Interactions Between An Alluvial-Aquifer Wellfield And The Scioto River,Ohio, USA

Data from wellfields in the Scioto River valley aquifer near Piketon, Ohio, USA, were used to evaluate groundwater quantity and quality and to formulate wellfield-management concepts for future use of the alluvial aquifer. The percentage of induced river infiltration pumped from wells next to the river was estimated using a numerical groundwater-flow model and chemical mass-balance techniques. These analyses indicate that 50 to 88 percent of the wellfield water is derived from induced infiltration of river water. Model simulations correlate the percentage of well water from induced infiltration to wellfield pumpage, river stage, proximity of wells to the river, riverbed hydraulic conductivity, aquifer hydraulic conductivity, and river-stage level. Induced infiltration of river water has influenced the quality of groundwater, making the wellfield water more similar to the chemical character of the river than to that of the alluvial aquifer.

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Resumen: Los datos procedentes de un conjunto de pozos en el acuífero de valle del Río Scioto, cerca de Pinkerton, Ohio; se usaron para evaluar la cantidad y calidad de las aguas subterráneas, así como para planificar la gestión de los pozos cercanos al mismo, fue estimado mediante un modelo numérico de flujo y técnicas de balance químico de masa. Los análisis indican que entre el 50 y 88 porciento del agua bombeada procede de infiltración inducida. Simulaciones realizadas con el modelo permitieron correlacionar el porcentaje del agua bombeada que proviene de infiltración inducida, con distintas variables: caudal de bombeo, tramo del río, proximidad de los pozos al río, conductividad hidráulica del lecho del río, conductividad hidráulica del acuífero y nivel del tramo de río. La infiltración inducida ha afectado a la calidad del agua de los pozos, cuyo carácter químico es más parecido al del agua del río que al del acuífero aluvial.

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Résumé: Les données provenant de champs captants dans l'aquifère de la valée de la Scioto, près de Piketon (Ohio), ont été utilisées pour évaluer la quantité et la qualité de l'eau souterraine et pour définir les conditions de gestion de l'exploitation future de cet aquifère alluvial. La part de la réalimentation par la rivière, sous l'effet de pompages, dans les eaux des puits voisins du cours d'eau, a été estimée au moyen d'un modèle numérique d'écoulement souterrain et par des méthodes chimiques du bilan de matière. Ces analyses indiquent que 50 à 88 pourcent de l'eau pompée provient de la réalimentation par la rivière. Les simultations corrèlent la part pompée provenant de la réalimentation avec les pompages, le niveau de la rivière. La réalimentation provoquée à partir de la rivière a influencé la qualité de l'eau souterraine en conférant à l'eau des puits des caractères plus proches de ceux de la rivière que de ceux de l'aquifère alluvial.

     

Numerical simulation of the influence of management alternatives of a projected reservoir on a small alluvial aquifer affected by seawater intrusion (Almuñécar, Spain)

The present study concerns the application of a numerical approach to describe the influence of anthropogenic modifications in surface flows (operation of a projected reservoir) on the freshwater-seawater relationships in a downstream coastal aquifer which has seasonal seawater intrusion problems (River Verde alluvial aquifer, Almuñécar, southern Spain). A steady-state finite element solution to the partial differential equation governing the regional motion of a phreatic surface and the resulting sharp interface between fresh water and salt water was used to predict the regional behavior of the River Verde aquifer under actual surface flow conditions. The present model approximates, with simple triangular elements, the regional behavior of a coastal aquifer under appropriate sinks, sources, Neumann and open boundary conditions. A steady-state solution to this numerical approach has been shown to precisely calculate freshwater heads, saltwater thicknesses, and freshwater discharges along steeply sloping coasts. Hence, the adequate treatment and interpretation of the hydrogeological data which are available for the River Verde aquifer have been of main concern in satisfactorily applying the proposed numerical model. Present simulated conditions consider steady-state yearly averaged amounts of external supplies of fresh water in order to determine the influences of the projected Otívar reservoir on the further behavior of the River Verde coastal aquifer. When recharges occur at the coastline, essentially because of freshwater deficits due to groundwater overexploitation, a hypothesis of mixing for the freshwater-saltwater transition zone is made in order to still allow the model to continue calculating groundwater heads under the sea level, and, as a consequence, the resulting seawater intrusion and recharges of saltwater from the sea. Simulations show that a considerable advance in seawater intrusion would be expected in the coastal aquifer if current rates of groundwater pumping continue and a significant part of the runoff from the River Verde is channeled from the Otívar reservoir for irrigation purposes.     

