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Modeling of complex multi-aquifer systems for groundwater resources evaluation—Swidnica study case (Poland) 总被引：2，自引：0，他引：2
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.相似文献
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Transmissivity (T) is one of the most important parameters in groundwater studies, and is generally estimated from pumping tests. T can also be deduced from abundantly available specific-capacity (Q/s) data by using analytical and/or empirical approaches, further upscaled by geostatistical methods. A different, remote sensing based, hydrogeomorphological approach is proposed, to upscale T from point- or well-scale to aquifer-scale, and it is applied to the piedmont alluvial aquifer system of Doon Valley in India. In the first step, Q/s and T data-pairs available from aquifer tests were used to establish an empirical, logarithmic relation. Subsequently, satellite imagery along with available data from published and unpublished maps, literature sources and ground surveys were used to divide the aquifer system into major hydrogeomorphological domains that control the groundwater occurrence and flow. Then, the T data derived from Q/s (using the empirical relation) and that available from pumping tests at well-scale were upscaled to aquifer-scale by averaging the T values within each hydrogeomorphological domain. Such a stratification approach is especially useful in areas where availability of only a few data-pairs of known Q/s and T limit the use of geostatistical techniques. A comparative study of the published empirical relations between Q/s and T in various hydrogeologic settings revealed that the relation obtained for Doon Valley aquifer system is close to that found for a similar alluvial aquifer system in Morocco. 相似文献
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ABSTRACTSourcing subsurface evaporation (Ess) into groundwater (Eg) and unsaturated zone (Eu) components has received little scientific attention so far, despite its importance in water management and agriculture. We propose a novel sourcing framework, with its implementation in dedicated post-processing software called SOURCE (used along with the HYDRUS1D model), to study evaporation sourcing dynamics, define quantitatively “shallow” and “deep” water table conditions and test the applicability of water table fluctuation (WTF) and “bucket” methods for estimation of Eg and Eu separately.For the “shallow” and “deep” water table we propose Eg?>?0.95Ess and Eg = 0 criteria, respectively. Assessment of the WTF method allowed sourcing of very small fluxes otherwise neglected by standard hydrological methods. Sourcing with SOURCE software was more accurate than the standard “bucket” method mainly because of greater flexibility in spatio-temporal discretization. This study emphasized the dry condition relevance of groundwater evaporation which should be analysed by applying coupled flow of heat, vapour and liquid water.
Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor S. Kanae 相似文献
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Remote sensing and GIS for mapping groundwater recharge and discharge areas in salinity prone catchments,southeastern Australia 总被引：5，自引：1，他引：5
Sarah O. Tweed Marc Leblanc John A. Webb Maciek W. Lubczynski 《Hydrogeology Journal》2007,15(1):75-96
Identifying groundwater recharge and discharge areas across catchments is critical for implementing effective strategies for
salinity mitigation, surface-water and groundwater resource management, and ecosystem protection. In this study, a synergistic
approach has been developed, which applies a combination of remote sensing and geographic information system (GIS) techniques
to map groundwater recharge and discharge areas. This approach is applied to an unconfined basalt aquifer, in a salinity and
drought prone region of southeastern Australia. The basalt aquifer covers ~11,500 km2 in an agriculturally intensive region. A review of local hydrogeological processes allowed a series of surface and subsurface
indicators of groundwater recharge and discharge areas to be established. Various remote sensing and GIS techniques were then
used to map these surface indicators including: terrain analysis, monitoring of vegetation activity, and mapping of infiltration
capacity. All regions where groundwater is not discharging to the surface were considered potential recharge areas. This approach,
applied systematically across a catchment, provides a framework for mapping recharge and discharge areas. A key component
in assigning surface and subsurface indicators is the relevance to the dominant recharge and discharge processes occurring
and the use of appropriate remote sensing and GIS techniques with the capacity to identify these processes.
