Fracture network characteristics of a deep borehole in the Table Mountain Group (TMG), South Africa

Core samples from an 800-m deep borehole at the Rietfontein Farm, 10 km west of Graafwater, Western Cape, South Africa, were examined and interpreted for the hydrogeological significance of the Table Mountain Group (TMG) in the area. A suite of fracture data was collected and analysed to characterize the aquifer and conceptualize flow in the vicinity of the hole. Based on these data, the hydraulic conductivity, and density and coating intensity (due to precipitation) of the fractures against depth were computed. The dependence of fracture density on depth is very weak, while the intensity of fracture coatings is closely linked to the distribution of hydraulically active fractures that represents the maximum number of fractures currently open to groundwater flow. Four scenarios of depth ranges reflecting the development of hydraulically active fractures are proposed as a depth model of groundwater flow, implying that the majority of groundwater exists above 400 m depth. The top of the hydraulically inactive fracture zone clearly indicates that no groundwater flow could take place below a depth of about 570 m. The depth model gives a better understanding of the properties of the aquifers in the area and improves conceptual models, considering the lower limit of aquifer depth in particular.

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Résumé Des carottes issues d’un forage profond de 800 m, situé à la ferme Rietfontein à 10 km à l’ouest de Graafwater au Cap Ouest en Afrique du Sud, ont été examinées et analysées dans le cadre de l’étude de l’importance hydrogéologique du Table Mountain Group (TMG) dans la zone. Un ensemble de données de fracture a été collecté et analysé afin de caractériser l’aquifère et de conceptualiser l’écoulement aux alentours du puits. A partir de ces données, la conductivité hydraulique, la densité et l’intensité du remplissage des fractures (causé par la précipitation) ont été calculées en fonction de la profondeur. La relation entre la densité de fracture et la profondeur est faible, alors que l’intensité du remplissage des fractures est intimement liée à la distribution des fractures hydrauliquement actives qui sont définies par le nombre maximum de fractures ouvertes à l’écoulement de l’eau souterraine. Quatre scenarii avec différentes profondeurs représentant le développement de fractures hydrauliquement actives sont proposés comme modèle de la profondeur de l’écoulement souterrain en supposant que la majorité de l’eau souterraine se situe au dessus de 400 m de profondeur. La partie supérieure de la zone de fractures hydrauliquement inactives montre clairement qu’aucun écoulement souterrain ne pourrait avoir lieu en dessous de 570 m de profondeur. Le modèle de profondeur permet une meilleure compréhension des propriétés aquifères dans la zone et améliore les modèles conceptuels en particulier du fait qu’il prenne en compte la limite inférieure de l’aquifère.

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Resumen Se han examinado e interpretado testigos de un sondeo de 800 m realizado en la Granja Rietfontein, situada a 10 km al Oeste de Graafwater, Western Cape, Sudáfrica, para estudiar la importancia hidrogeológica del Grupo Table Mountain (TMG) en el área. Un conjunto de datos de fracturas fueron recogidos y analizados para caracterizar el acuífero y conceptualizar el flujo en las cercanías de la perforación. Basándose en estos datos, se computerizaron la conductividad hidráulica y la densidad y relleno de las fracturas (debida a precipitación) frente a su profundidad. La dependencia de la densidad de fracturación con la profundidad es muy débil, mientras que el relleno de la fractura está directamente ligada con la distribución de las fracturas hidráulicamente activas que representan el máximo número de fracturas abiertas actualmente al flujo de aguas subterráneas. Se propone cuatro escenarios de rangos de profundidad que reflejan el desarrollo de fracturas activas hidráulicamente, como un modelo de profundidad del flujo del agua subterránea que implica que la mayor parte del agua subterránea se encuentra por encima de los 400 m de profundidad. La parte superior de la zona de fracturas hidráulicamente inactivas indica claramente que el flujo del agua subterránea puede producirse por debajo de una profundidad de unos 570 m. El modelo de profundidades ofrece una mejor comprensión de las propiedades de los acuíferos en el área y mejora los modelos conceptuales considerando el límite inferior de la profundidad del acuífero en particular.

     

Factors influencing the hydraulic properties of wells in dolomite aquifers of Slovenia

The influence of eight factors on hydraulic parameters (transmissivity, hydraulic conductivity, specific capacity, specific capacity index and maximum yields) are analysed, with data based on hydrogeological reports of 298 wells in dolomite aquifers in Slovenia. Influence of lithological properties is very significant, with the highest values of analysed variables observed in pure late-diagenetic intensely fractured Cordevolian dolomites, followed by Anisian and Late Triassic (‘Main’ dolomite) dolomites with high carbonate content and high primary porosity. The hydraulic parameters are not dependent on aquifer age, partial penetration, and well depth. The effects of depth to the water table and existence of low permeability overburden are not of major importance. The hydraulic parameter values are higher the closer to a river the wells are located, and topographic setting has a major effect. From the well reports, it was not always deduced whether the values of hydraulic conductivity and transmissivity stand for the values of the fractures or of the matrix, so it is proposed that when there is doubt as to whether these values are properly calculated, the most accurate parameters that can be used for a further prediction of aquifer yield are the specific capacity and, to a somewhat lesser extent, the specific capacity index.

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Résumé  L’influence de 8 facteurs sur les paramètres hydrauliques (transmissivité, perméabilité, débit spécifique, courbe caractéristique et débit critique) est analysée sur des données issues des rapports de 298 puits dans les aquifères dolomitiques de Slovénie. L’influence des propriétés lithologiques est très significative : les valeurs les plus élevées sont observées dans les dolomies cordevoliennes pures, intensément fracturées et de diagénèse tardive, puis dans les dolomies de l’Anisien et du Trias Supérieur, avec une teneur élevée en carbonates et une forte porosité primaire. Les paramètres hydrauliques ne dépendent pas de l’age de l’aquifère, de la pénétration partielle ou de la profondeur. Les effets du niveau piézométrique et de l’existence d’une couverture peu perméable sont mineurs. Les paramètres hydrauliques augmentent à proximité des rivières, et la topographie a une influence majeure. Les rapports de forage ne stipulent pas systématiquement si les valeurs de perméabilité et de transmissivité sont relatives au réseau de fractures ou à la matrice ; il a par conséquent été proposé qu’en cas de doute sur le calcul de ces valeurs, les paramètres les plus significatifs pour remonter à la productivité de l’aquifère soient le débit spécifique et, dans une moindre mesure, la courbe caractéristique.

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Resumen  Se analiza la influencia de ocho factores sobre parámetros hidráulicos (transmisividad, conductividad hidráulica, capacidad específica, índice de capacidad específica, y rendimientos máximos) en base a datos de reportes hidrogeológicos de 298 pozos en acuíferos de dolomía en Eslovenia. La influencia de las propiedades litológicas es muy significativa con los valores más altos de variables analizadas presentes en dolomías Cordevolianas con diagénesis tardía fracturadas intensamente, seguidas por dolomías (dolomía “Principal”) del Anisiano y Triásico Tardío con alto contenido de carbonato y alta porosidad primaria. Los valores de los parámetros hidráulicos no son dependientes de la edad del acuífero, penetración parcial, y profundidad del pozo. Los efectos de profundidad al nivel freático y existencia de cobertura de baja permeabilidad no son de importancia fundamental. Los valores de los parámetros hidráulicos son más altos mientras más cerca de un río se localizan los pozos y el ámbito topográfico tiene un efecto principal. No se pudo deducir de los reportes de los pozos si los valores de transmisividad y conductividad hidráulica representan valores de las fracturas o de la matriz, de modo que se propone que cuando exista duda en cuanto a que si estos valores se han calculado de manera adecuada, los parámetros de mayor precisión que pueden utilizarse para una predicción futura del rendimiento del acuífero son la capacidad específica y, en menor medida, el índice de capacidad específica.

     

On the meaning of the transmissivity values obtained from recovery tests

Recovery tests are based on estimating transmissivity, T, from the heads that rebound after pumping has stopped. Recovery tests can be performed in wells where conventional constant-rate pumping tests would not be possible. Test interpretation is based on the simple Theis recovery method, related to late time drawdown in an infinite homogeneous aquifer. Yet, field data often cannot be explained by the homogeneous theory. Because T is heterogeneous over an evolving range of scales, it is important to evaluate the support scale of hydraulic tests. Numerical simulations are performed to show that heterogeneity in T can explain these field observations. It is also shown that the local T value around the well can be inferred from early time-recovery data, assuming ideal conditions, whereas late time data yield a large-scale (regional) representative value. Even when recovery is observed for a short time, indirect information about the regional value can also be obtained. A method for the interpretation of recovery tests is proposed based on the Theis recovery method that takes into account the heterogeneity of aquifers. Finally, some guidelines are provided for best test performance depending on the scale of the problem.

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Resumen Las pruebas de recuperación se basan en estimar la transmisividad, T, a partir de las cabezas que se recuperan después que el bombeo se ha detenido. Las pruebas de recuperación pueden realizarse en pozos dónde las pruebas de bombeo convencionales, a caudal constante, no son posibles. La interpretación de la prueba se basa en el método simple de recuperación de Theis, relacionado a los últimos valores del abatimiento, en un acuífero homogéneo infinito. No obstante, los datos del campo no pueden ser explicados a menudo por la teoría homogénea. Debido a que T es heterogéneo, por encima de un rango creciente de escalas, es importante evaluar la escala de apoyo de las pruebas hidráulicas. Se realizan las simulaciones numéricas, para mostrar que esa heterogeneidad en T puede explicar las observaciones de campo. También se muestra que los valores de T locales, alrededor del pozo, pueden inferirse a partir de los datos de recuperación iniciales, asumiendo condiciones ideales, mientras que los datos finales entregan un valor representativo de escala grande (regional). Aún cuando la recuperación se observe durante un tiempo corto, también puede obtenerse una información indirecta sobre el valor regional. Se propone un método, que tiene en cuenta la heterogeneidad de los acuíferos, para la interpretación de pruebas de la recuperación, con base en el método de recuperación de Theis. Finalmente, se dan algunas pautas, para la mejor ejecución de la prueba, que dependen de la escala del problema.