Sources of dissolved solids and water in Wadi Al Bih aquifer,Ras Al Khaimah Emirate,United Arab Emirates

Regional brines that underlie the potable groundwater appear to be responsible for the increase in dissolved solids in the Wadi Al Bih aquifer in the Ras Al Khaimah Emirate, United Arab Emirates. In this karstic carbonate aquifer, groundwater extraction exceeds recharge and the reduced heads can induce transport of underlying brines into the potable water aquifer. Increasing dissolved solids with time threatens the continued use of groundwater for agricultural and domestic uses. The potential of intrusion of seawater, dissolution of minerals, or intrusion of regional brines as a source of these solutes were evaluated based on groundwater samples collected in April and September 1996 from the Wadi Al Bih well field and isotope data from previously collected samples. Hydrogeologic conditions and solute modeling suggest the dominant source of solutes in the Wadi Al Bih aquifer is most likely an underlying regional brine. The pervasive presence of tritium is consistent with recent (since 1960s) recharge in the drainage basin, thus, the solutes and water appear to be from different sources. The chemical and isotopic data are also consistent with enhanced groundwater recharge associated with dams constructed to reduce flooding.

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Résumé Dans l’aquifère de Wadi Al Bih, dans l’Emirat de Ras Al Khaimah (Emirats Arabes Unis), les eaux sursalées présentes sous les eaux souterraines potables paraissent responsables de l’augmentation en solides dissous. Dans cet aquifère carbonaté karstique, l’exploitation des eaux souterraines est supérieure à la recharge, et la baisse des niveaux piézométriques peut engendrer une remontée des eau sursalées vers la ressource en eau potable. L’augmentation des solides dissous dans le temps met en danger la pérennité de l’utilisation des eaux souterraines pour l’agriculture et les besoins domestiques. Les potentiels de l’intrusion d’eau de mer, de la dissolution des minéraux et de l’intrusion d’eaux sursalées régionales en tant que sources de ces solutés ont été évalués sur la base d’échantillons prélevés en avril 1996 sur le champ captant de Wadi Al Bih, et de données isotopiques acquises antérieurement. Les conditions hydrogéologiques et les modélisations de solutés suggèrent que la source majeure des solutés la plus vraisemblable est une eau sursalée sous-jacente à l’échelle régionale, dans le cas de l’aquifère de Wadi Al Bih. L’omniprésence du tritium concorde avec une réalimentation récente (depuis les années 1960) sur le bassin versant, c’est pourquoi l’eau et les solutés paraissent provenir de sources différentes. Les données chimiques et isotopiques concordent également avec une réalimentation accrue des eaux souterraines, liée à la construction récente de digues pour réduire les inondations.

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Resumen El incremento de sólidos disueltos en el acuífero Wadi Al Bih, en el Emirato Ras Al Khaimah, Emiratos árabes Unidos, parece deberse a la existencia de salmueras regionales, subyacentes a las aguas subterráneas potables. En este acuífero carbonatado kárstico, la extracción de agua subterránea supera la recarga y el descenso de niveles puede provocar el transporte de las salmueras hacia las aguas potables del acuífero. El incremento temporal en sólidos disueltos amenaza el uso continuo de agua subterránea para usos agrícolas y domésticos. Se ha evaluado el potencial de intrusión marina, disolución de minerales o intrusión de salmueras regionales como una fuente de estos solutos, a partir de muestras de agua subterránea recogidas en abril y septiembre de 1996 en el campo de pozos de Wadi Al Bih y de datos isotópicos de muestreos anteriores. Las condiciones hidrogeológicas y el modelo de solutos sugiere que la fuente dominante de solutos en el acuífero Wadi Al Bih son probablemente las salmueras subyacentes. Los datos químicos e isotópicos son también consistentes con un aumento de la recarga de agua subterránea asociado con la construcción de presas para reducir inundaciones.