Résumé Sur un bassin versant, l’identification des zones d’alimentation et des aires d’émergence des eaux souterraines est capitale pour mettre en œuvre des stratégies de réduction de la salinité, de gestion des eaux souterraines et superficielles, et de protection des écosystèmes. Une approche synergique a été développée, sur la base de recherches existantes pour cartographier de manière systématique les zones de recharge et d'émergence. Elle combine des techniques de télédétection et de Systèmes d’Information Géographique, dans le but de cartographier les zones d’alimentation et d’émergence. Ces techniques ont été appliquées à un aquifère basaltique libre, dans un secteur sujet à la sécheresse et à la salinité du Sud-Est australien. L’aquifère considéré couvre environ 11,500 km2 d’une région essentiellement agricole. Un inventaire des processus hydrogéologiques locaux a conduit à l’établissement d’une série d’indicateurs superficiels et subsuperficiels des zones d’alimentation et d’émergence. Plusieurs méthodes de télédétection et de SIG furent alors utilisées pour cartographier ces indicateurs de surface, y compris les analyses de terrain, le suivi de l’activité de la végétation et la cartographie des capacités d’infiltration. Toutes les régions en dehors des zones d'émergence sont considérées commes des zones d'alimentation potentielles. Un des composants clés de l’attribution des indicateurs superficiels et subsuperficiels est la concordance avec les processus majeurs d’alimentation et de prélèvement entrant en jeu, et l’utilisation de méthodes de télédétection et SIG adaptées permettant d’identifier ces processus.
Resumen La identificación de áreas de descarga y recarga de agua subterránea es crítica para la implementación de estrategias efectivas relacionadas con mitigación de salinidad, gestión de recursos de agua subterránea y agua superficial, y protección de ecosistemas. En este estudio se ha desarrollado un enfoque sinérgico apoyándose en investigación existente el cual aplica una combinación de técnicas de sistemas de información geográfico (SIG) y sensores remotos para cartografiar áreas de recarga y descarga de agua subterránea. Este enfoque se aplica a un acuífero de basalto no confinado en una región del sureste de Australia propensa a sequía y salinidad. El acuífero de basalto cubre aproximadamente 11,500 km2 en una región con agricultura intensiva. Una revisión de los procesos hidrogeológicos locales permitió el establecimiento de una serie de indicadores superficiales y subterráneos de áreas de recarga y descarga de agua subterránea. Luego se utilizaron varias técnicas de SIG y sensores remotos para cartografiar estos indicadores superficiales incluyendo: análisis del terreno, monitoreo de la actividad de la vegetación, y cartografiado de la capacidad de infiltración. Todas las regiones donde el agua subterránea no descarga en la superficie fueron consideradas áreas potenciales de recarga. Este enfoque que se ha aplicado sistemáticamente a través de la cuenca aporta un marco para la cartografía de áreas de recarga y descarga. Un componente clave en la asignación de indicadores superficiales y subterráneos lo constituye la relevancia a los procesos dominantes de recarga y descarga que ocurren y el uso de técnicas apropiadas de SIG y sensores remotos con la capacidad para identificar esos procesos.相似文献
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The magnetic resonance sounding technique and its use for groundwater investigations 总被引：4，自引：0，他引：4
A commercial version of the magnetic resonance sounding (MRS) technique became available in 1996. At that time, ITC research team started to investigate the MRS technique with respect to its appropriateness to groundwater investigations. MRS is the only non-invasive surface geophysical technique with an inherent selectivity to free hydrogen and, therefore, to groundwater. The signal amplitude inversion allows quantifying free water content as a function of depth and signal decay rate inversion characterizes pore size with depth. The technique is limited in its depth investigation capability mainly by the size of its excitation/sensing loop, by the electric conductivity of the media, by the ambient noise level and by the Earth's magnetic field value. Two field cases illustrate MRS applications. A conglomeratic aquifer within metamorphic fractured rock sequence in Portugal shows the MRS response in a low porosity environment and unconsolidated porous aquifer system in the Netherlands, presents an opposite case of high porosity environment.
