochimique et en carbone des eaux.
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The importance of groundwater for potable supply, and the many sources of anthropogenic contamination, has led to the development of intrinsic groundwater vulnerability mapping. An Analysis of Co-Variance and Analysis of Variance are used to validate the extensively applied UK methodology, based upon nitrate concentrations from 1,108 boreholes throughout England and Wales. These largely confirm the current aquifer and soil leaching potential classifications and demonstrate the benefits of combining soil and low permeability drift information. European legislation such as the Water Framework Directive will require more dynamic assessments of pollutant risk to groundwater. These results demonstrate that a number of improvements are required to future intrinsic groundwater vulnerability methodologies. The vertical succession of geological units must be included, so that non-aquifers can be zoned in the same way as aquifers for water supply purposes, while at the same time recognising their role in influencing the quality of groundwater in deeper aquifers. Classifications within intrinsic vulnerability methodologies should be based upon defined diagnostic properties rather than expert judgement. Finally the incorporation into groundwater vulnerability methodologies of preferential flow in relation to geological deposits, soil type and land management practices represents a significant, but important, future challenge.
Resumen La importancia de las aguas subterráneas en el abastecimiento de agua potable, y las muchas fuentes de contaminación antropogénica, ha llevado al desarrollo del mapeo de vulnerabilidad a la contaminación intrínseca de aguas subterráneas. Se han utilizado un análisis de co-varianza y análisis de varianza para validar la metodología que se ha aplicado extensamente en UK basada en concentraciones de nitrato de 1108 pozos a través de Inglaterra y Gales. Se confirma ampliamente las clasificaciones actuales de acuíferos y potencial de lixiviación del suelo y se demuestra los beneficios de combinar la información de suelos y derrubios de baja permeabilidad. La legislación europea tal como el Marco Directivo del Agua requerirá evaluaciones más dinámicas del riesgo a la contaminación de agua subterránea. Estos resultados demuestran que se requieren varias mejoras en las metodologías futuras de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de agua subterránea. Tiene que incluirse la secuencia vertical de las unidades geológicas de modo que las unidades que no son acuíferos puedan zonificarse de la misma manera que los acuíferos con fines de abastecimiento de agua, mientras que al mismo tiempo se reconozca el papel que tienen en la influencia de la calidad de agua subterránea en acuíferos profundos. Las clasificaciones de las metodologías de vulnerabilidad intrínseca deberían basarse en las propiedades diagnósticas características más que en el juicio experto. Finalmente la incorporación de flujo preferencial en las metodologías de vulnerabilidad de agua subterránea en relación a las formaciones geológicas, tipo de suelo y prácticas de manejo de la tierra representa un desafío futuro no solo significativo sino que importante.
Résumé Limportance des eaux-souterraines pour lalimentation en eau potable, et les multiples sources de contaminations anthropiques, ont conduit au développement de cartes de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines aux pollutions. Une analyse de la co-variance et lanalyse de la variance sont utilisées pour valider la méthodologie extensive utilisée en UK, basée sur les concentration en nitrates de 1108 forages en Angleterre et en Ecosse. Ceci confirme les classifications courantes basées sur la nature des aquifères et le potentiel de lessivage des sols, et démontre le bénéfice que lon peut tirer à combiner linformation dérivant des sols et des faibles perméabilités. La législation européenne telle la Directive Cadre Européenne demandera des évaluations plus dynamiques des risques de pollution affectant les eaux souterraines. Ces résultats démontrent quun certain nombre daméliorations sont nécessaires aux futures méthodes de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines. La succession verticale dunités géologiques doit être pris en compte, de telle manière que les parties non-aquifères puissent être zonées de la même manière que les aquifères pour lapprovisionnement en eaux potables, et reconnaître par la même occasion leur influence sur la qualité des eaux souterraines dans les aquifères profonds. Les classifications utilisées dans les méthodes de vulnérabilité intrinsèque devraient être basées sur les propriétés dun diagnostique défini plutôt que sur un jugement expert. Finalement lincorporation, dans les méthodes de vulnérabilité intrinsèque, des écoulements préférentiels en relation avec les formations géologiques, les types de sol et les pratiques daménagement du territoire représentent un challenge futur significatif et ortant.