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Résumé Les tests de remontée sont basés sur l’estimation de la transmissivité, T, d’après les niveaux piézométriques qui se redressent suite à l’arrêt du pompage. Les tests de remontée peuvent être réalisés dans des puits où les tests conventionnels à pompage constant ne pourraient pas être possible. L’interprétation du test est basé sur la simple méthode de Theis à la remontée, relative aux dernières données de rabattement dans un aquifère infini homogène. Cependant, les données de terrain ne peuvent pas souvent être expliquées par la théorie homogène. Parce que T est hétérogène sur une échelle évolutive d’échelles, il est important d’évaluer l’échelle qui s’accommode aux tests hydrauliques. Des simulations numériques sont réalisées pour montrer que l’hétérogénéité de T peut expliquer ces observations de terrain. Il est également montré que la valeur de T autour du puits peut être interprétée grace aux premières données du tests en supposant les conditions idéales à cette interprétation, tandis que les derniers rabattement représentent une valeur de T à une échelle plus large (régional). Même lorsque la remontée est observée sur une courte durée, une information indirecte sur la valeur régionale peut également être obtenue. Une méthode pour l’interprétation des tests de remontée est proposée basée sur la méthode de la remontée de Theis qui prend en compte l’hétérogénéité des aquifères. Finalement, des règles générales sont apportées pour améliorer la performance du test en fonction de l’échelle du problème.

     

The use of the Pareto distribution for fracture transmissivity assessment

For many applications data on the transmissivity distribution of individual fractures are necessary, i.e., discrete fracture network (DFN) modelling of groundwater flow and transport of solutes in fractured rock and design and performance of rock grouting. Using borehole data from the Äspö Hard Rock Laboratory, Sweden, it is shown that evaluated fracture transmissivities from three boreholes at Äspö can be well described by a Pareto or power-law distribution. Evaluated distribution parameters for the three boreholes are similar, which indicates that the Pareto distribution is a robust tool to assess three fracture transmissivity distributions. Using the evaluated distribution parameters random simulations of the original interval test data show that the approximate lognormal distributions of these are reproduced. This strengthens the credibility of the approach. It is shown how the distribution parameters can be assessed from incomplete data using the properties of the distribution. Finally, Pareto distribution transmissivities also imply Pareto distribution apertures of the fractures.

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Resumen Los datos sobre la distribución de la transmisividad en fracturas individuales, son necesarios para muchas aplicaciones, Ej. Modelación de redes de fracturamiento discreto (RFD) para flujo de agua subterránea y transporte de solutos en roca fracturada y para el diseño y ejecución de operaciones de cementación en roca. Mediante el uso del Laboratorio de Rocas Duras de Äspö en Suecia, se ha demostrado que las transmisividades por fractura evaluadas en tres perforaciones en Äspö pueden ser descritas bien por una distribución Pareto o Potencial. Los parámetros de distribución evaluados para las tres perforaciones son similares, lo cual indica que la distribución Pareto es una herramienta adecuada para evaluar tres distribuciones de transmisividad por fractura. Mediante el uso de simulaciones al azar, de los parámetros de distribución evaluados, a partir de los datos del intervalo de la prueba original, se muestra que las distribuciones lognormal así aproximadas de aquellos, pueden ser reproducidas. Esto refuerza la credibilidad del método. Se demuestra como los parámetros de distribución pueden ser evaluados a partir de datos incompletos, usando las propiedades de la distribución. Finalmente, las transmisividades con distribución Pareto, también implican aberturas de las fracturas con distribución Pareto.

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Résumé Pour beaucoup dapplications sont nécessaires des données sur la distribution des transmissivités des fractures individuelles; des exemples sont la modélisation de lécoulement et du transport dans les roches fracturés ainsi que lanalyse de performance de la cimentation des roches. Les données des forages analysées dans le Laboratoire des roches dures dÄsprö-Suède ont montré que la distribution des transmissivités des fractures estimée pour trois forages dÄsprö est en accord avec les lois de Pareto ou de puissance. paramètres pour trois forages ont des valeurs semblables ce quindique que la loi de Pareto peut bien évaluer la distribution des transmissivités des fractures. Les simulations aléatoires réalisés sur lintervalle original des données qui ont utilisé les paramètres estimés des distributions ont bien reproduit la distribution log-normale approximée. Ce résultat a consolidé la confiance dans lapproche faite. On a montré que les paramètres de la distribution peuvent être estimés à partir de données incomplètes si on utilise les propriétés de la distribution. Finalement, la distribution de Pareto pour les transmissivités implique la même loi pour la distribution de lépaisseur des fractures.

     

Characterization of water bursting and discharge into underground mines with multilayered groundwater flow systems in the North China coal basin

A conceptual framework for characterization of water bursting and discharge into underground mines with multilayered groundwater flow systems is presented, based on the features of the site conditions and analyses of the water bursting and mine inundation events of the North China coal basin. Comprehensive analyses of the hydrogeological conditions for establishment of the three-dimensional groundwater flow systems of the North China coal basin revealed different vertical hydraulic connection paths or channels. These connections include karst collapse columns, fault or fracture zones, buried weathering zones, and fracture networks in aquitards, within the multilayered groundwater flow systems. Also examined, was the effect of the primary features of the flow system and those different connection paths on water bursting and discharge into the underground coal mines. It was demonstrated that appropriately identifying and adequately understanding the three-dimensional multilayered groundwater flow systems and those various vertical hydraulic connection mechanisms are critical for appropriately preventing water bursting hazards and predicting water discharge into underground mines. A valuable guideline is presented on characterization of water bursting and discharge into underground mines with multilayered groundwater flow systems.

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Resumen Un cadre de travail conceptuel pour la caractérisation du jaillissement et de la vidange des eaux dans les mines à plusieurs niveaux d'écoulement est présenté, basé sur les conditions et l'analyse sur site du jaillissement des eaux et des inondations dans les bassins charbonneux du Nord de la Chine. L'analyse compréhensive des conditions hydrogéologiques des systèmes d'écoulement tridimensionnel de ces bassins, révèle des trajets ou des chenaux qui sont autant de connections hydrauliques verticales. Ces connections comprennent des effondrement karstiques en colonne, des zones de fractures et de failles, des zones d'altération, des réseaux de fractures dans les aquitards, dans le système hydrogéologique multicouche. L'influence des caractéristiques primaires du système d'écoulement et de ces différentes connections sur le jaillissement et la vidange dans les mines, est également examiné. Il a été démontré que l'identification appropriée et la compréhension adéquate du système d'écoulement souterrain multicouche et tridimensionnel, et des mécanismes variés de connection hydraulique verticale est critiquée pour prévenir de manière appropriée les risques de jaillissement et de vidange dans les mines. Des guidelines valorisables sont présentées, pour la caractérisation du jaillissement et de la vidange dans de tels systèmes.

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Résumé Se presenta un marco conceptual para la de caracterización de la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas con sistemas de acuíferos de múltiples niveles, el cual se basa en las condiciones del sitio, análisis de la despresurización de agua e inundaciones de minas en la cuenca de carbón del norte de la China.Un análisis comprehensivo de las condiciones hidrogeológicas para el establecimiento de los sistemas de flujo de agua de tri-dimensionales en la cuenca de carbón del norte de la China ha revelado diferentes canales hidráulicos verticales. Estas conexiones incluyen columnas de karst colapsadas, fallas o zonas de fracturas, zonas de regalita hundida y redes de fracturas en zonas de poca permeabilidad dentro de los sistemas de flujo de múltiples niveles.También se investigó el efecto de los rasgos primarios del sistema de flujo y los diferentes canales conectivos sobre la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas. Se demostró que el entendimiento e identificación adecuada de los sistemas de acuíferos de múltiples niveles en tres dimensiones es crítico para prevenir apropiadamente la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas. Se presentan lineamientos valiosos en relación con la despresurización y descarga de agua a minas subterráneas en sistemas de flujo de múltiple nivel.

     

Geomechanical model for fracture deformation under hydraulic, mechanical and thermal loads

Hydraulic flow and transport (heat and solute) within crystalline rocks is dominated by the fracture systems found within them. In situ stress conditions have a significant impact on the hydraulic, mechanical and thermal coupled processes, and quantification of these processes provides a key to understanding the often transient time-dependent behaviour of crystalline rocks. In this paper, a geomechanical model is presented which describes fracture closure as a function of effective stress and the changes in parameters such as storage, permeability, porosity and aperture. Allowing the fracture closure to be defined by the change in normal effective stress provides a link to the numerical consideration of parametrical changes due to rock stress alterations caused for example by changes in fracture fluid pressure, stress release, tectonic stress, thermal stress, orientation of the natural fracture in the pervasive stress system and local changes in a rock mass due to stress alteration. The model uses geometrical considerations based on a fractal distribution of apertures on the fracture surface, and applies well-established analytical elastic deformation solutions to calculate the deformation response to changes in effective stress. Analysis of the fractal generation method allows a standard normal distribution of fracture apertures to be predicted for all common fractal dimensions relating to a 2D surface. Changes in the fracture aperture are related to hydraulic functions such as permeability, storage and porosity of the fracture. The geomechanical model is experimentally validated against laboratory scale experimental data gained from the closure of a fractured sample recovered at a depth of 3,800 m from the KTB pilot borehole. Parameters for matching the experimental data were established externally, the only fitting parameters applied were the minimum and maximum contact area between the surfaces and the number of allowable contacts. The model provides an insight into the key processes determining the closure of a fracture, and can act as a material input function for numerical models linking the effects of changes in the stress field, hydraulic or thermal conditions, to the flow and transport parameters of a fractured system.

