Identifying trends in groundwater quality using residence time indicators: an example from the Permian aquifer of Dumfries, Scotland

The Permian sandstone and breccia aquifer of Dumfries has an important role in supplying water to the principal town in southwest Scotland. The area comprises mainly pastoral farmland with some industry and fish farming. Ongoing development of the aquifer has revealed the existence of complex groundwater flow through fractures and increasing nitrate concentrations. To further investigate these issues, the age and quality of groundwater throughout the aquifer has now been assessed using standard hydrogeochemical techniques together with CFCs and SF₆ as residence time indicators. The aquifer consists of sandstone- and breccia-dominated units: the Locharbriggs Sandstone in the east and the Doweel Breccia in the west. Groundwater throughout the aquifer is of Ca–Mg–HCO₃ type and moderately mineralised; pH is near neutral. The observed groundwater chemistry is the product of maritime rainfall modified by the dissolution of carbonate material in the breccia, sandstone and surficial deposits. CFC and SF₆ concentrations are interpreted on the basis of mixing between older (>50 years) and recent (1990s) components. Although there is generally a higher proportion of older water within the Locharbriggs Sandstone compared to the Doweel Breccia, stable isotope evidence suggests that the older water component in the interbedded sandstones of the breccia is of much greater antiquity, possibly containing an element of palaeowater. Concentrations of nitrate across the aquifer can be directly related to the amount of recent recharge. Modern groundwater contains approximately 9 mg l^–1 NO₃-N and pre-1950s groundwater has approximately 2 mg l^–1 NO₃-N. Nitrate concentrations measured at individual boreholes are explained by the relative proportions of modern and pre-1950s groundwater. If current practices continue, the concentrations of nitrate measured across the Dumfries Basin will rise as the proportion of pre-1950s groundwater diminishes.

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Resumen El acuífero de areniscas y brechas Pérmicas de Dumfries desempeña un papel importante en el abastecimiento a la ciudad principal del Sudoeste de Escocia. El área comprende sobretodo tierras de pastoreo y granjas, junto con algunas industrias y piscifactorías. El desarrollo iniciado en el acuífero ha revelado la existencia de un complicado flujo subterráneo a través de las fracturas y de un aumento progresivo en la concentración de nitrato. Con el fin de profundizar en el conocimiento de estos temas, se ha determinado la edad y calidad de las aguas subterráneas en todo el acuífero por medio de técnicas hidrogeoquímicas estándar y de indicadores del tiempo de residencia como los clorofluorcarbonados (CFCs) y el fluoruro de azufre (SF₆). El acuífero está formado por las areniscas de Locharbriggs, al Este, y las brechas de Doweel, hacia el Oeste. Las aguas subterráneas son de tipo bicarbonatadas cálcico-magnésicas y presentan una mineralización moderada, mientras que el pH es prácticamente neutro. La química de las aguas subterráneas es el resultado del aerosol marino modificado por la disolución de materiales carbonatados en las brechas, areniscas y depósitos superficiales. Las concentraciones de CFCs y SF₆ se interpretan a partir de una mezcla de aguas entre una componente antigua (más de 50 años) y una reciente (de la década de 1990). Aunque en general se da una mayor proporción de aguas antiguas en las areniscas de Locharbriggs que en las Brechas de Doweel, los isótopos estables sugieren que la componente de aguas antiguas en las intercalaciones de areniscas que aparecen en la formación de brechas es mucho más antigua, y que, posiblemente, se trate de paleoaguas. Las concentraciones de nitrato en el acuífero pueden ser relacionadas directamente con la aportación de recarga reciente. Las aguas subterráneas modernas contienen aproximadamente 9 mg l^–1 de nitrato, mientras que las aguas subterráneas anteriores a 1950 tienen unos 2 mg l^–1. Se puede explicar las concentraciones de nitrato en pozos individuales por las proporciones relativas de aguas subterráneas modernas y anteriores a 1950. Si las prácticas actuales continúan, se producirá un aumento de las concentraciones de nitrato en la cuenca de Dumfries debido a la disminución de la proporción de aguas antiguas.

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Résumé L'aquifère des grès et brèches du Permien de Dumfries joue un rôle important dans l'alimentation en eau de la principale ville du sud-ouest de l'Écosse. La région est principalement soumise à de l'élevage pastoral avec quelques industries et des piscicultures. La progression de l'exploitation de cet aquifère a révélé l'existence d'un écoulement souterrain complexe en fractures et des concentrations en nitrate croissantes. Dans le but d'étudier ces deux points plus en détail, l'âge et la qualité de l'eau souterraine dans tout l'aquifère ont été évalués en utilisant des techniques hydrogéochimiques conventionnelles avec les CFC et SF₆ comme marqueurs du temps de séjour. L'aquifère est constitué par des unités dominées par des brèches et des grès: les grès de Locharbriggs à l'est et les brèches de Doweel à l'ouest. L'eau souterraine dans tout l'aquifère a un faciès bicarbonaté calcique et magnésien et est moyennement minéralisée; le pH est proche de la neutralité. Le chimisme observé de l'eau souterraine résulte des apports marins par la pluie modifiés par la dissolution du matériau carbonaté des brèches, des grès et des formations superficielles. Les concentrations en CFC et SF₆ sont interprétées sur la base d'un mélange entre des composantes ancienne (>50 ans) et récente (années 1990). Bien qu'il y ait en général une plus forte proportion d'eau ancienne dans les grès de Locharbriggs que dans la brèche de Doweel, les isotopes stables suggèrent que la composante d'eau ancienne dans les grès interstratifiés des brèches est beaucoup plus ancienne, contenant probablement un élément d'eau fossile. Les concentrations en nitrate dans l'aquifère peuvent être directement reliées au taux de recharge récente. L'eau souterraine moderne contient approximativement 9 mg l^–1 en NO₃-N et l'eau souterraine d'avant 1950 environ 2 mg l^–1 en NO₃-N. Les concentrations en nitrate mesurées dans des forages individuels sont expliquées par des proportions relatives d'eaux souterraines moderne et antérieure à 1950. Si les pratiques actuelles continuent, les concentrations en nitrate mesurées dans le bassin de Dumfries augmenteront alors que la part de l'eau souterraine d'avant 1950 diminuera.

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Hydrogeochemistry of the Goulburn Valley region of the Murray Basin, Australia: implications for flow paths and resource vulnerability

Groundwater in the Goulburn region of the Murray Basin (Australia) contains solutes derived mainly from evapotranspiration of rainfall-derived marine aerosols, silicate dissolution, and ion exchange. ¹⁴C data indicate that groundwater in the Shepparton Formation recharges vertically across the region, whereas groundwater in the Calivil–Renmark Formation shows a greater component of lateral flow. The overall pattern of geochemical and stable isotope variations implies that long-term vertical groundwater flow into the Calivil–Renmark Formation has occurred over thousands of years. Elevated C, N, and F concentrations, together with variable Cl/Br ratios and ¹⁸O values, suggest that short-term (years to decades) flow of surface water into the Calivil–Renmark Formation also occurs locally. The high degree of vertical flow implies that the high-quality groundwater resources of the Calivil–Renmark Formation are vulnerable to surface contamination. Groundwater in both the Shepparton and Calivil–Renmark Formations yields ¹⁴C ages of up to 20 ka that imply that, overall, recharge rates are low and that, consequently, the groundwater resource in both formations could be impacted by over abstraction.

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Resumen Las aguas subterráneas de la región de Goulburn, en la cuenca del río Murray (Australia), contienen solutos procedentes principalmente de la evaporación de agua de lluvia, disolución de silicatos e intercambio iónico. Aunque la variabilidad espacial de la hidrogeoquímica es reducida, el contenido total de sales disueltas en las aguas subterráneas de la formación no confinada de Shepparton es generalmente mayor que el del acuífero inferior confinado de la Formación Calivil–Renmark. Los datos de ¹⁴C, ³H y geoquímica sugieren que la recarga del acuífero de la Formación Shepparton es por infiltración (vertical) en toda la región, mientras que la Formación Calivil–Renmark tiene una mayor proporción de aportes laterales. Sin embargo, a escala local se produce recarga vertical en la Formación Calivil–Renmark, hecho que indica que este recurso es vulnerable a la contaminación. Las aguas subterráneas de ambas formaciones tienen edades de hasta 20.000 años, según datos de ¹⁴C, lo que implica que las tasas de recarga son bajas y, en consecuencia, que podría haber impactos asociados a la sobreexplotación del recurso. Las aguas subterráneas recientes de la región se caracterizan por relaciones molares muy variables de Cl/Br (de 50 a 1.200), reflejando la química de una precipitación semiárida que se ve modificada posteriormente por disolución de halita, asociada con terrenos secos y riego con aguas salinas. Las aguas subterráneas más profundas presentan relaciones más uniformes de Cl/Br (entre 500 y 800), y probablemente reflejan que la recarga se produjo en condiciones climáticas más húmedas que las actuales.

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Résumé Les eaux souterraines de la région de Goulburn dans le bassin de Murray (Australie) contiennent des solutés provenant essentiellement de lévaporation des pluies, de la dissolution de silicates et déchanges dions. Alors quil y a peu de variations spatiales du chimisme des eaux souterraines, les concentrations en sels dissous totaux des eaux souterraines de laquifère libre de la formation de Shepparton sont en général plus élevées que celles des eaux souterraines de laquifère captif sous-jacent de la formation de Calivil-Renmark. Des données de carbone-14, de tritium et de géochimie indiquent que laquifère de la formation de Shepparton est rechargé verticalement dans toute la région, tandis que laquifère de la formation de Calivil-Renmark présente une plus forte composante découlement latéral. Toutefois, localement, il se produit une recharge verticale de laquifère de la formation de Calivil-Renmark, ce qui indique que cette ressource est vulnérable à la contamination. Les eaux souterraines des formations de Shepparton et de Calivil-Renmark présentent toutes deux des âges carbone-14 de plus de 20 ka, ce qui implique des taux de recharge très faibles et, par conséquent, que leur ressource peut être affectée par des prélèvements excessifs. Les eaux souterraines récentes dans cette région sont caractérisées par un rapport molaire Cl/Br très variable (de 50 à 1200), qui reflète le chimisme de pluies en région semi-aride modifié en conséquence par la dissolution de la halite associée à la salinité due aux terres sèches et à lirrigation. Les eaux souterraines plus profondes possèdent des rapports Cl/Br plus uniformes (de lordre de 500 à 800) et reflètent probablement des eaux de recharge sous des conditions climatiques plus humides que les conditions actuelles.