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The concentrations of chlorofluorocarbons (CFC-11, CFC-12, and CFC-113) and tritium were determined in groundwater in fractured crystalline bedrock at Finnsjön, Sweden. The specific goal was to investigate the accuracy of CFC dating in such an environment, taking potential degradation and mixing of water into consideration. The water was sampled to a depth of 42 m in three boreholes along an 800-m transect, from a recharge area to a local discharge area. The CFC-113 concentration was at the detection limit in most samples. The apparent recharge date obtained from CFC-11 was earlier than from CFC-12 for all samples, with a difference of over 20 years for some samples. The difference was probably caused by degradation of CFC-11. The CFC-12 dating of the samples ranged from before 1945 to 1975, with the exception of a sample from the water table, which had a present-day concentration. Conclusions about flow paths or groundwater velocity could not be drawn from the CFCs. The comparison between CFC-12 and tritium concentrations showed that most samples could be unmixed or mixtures of waters with different ages, and the binary mixtures that matched the measured concentrations were determined. The mixing model approach can be extended with additional tracers.
Resumen Precisión en la datación de aguas subterráneas utilizando CFC en un acuífero de rocas cristalinas: datos provenientes de un sitio al sur de Suecia.Se determinaron las concentraciones de clorofluorucarbonos (CFC-11, CFC-12, y CFC-113) y de tritio en aguas subterráneas alojadas en rocas cristalinas fracturadas de Finnsjön, Suecia. El objetivo específico consistió en investigar la precisión de la datación de aguas subterráneas con CFC en este tipo de ambiente, tomando en consideración la degradación potencial y la mezcla de agua. Las muestras de agua se tomaron a una profundidad de 42 m en tres pozos ubicados a lo largo de una línea de 800 m transversal a una zona de recarga y de zona de descarga local. En la mayoría de las muestras se encontró que la concentración de CFC-113 estuvo en el límite de detección. La edad que se estimó en todas las muestras para la recarga aparente en base a CFC-11 fue más joven que la edad proveniente de CFC-12, con una diferencia de más de 20 años para algunas muestras. Esta diferencia fue causada probablemente por la degradación del CFC-11. La datación CFC-12 de las muestras varió de antes de 1945 a 1975, con la excepción de una muestra tomada en el nivel freático, la cual presentó concentración actual. No fue posible obtener conclusiones acerca de las trayectorias de flujo o la velocidad de agua subterránea a partir de los CFCs. La comparación entre las concentraciones de CFC-12 y tritio mostró que la mayoría de las muestras pueden tener composición sencilla o bien consistir de mezclas de aguas de diferentes edades. Esta comparación también permitió determinar las mezclas binarias que corresponden a las concentraciones medidas. Pueden utilizarse trazadores adicionales para ampliar el modelo de mezclas propuesto.
Résumé Précision de la datation au CFC dans un aquifère rocheux-fracturé: données dun site du sud de la Suède.Les concentrations en chlorofluorocarbones (CFC-11, CFC-12, CFC-113) et entritium ont été déterminées dans leau souterraine dun massif fracturé à Finnsjön en Suède. Le but de cette étude est de mieux cerner la précision de la méthode de datation au CFC dans ce type denvironnement hydrogéologique, tout en considérant déventuels phénomènes de dégradation et de mélange deaux. Leau a été échantillonnée à une profondeur de 42 mètres dans trois forages alignés sur 800 mètres entre une zone de recharge et une zone de déversement. Les concentrations en CFC-113 sont dans la plupart des échantillons à la limite de détection. Pour tous les échantillons, la date de la recharge établie avec le CFC-11 est antérieure à la date établie avec le CFC-12. La différence entre les deux dates peut dépasser 20 ans et sexplique—probablement—par la dégradation du CFC-11. Les dates de recharge de la nappe mesurées au CFC-12 sont comprises entre 1945 et 1975, excepté pour un échantillon qui possède une concentration actuelle. Il nest pas possible de tirer des conclusions concernant la direction des écoulements et la vitesse de leau souterraine. La comparaison entre CFC-12 et tritium montre que des échantillons pourraient être soit le résultat du mélange deaux dâges différents, soit des échantillons non-mélangés. Dans le cas dun mélange binaire, les rapports du mélange composant la concentration mesurée sont déterminés. Lapproche par modèle de mélange peut être étendue à des traceurs additionnels.