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Résumé L’écoulement et le transport (chaleur et soluté) dans les roches cristallines sont dominés par les systèmes de fracture. Les conditions de stress in-situ ont un impact significatif sur l’hydraulique, les processus couplés de mécanique et thermique et la quantification de ces processus apportent une clé pour comprendre le comportement transitoire des roches cristallines. Dans cet article un modèle géomécanique est présenté, modèle qui décrit la fermeture des fractures comme une fonction de la contrainte effective et des changements de paramètres tels le coefficient d’emmagasinement, la perméabilité, la porosité et l’ouverture. En s’accordant que la fermeture des fractures est définit par les changements de la contrainte effective normale, on apporte le lien avec la considération numérique des changements paramétriques dus aux altérations de la contrainte des roches, causés par exemple par des variations de la pression des fluides dans les fractures, du dégagement de la contrainte, des contraintes tectoniques et thermiques, des orientations des fractures naturelles dans le système de contraintes pénétrantes, et des changements locaux dans un massif de roches dus à l’altération des contraintes. Le modèle utilise des considérations géométriques basées sur une distribution fractale des ouvertures à la surface des fractures, et permet d’établir des solutions analytiques de la déformation élastique pour calculer la réponse de la déformation à la contrainte effective. L’analyse de la méthode par génération fractale permet de prédire une distribution normale standard de l’ouverture des fractures, pour toutes les dimensions fractales en relation avec les surfaces 2D. Les changements dans l’ouverture des fractures sont mis en relation avec les fonctions hydrauliques tels la perméabilité, l’emmagasinement et la porosité de la fracture. Le modèle géoméchanique est expérimentalement validé à l’échelle du laboratoire sur un échantillon fracturé récupéré à une profondeur de 3,800 mètres sur le puits du site pilote KTB. Les paramètres du calibrage des données expérimentales ont été établies extérieurement, les seuls paramètres utilisés étant les surfaces de contact minimum et maximum, et le nombre de contacts permis. Le modèle apporte une connaissance perspicace sur le processus clé déterminant la fermeture des fractures, et peut servir de fonction input dans les modèles numériques reliant les effets des variations de la contrainte du terrain, les conditions hydrauliques ou thermales, les paramètres de l’écoulement et du transport et les systèmes de fracture.

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Resumen El flujo hidráulico y transporte (de calor y solutos) dentro de rocas cristalinas está dominado por los sistemas de fracturas que se encuentran en ellas. Las condiciones de esfuerzos in-situ tienen un impacto significativo en los procesos aparejados termales, mecánicos e hidráulicos y la cuantificación de estos procesos aporta una clave para entender el frecuente comportamiento transitorio dependiente de las rocas cristalinas. En este artículo se presenta un modelo geomecánico que describe el cierre de fracturas en función del esfuerzo efectivo y los cambios en parámetros tal como almacenamiento, permeabilidad, porosidad y apertura. El definir el cierre de fractura mediante el cambio en esfuerzo normal efectivo aporta un vínculo con la consideración numérica de cambios paramétricos ocasionados por alteraciones de esfuerzos en la roca causadas, por ejemplo, por cambios en presión de fluidos en fractura, liberación de esfuerzo, esfuerzo tectónico, esfuerzo termal, orientación de fracturas naturales en el sistema de esfuerzos penetrante, y cambios locales en una masa rocosa ocasionados por alteración de esfuerzos. El modelo utiliza consideraciones geométricas basadas en la distribución fractal de aperturas en la superficie de fractura y aplica soluciones analíticas bien establecidas de deformación elástica para calcular la respuesta de deformación a cambios en el esfuerzo efectivo. Los análisis del método de generación fractal permiten predecir una distribución normal standard para la distribución de aperturas de fracturas para todas las dimensiones fractales comunes que se relacionan con una superficie 2D. Los cambios en la apertura de fractura se relacionan con funciones hidráulicas tal como permeabilidad, almacenamiento y porosidad de la fractura. El modelo geomecánico se ha validado experimentalmente en contra de datos experimentales a escala de laboratorio obtenidos a partir del cierre de una muestra fracturada recuperada a una profundidad de 3,800 m en el pozo piloto KTB. Se establecieron externamente parámetros que se ajustan a los datos experimentales, con los parámetros de ajuste aplicados que fueron el área máxima y mínima de contacto entre las superficies y el número de contactos permisibles. El modelo arroja luz sobre los procesos clave que determinan el cierre de una fractura y puede actuar como un material de función de entrada para modelos numéricos que vinculan los efectos de cambios en el campo de esfuerzos, condiciones termales o hidráulicas, con los parámetros de flujo y transporte de un sistema fracturado.

     

Kriging Of Regional Hydrologic Properties In The Western San Joaquin Valley,California

Regional-scale hydrologic modeling is capable of assessing the impacts of irrigation practices and management strategies on water resources requires the estimation of spatially heterogeneous hydrologic properties. This paper shows how textural data from lithologic and geophysical logs of wells in the Western San Joaquin Valley, California, were kriged to obtain a regional spatial soil texture distribution. Surfaces obtained using three-dimensional indicator kriging are compared with those obtained using an inverse distance-weighting technique. Greatest differences between the methods occur where data with disparate values are clustered. Expected kriged values, which are less extreme than those from distance-weighting, are considered to be more representative of average values over three-dimensional spatial blocks, because they include the effect of local variability via the nuggest and use vertically correlated data. Anisotropic hydraulic conductivities are estimated from expected values of the kriged heterogeneous textural distribution to obtain improved estimates of regional hydrologic properties that also provide valuable information regarding uncertainty of the estimates.

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RESUMEN: Una modelización hidrológica a escala regional, capaz de evaluar los impactos de las prácticas de irrigación y de las estrategias de gestión de los recursos hidráulicos, requiere la estimación de propriedades hidrológicas que son hetereogéneas espacialmente. Este artículo muestra como los datos de textura procedentes de sondeos litológicos y geofísicos en pozos del Valle de Western San Joaquin, California, se krigearon para obtener la distribución espacial regional de la textura des suelo. Las superficies obtenidas usando krigeado indicador tridimensional se compararon con las obtenidas mediante la técnica de ponderación inversa con la distancia. Las mayores diferencias entre los dos métodos aparecen al agruparse datos con valores dispares. Los valores esperados procedentes del krigeado, menos extremos que los obtenidos por ponderación, se consideran más representativos de los valores medios sobre bloques tridimensionales, porque permiten incluir el efecto de la variabilidad local a través del comportamiento pepitítico, y porque usan datos correlacionados verticalmente. Se pueden estimar conductividades hidrálicas anisótropas a partir de los valores esperados krigeados de la distribución textural. Ello permite obtener mejores estimaciones de las propiedades hidrológicas regionales, así como información valiosa sobre la incertidumbre de las estimaciones.

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RéSUMé: La modélisation hydrologique à l'échelle régionale, dans le but d'évaluer les impacts des pratiques d'irrigation et des stratégies d'aménagement sur les ressources en cau, exige d'estimer les propriétés hydrogéologiques d'un ensemble hétérogène. C'est ainsi qu'il est montré comment les données sur la texture tirées de logs lithologiques et géophysiques de puits dans l'ouest de la vallée de San Joaquin (Californie) ont été krigées pour définir la répartition spatiale régionale de la texture des sols. Les surfaces obtenues au moyen d'un krigeage avec un indicateur 3-D sont comparées avec celles obtenues par une méthode inverse de pondération de distance. Il apparait de grandes différences entre les résultats de ces méthodes, là où les données sont rassemblées en groupes disparates. Les valeurs estimées par krigeage, qui présentent des extrêmes moindres que ceux de la méthode de pondération, sont considérées comme étant plus représentatives des valeurs moyennes dans des blocs en 3-D, parce q'elles prennent en compte les effets de la variabilité locale au travers de l'effet pépite et q'elles utilisent des données corrélées verticalement. Les conductivités hydrauliques anisotropes sont déduites des valuers estimées par krigeage de la distribution hétérogène de la texture, afin d'obtenir des estimations améliorées des propriétés hydrogéologiques régionales qui fournissent aussi une information intéressante sur l'incertitude des estimations.

     

From well-test data to input to stochastic continuum models: effect of the variable support scale of the hydraulic data

The question of how well the true underlying hydraulic conductivity statistics of heterogeneous media are captured by well tests is addressed. The hydraulic conductivity value and the corresponding support volume associated with a theoretical well are correlated, causing a bias in the statistics derived from well-test analyses. Statistics derived from numerically simulated well tests are compared with the known underlying conductivity statistics and the results indicate an under-prediction by simulations at higher hydraulic conductivities. The deviation starts at about mean conductivity and can be as large as an order of magnitude, with the conductivity in the vicinity of the well defining the upper boundary. In other words, the conductivity value interpreted from the well test cannot be larger than the value that the well test first encounters. Consequently, for data in this simulation exercise, the standard deviation, if only determined for the upper range of the conductivity values, would be underestimated by a factor of 1.6–2. While this specific range is likely to depend on the scale and degree of the underlying heterogeneity as well as the duration of the test, the results should be indicative of a more general behaviour and are likely to occur in other heterogeneous data as well.