     

Impacts Of Management Practices On Groundwater Conditions In The Eastern Province,Saudi Arabia

Insufficient attention has been given to management issues of groundwater in desertic aquifers, especially pumping policies and the proper design of well fields, i.e., the spatial distribution among wells and among well fields. In Saudi Arabia, many wells have been drilled in small areas, and in some parts of the Kingdom, groundwater pumping has increased drastically during the last two decades. Heavy pumping from large numbers of clustered wells in closely spaced well fields has resulted in unacceptable impacts on water levels and water quality in these areas. Numerical techniques were used to assess the impacts of this practice in parts of the Eastern Province. If the existing water-management policies and trend of increased pumping continue, a considerable additional drawdown will occur. Therefore, proper groundwater-management and conservation schemes need to be adopted. The approaches include optimization of well-field designs and well operations, and the implementation of effective irrigation-scheduling techniques. The implementation of a comprehensive irrigation water-management system in a large irrigation project has resulted in significant recovery of groundwater in the project area in the Eastern Province. RÉSUMÉ: Trop peu d'attention a été accordée aux questions de gestion des eaux dans les aquifères désertiques, particulièrement en ce qui concerne la règlementation des pompages et le groupement judicieux des puits, i.e., la répartition en surface des puits et des champs de puits. En Arabie Saoudite, de nombreux puits ont été forés sur des surfaces réduites, et, dans certaines parties du Royaume, le pompage des eaux s'est accru de façon spectaculaire dans les deux dernières déciennes. Un pompage important à partir d'un grand nombre de puits concentrés dans des ensembles rapprochés les uns des autres a eu des effets inacceptables sur le niveau et la qualité des eaux. Des techniques d'analyse numériques ont été employées pour évaluer les conséquences de ces modes de gestion dans certaines parties de la Province de L'Est. Si l'actuelle gestion des eaux se poursuit et le pompage continue de croître, il en résultera un abaissement considérable du niveau d'eau. Il est donc nécessaire d'adopter dans ces régions des méthodes de gestion et de conservation appropriées. Ces méthodes consistent, entre autres, à optimiser l'agencement des groupements de puits et de l'opération des puits, ainsi qu'à adopter des techniques efficaces pour programmer les horaires d'irrigation. L'adoption d'un sytème intégré de gestion des eaux dans un grand programme d'irrigation a provoqué une remontée substantielle des eaux souterraines dans la partie de la Province de L'Est correspondant à la zone du projet. RESUMEN: Los problemas de gestión de las aguas subterráneas en acuíferos desérticos no han recibido suficiente atención, especialmente en lo que respecta a las políticas de captaciones y al diseño adecuado de los campos de pozos, es decir, la distribución espacial de los pozos y de los campos de pozos. En Arabia Saudita, muchos pozos se han excavado en áreas pequeñas, y en algunas partes del Reino, el bombeo de agua se ha incrementado drásticamente durante las dos últimas décadas. El fuerte bombeo en un gran número de pozos de bombeo agrupados, situados en campos de extracción próximos, ha dado lugar impactos inaceptables en los niveles y en la calidad del agua en estas áreas. Se usaron técnicas numéricas para evaluar los impactos de esta política de extracción en partes de la Provincia Oriental. Si la política de gestión del agua actual y el incremento en el bombeo se mantienen, darán lugar a un descenso de niveles adicional considerable. Por tanto, en estas áreas es necesario adoptar esquemas apropiados de gestón y conservación de las aguas subterráneas. Esto incluiría la optimización de los diseños y de los criterios de operación de los campos de pozos y la adopción de técnicas de riego efectivas. La puesta en marcha de un sistema de gestión de aguas de riego, dentro de un gran proyecto de irrigación, ha dado como resultado una recuperación significativa de los niveles de agua en el área de proyecto, situada en la Provincia Oriental.     

Validation of an intrinsic groundwater pollution vulnerability methodology using a national nitrate database

The importance of groundwater for potable supply, and the many sources of anthropogenic contamination, has led to the development of intrinsic groundwater vulnerability mapping. An Analysis of Co-Variance and Analysis of Variance are used to validate the extensively applied UK methodology, based upon nitrate concentrations from 1,108 boreholes throughout England and Wales. These largely confirm the current aquifer and soil leaching potential classifications and demonstrate the benefits of combining soil and low permeability drift information. European legislation such as the Water Framework Directive will require more dynamic assessments of pollutant risk to groundwater. These results demonstrate that a number of improvements are required to future intrinsic groundwater vulnerability methodologies. The vertical succession of geological units must be included, so that non-aquifers can be zoned in the same way as aquifers for water supply purposes, while at the same time recognising their role in influencing the quality of groundwater in deeper aquifers. Classifications within intrinsic vulnerability methodologies should be based upon defined diagnostic properties rather than expert judgement. Finally the incorporation into groundwater vulnerability methodologies of preferential flow in relation to geological deposits, soil type and land management practices represents a significant, but important, future challenge.

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Resumen La importancia de las aguas subterráneas en el abastecimiento de agua potable, y las muchas fuentes de contaminación antropogénica, ha llevado al desarrollo del mapeo de vulnerabilidad a la contaminación intrínseca de aguas subterráneas. Se han utilizado un análisis de co-varianza y análisis de varianza para validar la metodología que se ha aplicado extensamente en UK basada en concentraciones de nitrato de 1108 pozos a través de Inglaterra y Gales. Se confirma ampliamente las clasificaciones actuales de acuíferos y potencial de lixiviación del suelo y se demuestra los beneficios de combinar la información de suelos y derrubios de baja permeabilidad. La legislación europea tal como el Marco Directivo del Agua requerirá evaluaciones más dinámicas del riesgo a la contaminación de agua subterránea. Estos resultados demuestran que se requieren varias mejoras en las metodologías futuras de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de agua subterránea. Tiene que incluirse la secuencia vertical de las unidades geológicas de modo que las unidades que no son acuíferos puedan zonificarse de la misma manera que los acuíferos con fines de abastecimiento de agua, mientras que al mismo tiempo se reconozca el papel que tienen en la influencia de la calidad de agua subterránea en acuíferos profundos. Las clasificaciones de las metodologías de vulnerabilidad intrínseca deberían basarse en las propiedades diagnósticas características más que en el juicio experto. Finalmente la incorporación de flujo preferencial en las metodologías de vulnerabilidad de agua subterránea en relación a las formaciones geológicas, tipo de suelo y prácticas de manejo de la tierra representa un desafío futuro no solo significativo sino que importante.

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Résumé Limportance des eaux-souterraines pour lalimentation en eau potable, et les multiples sources de contaminations anthropiques, ont conduit au développement de cartes de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines aux pollutions. Une analyse de la co-variance et lanalyse de la variance sont utilisées pour valider la méthodologie extensive utilisée en UK, basée sur les concentration en nitrates de 1108 forages en Angleterre et en Ecosse. Ceci confirme les classifications courantes basées sur la nature des aquifères et le potentiel de lessivage des sols, et démontre le bénéfice que lon peut tirer à combiner linformation dérivant des sols et des faibles perméabilités. La législation européenne telle la Directive Cadre Européenne demandera des évaluations plus dynamiques des risques de pollution affectant les eaux souterraines. Ces résultats démontrent quun certain nombre daméliorations sont nécessaires aux futures méthodes de vulnérabilité intrinsèque des eaux souterraines. La succession verticale dunités géologiques doit être pris en compte, de telle manière que les parties non-aquifères puissent être zonées de la même manière que les aquifères pour lapprovisionnement en eaux potables, et reconnaître par la même occasion leur influence sur la qualité des eaux souterraines dans les aquifères profonds. Les classifications utilisées dans les méthodes de vulnérabilité intrinsèque devraient être basées sur les propriétés dun diagnostique défini plutôt que sur un jugement expert. Finalement lincorporation, dans les méthodes de vulnérabilité intrinsèque, des écoulements préférentiels en relation avec les formations géologiques, les types de sol et les pratiques daménagement du territoire représentent un challenge futur significatif et ortant.

     

Karst groundwater vulnerability mapping: application of a new method in the Swabian Alb, Germany

Groundwater from karst aquifers is an important drinking water resource, which is, however, particularly vulnerable to contamination. Karst aquifers consequently need special protection. This paper discusses the concept of groundwater vulnerability mapping and the special characteristics of karst aquifers that are relevant in this context. On this basis, a new method of groundwater vulnerability mapping is proposed—the PI method. It can be applied for all types of aquifers, but provides special tools for karst. Vulnerability is assessed as the product of two factors: protective cover (P) and infiltration conditions (I). The method was first applied and compared with two other methods (EPIK and the German method) in a test site in the Swabian Alb, Germany. The results obtained with the different methods are discussed and an outlook on the role of vulnerability maps within an overall groundwater protections scheme is given.

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Resumen Las aguas subterráneas en medios kársticos suponen un recurso importante para uso de boca, pero es particularmente vulnerable a la contaminación, por lo que los acuíferos kársticos requieren una protección especial. Este artículo discute el concepto de cartografía de vulnerabilidad de las aguas subterráneas y las características propias de los acuíferos kársticos que son relevantes en este contexto. Con esta base, se propone un nuevo método para cartografiar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas, denominado "PI". Puede ser aplicado a todo tipo de acuíferos, pero proporciona herramientas especiales en medios kársticos. Se establece la vulnerabilidad como resultado de dos factores: la cubierta protectora y las condiciones de infiltración. El método ha sido aplicado por vez primera y comparado con otros dos enfoques (EPIK y el método alemán) en un emplazamiento ubicado en Swabian Alb (Alemania). Se discute los resultados obtenidos con estos métodos y se incide en cuál es el papel que desempeñan los mapas de vulnerabilidad en el contexto de los esquemas generales de protección de las aguas subterráneas.

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Résumé L'eau souterraine des karsts est une importante ressource d'eau potable, cependant particulièrement vulnérable à la pollution. C'est pourquoi les aquifères karstiques nécessitent une protection particulière. Ce papier discute le concept de cartographie de la vulnérabilité de l'eau souterraine et les caractéristiques particulières des aquifères karstiques qui sont concernés dans ce contexte. Sur cette base, une nouvelle méthode de cartographie de la vulnérabilité de l'eau souterraine est proposée: la méthode PI. Elle peut être appliquée à tous les types d'aquifères, mais fournit des outils spécifiques au karst. La vulnérabilité est évaluée comme étant le produit de deux facteurs: les conditions de couverture protectrice (P) et d'infiltration (I). La méthode a été mise en oeuvre pour la première fois et comparée à deux autres méthodes (EPIK et la méthode allemande) sur un site test du Jura souabe (Allemagne). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes sont discutés et le rôle des cartes de vulnérabilité dans un schéma général de protection des eaux souterraines est passé en revue.