     

Seawater intrusion and associated processes in a small coastal complex aquifer (Castell de Ferro,Spain)

An attempt to identify the hydrogeochemical processes that accompany current or past intrusion of seawater in the Castell de Ferro coastal aquifer (SE Spain) was made using ionic deltas, ionic ratios and saturation indices. Alluvial and coastal Quaternary sediments and Triassic marbles constitute this complex aquifer. Cation exchange, dolomitization, and calcite dissolution were identified as operating in the aquifer. The cation exchange processes in the detrital materials are different from those in the marbles. In addition, it was determined that while the processes of marine intrusion associated with periods of low groundwater levels still persist in the detrital aquifer, in the carbonate sector the flushing process characteristic of wetter conditions has begun.     

Strontium,SO42−/Cl− and Mg2+/Ca2+ ratios as tracers for the evolution of seawater into coastal aquifers: the example of Castell de Ferro aquifer (SE Spain)

The strontium content and the SO₄^2?/Cl^? and Mg²⁺/Ca²⁺ ratios were used as natural tracers of the residence time of seawater intrusion into the Castell de Ferro aquifer. Analysis of these parameters indicated the existence of two principal flowpaths in the aquifer. The first flows through the eastern part of the aquifer, through the karstified Castell de Ferro massif; it accommodates a larger and more rapid flow, so that the residence time is shorter, leading to lower SO₄²⁺/Cl^? ratios, lower Sr²⁺ content and higher Mg²⁺/Ca²⁺ ratios. The second flowpath is in the western sector, and flows exclusively through alluvial deposits; the flow here is slower, particularly that flowing towards the sea. Thus the residence time of the water here will be longer and there is scant flushing of the intruded seawater; this is manifested in the high Sr²⁺ content, high SO₄²⁺/Cl^? and low Mg²⁺/Ca²⁺ ratios. To cite this article: P. Pulido-Leboeuf et al., C. R. Geoscience 335 (2003).     

Evaluation of groundwater in a three-aquifer system in Ramtha area, Jordan: recharge mechanisms, hydraulic relationship and geochemical evolution

The groundwater wells in the Ramtha region of Jordan are tapping three aquifers: the upper, intermediate and deep aquifers. The upper aquifer groundwater is tritiated and its stable isotopic composition varies over a wide range. This signifies short residence times and local recharge from an elevation around 600 m above sea level. The groundwater of the upper aquifer has an elevated level of , which is attributed to anthropogenic sources. The intermediate and deep aquifers are untritiated and have long residence times. The stable isotope results signify a recharge elevation for the intermediate aquifer higher than that for the upper aquifer. Stable isotopes in groundwater from both aquifers clustered along the eastern meteoric water line and demonstrate association with the dominant climate of Jordan. The groundwater of the intermediate aquifer is classified as Ca²⁺- , which reflects circulation through a carbonate aquifer. There is evidence that leakage from the upper aquifer has influenced the isotopic and chemical makeup of the groundwater in an intermediate aquifer well. The groundwater of the deep aquifer has the highest temperature in the basin and its isotopic composition is much more depleted than both the upper and intermediate aquifers and plots on the global meteoric water line.