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Resumen Se plantea la pregunta de qué tan bien son representadas en las pruebas de pozo, las estadísticas reales de conductividad hidráulica subyacente de medios heterogéneos. Son correlacionados el valor de conductividad hidráulica y el volumen de apoyo correspondiente asociado con un pozo teórico, causando una distorsión en las estadísticas derivadas del análisis de la prueba de pozo. Las estadísticas derivadas de las pruebas de pozo simuladas numéricamente son comparadas con las estadísticas de conductividad subyacente conocidas, y los resultados indican una sub-predicción por las simulaciones hechas con conductividades hidráulicas más altas. La desviación empieza casi con la conductividad media y puede ser tan grande como un orden de magnitud, con la conductividad en la vecindad del pozo definiendo el límite superior. En otras palabras, el valor de conductividad interpretado a partir de la prueba del pozo no puede ser más grande que el valor que la prueba de pozo encuentre primero. Por consiguiente, para los datos en este ejercicio de simulación, la desviación estándar, si solamente fue determinada para el rango superior de los valores de conductividad, se subestimaría en un factor de 1.6–2. Mientras es probable que este rango específico dependa de la escala y del grado de la heterogeneidad subyacente, así como de la duración de la prueba, los resultados deben ser indicativos de un comportamiento más general y son probables también de ocurrir en otros datos heterogéneos.

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Résumé Nous posons ici la question de savoir dans quelle mesure les statistiques de la conductivité hydraulique des milieux hétérogènes pourrait être révélée par des essais de puits. La valeur de la conductivité hydraulique et le volume capté correspondant sont corrélés, créant un biais dans l’analyse des statistiques dérivées des essais de puits. Les statistiques en provenance de simulations numériques d’essais de puits sont comparées avec les statistiques de conductivités connues et les résultats indiquent une sous-évaluation par les simulations, pour les conductivités hydrauliques les plus élevées: la déviation commence à partir de la valeur moyenne de la conductivité et peut atteindre la magnitude d’un ordre de grandeur en considérant la conductivité mesurée au voisinage du puits. Autrement dit, la valeur de la conductivité interprétée via l’essais de pompage ne peut être plus importante que les premières valeurs rencontrées. Par conséquence, pour les données de cet exercice de simulation, la déviation standard sera sous-estimée d’un facteur compris entre 1.6–2 pour les valeurs les plus élevées. Tandis que l’échelle spécifique de valeurs est dépendante de l’échelle et du degré de l’hétérogénéité souterraine, de même que de la durée du test, les résultats pourraient être indicatifs d’un comportement plus général et seraient sans doute observables dans d’autres cas de données hétérogènes.

     

Flowpath structure in a limestone aquifer: multi-borehole logging investigations at the hydrogeological experimental site of Poitiers, France

Since 2002, a new hydrogeological experimental site (HES) has been developed in Poitiers, France. The overall research objective related to this site is to improve the understanding of flow and solute transport in carbonate aquifers. The benchmarking of various types of numerical models against the HES field data is one of the main research projects supported by three national scientific programs. Within this framework, the purpose of this report is to synthesize existing knowledge about both aquifer geology and flowpath structure, based on core analysis and well logging. The combined use of core-hole data, borehole logs and outcrop data provide valuable information about lithostratigraphy and fracturing. The comparison of flow-meter data with borehole images indicates that flowpaths in the HES aquifer are strongly constrained within (1) subhorizontal karstic structures and (2) subvertical fractures. The presence of karstic levels appears to be conditioned by the stratigraphy and are unevenly developed in the HES. The vertical interconnectivity between the three karstic levels seems to result from fractures occurrence in this limestone formation. Following the observations, data and interpretations, a conceptual model of the Dogger aquifer is proposed.

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Résumé  La vocation première du Site Expérimental Hydrogéologique (SEH) de Poitiers, France, est de fournir des données pertinentes-y compris des chroniques ou expériences long terme-pour la caractérisation, la quantification et la modélisation des transferts d’eau et de solutés dans les aquifères carbonatés. Depuis 2002, les investigations menées sur le SEH ont permis de recueillir une importante quantité de données concernant un aquifère calcaire captif de 100 m d’épaisseur. Ces données servent actuellement de support à un exercice de modélisation comparée (benchmark) soutenu par trois programmes scientifiques nationaux. Dans le cadre de ce projet, l’objectif ici est de synthétiser les connaissances actuelles relatives à la géologie et la structure des écoulements dans l’aquifère du Dogger. La structure lithostratigraphique et la fracturation de l’aquifère sont analysées à partir des carottes de forages, des affleurements, et des diagraphies de puits. L’analyse croisée des données de débitmétrie verticale et des imageries de parois des forages indique que les écoulements sont principalement associés à des structures karstiques subhorizontales et des fractures subverticales. Les niveaux karstiques sont irrégulièrement répartis sur le SEH mais apparaissent fortement corrélés avec des niveaux stratigraphiques précis. La connectivité hydraulique des différents niveaux karstiques semble liée à la fracturation des calcaires.

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Resumen  Desde 2002, se desarrolló en Potiers, Francia, un sitio experimental hidrogeológico (SEH). El objetivo general de la investigación relacionada a este sitio es mejorar el entendimiento del flujo y transporte de solutos en acuíferos calcáreos. El punto de referencia de varios tipos de modelos numéricos utilizando los datos del SEH es uno de los principales proyectos de investigación financiados por tres programas científicos nacionales. Dentro de este marco, el propósito de este reporte es sintetizar el conocimiento existente tanto acerca de la geología como de la estructura de los caminos de flujo, basado en el análisis de testigos y perfiles de pozos. El uso combinado de testigos, perfiles de pozos e datos de afloramientos provee información valiosa acerca de la litoestratigrafía y el fracturamiento. La comparación de datos de medidores de flujo con imágenes de pozos indica que los caminos de flujo en el acuífero del SEH están fuertemente condicionados por (1) estructuras cársticas subhorizontales, y (2) fracturas subverticales. La presencia de niveles cársticos pareciera estar condicionada por la estratigrafía y estar desarrollada en forma no igualmente distribuida dentro del SHE. La interconectividad vertical entre tres niveles cársticos sería el resultado de la ocurrencia de fracturas en la formación de las calizas. En base a las observaciones, los datos e interpretaciones, se propone un modelo conceptual del acuífero Dogger.

     

Roughness control on hydraulic conductivity in fractured rocks

The influence of joint roughness on the typologies of fluid flow inside fractures is well known and, thanks to experiences in the field of hydraulics, it has been studied from both a physical and mathematical point of view. Nevertheless, the formulations adopted by traditional hydraulic models are hardly applicable in the geological field, because of the difficulty encountered in the roughness parameter estimation. Normally this parameter can be estimated using the joint roughness coefficient (JRC), which considers both the asperity height and its regularity and directional trend. The main advantage in using the JRC arises from the fact that it can easily be obtained from geological-technical surveys and from comparison with the standard Barton profiles. Some relationships have been built up that allow for the estimation of the hydraulic conductivity tensor (an essential parameter for understanding water flow in fractured rock masses), not only as a function of traditional parameters like aperture, spacing, dip and dip direction, etc., but also of joint roughness, precisely expressed in terms of the roughness coefficient. These relationships have been studied initially from a theoretical point of view and then practically, through laboratory investigations.

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Resumen  Se conoce muy bien la influencia de la rugosidad de las grietas en las tipologías del flujo de fluidos a lo interior de las fracturas y gracias a las experiencias en el campo de hidráulica ha sido posible estudiarla desde puntos de vista matemáticos y físicos. Sin embargo, las formulaciones adoptadas por los modelos hidráulicos tradicionales tienen poca aplicabilidad en el campo geológico debido a la dificultad relacionada con la estimación del parámetro de rugosidad. Normalmente este parámetro puede estimarse usando el coeficiente de rugosidad de grieta (JRC) el cual considera tanto la altura de la aspereza como su regularidad y tendencia direccional. La principal ventaja de utilizar el JRC se deriva del hecho que puede obtenerse fácilmente de levantamientos técnico-geológicos y de la comparación con los perfiles Standard Barton. Se han construido algunas relaciones que permiten la estimación del tensor de conductividad hidráulica (un parámetro esencial para el entendimiento del flujo de agua en masas de roca fracturadas), no solo en función de parámetros tradicionales como apertura, espaciado, buzamiento y dirección de buzamiento, etc., sino también en función de la rugosidad de la grieta estimada con precisión en términos del coeficiente de rugosidad. Estas relaciones se han estudiado inicialmente desde un punto de vista teórico y luego de modo práctico a través de investigaciones de laboratorio.

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Résumé  L’influence de la rugosité des joints sur les types d’écoulement de fluide dans les fractures est bien connue et a été étudiée aussi bien du point de vue physique que mathématique grace à des expériences menées dans le domaine de l’hydraulique. Cependant les formulations adoptées dans les modèles hydrauliques traditionnels sont difficilement applicables dans le domaine de la géologie à cause de la difficulté rencontrée pour estimer la rugosité. Ce paramètre peut normalement être apprécié grace au coefficient de rugosité du joint (JRC), lequel prend en compte à la fois la hauteur de l’aspérité ainsi que sa régularité et sa direction. Le principal avantage dans l’utilisation du JRC réside dans le fait qu’il peut facilement être obtenu à partir d’études techniques-géologiques et par comparaison avec la classification de Barton. Des relations qui permettent une estimation du tenseur de conductivité hydraulique (un paramètre essentiel pour comprendre l’écoulement de l’eau dans les masses rocheuses fracturées) ont été élaborées, pas seulement en fonction de paramètres traditionnels tels que l’ouverture, l’espacement, l’inclinaison et la direction d’inclinaison, etc , mais aussi en prenant en compte la rugosité des joints à travers le coefficient de rugosité. Ces relations ont initialement été étudiées d’un point de vue théorique puis expérimentalement à travers des recherches en laboratoire.