     

Aquifers and hyporheic zones: Towards an ecological understanding of groundwater

Ecological constraints in subsurface environments relate directly to groundwater flow, hydraulic conductivity, interstitial biogeochemistry, pore size, and hydrological linkages to adjacent aquifers and surface ecosystems. Groundwater ecology has evolved from a science describing the unique subterranean biota to its current form emphasising multidisciplinary studies that integrate hydrogeology and ecology. This multidisciplinary approach seeks to elucidate the function of groundwater ecosystems and their roles in maintaining subterranean and surface water quality. In aquifer-surface water ecotones, geochemical gradients and microbial biofilms mediate transformations of water chemistry. Subsurface fauna (stygofauna) graze biofilms, alter interstitial pore size through their movement, and physically transport material through the groundwater environment. Further, changes in their populations provide signals of declining water quality. Better integrating groundwater ecology, biogeochemistry, and hydrogeology will significantly advance our understanding of subterranean ecosystems, especially in terms of bioremediation of contaminated groundwaters, maintenance or improvement of surface water quality in groundwater-dependent ecosystems, and improved protection of groundwater habitats during the extraction of natural resources. Overall, this will lead to a better understanding of the implications of groundwater hydrology and aquifer geology to distributions of subsurface fauna and microbiota, ecological processes such as carbon cycling, and sustainable groundwater management.

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Resumen Los entornos ecológicos en ambientes subsuperficiales están relacionados directamente con el flujo de agua subterránea, la conductividad hidráulica, biogeoquímica intersticial, tamaño de los poros, y vínculos hidrológicos con acuíferos adyacentes y ecosistemas superficiales. La ecología del agua subterránea ha evolucionado a partir de una ciencia que describe la biota subterránea única hasta alcanzar la forma actual que enfatiza estudios multidisciplinarios que integran hidrogeología y ecología. Este enfoque multidisciplinario busca clarificar la función de los ecosistemas de agua subterránea y sus roles en el mantenimiento de la calidad de agua superficial y subterránea. En ecotonos de agua superficial y de acuíferos, los gradientes geoquímicos y biopelículas microbiales median transformaciones de calidad de agua. La fauna subsuperficial (estigofauna) se alimenta de biopeliculas, altera el tamaño de los poros intersticiales mediante su movimiento, y transporta físicamente material a través del ambiente de aguas subterráneas. Además, los cambios en sus poblaciones aportan señales de decadencia de calidad de agua. La mejor integración de ecología de aguas subterráneas, biogeoquímica, e hidrogeología incrementará significativamente nuestro entendimiento de ecosistemas subterráneos, especialmente en términos de bioremediación de aguas subterráneas contaminadas, mantenimiento o mejoramiento de calidad de agua superficial en ecosistemas dependientes de agua subterránea, y protección mejorada de habitats de agua subterránea durante la extracción de recursos naturales. Sobretodo, esto conducirá a un mejor entendimiento de las implicaciones de la hidrología de aguas subterráneas y geología del acuífero, de las distribuciones de fauna subsuperficial y microbiota, procesos ecológicos tal como ciclado de carbono, y gestión sostenible de aguas subterráneas.

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Résumé Les contraintes écologiques dans les environnements de subsurface sont en relation directe avec les écoulements des eaux souterraines, la conductivité hydraulique, la biogéochimie des milieux interstitiels, la taille des pores, et les liens hydrologiques avec les aquifères et les écosystèmes adjacents. Lécologie des eaux souterraines a évolué dune science décrivant uniquement les biotopes souterrains à des études multidisciplinaires qui intègrent lécologie et lhydrogéologie. Lapproche multidisciplinaire cherche à élucider le fonctionnement des écosystèmes souterrains et leur rôle consistant à maintenir la qualité des eaux souterraines et de surface. Dans les écotones des eaux de la surfaces des aquifères, les gradients géochimiques et les biofilms microbiologiques contrôlent les transformations de la qualité de leau. La faune de subsurface (stygofauna) construisent les biofilms, altèrent la taille des pores interstitiels à travers leur mouvement, et transportent physiquement des matériaux à travers lenvironnement des eaux souterraines. Par ailleurs, les changements de leur population signalent un déclin de la qualité de leau.Une meilleure intégration de lécologie des eaux souterraines, de la biogeochimie, et de lhydrogéologie pourra faire avancer de manière efficace de notre compréhension des écosystèmes souterrains, et spécialement en terme de bioremédiation des eaux souterraines contaminées, de maintenance et damélioration de la qualité des eaux de surface dépendant des écosystèmes souterrains, et lamélioration de la protection des habitats des eaux souterraines durant lextraction des ressources naturelles. En général, cela conduira à une meilleure compréhension de limplication de lhydrogéologie et de la géologie des aquifères à la distribution de la faune de subsurface et aux microbiota, aux processus écologiques tels que les cycles du carbone, et la gestion durable des eaux souterraines.

     

Hydrogeological mapping as a basis for establishing site-specific groundwater protection zones in Denmark

The water supply in Denmark is based on high-quality groundwater, thus obviating the need for complex and expensive purification. Contamination from urban development and agricultural sources, however, increasingly threatens the groundwater resource. In 1995 the Danish Government thus launched a 10-point plan to improve groundwater protection. In 1998 this was followed by a decision to instigate spatially dense hydrogeological mapping of the groundwater resource within the 37% of Denmark designated as particularly valuable water-abstraction areas. The maps will be used to establish site-specific groundwater protection zones and associated regulation of land use to prevent groundwater contamination. Traditional mapping based solely on borehole data is too inaccurate for this purpose. The work will take 10 years and cost an estimated DKK 920 million, equivalent to 120 million euro (€). To fund this, consumers will pay a € 0.02 surcharge per m³ of drinking water during the 10-year period. This review of the Danish strategy to protect the groundwater resource demonstrates why dense mapping with newly developed geophysical measurement methods in large contiguous areas accords geophysics a highly central role in the forthcoming hydrogeological mapping. It is illustrated by examples of spatially dense, large-scale geophysical mapping carried out in the Aarhus area.

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Resumen El abastecimiento de agua en Dinamarca está basado en agua subterránea de alta calidad, evitando de esta manera la necesidad de una purificación compleja y cara. Sin embargo, la contaminación a través del desarrollo urbano y de fuentes agrícolas, ha incrementado la amenaza para el recurso de agua subterránea. Entonces en 1995 el gobierno lanzó un plan de 10 puntos para mejorar la protección del agua subterránea. Este fue seguido en 1998 por la decisión para promover una cartografía hidrogeológica espacialmente detallada, para el recurso agua subterránea dentro del 37% de las áreas de extracción consideradas por Dinamarca con una importancia especial. Los mapas serán usados para establecer zonas específicas de protección para puntos de agua subterránea y una regulación asociada al uso del territorio, para prevenir la contaminación del agua subterránea. La cartografía tradicional basada exclusivamente en datos de la perforación es muy inexacta para este propósito. Este trabajo tomará 10 años y costará aproximadamente DKK 920 millones, equivalentes a 120 millones de Euros (€). Para financiar esto los consumidores pagarán un sobreprecio de € 0.02 por m³ de agua potable durante un periodo de 10 años. Este análisis de la estrategia Danesa para proteger el recurso agua subterránea, demuestra porque la cartografía detallada, hecha con nuevos avances en métodos de medición geofísica, aplicados a grandes áreas aledañas, otorgan a la geofísica un papel altamente importante en el futuro de la cartografía hidrogeológica. Esto está ilustrado con ejemplos de cartografía geofísica a gran escala y espacialmente detallada, llevados a cabo en el área de Aarhus.

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Résumé Lalimentation en eau au Danemark suppose une haute qualité des eaux souterraines, en éliminant ainsi le coûteux processus dépuration. Néanmoins, la qualité des sources souterraines est menacée par la pollution provoquée par le développement urbain et agricole. En 1995 le gouvernement danois a lancé un plan en 10 points pour améliorer la protection des eaux souterraines. En 1999 ce plan a été suivi par la décision de promouvoir une cartographie hydrogéologique à grande densité sur 37% du territoire du Danemark où se trouvent des zones de captages importantes. Les cartes seront utilisées pour établir les zones de protection des eaux souterraines, en tenant compte des conditions locales du site ainsi que des règlements conjoints dutilisation des territoires, afin de prévenir la pollution des eaux souterraines. La cartographie traditionnelle, basée seulement sur les données des forages, est trop imprécise pour ce but. Les travaux vont durer 10 ans avec un coût estimé à 120 millions deuros (€). Pour ces travaux les consommateurs vont payer une surcharge de € 0.02 par m³ deau potable, ceci pendant 10 ans. Cette révision de la stratégie du Danemark concernant la protection des ressources en eaux souterraines a démontré les raisons pour lesquelles on a accordé un rôle central aux nouvelles méthodes géophysiques dans la future cartographie hydrogéologique de vaste régions. On présente un exemple de cartographie géophysique réalisée dans la région dAarhus.

     

Numerical simulation of groundwater flow in regional rock aquifers, southwestern Quebec, Canada

The St. Lawrence Lowlands platform, Quebec, Canada, is a densely-populated area, heavily dependent on groundwater resources. In 1999, the Geological Survey of Canada initiated a large-scale hydrogeological assessment study over a 1,500 km² region northwest of Montreal. The objectives were to define the regional groundwater flow, and to give quantitative estimates of the groundwater dynamic parameters and of the available groundwater resources. The applied approach consisted of defining the hydrogeologic framework, hydraulic properties of the aquifer units, and groundwater dynamic components. Lower Paleozoic sedimentary rocks represent regional aquifer units. Coarse Quaternary fluvio-glacial sediments locally overlay the rock sequence and constitute an interface aquifer unit. Fine marine sediments confine most of the regional aquifers. Collected GIS based information was synthesized in a finite element numerical model. The regional saturated steady-state flow was calibrated under current stress conditions assuming an equivalent porous medium approach. Water budget calculations show that the total groundwater flow in regional aquifers amounts to 97.7 Mm³/y. Infiltration from precipitation provides 86.6% of the groundwater supply, while 9.6% comes from subsurface inflow and the remaining 3.8% is induced recharge from surface waters. Discharge from regional aquifers occurs through flow to streams (76.9%), groundwater withdrawal (18.4%), and underground outflow (4.7%).