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Résumé  Les puits de la région de Ramtha en Jordanie captent trois aquifères : les aquifères supérieur, intermédiaire et profond. L’eau de l’aquifère supérieur est tritiée et sa composition en isotopes stables varie dans un large intervalle. Ceci signifie des temps de séjour courts et une recharge locale à une altitude d’environ 600 mètres au-dessus du niveau de la mer. L’eau de l’aquifère supérieur a une teneur en élevée, qui est attribuée à des origines anthropiques. Les aquifères intermédiaire et profond ne sont pas tritiés et ont des temps de séjour longs. Les valeurs des isotopes stables indiquent une altitude de recharge pour l’aquifère intermédiaire plus élevée que pour l’aquifère supérieur. Les isotopes stables de l’eau des deux aquifères groupés le long de la droite des eaux météoriques orientale démontrent une relation avec le climat prédominant en Jordanie. L’eau de l’aquifère intermédiaire est de type Ca²⁺-, ce qui traduit une circulation dans un aquifère carbonaté. Il est évident qu’un apport de l’aquifère supérieur a influencé la composition isotopique et chimique da l’eau d’un puits dans l’aquifère intermédiaire. L’eau de l’aquifère profond a la température la plus élevée dans le bassin et sa composition isotopique est bien plus déprimée que dans les deux aquifères supérieur et intermédiaire et se situe sur la droite globale de l’eau météorique.

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Resumen  Las perforaciones en la región de Ramtha de Jordania atraviesan tres acuíferos: los acuíferos superior, intermedio y profundo. El agua del acuífero superior contiene tritio y su composición isotópica varía en un rango amplio. Esto se interpreta como aguas de corto período de residencia recargadas localmente en una zona elevada a unos 600 m sobre el nivel del mar. El agua del acuífero superior posee elevadas concentraciones de , de origen antropogénico. Las aguas de los acuíferos intermedio y profundo no contienen tritio y su período de residencia es largo. Los resultados de las concentraciones de isótopos estables sugieren que la recarga del acuífero intermedio proviene de alturas mayores que las correspondientes al acuífero superior. Los datos de isótopos estables de ambos acuíferos se agrupan a lo largo de la Línea Meteórica Este, y demuestra su asociación con el clima predominante en Jordania. El agua subterránea del acuífero intermedio se clasifica como Ca²⁺-, lo que refleja su circulación a través de un acuífero carbonático. Hay evidencias que las filtraciones desde el acuífero superior han influenciado las características químicas e isotópicas del acuífero intermedio. Las aguas del acuífero profundo son las de mayor temperatura en la cuenca, su composición isotópica es más reducida que aquella de los acuíferos superior e intermedio, y su posición gráfica se aproxima a la Línea Meteórica Mundial.

     

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

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

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

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

     

Hydrogeology of the Winnipeg Formation in Manitoba, Canada

The Winnipeg Formation is the basal sedimentary unit throughout much of southern and central Manitoba, Canada, where it forms a regional aquifer over most of its extent. This aquifer is an important source of water in southeastern Manitoba and in Manitoba’s Interlake area, but in most other areas, groundwater within the aquifer is saline. Chemical and isotopic evidence indicate the presence of groundwaters of three different origins: (1) basin brines; (2) modern meteoric recharge; and (3) subglacial recharge that occurred during the late Pleistocene. Hydraulic head and sedimentary facies distributions indicate that the flow system in parts of the area is not in a state of equilibrium and saline waters will encroach on areas currently occupied by freshwater in some areas, while in other areas, freshwater will replace saline water. These features must be considered in groundwater resource management, as groundwater withdrawals will likely hasten these processes.

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Resumen La Formación Winnipeg es la unidad sedimentaria basal en la mayor parte de Manitoba central, Canadá, donde forma un acuífero regional en la mayor parte de su extensión. Este acuífero es una fuente importante de agua en el Sureste de Manitoba y el área de entrelagos de Manitoba, pero en la mayoría de las otras zonas del acuífero, el agua es salina. Las evidencias químicas e isotópicas indican que existen aguas subterráneas de tres orígenes diferentes: (1) salmueras de cuenca; (2) recarga meteórica actual; y (3) recarga subglacial ocurrida durante el Pleistoceno Superior. Los niveles piezométricos y la distribución de las facies sedimentarias indican que el sistema de flujo no se encuentra en estado de equilibrio en parte del área y las aguas salinas irán invadiendo áreas actualmente ocupadas con aguas dulces, mientras que en otras zonas el agua dulce está reemplazando al agua salina. Estos hechos deben ser considerados en la gestión de las aguas subterráneas como recurso, ya que las extracciones de agua acelerarán probablemente estos procesos.