     

On the solutions of modeling a slug test performed in a two-zone confined aquifer

The slug test is a popular field method for estimating aquifer parameters. As a finite-thickness skin is present at a wellbore, the result of test-data analysis may represent average hydraulic properties of the skin and formation zones. Moench and Hsieh (Int. Assoc. of Hydrogeology, The IAH 17th International Congress on Hydrology of Rocks of Low Permeability, Int. Assoc. of Hydrogeology. Tucson, Arizona, 7–12 January) provided the Laplace-domain solution for a confined aquifer with a finite-thickness skin that satisfies the governing equations, boundary conditions, and continuity requirements at the interface of the skin and formation zones. Two new formulae presented here relate the modified zero-order Bessel functions of the first and second kinds to their first and second derivatives. Their solution is evaluated using the modified Crump approach for the Laplace inversion. The numerical values obtained by the modified Crump approach are compared with others based on finite-element modeling. The results indicate that the values based on finite-element modeling exhibit poor accuracy, attributed to errors in the mass balance equation and interface condition in their mathematical model.

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Resumen Los ensayos slug o tipo pulso son métodos populares de campo para estimar parámetros de acuíferos. Debido a que en los sondeos existe una membrana de espesor finito, el resultado del análisis de los datos del ensayo pueden representar las propiedades hidráulicas promedio de las zonas de la formación y dicha membrana. Moench AF y Hsieh PA (Asociación Internacional de Hidrogeólogos, 7–12 Enero 1985) Análisis de datos de prueba slug en un pozo con membrana de espesor finito. 17 Congreso Internacional de la Asociación Internacional de Hidrogeólogos sobre Hidrología de Rocas de Baja Permeabilidad. Asociación Internacional de Hidrogeólogos. Tucson, Arizona. 7–12 Enero. han aportado la solución en el ámbito de Laplace para un acuífero confinado con una membrana de espesor finito que satisface los requerimientos de las ecuaciones dominantes, las condiciones restrictivas, y de continuidad en la interfase de las zonas de formación y membrana. Las dos nuevas fórmulas que se presentan aquí relacionan las funciones modificadas Bessel de orden cero de la primera y segunda clase con su primera y segunda derivadas. Se evalúa su solución usando el enfoque modificado de Crump para la inversión Laplace. Los valores numéricos obtenidos mediante el enfoque modificado de Crump se comparan con otros valores numéricos basados en modelos de elementos finitos. Los resultados indican que los valores basados en el modelo de elementos finitos presentan poca precisión, que se atribuye a errores en la ecuación de balance de masa y a las condiciones de interfase en su modelo matemático.

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Résumé Le slug-test représente une méthode populaire de terrain pour estimer les paramètres d’un aquifère. Du fait de la présence d’une couche à l’épaisseur limitée sur un site de forages, le résultat de l’analyse des données du test pourrait représenté le terrain mais aussi cette couche. Moench AF et Hsieh PA (Association Internationale d’Hydrogéologie, 7–12 Jan 1985) Analyses de données de slug test dans un puits présentant une couche d’épaisseur finie. 17ème congrès international de l’AIH sur l’Hydrologie des roches de faible perméabilité, Association Internationale d’Hydrogéologie. Tucson, Arizona, 7–12 Jan. apportent une solution du domaine de Laplace pour un aquifère confiné avec une épaisseur limitée qui satisfait l’équation en question, les conditions aux limites, et les besoins de continuité à l’interface de la couche et de l’encaissant. Deux nouvelles formules présentées dans cet article met en relation les fonctions de Bessel modifiées d’ordre zéro du premier et second type, avec leur dérivées première et deuxième. Leurs solutions sont évaluées en utilisant une approche de Crump modifiée pour l’inversion de Laplace. Les valeurs numériques obtenues avec l’approche de Crump sont comparées avec d’autres approches utilisant les modèles aux éléments finis. Les résultats indiquent que les valeurs basées sur les modèles aux éléments finis montrent une faible précision, du fait d’erreurs dans le bilan hydrologique et les conditions aux limites dans le modèle.

     

A simple daily soil–water balance model for estimating the spatial and temporal distribution of groundwater recharge in temperate humid areas

Quantifying the spatial and temporal distribution of natural groundwater recharge is usually a prerequisite for effective groundwater modeling and management. As flow models become increasingly utilized for management decisions, there is an increased need for simple, practical methods to delineate recharge zones and quantify recharge rates. Existing models for estimating recharge distributions are data intensive, require extensive parameterization, and take a significant investment of time in order to establish. The Wisconsin Geological and Natural History Survey (WGNHS) has developed a simple daily soil–water balance (SWB) model that uses readily available soil, land cover, topographic, and climatic data in conjunction with a geographic information system (GIS) to estimate the temporal and spatial distribution of groundwater recharge at the watershed scale for temperate humid areas. To demonstrate the methodology and the applicability and performance of the model, two case studies are presented: one for the forested Trout Lake watershed of north central Wisconsin, USA and the other for the urban-agricultural Pheasant Branch Creek watershed of south central Wisconsin, USA. Overall, the SWB model performs well and presents modelers and planners with a practical tool for providing recharge estimates for modeling and water resource planning purposes in humid areas.

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Resumen La cuantificación de la distribución espacial y temporal de la recarga natural de agua subterránea es un requisito previo para una modelación y una gestión efectivas de las aguas subterráneas. Dado que se está incrementando el uso de los modelos de flujo para la toma de decisiones de gestión, existe una necesidad creciente de métodos simples y prácticos para delimitar las zonas de recarga y cuantificar los rangos de la misma. Los modelos existentes para la estimación de la distribución de la recarga requieren datos intensivos, una parametrización extensiva y una inversión de tiempo significativa para ser establecidos. El Servicio Geológico y de Historioa Natural de Wisconsin (WGNHS) ha desarrollado un modelo simple de balance diario de agua en el suelo (SWB) que usa de forma sencilla datos disponibles de suelo, de cobertera, topográficos y climáticos conjuntamente con un Sistema de Información Geográfica (GIS) para estimar la distribución espacial y temporal de la recarga de aguas subterráneas a escala de cuenca para zonas templadas húmedas. Para demostrar la metodología, aplicabilidad y el comportamiento del modelo, se presentan dos casos: uno en la cuenca boscosa de Trout Lake, en la zona Norte-Central de Wisconsin, USA y el otro en la Cuenca urbano-agrícola de Pheasant Branch Creek, Sur-Centro de Winconsin, USA. En conjunto, el modelo SWB funciona bien y presenta a los modeladores y planificadores una herramienta práctica para llevar a cabo una estimación de la recarga para propósitos de modelación y planificación de los recursos de agua en zonas húmedas.

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Résumé Quantifier les distributions temporelle et spatiale de la réalimentation naturelle des eaux souterraines est en règle générale un préalable à une modélisation et une gestion efficaces des eaux souterraines. Etant donné que les modèles numériques sont utilisés de manière croissante dans les prises de décisions en matière de gestion, il existe un besoin accru pour des méthodes simples et pratiques, afin de délimiter les zones d’alimentation et de quantifier les recharges associées. Les modèles existants, destinés à l’estimation de la répartition des réalimentations, demandent énormément de données, un paramétrage long, et un investissement conséquent en temps de mise en œuvre. Le Wisconsin Geologic and Natural History Survey (WGNHS) a développé un modèle simple basé sur un bilan en eau quotidien dans les sols (SWB); il utilise les données directement disponibles sur les sols, l’occupation des sols, la topographie et le climat, en conjonction avec un Système d’Information Géographique, afin d’estimer les distributions temporelle et spatiale de la réalimentation des eaux souterraines à l’échelle du bassin versant, pour les zones humides tempérées. Afin de démontrer la méthodologie, l’applicabilité et les performances du modèle, deux applications sont présentées: la première sur le bassin versant boisé de Trout Lake au centre-nord du Wisconsin (Etats-Unis), et le second sur le bassin versant agricole et urbanisé de Pheasant Branch Creek au centre-sud du Wisconsin. Le modèle SWB se comporte globalement bien, et offre aux modélisateurs un outil fonctionnel pour estimer les réalimentations, dans le cadre de modélisations et de plans de gestion des ressources en eau souterraine dans les zones humides.

     

Aquifer storage capacity and maximum annual yield from long-term aquifer fluxes

Long-term time series data of aquifer recharge, groundwater extraction, and discharge are used to estimate aquifer storage capacity and maximum annual yield. Aquifer storage capacity is defined as the maximum volume of water that can be stored in an aquifer. It is estimated using a transient water-balance approach. The maximum annual yield is defined as the maximum combined groundwater extraction plus discharge that can be sustained in an aquifer judged by the historical record of recharge. It is determined according to a graphical mass-curve method. These two quantities are useful in aquifer characterization and groundwater management, the apportionment of groundwater rights and aquifer storage and recovery operations being two frequent applications. Time series data from the Edwards Aquifer, Texas, USA, illustrate the application of the methods presented.