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Resumen La plataforma de Tierras Bajas San Lorenzo, Quebec, Canadá, es un área densamente poblada que depende fuertemente de recursos de agua subterránea. En 1999 el Servicio Geológico de Canadá inició un estudio de evaluación hidrogeológica a gran escala sobre un área de 1,500 km² en la región noroeste de Montreal. Los objetivos fueron definir el flujo regional de agua subterránea y aportar estimados cuantitativos de los parámetros dinámicos de agua subterráne y de los recursos disponibles de agua subterránea. El enfoque aplicado consistió en definir el marco hidrogeológico, propiedades hidráulicas de las unidades acuíferas, y los componentes dinámicos de agua subterránea. Rocas sedimentarias del Paleozoico Inferior representan unidades regionales de acuíferos. Sedimentos fluvio-glaciares Cuaternarios gruesos sobreyacen localmente la secuencia rocosa y constituyen una unidad acuífera interfacial. Sedimentos marinos finos confinan la mayoría de acuíferos regionales. Información colectada basada en SIG se sintetizó en un modelo numérico de elemento finito. El flujo regional saturado en régimen permanente se calibró bajo condiciones de stress asumiendo un enfoque de medio poroso equivalente. Los cálculos de balance hídrico muestran que el flujo total de agua subterránea en acuíferos regional alcanza 97.7 Mm³/año. Infiltración a partir de lluvia aporta el 86.6% del abastecimiento al agua subterránea, mientras que el 9.6% proviene de entradas subsuperficiales y el restante 3.8% consiste de recarga inducida a partir de aguas superficiales. La descarga proveniente de acuíferos regionales ocurre a través de flujo a ríos (76.9%), utilización de agua subterránea (18.4%), y salida subterránea (4.7%).

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Résumé La plateforme Lowllands du Saint-Laurent, Québec, Canada, est une aire densément peuplée, dépendant grandement des ressources en eau souterraine. En 1999, le Service Géologique du Canada a initié une étude hydrogéologique à grande-échelle sur 1500 km² au Nord-Ouest de Montréal. Le sobjectifs ont été de définir la dynamique de lécoulement régional, et de donner des estimations quantitatives des paramètres dynamiques des ressources disponibles en eau souterraine. Lapproche utilisée consista à définir le cadre hydrogéologique de travail, les propriétés hydrauliques des unités aquifères, et les composantes dynamiques des eaux souterraines. Les roches sédimentaires du Paléozoïque Inférieur représentent les unités aquifères régionales. Les sédiments marins fins confinent la plus grande partie des aquifères régionaux. Les informations de base, collectées dans un SIG, ont été synthétisées dans un modèle numérique aux éléments finis. Lécoulement permanent régional, en zone saturée, a été calibré en conditions de stress en assumant une approche de milieu poreu équivalent. Les calculs du bilan hydrologique montrent que lécoulement total des eaux souterraines dans les aquifères régionaux atteind 97,7 Mm³/an. Linfiltration à partir des précipitations apporte 86.6% de leau souterraine exploitée; sachant que 9,6% proviennent découlement de subsurfaces, et que les 3,8% restants proviennent de la recharge via les eaux de surface. Le débit pompé des aquifères régionaux apparaît à travers lécoulement des cours deau, le rabattement des eaux souterraines (18.4%), et lécoulement ascendant (4.7%).

     

Groundwater and climate change: a sensitivity analysis for the Grand Forks aquifer,southern British Columbia,Canada

The Grand Forks aquifer, located in south-central British Columbia, Canada was used as a case study area for modeling the sensitivity of an aquifer to changes in recharge and river stage consistent with projected climate-change scenarios for the region. Results suggest that variations in recharge to the aquifer under the different climate-change scenarios, modeled under steady-state conditions, have a much smaller impact on the groundwater system than changes in river-stage elevation of the Kettle and Granby Rivers, which flow through the valley. All simulations showed relatively small changes in the overall configuration of the water table and general direction of groundwater flow. High-recharge and low-recharge simulations resulted in approximately a +0.05 m increase and a –0.025 m decrease, respectively, in water-table elevations throughout the aquifer. Simulated changes in river-stage elevation, to reflect higher-than-peak-flow levels (by 20 and 50%), resulted in average changes in the water-table elevation of 2.72 and 3.45 m, respectively. Simulated changes in river-stage elevation, to reflect lower-than-baseflow levels (by 20 and 50%), resulted in average changes in the water-table elevation of –0.48 and –2.10 m, respectively. Current observed water-table elevations in the valley are consistent with an average river-stage elevation (between current baseflow and peak-flow stages).

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Resumen El acuífero de los Grand Forks, situado al sur de la Columbia Británica central (Canadá) ha sido utilizado como lugar de estudio para modelar la sensibilidad de un acuífero a los cambios en la recarga y el caudal de los ríos de acuerdo con escenarios previstos de cambio climático en la región. Los resultados sugieren que las variaciones en la recarga al acuífero bajo los diversos escenarios, que han sido modelados en régimen estacionario, tienen un impacto mucho menor en las aguas subterráneas que los cambios en el caudal de los ríos Kettle y Granby, que discurren por el valle. Todas las simulaciones muestran diferencias relativamente pequeñas en la configuración regional de los niveles freáticos y en la dirección general del flujo subterráneo. Las simulaciones de recarga elevada y baja causan un incremento de 0,05 m y un decremento de 0,025 m, respectivamente, en los niveles del acuífero. Los cambios de la elevación del río, simulados para reflejar niveles de flujo mayores que los valores pico (en un 20% y un 50%) resultan en cambios medios de los niveles del acuífero de 2,72 m y 3,45 m, respectivamente. Los cambios simulados en la elevación del río para flujos inferiores al caudal de base (en un 20% y en un 50%) provocan descensos en los niveles de 0,48 y 2,10 m, respectivamente. Los niveles actuales del acuífero en el valle son coherentes con una elevación media del nivel en el río (entre el caudal de base actual y los picos de caudal).

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Résumé L'aquifère de Grand Forks, situé en Colombie britannique (Canada), a été utilisé comme zone d'étude pour modéliser la sensibilité d'un aquifère à des modifications de la recharge et du niveau de la rivière, correspondant à des scénarios envisagés de changement climatique dans cette région. Les résultats font apparaître que les variations de recharge de l'aquifère pour différents scénarios de changement climatique, modélisées pour des conditions de régime permanent, ont un impact sur le système aquifère beaucoup plus faible que les changements du niveau des rivières Kettle et Granby, qui coulent dans la vallée. Toutes les simulations ont montré des différences relativement faibles dans la configuration d'ensemble de la nappe et dans la direction générale des écoulements. Des simulations de conditions de recharge forte et de recharge faible produisent respectivement une remontée de 0,05 m et un abaissement de 0,025 m, approximativement, des cotes de la nappe pour l'ensemble de l'aquifère. Des changements simulés de la cote du niveau de la rivière, pour refléter des niveaux plus hauts que ceux des pics de crues (de 20 et de 50%), produisent respectivement des remontées de la nappe de 2,72 et 3,45 m en moyenne. Des changements simulés de l'altitude du niveau de la rivière, pour refléter des niveaux plus bas que ceux de basses eaux (de 20 et de 50%), produisent respectivement des abaissements de la nappe de 0,48 et 2,10 m en moyenne. Les altitudes courantes observées de la nappe dans la vallée sont cohérentes avec une cote moyenne du niveau de la rivière (entre les niveaux courants de basses eaux et de crues).

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Developing A National Groundwater-Monitoring Network In Korea

Since the 1960's, the groundwater resources of Korea have been developed without a proper regulatory system for monitoring and preservation, resulting in significant source depletion, land subsidence, water contamination, and sea-water intrusion. With the activation of the "Groundwater Law" in June 1994, the government initiated a project to develop a groundwater-monitoring network to describe general groundwater quality, to define its long-term changes, and to identify major factors affecting changes in groundwater quality and yield. In selecting monitoring locations nationwide, criteria considered are 1) spatial distribution, 2) aquifer characteristics of hydrogeologic units, 3) local groundwater flow regime, 4) linkage with surface hydrology observations, 5) site accessibility, and 6) financial situations. A total of 310 sites in 78 small hydrologic basins were selected to compose the monitoring network. Installation of monitoring wells is scheduled to start in 1995 for 15 sites; the remainder are scheduled to be completed by 2001. At each site, a nest of monitoring wells was designed; shallow and deep groundwater will be monitored for water temperature, pH, EC, DO and TDS every month. Water-level fluctuations will also be measured by automatic recorders equipped with pressure transducers. As a next step, the government plans to develop a groundwater-database management system, which could be linked with surface hydrologic data. RÉSUMÉ: Depuis les années 60, les ressources en eaux souterraines de la Corée ont été mises en valeur sans dispositif réglementaire adapté de surveillance et de protection, ce qui a provoqué la diminution significative des apports, la subsidence des sols, la contamination de l'eau et l'intrusion d'eau marine. Avec la mise en vigueur de la "Loi sur les Eaux Souterraines", en juin 1994, le gouvernement a lancé un programme de réalisation d'un réseau de surveillance des eaux souterraines afin de décrire la qualité générale des eaux souterraines, de définir les variations à long terme et d'identifier les principaux facteurs responsables des variations de la qualité et du débit des eaux souterraines. Pour sélectionner les sites de contrôle à l'échelle du pays, les critères retenus sont les suivants: 1) la répartition spatiale, 2) les caractères aquifères des unités hydrologiques, 3) le régime local des écoulements souterrains, 4) le lien avec les observations faites en hydrologie de surface, 5) l'accessibilité des sites et 6) le réseau de surveillance. La mise en place de piézomètres de contrôle a été programmé pour le début de 1995, sur 15 sites; le reste est prévu d'ici à 2001. Sur chaque site, un groupe de piézomètres de contrôle a été prévu; la température, le pH, la conductivité électrique et la minéralisation des eaux souterraines superficielles et profondes seront mesurés chaque mois. Les variations du niveau piézométrique seront aussi mesurées au moyen de capteurs de pression reliés à des chaînes d'acquisition. Dans une étape ultérieure, le gouvernement prévoit de créer un système de gestion d'une banque de données sur les eaux souterraines, qui seront reliées aux données sur les eaux de surface. RESUMEN: Desde los años 60, los recursos de agua subterránea en Corea han sido desarrollados sin un sistema de regulación adecuado de control y conservación. Esto ha resultado en una disminución de los recursos, problemas de subsidencia, contaminación de aguas e intrusión marina. Con la activación de la "Ley de Aguas Subterráneas" en junio de 1994, el gobierno inició un proyecto para la instalación de una red de control de agua subterráneas con el objeto de establecer su calidad, definir sus variaciones a largo plazo e identificar los factores principales que afectan tanto su calidad como el suministro. Los criterios para seleccionar los puntos de control en todo el país fueron: 1) su distribución espacial, 2) las características de las unidades hidrogeológicas, 3) el régimen de flujo local, 4) su relación con el comportamiento observado de las aguas superficiales, 5) su accesibilidad, y 6) criterios económicos. Se seleccionaron un total de 310 lugares, situados en 78 pequeñas cuencas hidrológicas, para formar la red de control. La instalación de los pozos de control está previsto que empiece en 1995 para 15 puntos; el resto se deberá completar hacia el año 2001. En cada localización seleccionada se ha previsto un conjunto de pozos con el objetivo de tomar medidas, tanto en aguas subsuperficiales como profundas, de temperatura del agua, pH, CE, DO y TSD, mensualmente. Las oscilaciones de niveles del agua también se medirán, mediante registros automáticos conectados a transductores de presión. Como paso siguiente, el gobierno tiene previsto desarrollar un sistema de gestión de bases de datos hidrogeológicas, que pudiera conectarse con los datos de hidrología superficial.     