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Résumé La Formation de Winnipeg est l’unité sédimentaire de base sur la plus grande partie du Sud et du centre du Manitoba au Canada, où elle forme un aquifère régional sur pratiquement toute son extension. Cet aquifère représente une ressource en eau importante dans le Sud-Est du Manitoba et dans les zones d’entre les lacs, mais salée dans la plus part des autres zones. Les indications isotopiques et chimiques permettent de distinguer trois différentes origines des eaux souterraines: (1) les saumures de bassin; (2) la recharge météoritique moderne; (3) la recharge sub-glaciaire qui est apparue durant le Pléistocène récent. Les charges hydrauliques et la distribution des faciès sédimentaires indiquent que le système d’écoulement dans certaines zones n’est pas dans un état d’équilibre et que les eaux salées empièteront sur des zones d’eau douce, tandis que dans d’autres zones l’eau douce remplacera les eaux salées. Ces aspects doivent être considérés dans la gestion des ressources en eau souterraine, car le prélèvement des eaux souterraines pourrait accentuer ces processus.

     

Hydrogeological environment and groundwater occurrences of the alluvial aquifers in parts of the Central Ganga Plain, Uttar Pradesh, India

A detailed hydrogeological investigation was carried out in parts of the Central Ganga Plain, India, with the objective of assessing the aquifer framework and its resource potential. The area was studied because of its dual hydrogeological situation, that is water logging and soil salinization in the canal command areas and depletion of aquifers in the western part of the basin. A comprehensive investigation of the aquifer system between the Ganga River and Kali River revealed its lateral and vertical dimensions and hydrogeological characteristics. Moreover, study of the groundwater occurrences, movements and behaviour, in terms of water level fluctuation with time and space, confirms the coexistence of over exploitation as well as water logging in the area.

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Resumen Una investigación hidrogeológica detallada se llevó a cabo en partes de la Llanura de Ganga Central, India, con el objetivo de evaluar la estructura del acuífero y su potencial del recurso. El área fue estudiada por su doble situación hidrogeológica, es decir la saturación con agua y salinización de suelos en las áreas dominadas por el canal y vaciamiento de acuíferos en el la parte occidental de la cuenca. Una investigación completa del sistema acuífero entre el Río Ganga y el Río Kali, reveló sus dimensiones verticales y laterales y las características hidrogeológicas. Además, los estudios sobre la ocurrencia del agua subterránea, sus movimientos y comportamiento, en lo que se refiere al nivel de agua, y a su fluctuación en el tiempo y el espacio, confirma la co-existencia en el área de sobre- explotación así como de saturación con agua.

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Résumé L'objectif de cette étude hydrogéologique détaillée de portions de la Plaine Centrale du Gange est de déreminer la structure aquifère et la ressource potentielle. L'intérêt de la zone repose sur sa dualité du point de vue hydrogéologique, les zones influencées par le canal présentent une remontée de la nappe avec une salinisation des sols, la portion Ouest du bassin présente une baisse du niveau des aquifères. Par cette étude, le système aquifère compris entre la rivière du Gange et la rivière Kali révèle ses dimensions latérales et verticales ainsi que ses caractéristiques hydrogéologiques. De plus, l'étude des événements, des mouvements et du régime hydrogéologique affectant le niveau phréatique confirme la co-existence de surexploitation et de saturation des sols dans la région.

     

The social impact of anthropogenic landscape modification in the Río Verde drainage basin,Oaxaca, Mexico

This article examines the effects of anthropogenic landscape modification in the upper drainage basin of the Río Verde on environments and populations of the lower Río Verde Valley, Oaxaca, Mexico. Archaeological and geomorphological research conducted by the Río Verde Formative Project indicates that Late Formative (400–100 B.C.) population growth and agricultural intensification in the Oaxaca and Nochixtlán valleys increased erosion and runoff from the Verde's upper drainage. This geomorphic change in the highland valleys altered the drainage system and led to increased flooding and alluviation in the lower Río Verde Valley. The environmental effect in the lower valley may have increased the agricultural potential of the region, leading to population growth, and at least indirectly to social change.     