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Résumé Des données sur le long terme de la recharge d’aquifère, de l’exploitation de l’eau souterraine et de la vidange sont utilisées pour estimer la capacité d’emmagasinement de l’aquifère et la capacité annuelle maximum. La capacité d’emmagasinement de l’aquifère est définit comme le volume maximum de l’eau qui peut être emmagasinée dans le réservoir. Elle est estimée en utilisant une approche par bilan hydrologique en transitoire. La capacité annuelle maximum est définit comme la combinaison de l’extraction de l’eau souterraine et de la vidange, combinaison qui peut être jugée durable ou non au regard de l’examen des valeurs de recharge. Elle est déterminée au moyen d’une méthode de courbe des valeurs cumulées. Ces deux quantités sont très utiles pour caractériser les aquifères et pour gérer les eaux souterraines, l’imputation des droits aux eaux souterraines, et du fait que les opérations de recharge des aquifères et de récupération sont très fréquentes. Les données temporelles provenant de l’aquifère Edwards, Texas, USA, illustrent l’application de la méthode présentée.

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Resumen Para estimar la capacidad de almacenamiento de un acuífero y su rendimiento máximo anual, se han utilizado series temporales largas de datos de recarga al acuífero, de extracciones de agua subterránea y de descarga. La capacidad de almacenamiento de un acuífero se define como el volumen máximo de agua que puede ser almacenado en el mismo. Se estima utilizando una aproximación con un balance de agua en régimen transitorio. El rendimiento máximo anual se define como el máximo resultante de la combinación de la extracción de aguas subterráneas y la descarga que puede ser sostenido por un acuífero según los registros históricos de recarga y se define según un método gráfico masa-curva. Estos dos valores son útiles en la caracterización de los acuíferos y en la gestión de las aguas subterráneas, el reparto de los derechos sobre las aguas subterráneas y las operaciones de almacenaje y recuperación de los acuíferos, que son dos aplicaciones frecuentes. Las series de tiempo para el Acuífero Edwards, Texas, USA, ilustra la aplicación de los métodos presentados.

     

Optimization of the DRASTIC method for groundwater vulnerability assessment via the use of simple statistical methods and GIS

The assessment of groundwater vulnerability to pollution has proved to be an effective tool for the delineation of protection zones in areas affected by groundwater contamination due to intensive fertilizer applications. By modifying and optimizing the well known and widely used DRASTIC model it was possible to predict the intrinsic vulnerability to pollution as well as the groundwater pollution risk more accurately. This method incorporated the use of simple statistical and geostatistical techniques for the revision of the factor ratings and weightings of all the DRASTIC parameters under a GIS environment. The criterion for these modifications was the correlation coefficient of each parameter with the nitrates concentration in groundwater. On the basis of their statistical significance, some parameters were subtracted from the DRASTIC equation, while land use was considered as an additional DRASTIC parameter. Following the above-mentioned modifications, the correlation coefficient between groundwater pollution risk and nitrates concentration was considerably improved and rose to 33% higher than the original method. The model was applied to a part of Trifilia province, Greece, which is considered to be a typical Mediterranean region with readily available hydrogeological and hydrochemical data.

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Resumen La evaluación de vulnerabilidad del agua subterránea a la contaminación ha demostrado ser una herramienta efectiva para la delimitación de zonas de protección en áreas afectadas por contaminación de aguas subterráneas debido a aplicaciones intensivas de fertilizantes. Mediante la modificación y optimización del bien conocido y ampliamente utilizado modelo DRASTIC fue posible predecir la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación así como el riesgo a la contaminación del agua subterránea con mayor precisión. Este método incorporó el uso de técnicas estadísticas y geoestadísticas simples para la revisión del pesaje y establecimiento de rangos de factores de todos los parámetros DRASTIC bajo un ambiente SIG. El criterio para estas modificaciones fue el coeficiente de correlación de cada parámetro con las concentraciones de nitraros en agua subterránea. En base al grado significativo estadístico algunos parámetros fueros sustraídos de la ecuación DRASTIC, mientras que se consideró el uso de la tierra como un parámetro adicional de DRASTIC. Siguiendo las modificaciones antes mencionadas se mejoró considerablemente el coeficiente de correlación entre el riesgo a la contaminación del agua subterránea y las concentraciones de nitratos incrementando en 33% su valor en relación al método original. El modelo se aplicó en una parte de la provincia Trifilia, Grecia, la cual se considera ser una región Mediterránea típica con datos hidroquímicos e hidrogeológicos fácilmente disponibles.

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Résumé L’évaluation de la vulnérabilité des eaux souterraines à la pollution a montré qu’elle est un outil efficace pour délimiter les zones de protection dans les zones affectées par la contamination des eaux souterraines due à l’utilisation intensive de fertilisants. En modifiant et optimisant le modèle DRASTIC, bien connu et souvent utilisé, il a été possible de prédire la vulnérabilité intrinsèque à la pollution, et de définir plus précisément le risque de pollution. Cette méthode incorpore l’utilisation de simples techniques statistiques et géostatistiques, pour la révision des facteurs d’estimation et de pondération de tous les paramètres de DRASTIC sous S.I.G. Le critère de ces modifications était le coefficient de corrélation de chaque paramètre avec la concentration en nitrates dans les eaux souterraines. Sur la base de leur signification statistique, certains paramètres ont été soustraits de l’équation DRASTIC. Suivant les modifications mentionnées ci-dessus, le coefficient de corrélation entre les concentrations en nitrate et le risque de pollution des eaux souterraines a été considérablement amélioré de 33% par rapport à la méthode originale. Le modèle a été appliqué sur une partie de la province de Trifilia en Grèce, qui est considérée comme une région typiquement méditerranéenne avec des données hydrogéologiques et hydrochimiques aisément accessibles.

     

Development of a GIS-based model for extrapolating mesoscale groundwater recharge estimates using integrated geospatial data sets

A geographic information systems (GIS)-based model was used to derive spatially explicit estimates of recharge using the elevation-dependent chloride mass-balance (EDCMB) approach in a 14-basin area in southwestern Nevada, USA. For each of the 14 basins, a non-linear regression equation was developed relating chloride enrichment to the elevation of spring watersheds. The ratio of chloride enrichment as a function of elevation was used in a GIS framework to transform continuous precipitation data to recharge. Spatial masks that represented two definitions of the lower limits of recharge—one definition based on alluvium/non-alluvium boundaries, the other based on both alluvium/non-alluvium boundaries and an elevation threshold—were applied to each basin. Resultant recharge estimates were then summed for each basin. When compared to summaries of previous recharge estimates for the study area, the EDCMB approach produced results that were within 14 and 3% of two studies, but were significantly greater (31%) than a third. GIS proved to be a very effective tool for combining large spatial data with widely different resolutions into an integrated data set, and also proved to be an efficient mechanism for implementing robust statistical models to estimate recharge.

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Résumé Un modèle basé sur les systèmes d’informations géographiques (SIG) a été utilisé pour obtenir des estimations explicites de la recharge dans l’espace, en utilisant l’approche du bilan des chlorures en fonction de l’altitude (EDCMB en anglais) dans une zone de 14 bassins, dans le Sud-Ouest du Nevada aux Etats-Unis. Pour chacun des 14 bassins, une régression non-linéaire a été établie, reliant l’enrichissement des chlorures à l’altitude des bassins d’alimentation des sources. Le rapport d’enrichissement des chlorures en fonction de l’altitude a été utilisé dans une approche SIG pour transformer des données pluviométriques continues en terme de recharge. Des masques spatiaux représentant deux définitions des limites de recharge les plus basses ont été appliquées à chaque bassin ; l’une basée sur les limites alluvions/autres formations, l’autre sur ces mêmes limites ainsi que sur un seuil altitudinal. Les recharges estimées résultantes ont ensuite été additionnées pour chaque bassin. Comparée aux précédents bilans de recharge estimés dans la zone d’étude, l’approche EDCMB conduit à des résultats se situant entre 14 et 3% de ceux de deux autres études et largement supérieurs (31%) à ceux d’une troisième étude. Le SIG s’est révélé être un outil très efficace pour combiner dans une base de données intégrée, des données spatiales étendues avec des résolutions largement différentes, ainsi que pour implémenter des modèles statistiques conséquents permettant d’estimer la recharge.

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Resumen Se utilizó un modelo basado en un Sistema de Información Geográfico (SIG) para derivar espacialmente estimados explícitos de recarga usando el enfoque de balance de masa de cloruro dependiente de elevación (EDCMB) en un área de 14 cuencas en el suroeste de Nevada, Estados Unidos. Para cada una de las 14 cuencas se desarrolló una ecuación de regresión no linear que relaciona el enriquecimiento de cloruro con la elevación de las cuencas con manantiales. La relación de enriquecimiento de cloruro en función de la elevación se usó en un marco SIG para transformar datos continuos de precipitación a recarga. Se aplicaron máscaras espaciales a cada cuenca las cuales representaron dos definiciones de los límites inferiores de recarga, una definición basada en límites de aluvión/sin aluvión, el otro basado en ambos límites aluvión/sin aluvión y una elevación normal de fondo. Los estimados resultantes de recarga fueron sumados para cada cuenca. Al compararse con estimados de recarga previos para el área de estudio se encontró que el enfoque EDCMB produjo resultados que estaban entre el 14 y 3% de dos estudios pero fueron significativamente mayores (31%) que un tercer estudio. El SIG ha demostrado ser una herramienta muy efectiva para combinar datos espaciales grandes con resoluciones muy distintas en un grupo integrado de datos y también ha mostrado ser un mecanismo eficiente para implementar modelos estadísticos robustos para estimar recarga.