California's evolution toward integrated regional water management: a long-term view

Water resources sustainability hinges on interrelated physical, chemical, biological, and human processes, all of which may affect the quantity and quality of available water supplies. California's decades-long transition process from intensive and often unmanaged groundwater development toward more effective, sustainable integrated water resources management has resulted in important lessons. The process offers insights to other countries that seek to achieve sustainability. Long-term systematic groundwater and surface water monitoring programs and ongoing assessment of regional groundwater systems are an integral part of management. On local to global scales, the need for fundamental data, regional resources assessments, and increased support for scientific and technological advances is becoming increasingly apparent. The scientific community must enhance society's understanding of the essential links between basic data needs and the advancement and application of scientific approaches for effective water management. Correspondingly, scientific and political communities must coordinate common interests in endeavors toward sustainable management. Public outreach is a necessary complement to achieve sustainability goals and garner support for the programs needed to develop water policies based on sound science, manage water resources, and meet future water demands while avoiding unacceptable impacts.

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Resumen La sostenibilidad de los recursos hídricos gira sobre procesos interrelacionados físicos, químicos, biológicos y humanos, todos los cuales pueden afectar la cantidad y calidad de fuentes disponibles de agua. El proceso de transición de varias décadas que ha experimentado California, a partir de un desarrollo intensivo y frecuentemente carente de gestión de aguas subterráneas, hacia una gestión más efectiva, sostenible e integrada de recursos hídricos ha dado por resultado lecciones importantes. Este proceso ofrece alternativas para otros países que buscan alcanzar sostenibilidad. Los programas de monitoreo sistemático a largo plazo de agua superficial y agua subterránea, y las evaluaciones actuales de sistemas regionales de agua subterránea constituyen una parte integral de la gestión. Se hace cada vez más evidente, a escala global y local, la necesidad de datos básicos, evaluaciones regionales de recursos, y apoyo creciente para avances científicos y tecnológicos. La comunidad científica tiene que estimular el entendimiento de la sociedad de las relaciones fundamentales entre las necesidades de datos básicos y los avances y aplicación de enfoques científicos para un manejo efectivo del agua. Del mismo modo, las comunidades científicas y políticas tienen que coordinar intereses comunes en los esfuerzos hacia una gestión sostenible. El involucramiento del público es un complemento necesario para alcanzar los objetivos de sostenibilidad y obtener apoyo para los programas necesarios que permitan desarrollar políticas hídricas basadas en ciencia sana, gestión de recursos hídricos, y alcanzar las demandas futuras de agua mientras se evitan impactos inaceptables.

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Résumé La durabilité des ressources en eau est à la charnière de processus physiques, chimiques, biologiques et humains, tous inter-reliés et à même d'affecter la quantité et la qualité de la disponibilité en eau d'alimentation. Les processus de transition décadaires en Californie, entre un développement intensif et non contrôlé des eaux souterraines, à un système plus rentable et durable de gestion intégrée des ressources en eau, a permis de conclure sur d'importantes leçons. Ce processus offre, en effet, des perspicacités à d'autres pays qui cherchent à concrétiser la durabilité. Les programmes systématiques de surveillance des eaux souterraines et de surface, sur le long terme, font parti intégrant de ce type de gestion. De l'échelle locale à l'échelle globale, la nécessité de données fondamentales, de bilans régionaux des ressources, et d'un support croissant aux avancées scientifiques et techniques, est devenu de plus en plus apparent. La communauté scientifique doit améliorer la compréhension de la société, en ce qui concerne les liens essentiels entre le besoin de données et l'avancement et l'application des approches scientifiques pour une gestion efficace de l'eau. De la même manière, les communautés scientifiques et politiques doivent coordonner leurs intérêts communs en se démenant pour une gestion durable. La mobilisation du publique est un complément nécessaire pour accomplir les objectifs de la durabilité, et rassembler le support aux besoins des programmes, de manière à développer des politiques de l'eau basées sur une science juste, à gérer les ressources en eau et satisfaire les futures demandes tout en évitant des impacts non acceptables.

     

Distinguishing groundwater flow paths in different fractured-rock aquifers using groundwater chemistry: Dandenong Ranges, southeast Australia

Major ion geochemistry is used to qualitatively interpret groundwater residence times within an aquifer, and the extent of mixing between aquifers with distinctive mineralogy. In conjunction with hydraulic heads and stable isotope geochemistry, flow paths and inter-aquifer exchange are defined in a fractured-rock aquifer system in the Dandenong Ranges, southeast Australia. Stable isotopes indicate modern seasonal recharge throughout the system. At high elevations in the sub-catchment, which includes both marine Silurian-Devonian sedimentary and Tertiary basalt aquifers, Cl is derived primarily from cyclic salts, and differences in mineralogy result in groundwater from the basalt aquifer having higher TDS contents (123–262 mg/L) and (Ca+Mg)/Na ratios (0.9–1.3) than groundwater from the sedimentary aquifer (TDS: 55–79 mg/L; (Ca+Mg)/Na: 0.1–0.2). At low elevations, in areas of local groundwater discharge, the more regional flow system in the Silurian-Devonian sediments contains additional Cl from water–rock interaction and has distinctly higher TDS contents (517–537 mg/L). Differences in groundwater chemistry between the aquifers and between shallower and deeper flow systems highlights areas of inter-aquifer mixing. This is particularly important for aquifer vulnerability where groundwater quality in the deeper aquifer may be impacted by surface activities.

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Resumen Se ha utilizado geoquímica de iones mayores para interpretar cualitativamente los tiempos de residencia del agua subterránea dentro de un acuífero, y el grado de mezcla entre acuíferos con mineralogía característica. De manera conjunta con presiones hidráulicas y geoquímica de isótopos estables, se han definido trayectorias de flujo e intercambio entre acuíferos en un sistema de acuífero de roca fracturada en las Sierras Dandenong, sureste de Australia. Los isótopos estables indican recarga estacional moderada a través del sistema. A elevaciones altas en la sub-cuenca que incluye acuíferos sedimentarios Silúrico-Devónicos y acuíferos basálticos Terciarios, Cl se deriva principalmente de sales cíclicas. Las diferencias en mineralogía resultan en agua subterránea del acuífero basáltico que tiene mayores contenidos TDS (123–262 mg/L) y mayor relación (Ca+Mg)/Na (0.9–1.3) que el agua subterránea de los acuíferos sedimentarios (TDS:55–79 mg/L; (Ca+Mg)/Na: 0.1–0.2). A elevaciones bajas, en áreas de recarga local de agua subterránea, el sistema de flujo más regional en los sedimentos Silúrico-Devónicos contiene Cl adicional que se deriva de la interacción roca-agua y típico contenido TDS más alto (517–537 mg L). Las diferencias en la química del agua subterránea entre los acuíferos y entre los sistemas de flujo más profundo y más somero resalta áreas de mezcla entre acuíferos. Esto es particularmente importante para la vulnerabilidad del acuífero donde la calidad del agua subterránea en el acuífero más profundo puede ser impactada por las actividades superficiales.

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Résumé Les ions majeurs sont utilisés pour interpréter quantitativement les temps de résidence des eaux souterraines dans les aquifères, et létendue des zones de mélange entre les aquifères de différentes minéralogies. En regard de la répartition des charges hydrauliques et des informations données par les isotopes stables, les écoulements et les échanges inter-aquifères sont définis dans un aquifère fracturé dans le Dandenong Ranges, SE de lAustralie. Les isotopes stables indiquent des recharges modernes et saisonnières à travers le système aquifère. A haute altitude dans le sous-bassin versant, qui inclut des sédiments du Siluro-Dévonien et des basaltes du Tertiaire, le chlore est dabord dérivé des sels cycliques, et des différences minéralogiques dans les eaux souterraines sont observées selon laquifère : basalte tertiaire (TDS: 123–262 mg/L; Ca+Mg/Ca: 0.9 à 1.3) et sédiments primaires (TDS: 55–79 mg/L; Ca+Mg/Ca: 0.1–0.2). Aux basses altitudes, dans les zones locales de décharge des eaux souterraines, les écoulements les plus régionaux possèdent des teneurs plus élevées en Chlore en provenance des interactions eau—roche, et des TDS plus élevées (515–537 mg/L). Des différences dans la chimie des eaux souterraines entre les aquifères et entre les systèmes découlement de surface et les écoulements profonds mettent en lumière les zones de mélange inter-aquifère. Ceci est particulièrement important pour la définition de la vulnérabilité où la qualité des eaux souterraines en profondeur peuvent subir les impacts des activités de surface.