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Ophiolites are found all over the world: from the Alps to the Himalayas, in Cuba, Papua-New Guinea, New Caledonia, Newfoundland, etc. They are composed of hard rocks—basalt, dolerite, gabbro and peridotite, which are formed at the mid-oceanic ridges, with specific ridge-related tectonic fracturing and intense hydrothermal alteration. Their geological and thus their hydrogeological properties differ from those of both granite or classical gabbro and classical basaltic lava. A conceptual hydrogeological model of these hard-rock aquifers was developed based on the convergent results of a multidisciplinary approach at several spatial scales, from rock-sample (centimetre) to catchment (kilometre), on well-preserved ophiolite rocks in Oman. In ophiolite rocks, groundwater circulation takes place mostly in the fissured near-surface horizon (50 m thick), and, to a lesser degree, in the tectonic fractures. Hydrograph analysis (Water Resour Res 34:233–240, 1977), interpretation of numerous pumping tests using both classical Theis and dual porosity models [Water Resour Res 32:2733–2745, 1996; Comput Geosci J (in press)], and mercury porosity and hydraulic conductivity lab-measurements support the aquifer parameter estimates. The hydraulic conductivity K of the fissured horizon is estimated at 10–5 to 10–6 m/s for gabbro and dolerite, and 10–7 m/s for peridotite. The storage coefficient S of the peridotite aquifer is estimated at 10–3 and appears to be controlled mainly by microcracks (20 to 100 m wide). Tectonic fractures in the ophiolite have similar hydrodynamic properties regardless of lithology (10–1<T<10–4 m2/s and 10–1<S<10–3) though the probability of obtaining productive wells is two to three times greater in gabbro and dolerite than in peridotite. Some of the tectonic fractures produce small hydrothermal, hyperalkaline springs in the peridotite. The water budget and hydrochemistry of the Oman ophiolite are characterized and support the conceptual hydrogeological model. Despite low annual rainfall, a relatively low hydraulic conductivity and a significant storage coefficient explain why most of the streams in peridotite are perennial.
Résumé Les ophiolites se trouvent partout dans le monde : des Alpes à lHymalaya, à Cuba, Papouasie Nouvelle-Guinée, Nouvelle Calédonie, etc. Les ophiolites sont composées de roches dures basaltiques, de dolérites, gabbros et péridotites, qui sont formées aux rides mi-océaniques, avec, en relation avec les rides, une fracturation tectonique et une altération hydrothermale intense. Leurs propriétés géologiques et hydrogéologiques diffèrent de celles des granites ou des gabbros classiques ou des laves basaltiques classiques. Un modèle hydrogéologique conceptuel des aquifères de hard-rock a été développé sur les résultats convergents dune approche multidisciplinaire à différentes échelles spatiales, de léchantillon de roche de quelques centimètres à la taille du bassin versant en kilomètres, des ophiolites bien conservées dOman. Dans les roches ophiolitiques, la circulation des eaux souterraines est surtout localisée dans les fissures dun horizon de surface de plus dune cinquantaine de mètres et à un degré moindre dans les fractures tectoniques. Lanalyse des hydrographes (Water Resour Res 34:233–240, 1977), linterprétation des nombreux essais de pompage utilisant des modèles classiques de Theis et des modèles à double porosité (Water Resour Res 32:2733–2745, 1996; Comput Geosci J (Soumis), la porosité au mercure et la conductivité hydraulique calculée en laboratoire supportent lestimation des paramètres de laquifère. La conductivité hydraulique K de lhorizon fissuré est estimée entre 10–5 et 10–6 m/s pour les gabbros et les dolérites, et 10–7 m/s pour les péridotites. Le coefficient demmagasinement S de laquifère de péridotite est estimé à 10–3 et semble être contrôlé par les micro-fractures (20 à 100 m de largeur). Les fractures tectoniques dans les ophiolites possèdent des propriétés hydrodynamiques en regard de la lithologie (10-1<T<10-4 m2/s et 10-1/S/10-3) bien que la probabilité dobtenir des puits productifs est trois plus grand dans le grabbro et la dolérite que la péridétite. Quelques unes des fractures tectoniques produisent de petites sources hydrothermales hyperalcalines dans la péridotite. Le bilan hydrologique et hydrochimique de lophiolite dOman caractérise le modèle hydrogéologique conceptuel. Malgré des faibles précipitations annuelles, une relativement basse conductivité hydraulique et un coefficient demmagasinement significatif expliquent pourquoi la plus part des cours deau sur les péridotites ne sont jamais taris.