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Resumen En 1996, apareció una versión comercial de la técnica de Sondeos mediante Resonancia Magnética (SRM). En aquel momento, el equipo de investigación del ITC comenzó a estudiar la utilidad de dicha técnica para su aplicación a las aguas subterráneas. Los SRM son la única técnica geofísica de superficie no invasiva que posee una selectividad inherente al hidrógeno libre y, por tanto, a las aguas subterráneas. La inversión de la amplitud de la señal permite cuantificar el contenido de agua libre en función de la profundidad, mientras que la inversión de la tasa de decaimiento de la señal caracteriza el tamaño de poro con la profundidad. La técnica está limitada en su capacidad para investigaciones profundas esencialmente por el tamaño del bucle de excitación/detección, por la conductividad eléctrica del medio, por el nivel de ruido ambiental y por el valor del campo magnético terrestre. Se ilustra la aplicación de los SRM mediante dos ejemplos de campo: el primero consiste en un acuífero de conglomerados intercalados en una secuencia de rocas fracturadas, en Portugal, con lo que se muestra la respuesta de los SRM en un medio de baja porosidad; el segundo ejemplo trata de un sistema acuífero en materiales no consolidados, en los Países Bajos, que supone el caso contrario de un medio de alta porosidad.
Résumé Une réalisation commerciale de Sondage par Résonance Magnétique (SRM) est disponible depuis 1996. À cette époque, une équipe de recherche d'ITC a commencé à étudier la pertinence de la technique SRM pour l'étude des aquifères. Le SRM est la seule technique géophysique non-invasive de surface qui présente une sélectivité inhérente à l'hydrogène libre et par conséquent à l'eau souterraine. L'inversion de l'amplitude du signal permet de quantifier la teneur en eau libre en fonction de la profondeur et l'inversion du taux de décroissance du signal caractérise la taille des pores en fonction de la profondeur. La technique est limitée pour sa profondeur d'investigation surtout par la dimension de la boucle d'excitation/détection, la conductivité électrique du milieu, le niveau du bruit ambiant et la valeur du champ magnétique terrestre. Deux exemples illustrent des applications du SRM. Un aquifère conglomératique dans une séquence fracturée métamorphique au Portugal montre la réponse du SRM dans un milieu à faible porosité et un système aquifère poreux non consolidé des Pays-Bas présente la situation opposée d'un milieu à forte porosité.
| J. RoyEmail: |
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Daoud Mostafa Gomaa Lubczynski Maciek W. Vekerdy Zoltan Franc&#;s Alain Pascal 《Hydrogeology Journal》2022,30(3):899-925
Hydrogeology Journal - Integrated hydrological modelling (IHM) can reliably characterize surface-water/groundwater interactions in complex hydrological systems such as hard-rock systems (HRS),... 相似文献
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The hydrogeological role of trees in water-limited environments 总被引：4，自引：1，他引：3
M. W. Lubczynski 《Hydrogeology Journal》2009,17(1):247-259
Field experiments have already proven that many tree species in water-limited environments (WLE) depend on groundwater. Typically, such trees survive dry seasons and droughts by uptake of water, directly from the groundwater body or from the capillary fringe, by rooting systems that may extend to several tens of meters depth. Such trees are also very efficient in finding soil moisture in the unsaturated zone, reducing groundwater recharge. Considering that WLE are typically characterized by low recharge, and that trees may use a significant amount of groundwater, this groundwater “consumption” should not be neglected in groundwater balancing, modeling and resources management. In practice, groundwater uptake by trees in WLE is either underestimated or disregarded because of limited knowledge about that phenomenon. This review discusses the current understanding of the hydrogeological role of trees in water-limited environments, the partitioning of tree transpiration into groundwater and unsaturated zone contributions and the integration of that partitioning in numerical groundwater models. Problems involved in this research are highlighted and possible future research directions are discussed. 相似文献
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