     

Arsenic in groundwater of the Bengal Basin, Bangladesh: Distribution, field relations, and hydrogeological setting

Arsenic contaminates groundwater across much of southern, central and eastern Bangladesh. Groundwater from the Holocene alluvium of the Ganges, Brahmaputra and Meghna Rivers locally exceeds 200 times the World Health Organisation (WHO) guideline value for drinking water of 10 µg/l of arsenic. Approximately 25% of wells in Bangladesh exceed the national standard of 50 µg/l, affecting at least 25 million people. Arsenic has entered the groundwater by reductive dissolution of ferric oxyhydroxides, to which arsenic was adsorbed during fluvial transport. Depth profiles of arsenic in pumped groundwater, porewater, and aquifer sediments show consistent trends. Elevated concentrations are associated with fine-sands and organic-rich sediments. Concentrations are low near the water table, rise to a maximum typically 20–40 m below ground, and fall to very low levels between about 100 and 200 m. Arsenic occurs mainly in groundwater of the valley-fill sequence deposited during the Holocene marine transgression. Groundwater from Pleistocene and older aquifers is largely free of arsenic. Arsenic concentrations in many shallow hand-tube wells are likely to increase over a period of years, and regular monitoring will be essential. Aquifers at more than 200 m below the floodplains offer good prospects for long-term arsenic-free water supplies, but may be limited by the threats of saline intrusion and downward leakage of arsenic.

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Resumen El arsénico ha contaminado gran parte de las aguas subterráneas en el Sur, centro y Este de Bangla Desh. Su concentración en las aguas subterráneas del aluvial Holoceno de los ríos Ganges, Brahmaputra y Meghna supera localmente en un factor 200 el valor guía del arsénico en el agua potable, establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) en 10 µg/L. Aproximadamente, el 25% de los pozos de Bangla Desh superan el estándar nacional de 50 µg/L, afectando al menos a 25 millones de personas. El arsénico ha llegado a las aguas subterráneas por la disolución reductora de hidróxidos férricos a los que se adsorbe durante el transporte fluvial. Los perfiles del arsénico en las aguas subterráneas bombeadas, agua de poro y sedimentos del acuífero muestran tendencias coherentes. Las concentraciones elevadas están asociadas a arenas finas y sedimentos ricos en materia orgánica. Las concentraciones de arsénico son bajas cerca del nivel freático, se incrementan hasta un máximo que se localiza generalmente a entre 20 y 40 m bajo la cota del terreno, y disminuyen a valores muy pequeños entre alrededor de 100 y 200 m. El arsénico se encuentra sobretodo en las aguas subterráneas existentes en la secuencia de sedimentación que tuvo lugar en el valle durante la transgresión marina del Holoceno. Las aguas subterráneas del Pleistoceno y acuíferos más antiguos están mayoritariamente libres de arsénico. Es probable que las concentraciones de arsénico aumenten en los próximos años en muchos pozos de tipo tubo perforados manualmente, por lo que será esencial efectuar un muestreo regular. Los acuíferos ubicados a más de 200 m bajo las llanuras de inundación ofrecen buenas perspectivas de abastecimiento a largo plazo sin problemas de arsénico, pero pueden estar limitados por las amenazas de la intrusión salina y de la precolación de arsénico desde niveles superiores.

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Résumé Larsenic contamine les eaux souterraines dans la plus grande partie du sud, du centre et de lest du Bangladesh. Les eaux des nappes alluviales holocènes du Gange, du Brahmapoutre et de la Meghna dépassent localement 200 fois la valeur guide donnée par lOMS pour leau de boisson, fixée à 10 µg/l darsenic. Environ 25% des puits du Bangladesh dépassent la valeur standard nationale de 50 µg/l, affectant au moins 25 millions de personnes. Larsenic a été introduit dans les nappes par la dissolution par réduction doxy-hydroxydes ferriques sur lesquels larsenic était adsorbé au cours du transport fluvial. Des profils verticaux darsenic dans leau souterraine pompée, dans leau porale et dans les sédiments des aquifères montrent des tendances convergentes. Les concentrations élevées sont associées à des sédiments à sable fin et riches en matières organiques. Les concentrations sont faibles au voisinage de la surface de la nappe, atteignent un maximum typiquement entre 20 et 40 m sous le sol, puis tombent à des niveaux très bas entre 100 et 200 m. Larsenic est surtout présent dans les eaux souterraines de la séquence de remplissage de vallée déposée au cours de la transgression marine holocène. Les eaux souterraines des aquifères pléistocènes et plus anciens sont très largement dépourvus darsenic. Les concentrations en arsenic dans de nombreux puits creusés à la main doivent probablement augmenter au cours des prochaines années ; aussi un suivi régulier est essentiel. Les aquifères à plus de 200 m sous les plaines alluviales offrent de bonnes perspectives pour des alimentations en eau sans arsenic à long terme, mais ils peuvent être limités par les risques dintrusion saline et la drainance descendante de larsenic.

     

The role of some regional factors in the assessment of well yields from hard-rock aquifers of Fennoscandia

The attributes of about 13,600 hard-rock water wells were arranged in three profiles parallel to gradients of typical regional factors. These factors are thought to be of importance to groundwater yield from wells in the Fennoscandian crust and were subjected to a statistical analysis. The regional factors comprise annual rate of postglacial crustal uplift and annual average precipitation, whereas soil type, soil depth, and bedrock type are considered sub-regional and local factors. There is no clear trend in well yield along the regional gradients. The results of the statistical analysis indicate that for the typical regional variables, the rate of postglacial uplift and average annual precipitation explain not more than 11% of the observed variation in well yields. Some of these factors, and other factors not included in this study, work in opposite directions and may cancel each other out. It is concluded that other, more local factors, such as well depth, proximity to fracture-related lineaments and topography, have a greater influence on well yields in this area.

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Resumen Se ha recogido los atributos de aguas subterráneas con 13.600 años de antigüedad en tres perfiles perpendiculares a los gradientes de los factores regionales típicos, las cuales son captadas por pozos perforados en rocas duras. Se cree que estos factores tienen importancia en el rendimiento de los pozos realizados en la corteza de Fenoscandia, y han sido analizados estadísticamente. Los factores regionales comprenden la tasa anual de alzamiento postglacial y la precipitación media anual, mientras que el tipo y la profundidad del suelo, y el tipo de roca madre, son tratados como factores sub-regionales y locales. No se aprecia una tendencia clara en el rendimiento de los pozos a lo largo de los gradientes regionales. Los resultados del análisis estadístico indican que, para las variables regionales típicas, la tasa de alzamiento postglacial y la precipitación media anual explican como mucho el 11,2% de las variaciones observadas en el rendimiento de los pozos. Algunos de estos factores, así como otros no incluidos en el estudio, son de signo opuesto y pueden llegar a compensarse. Se concluye que factores diferentes, de escala más local, tales como la proximidad a lineamientos correlacionados con fracturas o la topografía, pueden afectar de forma más importante al rendimiento de los pozos en esta zona.

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Résumé Les propriétés d'environ 13,600 puits d'extraction d'eau souterraine dans le socle ont été réparties selon trois profils disposés perpendiculairement aux gradients de facteurs régionaux typiques. Ces facteurs sont considérés comme étant importants pour les rendements des puits dans le bouclier fenno-scandien et ont été soumis à une analyse statistique. Les facteurs régionaux sont le taux de soulèvement postglaciaire et les précipitations moyennes annuelles, alors que le type et l'épaisseur de sol, le type de substratum sont des facteurs sub-régionaux et locaux. Il n'existe pas de tendance dans le rendement des puits selon les gradients régionaux. Les résultats de l'analyse statistique indiquent que pour les variables régionales typiques, le taux de soulèvement postglaciaire et les précipitations moyennes annuelles n'expliquent pas plus de 11,2% de la variation observée du rendement des puits. Certains de ces facteurs, ainsi que d'autres non pris en compte dans cette étude, jouent dans des directions opposées et peuvent s'annuler l'un l'autre. En conclusion, d'autres facteurs, plus locaux, tels que la proximité de linéaments corrélés aux fractures et la topographie peuvent avoir une grande importance pour le rendement des puits dans cette région.

     

Hydrogeochemistry of the permafrost zone in the central part of the Yakutian diamond-bearing province,Russia

The hydrogeochemical characteristics and zonation of the permafrost zone in the central part of the Yakutian diamond-bearing province formed mainly under the influence of cryogenic processes that occurred in the late Cenozoic. On the basis of field and experimental studies, conclusions were formulated that the perennial cryogenesis of the sedimentary cover in this region resulted in increasing the concentration of carbonate and sulfate compounds in groundwaters as well as increasing the concentration of easily soluble compounds (sodium, magnesium, and calcium chlorides).

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Resumen Las características hidrogeoquímicas y la zonación del permafrost existente en el centro de la provincia de Yakutia, rica en diamantes, se formaron fundamentalmente bajo la influencia de procesos criogénicos durante el tramo final del Cenozoico. Con base en estudios de campo y experimentales, se ha concluido que la criogénesis perenne de la cubierta sedimentaria de la región ha provocado un aumento de la concentración de compuestos de carbonato y sulfato en las aguas subterráneas, además de incrementar la concentración de compuestos solubles, como el sodio, magnesio y cloruros de calcio.

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Résumé Les caractéristiques hydrogéochimiques et la zonation de la région de permafrost dans la partie centrale de la province diamantifère de Yakoutie ont été acquises principalement sous l'influence des processus cryogéniques qui existent depuis la fin du Tertiaire. Sur la base d'études expérimentales et de terrain, on conclut que la cryogenèse permanente de la couverture sédimentaire de cette région a provoqué un accroissement de la concentration des composés carbonatés et sulfatés dans les eaux souterraines, en même temps que celui de composés facilement solubles, comme les chlorures de sodium, de magnésium et de calcium.

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Significance of enhanced infiltration due to groundwater extraction on the disappearance of a headwater lagoon system: Toluca Basin, Mexico

Mexico City relies significantly on groundwater resources drawn from the Sistema Lerma well field located in the Toluca Basin, Mexico. Enhanced infiltration caused by groundwater extraction is suspected to be both a prime factor in the disappearance of a lagoon system at the Toluca Basin and a potential risk to long-term groundwater quality. A combined approach of field investigation and numerical modeling was adopted to assess the groundwater-surface water interactions within the lagoon system. Potentiometric data indicate that current downward vertical hydraulic gradients below the lagoon and surrounding wetland area are extremely low suggesting very slow infiltration rates. Geochemical and isotope data from surface water and groundwater sampling also indicate that very little surface water infiltration has occurred. Numerical simulations demonstrate that enhanced surface water infiltration is unlikely to be the primary cause in the significant reduction in size of the lagoon system. Other factors such as modifications to the surface water drainage system and capture of spring flow from the surrounding mountainous regions are likely more significant. Simulations also suggest that contaminants originating in the lagoon system are currently entering nearby production wells although the total contaminant mass flux to the wells is still very low and significantly diluted.