     

Geophysical data integration,stochastic simulation and significance analysis of groundwater responses using ANOVA in the Chicot Aquifer system,Louisiana, USA

Data integration is challenging where there are different levels of support between primary and secondary data that need to be correlated in various ways. A geostatistical method is described, which integrates the hydraulic conductivity (K) measurements and electrical resistivity data to better estimate the K distribution in the Upper Chicot Aquifer of southwestern Louisiana, USA. The K measurements were obtained from pumping tests and represent the primary (hard) data. Borehole electrical resistivity data from electrical logs were regarded as the secondary (soft) data, and were used to infer K values through Archie’s law and the Kozeny-Carman equation. A pseudo cross-semivariogram was developed to cope with the resistivity data non-collocation. Uncertainties in the auto-semivariograms and pseudo cross-semivariogram were quantified. The groundwater flow model responses by the regionalized and coregionalized models of K were compared using analysis of variance (ANOVA). The results indicate that non-collocated secondary data may improve estimates of K and affect groundwater flow responses of practical interest, including specific capacity and drawdown.

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Résumé  L’intégration de données entre en jeu lorsque plusieurs niveaux intermédiaires d’assistance sont nécessaires pour corréler données primaires et secondaires de diverses manières. Le présent article décrit une méthode géostatistique qui intègre les mesures de conductivité hydraulique (K) et les données de résistivité électrique, afin d’estimer plus efficacement la distribution de K dans l’Aquifère Supérieur de Chicot, au sud-ouest de la Louisiane (Etats-Unis). Les mesures de K sont issues des pompages d’essai et représentent les données primaires (“dures”). Les données des diagraphies de résistivité électrique ont été considérées comme des données secondaires (“molles”), à partir desquelles les valeurs de K ont été déduites, par la loi d’Archie et l’équation de Kozeny-Carman. Un pseudo semi-variogramme croisé a été développé afin de pallier à l’absence de colocalisation des données de résistivité. Les incertitudes sur les semi-variogrammes automatiques et sur les pseudo semi-variogrammes croisés ont été quantifiées. Les réponses du modèle d’écoulement des eaux souterraines aux modèles régionalisés et co-régionalisés de K ont été comparés, par les analyses de variance (ANOVA). Les résultats montrent que les données secondaires non-colocalisées peuvent améliorer les estimations de K, et affecter efficacement les réponses des écoulements souterrains, y compris les débits spécifiques et les rabattements.

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Resumen  La integración de datos es un gran desafío cuando existen diferentes niveles de apoyo entre datos primarios y secundarios que es necesario correlacionar de varias maneras. Se describe un método geoestadístico el cual integra mediciones de conductividad hidráulica (K) y datos de resistividad eléctrica para tener una mejor estimación de la distribución de K en el Acuífero Chicot Superior del suroeste de Luisiana, Estados Unidos de América. Las mediciones de K se obtuvieron de pruebas de bombeo y representan los datos primarios (duros). Los datos de sondeos de resistividad eléctrica se consideraron como datos secundarios (suaves) y se usaron para inferir valores de K a través de la ley de Archie y la ecuación de Carman-Kozeny. Se desarrolló un pseudo semivariograma cruzado para enfrentar la falta de colocación de datos de resistividad. Se cuantificaron las incertidumbres en los auto-semivariogramas y en los semivariogramas cruzados. Las respuestas del modelo de flujo de agua subterránea por los modelos coregionalizados y regionalizados de K se compararon usando el análisis de varianza (ANOVA). Los resultados indican que los datos secundarios no colocados pueden mejorar los estimados de K y afectar las respuestas de flujo de agua subterránea de interés práctico, incluyendo capacidad específica y descenso.

     

Combining multivariate statistical analysis with geographic information systems mapping: a tool for delineating groundwater contamination

Multivariate Statistical Analysis (MSA) has successfully been coupled with geographic information system (GIS) mapping tools to delineate zones of aquifer contamination potential. While delineating contaminants is key to site remediation, it is often compromised by a poor understanding of hydrogeologic conditions, and by uncertainties in contaminant observations. MSA provides improved estimates of contamination potential by augmenting observed contaminant concentrations with auxiliary information from other water-quality parameters. GIS is useful for organizing and managing water-quality information by visually communicating large amounts of information. The proposed method first establishes appropriate areal extents, GIS coverages, and scales for displaying groundwater contamination concentrations of tritium and the volatile organic contaminants trichloroethylene (TCE) and tetrachloroethylene (PCE) at the Savannah River Site, South Carolina, USA. Principal components analysis is used to group variables that are most indicative of contamination potential. Tritium contamination potential is best represented as the combination of tritium with the cations Al, Mg, Na and total dissolved solids, while PCE contamination potential is predicted using PCE and Cl. Maps of contamination potentials for 1993–1995 geochemical data compare favorably with measured contaminant concentrations during 1999. Cluster analysis of water-quality data groups geochemical and contaminant concentrations into zones of homogeneous behavior.

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Resumen El Análisis Estadístico Multivariado (AEM) se ha acoplado con éxito con herramientas cartográficas del Sistema de Información Geográfico (SIG), para delinear zonas de potencial contaminación de acuíferos. En tanto que la delimitación de contaminantes es importante para recuperación del sitio, ella está a menudo amenazada por una comprensión pobre de las condiciones hidrogeológicas, y por las incertidumbres en las observaciones del contaminante. El AEM proporciona estimaciones mejoradas de contaminación potencial al aumentar las concentraciones observadas del contaminante, con la información auxiliar de otros parámetros de calidad de agua. El SIG es útil para organizar y manejar la información de calidad de agua, a través de la comunicación visual de cantidades grandes de información. El método propuesto establece primero magnitudes de área apropiadas, el área cubierta por el SIG, y las escalas para mostrar las concentraciones de contaminación del agua subterránea, a partir de tritio y de contaminantes orgánicos volátiles como tricloroetileno (TCE) y tetracloroetileno (PCE) en el sitio del Río al Savannah, Carolina del Sur, EE.UU. El análisis de componentes principales se usa para agrupar variables que son más indicativas de contaminación potencial. El potencial de contaminación Tritio, se representa mejor como la combinación de tritio con los cationes Al, Mg, Na y los sólidos disueltos totales, mientras la contaminación potencial de PCE se predice usando PCE y Cl. Los mapas de potenciales de contaminación para los datos geoquímicos de 1993–1995 se comparan favorablemente con las concentraciones medidas del contaminante durante 1999. El análisis de racimo hecho en datos de calidad de agua, agrupa concentraciones geoquímicas y concentraciones del contaminante en las zonas de comportamiento homogéneo.

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Résumé L’Analyse Statistique Multivariée (ASM) a été couplée avec succès avec les outils cartographiques des Sytèmes d’Information Géographique (SIG), afin de délimiter les zones à potentiel de contamination des aquifères. Alors que la connaissance de l’extension des contaminants est primordiale pour la réhabilitation des sites, elle est fréquemment compromise par une compréhension limitée du contexte hydrogéologique, et par les incertitudes sur l’observation des contaminants. L’ASM fournit une meilleure estimation du potentiel de contamination, en complétant les concentrations observées en contaminants par des informations annexes issues d’autres paramètres qualitatifs. Les SIG, par leurs capacités à conjuguer visuellement de grandes quantités d’information, sont utiles pour organiser et gérer les informations sur la qualité de l’eau. La première étape de la méthode proposée consiste à définir les limites spatiales appropriées, les couvertures SIG, ainsi que les échelles de visualisation des concentrations en contaminants des eaux souterraines, soit le tritium et les composés organiques volatiles trichloroéthylène et tetrachloroéthylène, sur le site de la rivière Savannah (Californie du Sud, USA). L’analyse en composantes principales est utilisée afin de regrouper les variables caractérisant de manière optimale le potentiel de contamination. Le potentiel de contamination en tritium est représenté le plus significativement par la combinaison du tritium, des cations Al, Mg et Na, et des solides dissous totaux (TDS). Le potentiel de contamination en tétrachloroéthylène est quant à lui estimé en utilisant le tetrachloroéthylène et Cl. Les cartes des potentiels de contamination établies sur les données géochimiques de la période 1993–1995 renvoient une image comparable aux concentrations en contaminants effectivement mesurées en 1999. Une analyse de groupement des données sur la qualité de l’eau rassemble les concentrations géochimiques et en contaminants dans des zones aux comportements homogènes.

     

Copepod distribution as an indicator of epikarst system connectivity

The distribution of 27 copepod species was determined in 35 drips in four Slovenian caves (Dimnice, Postojna Planina Cave System, Škocjanske Jame, Županova Jama), and of ten species from 13 drips in one US cave (Organ Cave, West Virginia). The dripping water comes from epikarst, the skin of karst. A significant fraction of the copepod species found (nine species in Slovenia and three in West Virginia) occurred over a maximum linear extent of 100 m. These and other localized distributions probably resulted from colonization of epikarst by an ancestral surface population in a single location, with subsequent lateral spread in the direction of epikarst flow. This suggests that the distribution of copepods could potentially be used to trace major flow paths in epikarst without the need for the injection of dyes or other tracers.

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Résumé La distribution de 27 espèces de copépodes a été déterminée dans 35 zones de percolation de quatre grottes slovènes (Dimnice, système de grottes Postojna Planina, Škocjanske Jame, Županova Jama) et grace à dix espèces de 13 zones de percolation d’une grotte des Etats-Unis (Grotte Organ, Ouest de la Virginie). L’eau de percolation provient de l’épikarst, la partie supérieure du karst. Une fraction importante des espèces de copépodes trouvées (9 espèces en Slovénie et 3 dans l’Ouest de la Virginie) s’étendait sur une longueur maximum de 100 m. Ces dernières ainsi que d’autres distributions localisées étaient probablement issues de la colonisation par une population ancienne de surface, de zones localisées de l’épikarst, puis par une dispersion latérale dans la direction de l’écoulement dans l’épikarst. Ceci suggère que la distribution des copépodes pourrait potentiellement être utilisée pour identifier les principales trajectoires d’écoulement dans l’épikarst, sans utiliser l’injection de colorants ou d’autres traceurs.