Resumen Las rocas ofiolitas se encuentran en muchas partes del mundo desde los Alpes a los Himilaya, Newfoundland, Nueva Caledonia etc. Son rocas duras compuestas de basalto, dolerita, gabro y peridotita que son formadas por los cordones medio-oceánicos y por fracturación relacionada con los cordones tectónicos específicos y alteración hidrotermal intensa. La geología y los propiedades hidrogeológicas varian entre las de granito y gabro clásico y lava de basalto clásico. Se desarrolló un modelo conceptual de los acuíferos de las rocas duras Basado en los resultados convergentes de un enfoce multidisciplinario a varias escalas a partir de muestras de roca (centímetro) a cuenca kilómetro) enfocado en las rocas ofilíticas bien preservados en Oman. En las rocas ofiolíticas la circulación de agua ocurre principalmente en el horizonte de fisuras cercanas a la superficie (>50 m de espesor) y en un grado menos importante en fracturas tectónicas. Los estimados de los parámetros de estos acuíferos se basan en análisis de hidrógrafos (Water Resour Res 34:233–240, 1977), en la interpretación de pruebas de bombeo usando los modelos clásicos de Theis y de porosidad doble (Hamm y Bidaux 1996; Lods y Gouze, [en prensa]), y porosidad de mecurio y conductividad hidraúlica medida en el laboratorio. La conductividad hidraúlica K del horizonte fisurado se estima en 10E-5 a 10E-6 m-s para gabro y dolerita y 10E-7 para peridotita. El coeficiente de abastecimiento S del acuífero peridotita se estima en 10–3 y parece ser controlado principalmente por microfracturas (20 to 100 m de ancho). Las fracturas tectónicas en la ofiolita tienen propiedades hidrodinámicas similares independientes de la litología (10–1<T<10–4 m2/s and 10–1<S<10–3) pero la probabilidad de obtener pozos productivos es dos o tres veces mayor en gabro que en dolerita o peridotita. Algunas de las fracturas tectónicas producen pequeñas descargas de agua hidrotermal hiperalcalina en la peridotita. El presupuesto e hidroquímica de las ofilitas de Omán se caracteriza y apoya en el modelo conceptual hidrogeológico. La baja lluvia anual, una conductividad hidraúlica relativamente baja y un coeficiente de abastecimiento importante explican porqué la mejoría de los drenajes en peridotita es peremne.
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A simulation program, which works seamlessly with GIS and simulates flows in coastal aquifers, is presented in the present paper. The model is based on the Galerkin finite element discretization scheme and it simulates both steady and transient freshwater and saltwater flow, assuming that the two fluids are separated by a sharp interface. The model has been verified in simple cases where analytical solutions exist. The simulation program works as a tool of the GIS program, which is the main database that stores and manages all the necessary data. The combined use of the simulation and the GIS program forms an integrated management tool offering a simpler way of simulating and studying saline intrusion in coastal aquifers. Application of the model to the Yermasogia aquifer illustrates the coupled use of modeling and GIS techniques for the examination of regional coastal aquifer systems.
Resumen Se ha desarrollado un modelo casi tridimensional de elementos finitos para simular el flujo de agua dulce y salada, tanto en régimen estacionario como en transitorio, en sistemas acuíferos costeros, bajo la hipótesis de separación por medio de una interfaz abrupta. Las ecuaciones del modelo han sido discretizadas mediante un esquema de Galerkin de discretización en elementos finitos. El modelo ha sido verificado en casos sencillos para los que existe solución analítica. Todos los datos necesarios se introducen y gestionan con un Sistema de Información Geográfica [SIG] por ordenador. El programa de simulación forma parte del programa de SIG, constituyendo una herramienta integrada de gestión para estudiar la intrusión salina en acuíferos costeros. La aplicación del modelo al acuífero de Yermasogia ilustra el uso acoplado de las técnicas de modelación y de SIG con el fin de examinar sistemas acuíferos costeros a escala regional.
Résumé Pour étudier un système aquifère côtier, nous avons développé un modèle aux éléments finis en quasi 3-D qui simule les écoulements deau douce et deau salée en régime aussi bien permanent que transitoire. Les équations qui les régissent sont discrétisées par un schéma de discrétisation de Garlekin aux éléments finis. Le modèle a été vérifié dans des cas simples où il existe des solutions analytiques. Toutes les données nécessaires sont introduites et gérées grâce à un logiciel de gestion de SIG. Le programme de simulation est utilisé comme un outil du logiciel de SIG, constituant ainsi un outil de gestion intégrée dont le but est de simuler et détudier lintrusion saline dans les aquifères côtiers. Lapplication du modèle à laquifère de Yermasogia illustre lutilisation couplée de la modélisation et des techniques de SIG pour létude des systèmes aquifères côtiers régionaux.
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