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Resumen La Ciudad de México depende significativamente de los recursos de aguas subterráneas obtenidos del campo de pozos Sistema Lerma ubicado en la Cuenca Toluca, oeste de la Cuenca de México. Se sospecha que la infiltración estimulada causada por extracción intensiva de aguas subterráneas es un factor principal en la desaparición de un sistema de lagunas en la cabeceras del Río Lerma en el centro de México y un riesgo potencial para la calidad de aguas subterráneas a largo plazo en la región. Se adoptó un enfoque combinado de investigación de campo y modelizado numérico para evaluar las interacciones de agua superficial-agua subterránea dentro del sistema de lagunas. Datos potenciométricos indican que los gradientes hidráulicos verticales descendentes actuales, ubicados por debajo de la laguna y vecina área de humedales, son extremadamente bajos sugiriendo ritmos de infiltración muy lentos. Datos geoquímicos e isotópicos provenientes del muestreo de agua superficial y subterránea también indican que ha ocurrido muy poca infiltración de agua superficial. Las simulaciones numéricas demuestran cuantitativamente que no es probable que la infiltración estimulada de agua superficial sea la causa principal en la reducción significativa del tamaño del sistema de lagunas en la cabecera. Otros factores tal como modificaciones al sistema superficial de drenaje de agua y captura de flujo de manantial en las regiones montañosas vecinas son probablemente más significativos. Las simulaciones también sugieren que los contaminantes que se originan en el sistema de lagunas están actualmente ingresando a pozos de producción cercanos aunque el flujo de masa contaminante total a los pozos es aún muy bajo y diluido significativamente en los volúmenes grandes de extracción. La magnitud de la amenaza a largo plazo a la calidad del agua subterránea en los pozos de producción Sistema Lerma proveniente de contaminantes infiltrados es una preocupación y amerita estudios futuros.

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Résumé La Cité de Mexico dépend significativement des ressources en eau souterraine pompées au site de captages de Sistema Lerma, dans le Bassin de Toluca, à lOuest du Bassin de Mexico. Laugmentation de linfiltration, causée par lextraction extensive des eaux souterraines, est suspectée dêtre à la fois un facteur primaire de la disparition dun système de lagons en amont de la rivière Lerma au centre de Mexico, et un risque potentiel à long-terme pour la qualité de leau souterraine dans la région. Uen approche combinée détudes de terrain et de modélisation numérique a été adoptée pour estimer les interactions entre les eaux de surface et les eaux souterraines, au sein du système de lagons. Les données potentiométriques indiquent que les gradients hydrauliques verticaux descendants sont très bas au niveau des lagons, ce qui suppose un taux dinfiltration faible. Les données géochimiques et isotopiques provenant des eaux de surface et souterraines, indiquent également que peu deau de surface sinfiltrent. La simulation numérique démontre quantitativement que laugmentation de linfiltration des eaux de surface nest probablement pas la première cause de réduction des lagons. Dautres facteurs, tels que les modifications du drainage des eaux de surface, laménagement en captage des sources situées aux pieds des montagnes environnantes, sont probablement plus importants. Les simulations suggèrent également que les contaminants provenant des lagons se retrouvent également dans les captages les plus proches, bien que le flux total de contaminants entrant dans les captages reste faible. Les volumes dextraction étant très important ils diluent effectivement les contaminants. Les effets à long-terme de lextraction critique au niveau des forages de Sistema Lerma et de la dégradation de la qualité des eaux souterraines par les contaminants, nécessite une grande attention pour le futur.

     

Natural tracers in recent groundwaters from different Alpine aquifers

Groundwater with underground residence times between days and a few years have been investigated over more than 20 years from 487 remote sites located in different aquifer types in the Alpine belt. Analysis of the data reveals that groundwaters evolved in crystalline, evaporite, carbonate, molasse, and flysch aquifers can be clearly distinguished based on their major and trace element composition and degree of mineralisation. A further subdivision can be made even within one aquifer type based on the trace element compositions, which are characteristic for the lithologic environment. Major and trace element concentrations can be quantitatively described by interaction of the groundwater with the aquifer-specific mineralogy along the flow path. Because all investigated sites show minimal anthropogenic influences, the observed concentration ranges represent the natural background concentrations and can thus serve as a geo-reference for recent groundwaters from these five aquifer types. This geo-reference is particularly useful for the identification of groundwater contamination. It further shows that drinking water standards can be grossly exceeded for critical elements by purely natural processes.

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Resumen Durnate más de 20 años se ha investigado aguas subterráneas con una residencia subterránea con una duración de días a varios años en 487 puntos remotos localizados en diferentes tipos de acuíferos en la cadena alpina. El análisis de los datos revela que las aguas subterráneas que han evolucionado dentro de acuíferos cristalinos, evaporíticos, carbonatos, flysch, y molasse se pueden distignuir claramente en base a la composición de sus elementos mayores y marcadores y al grado de minerlización. Asimismo es posible hacer una subdivisión más específica incluso dentro de un tipo de acuífero en base a las composiciones de los elementos marcadores los cuales soncaracterísticos del ambiente litológico. Las concentraciones de los elementos marcadores se pueden describir cuantitativamente por la interacción de las aguas subterráneas con la mineralogía específica del acuífero a lo largo del trayecto del flujo. Puesto qze todos los puntos investigados muestran mínimas influencias antropogénicas, los rangos deconcentraciones observados representan las concentraciones delescenario natural y, por tanto, pueden servir como georeferencia para aguas subterráneas recientes que forman parte de estos cinco tipos de acuíferos. Esta georeferencia es particularmente útil para la identificcación de contaminación de aguas subterráneas. Asimismo muestra que los estándares de agua potable pueden mostrar excesos en elementos críticos por procesos puramente naturales.

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Résumé Leau souterraine ayant résidé sous la surface du sol entre quelques jours et quelques années a été étudiée sur une période de plus de 20 ans à partir de 487 sites éloignés situés dans différents types daquifères de la ceinture alpine. Lanalyse des données révèle que leau qui a évoluée dans des aquifères cristallins, évaporitiques, carbonatés, molassiques et composés de flysch, peut être facilement différenciée sur la base de sa composition en éléments majeurs et traces, ainsi que par son degré de minéralisation. Une subdivision supplémentaire peut être apportée à lintérieur même dun type daquifère en se basant sur la composition des éléments traces, lesquels sont caractéristiques de lenvironnement lithologique. La concentration en éléments majeurs et traces peut être expliquée quantitativement par linteraction de leau souterraine avec la composition minéralogique spécifique de laquifère le long des lignes découlement. Puisque la majorité des sites étudiés ne montrent que très peu dinfluences anthropogéniques, le registre de concentrations observées représente la concentration de fond naturelle et peut ainsi servir comme géo-référence pour les eaux souterraines récentes dans ces cinq types daquifères. Ces géo-références sont particulièrement utiles pour lidentification de la contamination des eaux souterraines. Par ailleurs, cela démontre que les standards deau potable peuvent être excédés pour certains éléments en raison de processus purement naturels.

     

Use and abuse of the urban groundwater resource: Implications for a new management strategy

Various human activities threaten the groundwater quality and resource under urban areas, and yet residents increasingly depend on it for their livelihood. The anticipated expansion of the worlds urban population from 3 to 6 billion in the coming 50 years does not only pose a large water management threat but also provides an opportunity to conserve groundwater in a better way than up to now. The authors argue for a new way to manage urban activities in order to conserve the precious groundwater resource. The focus is on the quality of the discharged water after use in households. Restrictions on what is added to water while using it, e.g. detergents, excreta, paint residues, oils, and pharmaceuticals, are important to simplify the treatment and reuse of used water. Avoiding mixing different wastewater flows has the same positive effect. If increased volumes of wastewater can be treated and reused, the demand on the groundwater resource is reduced, as also occurs with demand management measures. Reduced discharge of polluted water to the environment from households and utilities also conserves the quality of groundwater and reduces sophisticated treatment costs.

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Resumen La urbanización lleva a una demanda elevada y concentrada de agua de calidad adecuada, acompañada por el vertido de volúmenes análogamente mayores de aguas residuales. Los alimentos se importan a ciudades donde los microorganismos y nutrientes de los excrementos humanos son descargados a ríos, lagos y, también, aguas subterráneas. Más aún, gran número de los bienes de consumo son eliminados vía las tuberías de las cloacas. Las deudas medioambientales, es decir, el empobrecimiento de las condiciones medioambientales, que requerirán de aportaciones humanas y económicas para rehabilitarlas, son comunes a todas las ciudades, sobretodo en el Hemisferio Sur, donde, según la Valoración Global de Suministro de Agua y Saneamiento (OMS y UNICEF), la mayor parte de las aguas residuales urbanas no son tratadas (65% en Asia, 86% en Latinoamérica, 100% en África). La tarea pendiente consiste en proteger los recursos de aguas subterráneas para que estén disponibles de forma rápida para los habitantes urbanos también el futuro. En los próximos 50 años, se espera que la población urbana aumente de 3,000 a 6,000 millones de personas, según estimaciones de las Naciones Unidas, por lo que es imperativo dejar de contaminar las aguas subterráneas existentes bajo las nuevas áreas urbanas en construcción. En este artículo, se escudriña la calidad de las aguas subterráneas y su protección a la luz de los cambios recientemente introducidos en las políticas del agua, esto es, desde la gestión de los abastecimientos de agua a la gestión de la demanda y, eventualmente, hastaa la gestión de la reutilitzación.

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Résumé Lurbanisation conduit à une demande élevée et concentrée deau de qualité adéquate, accompagnée du rejet dimportants volumes correspondants deaux usées. La nourriture est importée dans les villes tandis que les micro-organismes et les nutriments provenant des excrétas humains sont rejetés dans les rivières, les lacs et aussi les eaux souterraines. De plus, une large gamme de biens de consommation est évacuée par les égouts. Les créances environnementales, cest-à-dire lappauvrissement des conditions environnementales qui demandera des apports humains et économiques pour la réhabilitation, sont habituelles dans toutes les villes, et pas seulement dans lhémisphère sud, comme cela est indiqué dans le rapport sur lalimentation en eau et la santé publique du monde (publié par lOMS et UNICEF), établissant que la plupart des eaux résiduaires des zones urbaines reste non traitée (65% en Asie, 86% en Amérique latine et 100% en Afrique). La tâche à réaliser pour lhomme est de protéger les ressources en eau souterraine en sorte quelle reste disponible pour les habitants des villes dans le futur. Dans les prochaines 50 années, il faut sattendre à ce que la population urbaine saccroisse de 3 à 6 milliards de personnes selon les estimations des Nations Unies; aussi il est impératif de ne pas continuer à polluer les eaux souterraines sous les nouvelles zones urbaines en cours de construction. Dans cet article, nous analyserons la qualité des eaux souterraines et leur protection à la lumière des récents changements de politique de leau, cest-à-dire de la gestion de lalimentation en eau jusquà une gestion de la demande et en abordant éventuellement la période de gestion du recyclage.