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Resumen Se determina la distribución de 27 especies de copépodo en 35 gotas de cuatro cavernas de Eslovenia (Dimnice, Sistema de Caverna Planina Postojna, Jame Škocjanske, y Jama Županova), y de diez especies en 13 gotas de una caverna de Estados Unidos (Caverna órgano, Virginia Occidental). El agua que gotea se deriva del epikarst, la piel del karst. Una fracción significativa de las especies de copépodos encontradas (9 especies en Eslovenia y 3 en Virginia Occidental) se presentaron en una extensión linear máxima de 100 m. Estas y otras distribuciones localizadas resultaron probablemente de colonización del epikarst por poblaciones superficiales ancestrales en una sola localización, con una expansión lateral subsiguiente en la dirección de flujo epikárstico. Esto sugiere que la distribución de copépodos podría tener un uso potencial para trazar rutas de flujo principales en epikarst sin tener la necesidad de inyectar colorantes u otros trazadores.

     

Multiple-method estimation of recharge rates at diverse locations in the North Carolina Coastal Plain, USA

Recharge rates determined at diverse study sites in a shallow, unconfined aquifer differed from one another depending on the analytical method used and on each method’s applicability and limitations. Total recharge was quantified with saturated-zone methods using water-table fluctuations at seven sites in North Carolina, USA and using groundwater-age dating at three of the seven sites; at two of the sites, potential recharge was quantified with an unsaturated-zone method using Darcy’s law; and at five of the sites, net recharge was quantified with a stream hydrograph-separation method using streamflow-recession curves. Historical mean net recharge was 25 to 69% of the historical total recharge rates. The large disparity is attributed to groundwater losses between recharge and discharge areas, primarily by evapotranspiration and seepage to underlying aquifers. The spatial distribution of historical mean annual total recharge did not vary between landscape units, as suggested in a previous study. Similarly, total recharge did not correlate significantly with mean annual rainfall, mean annual water table depth, or the surficial soil properties of percent clay and bulk density. Total recharge did correlate significantly with the surficial soil properties of percent sand and percent silt.

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Résumé Les taux de recharge déterminés sur divers sites d’études dans un aquifère phréatique libre, varient les uns par rapport aux autres selon la méthode analytique utilisée et les limites et l’applicabilité de chaque méthode. La recharge totale a été quantifiée avec des méthodes en zone saturée utilisant les fluctuations des nappes sur sept sites de la Caroline du Nord, USA, et en utilisant les datations des eaux souterraines sur trois des sept sites ; sur deux des sites, la recharge potentielle a été quantifiée avec une méthode en zone non-saturée utilisant la loi de Darcy, et sur deux sites, la recharge nette a été quantifiée suivant une méthode de séparation des hydrographes de cours d’eau utilisant les courbes de récession du débit. La moyenne historique de la recharge nette est comprise entre 25 et 69% des taux historiques de recharge totale. L’importante disparité est attribuée aux pertes en eaux souterraines entre les zones de recharge et les zones d’exutoire, d’abord par évapotranspiration et ensuite par infiltration vers les aquifères sous-jacents. La distribution spatiale de la recharge historique moyenne annuelle et totale ne varie pas selon les unités paysagères, comme cela était suggéré dans une étude antérieure. De même, la recharge totale n’est pas corrélée significativement avec la moyenne annuelle des précipitations, la moyenne annuelle de la profondeur de la nappe, ou les propriétés de surface des sols que sont le pourcentage d’argile ou la densité apparente. La recharge totale est corrélée significativement avec les propriétés de surface du sol et les teneurs en sable et en silt.

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Resumen Las tasas de recarga determinadas en diversos sitios de estudio en un acuífero somero no confinado difieren entre sí dependiendo del método analítico usado y de las limitaciones y aplicabilidad de cada método. Se cuantificó la recarga total con métodos de zona saturada usando fluctuaciones del nivel freático en siete sitios en Carolina del Norte, Estados Unidos, y usando datación de edades de agua subterránea en tres de los siete sitios; en dos de los sitios se cuantificó la recarga potencial con un método de zona no saturada usando la Ley de Darcy y en cinco de los sitios se cuantificó la recarga neta con el método de separación hidrográfica usando curvas de recesión de flujo en arroyos. La recarga neta media histórica varió entre 25 y 69% de las tasas de recarga total histórica. La diferencia tan grande se atribuye a pérdidas de agua subterránea entre áreas de descarga y recarga, principalmente por evapotranspiración y escurrimiento hacia acuíferos subyacentes. La distribución espacial de la recarga total anual media histórica no varió entre las unidades de paisaje, como ya se había sugerido en un estudio previo. De modo similar, la recarga total no guarda correlación significativa con la lluvia media anual, la profundidad media anual del nivel freático, o las propiedades superficiales del suelo, particularmente porcentaje de arcilla y densidad volumétrica. La recarga total si tuvo una correlación significativa con las propiedades superficiales del suelo tal como porcentaje de arena y porcentaje de limo.

     

Analysis of radial movement of an unconfined leaky aquifer due to well pumping and injection

Radial movement of an unconfined leaky aquifer was studied with respect to hydraulic forces that are induced by well recharge and discharge. New analytic solutions in the velocity and displacement fields were found and applied to describe transient movement in an unconfined leaky aquifer. Linear momentum and mass balance of saturated porous sediments, the Darcy-Gersevanov law, and the analytic solution of hydraulic drawdown for unsteady flow within the unconfined leaky aquifer were introduced to find the new solutions. Analytic results indicate that the nonlinear relation between the initial hydraulic head (h₀) and the well function has an insignificant effect on the aquifer transient movement when the drawdown s<0.02h ₀. When the well function is simplified with different assumptions and pumping conditions, the new solutions correspondingly reduce to cases that are similar to the Hantush-Jacob, Muskat, and Theis transient movement of a confined leaky aquifer. It was found that large leakance is important in slowing radial movement and reducing aquifer deformation. Flow velocity in the aquifer is more responsive to leakance than to cumulative displacement within the aquifer. The zones and boundary with tensile stress can be located using the same approach applied to a confined aquifer for risk assessment of earth fissuring.

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Résumé Le mouvement radial dans un aquifère semi-perméable libre a été étudié en considérant les forces hydrauliques induites par la recharge et le prélèvement au niveau d’un puits. De nouvelles solutions analytiques des champs de vitesse et de déplacement ont été trouvées et appliquées pour décrire le mouvement transitoire dans un aquifère semi-perméable libre. Pour trouver les nouvelles solutions, le moment linéaire et le bilan de masse dans les sédiments poreux saturés, la loi de Darcy-Gersevanov, et la solution analytique du rabattement hydraulique pour un écoulement transitoire dans un aquifère semi-perméable libre sont pris en compte. Les résultats analytiques montrent que la relation non-linéaire entre le potentiel hydraulique initial (h₀) et la fonction de puits a un effet insignifiant sur le mouvement transitoire de l’aquifère quand le rabattements s <0.02h₀. Si la fonction de puits est simplifiée en tenant compte de différentes hypothèses et conditions de pompage, les nouvelles solutions se réduisent en conséquence à des cas similaires au mouvement transitoire dans un aquifère semi-perméable captif selon Hantush-Jacob, Muskat, et Theis. Il s’est avéré qu’une drainance élevée est importante pour le ralentissement du mouvement radial et la réduction de la déformation de l’aquifère. La vitesse d’écoulement dans l’aquifère est plus sensible à la drainance qu’au déplacement cumulé dans l’aquifère. Les zones et la frontière présentant des contraintes de traction peuvent être localisées en utilisant la même approche appliquée à un aquifère captif pour l’évaluation des risques de fissuration du sol.

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Resumen Se ha estudiado el movimiento radial en un acuífero no confinado con fuga en relación a las fuerzas hidráulicas que son inducidas por la descarga y recarga del pozo. Se encontraron nuevas soluciones analíticas en los campos de desplazamiento y velocidad, las cuales se aplicaron para describir el movimiento transitorio en un acuífero no confinado con fuga. Se han introducido cálculos de balance de masa y momentum lineal de los sedimentos porosos saturados, la Ley Darcy-Gersevanov, y la solución analítica de descenso hidráulico para flujo sin régimen permanente dentro del acuífero no confinado con goteo para encontrar las nuevas soluciones. Los resultados analíticos indican que la relación no lineal entre la presión hidráulica inicial (h₀) y la función del pozo tiene efecto insignificante en el movimiento transitorio del acuífero cuando el descenso s < 0.02h₀. Cuando se simplifica la función del pozo en base a diferentes supuestos y condiciones de bombeo se reducen las nuevas soluciones a casos que son similares a el movimiento transitorio Hantush-Jacob, Muskat, y Theis de un acuífero confinado con goteo. Se encontró que las fugas grandes son importantes en la disminución del movimiento radial y en la reducción de la deformación del acuífero. La velocidad de flujo en el acuífero responde más a las fugas que al desplazamiento acumulativo dentro del acuífero. Pueden localizarse zonas y límites con esfuerzos tensionales usando el mismo enfoque aplicado a acuíferos confinados para evaluación de riesgo de generación de fracturas en el terreno.

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