     

The Impact Of Urban Development On Recharge And Groundwater Quality In A Coastal Aquifer Near Perth,Western Australia

AbstractNear Perth, Western Australia, thirty boreholes were drilled at eleven sites in similar hydrogeological settings. The sites represent three levels of urban development: an uncleared area, a new residential area (less than 20 years old) and an old residential area (more than 60 years old). The objective was to assess the impact of sewered urban development on recharge and groundwater quality. Tritium data suggest that a greater proportion of recharge in the urban areas is from point sources, and this probably caused high redox potentials (up to 291 mV) in groundwater in the old residential area. Recharge in the new urban area is estimated to be about 37 percent of the average annual rainfall of about 0.8 m, and this value is probably greater than recharge in undeveloped areas. Concentrations of sulphate increase progressively with the age of urban development, from an average of 8 mg/L to 69 mg/L, probably as a result of fertilizer input and the oxidation of soil-held sulphides with land clearing. Nitrate concentrations are significantly higher in urban areas (average concentration >1 mg/L as N) than in the non-urban areas (average concentration <0.5 mg/L as N). However, the measured concentrations are all lower than expected from current fertilizer inputs in sewered urban areas of about 80 kg/ha, indicating that denitrification is taking place. A limited reservoir of reducing agents may be available from denitrification, and this may have implications for the sustained use of groundwater as a potable supply in coastal suburbs of Perth. RÉSUMÉ: Près de Perth, en Australie occidentale, 30 forages ont été réalisés en 11 sites dans les mêmes conditions hydrogéologiques. Ces sites présentent trois degrés de développement urbain: une zone non aménagée, une zone résidentielle nouvelle (de moins de 20 ans), une zone résidentielle ancienne (de plus de 60 ans). L'objectif était de déterminer l'impact de l'assainissement urbain sur la recharge et sur la qualité des eaux souterraines. Les données de tritium indiquent qu'une recharge plus importante se produit ponctuellement dans les zones construites, ce qui est probablement responsable des potentiels redox élevés (jusqu'à 291 mV) dans l'eau souterraine à long temps de séjour. La recharge dans la zone nouvellement urbanisée est d'environ 37% des précipitations moyennes annuelles (800 mm); cette valeur parait supérieure à celle de la recharge dans les zones non urbanisées. Les concentrations en sulfates augmentent progressivement avec l'âge du développement urbain, de 8 à 69 mg/l en moyenne, probablement à cause des apports d'engrais et de l'oxydation des sulfures lors du lessivage des sols. Les teneurs en nitrates sont significativement plus fortes en zones urbanisées (concentration moyenne supérieure à 1 mg/l en N) qu'en zones non urbanisées (concentration moyenne inférieure à 0.5 mg/l en N). Ces teneurs restent cependant nettement inférieurs à celles que produiraient, comme on le connait, des apports continus d'engrais de 80 kg/ha en zone urbanisée avec assainissement, ce qui prouve qu'une dénitrification se produit. Un réservoir limité d'agents réducteurs doit donc intervenir dans la d'énitrification, ce qui peut avoir des implications pour une utilisation durable des eaux souterraines pour l'alimentation en eau potable dans la banlieue côtière de Perth. RESUMEN: Cerca de Perth, Australia Occidental, se perforaron treinta sondeos en once localizaciones con similares características hidrogeológicas. Las localizaciones representan tres niveles de desarrollo urbano: un area no desarrollada, un area residencial moderna (menos de veinte años de edad) y un área residencial antigua (más de 60 años). El objetivo era evaluar el impacto del desarrollo en las redes de saneamiento urbanas en la recarga y calidad de las aguas subterráneas. Los datos de tritio sugieren que una gran proporción de la recarga en áreas urbanas procede de focos puntuales; esto es una posible causa de los altos potenciales redox (hasta 291 mV) de las aguas subterráneas en el área residencial antigua. La recarga en el área urbana moderna se estima sobre el 37% de la precipitación anual media, de alrededor de 0.8 m, y este valor es probablemente mayor que la recarga en áreas no desarrolladas. Las concentraciones de sulfato aumentan progresivamente con la edad del desarrollo urbano, desde una media de 8 mg/l hasta 69 mg/l, probablemente como resultado del aporte de fertilizantes y de la oxidación de los sulfuros retenidos durante la explanación del terreno. Las concentraciones de nitratos son significativamente más altas en áreas urbanas (concentración media > 1mg/l en forma de N) que en áreas no urbanas (concentración media < 0.5 mg/l en forma de N). Sin embargo, las concentraciones medidas son todas menores que las esperadas a partir de los valores de aporte de fertilizantes habituales en áreas urbanas con red de saneamiento, que son del orden de 80 kg/ha. Esto indica que está teniendo lugar un proceso de desnitrificación. Esta desnitrificación puede ser posible por la presencia de una acumulación limitada de agentes reductores, lo que puede tener implicaciones para el uso sostenido del agua subterránea como suministro de agua potable en los suburbios costeros de Perth.     

Recharge mechanism and hydrochemistry evaluation of groundwater in the Nuaimeh area, Jordan, using environmental isotope techniques

The relationship between the stable isotopic and chemical composition of precipitation and groundwater was studied in the Nuaimeh area of the Ajloun Highlands in Jordan. The isotopic composition values of precipitation and groundwater are almost identical. The spatial variation of stable isotopes in precipitation is mainly due to the effect of seasonal temperature, altitude and amount. The groundwater reveals identical variation in isotopic composition to the precipitation due to direct recharge and the karstic nature of the outcropping Turonian aquifer. Tritium levels in wells are high and their content is similar to the weighted mean value of tritium content in precipitation, indicating local recharge and low residence time. The ¹⁴C activity in the tritiated groundwater is found to be about half of the ¹⁴C activity of precipitation in the region. A geochemical evolution through dissolution of carbonate by water–carbonate rock interactions reduced the atmospheric ¹⁴C activity from 114 to 61 pmc in the groundwater. A ¹⁴C of around 61 pmc and 7.6 TU values are considered the initial concentration for the recharge in the shallow carbonate aquifer in the Yarmouk Basin. The large fluctuation of water level in observation wells during the rainy season indicates the sensitivity and direct response of the aquifer to the recharge. The chemical composition of the groundwater (Ca²⁺–HCO₃^–) gives emphasis to the short duration of water–rock interaction and indicates dissolution of the carbonate aquifer. The elevated concentrations of Cl^– and NO₃^– in groundwater are attributed to anthropogenic sources.

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Resumen Fue estudiada la relación entre la composición isotópica estable y la composición química, tanto de la precipitación como del agua subterránea, en el área de Nuaimeh en las montañas de Ajloun, en Jordania. Los valores de la composición isotópica de la precipitación y del agua subterránea son casi idénticos. La variación espacial de los isótopos estables en la precipitación, es debida principalmente al efecto de la temperatura estacional, a la altura y a la cantidad. El agua subterránea muestra una variación idéntica a la precipitación en cuanto a la composición isotópica, debido a la recarga directa y a la naturaleza cársica del acuífero Turoniano aflorante. Los niveles de tritio en los pozos son altos y su contenido es similar al valor medio ponderado del contenido de tritio en la precipitación, indicando una recarga local y un tiempo de residencia corto. Se ha encontrado que la actividad de ¹⁴C en el agua subterránea tritiada, es alrededor de la mitad de la actividad del ¹⁴C en la precipitación para la región. La evolución geoquímica ocurrida a partir de la disolución del carbonato, por las interacciones roca carbonatada–agua, redujeron la actividad atmosférica del ¹⁴C desde 114 en porcentaje de carbono moderno (pcm) hasta 61 pcm en el agua subterránea. Los valores del ¹⁴C cercanos a 61 pcm y de 7.6 unidades de tritio, se han considerado como las concentraciones originales para la recarga en el acuífero carbonatado somero de la Cuenca de Yarmouk. Una gran fluctuación en el nivel de agua de los pozos de observación, durante la estación lluviosa, indica la sensibilidad y la respuesta directa del acuífero frente a la recarga. La composición química del agua subterránea (Ca²⁺–HCO₃^–), enfatiza en la corta duración de la interacción de agua–roca, e indica disolución del acuífero carbonatado. La concentración elevada de Cl^– y NO₃^– en el agua subterránea, se atribuye a fuentes antropogénicas.

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Résumé Dans la région montagneuse dAjloun de Jordanie on a étudié la relation entre la composition chimique et isotopique des précipitations et des eaux souterraines. La composition isotopique est presque identique dans précipitations et les eaux souterraines. La variation spatiale de la teneur en isotopes stables dans les précipitations est déterminée en principal par les variations saisonnière de la température, laltitude ainsi que par la quantité des précipitations. A cause de la recharge directe et de la nature karstique des affleurements de laquifère dage touronienne, les eaux souterraines présentent la même composition isotopique que les précipitations. La teneur en ³H mesurée dans les forages présente des valeurs élevées, proches de la valeur moyenne des précipitations, ce quindique une recharge locale et un temps court de résidence. On a déterminé pour lactivité de ¹⁴C une valeur proche de la moitié trouvée dans les précipitations. Lévolution géochimique par dissolution des carbonates pendant linteraction entre leau et les roche a diminué lactivité du ¹⁴C, de la valeur de 114 pcm en atmosphère à 61 pcm dans les eaux souterraines. Dans laquifère calcaire de surface de bassin Yarmouk, on a considéré comme de concentrations initiales, les valeurs de 61 pcm pour ¹⁴C et 7.2 UT pour ³H. Les grandes fluctuations des niveaux des eaux souterraines observées dans les forages pendant les saisons pluvieux montrent la sensibilité ainsi que la réponse directe de laquifère au recharge. La composition chimique des eaux souterraines (Ca²⁺–HCO₃^–) montre de plus le temps court de linteraction entre leau et la roche, en indiquant aussi la dissolution de laquifère calcaire. Les taux élevées de la concentration en Cl^– et NO₃^– dans les eaux souterraines ont été attribuées aux sources humaines.