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

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

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

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

     

Geophysical characterization of the complex dynamics of groundwater and seawater exchange in a highly stressed aquifer system linked to a coastal lagoon (SE Spain)

Anthropogenic pressure influences the two-way interactions between shallow aquifers and coastal lagoons. Aquifer overexploitation may lead to seawater intrusion, and aquifer recharge from rainfall plus irrigation may, in turn, increase the groundwater discharge into the lagoon. We analyse the evolution, since the 1950s up to the present, of the interactions between the Campo de Cartagena Quaternary aquifer and the Mar Menor coastal lagoon (SE Spain). This is a very heterogeneous and anisotropic detrital aquifer, where aquifer–lagoon interface has a very irregular geometry. Using electrical resistivity tomography, we clearly identified the freshwater–saltwater transition zone and detected areas affected by seawater intrusion. Severity of the intrusion was spatially variable and significantly related to the density of irrigation wells in 1950s–1960s, suggesting the role of groundwater overexploitation. We distinguish two different mechanisms by which water from the sea invades the land: (a) horizontal advance of the interface due to a wide exploitation area and (b) vertical rise (upconing) caused by local intensive pumping. In general, shallow parts of the geophysical profiles show higher electrical resistivity associated with freshwater mainly coming from irrigation return flows, with water resources mostly from deep confined aquifers and imported from Tagus river, 400 km north. This indicates a likely reversal of the former seawater intrusion process.     

Managed aquifer recharge (MAR) by the construction of subsurface dams in the semi-arid regions: A case study of the Kalangi river basin, Andhra Pradesh

Overuse of groundwater in coastal areas, due to high population and agricultural activity results in seawater intrusion into the coastal aquifer. This paper presents the control measures taken to manage aquifer recharge (MAR) and also to overcome the problem of seawater intrusion into the coastal aquifer along the Kalangi river, Nellore district of Andhra Pradesh, India having connectivity with Pulicat (saltwater) lake estuary. Due to overexploitation of groundwater and less rainfall in past years, adjacent seawater has started intruding in the Kalangi river sub-surface and deteriorating groundwater quality up to 11.6 km from the confluence of the river with Pulicat lake. To prevent this situtation, subsurface dams were constructed in traditional manner using local earth material in three different places across the Kalangi river near Sullurpet town. The water storage capacities calculated after the sub-surface dams’ construction are 1.28 mcft at GK Engineering College, 6.23 mcft at Challamagudi and 3.143 mcft at Holy Cross School sites. The Holy Cross School sub-surface dam is the first full scale dam-cum-check dam constructed to prevent salt water intrusion in the Kalangi river at Sullurpet, Nellore district, Andhra Pradesh. At the Kalangi river estuary portion (at the mouth of sea) a groyne was reconstructed over old groyne site with the introduction of clay bed and wooden sheet piles at down stream. Apart from prevention of sea water entry into Kalangi river sub-surface (during seasons) the groyne top level was raised to prevent mixing of high sea water tides with fresh water and ensuring additional storage of fresh water at upstream side. The reconstructed groyne was serving the purpose of obstructing the surface seawater entry in the Kalangi river and water quality has improved in the river as well as in the wells. After construction of sub-surface dam, as per the Simpson ratio classification, there is substantial improvement of water quality in the SHAR infiltration well situated near the Holy Cross School sub-surface dam.     

Determination of specific yield using a water balance approach – case study of Torla Odha watershed in the Deccan Trap province, Maharastra State, India

Specific yield is an essential parameter for any groundwater management plan. Volumetric analysis in the domain of groundwater budgeting for the non-monsoon months has been undertaken for a typical watershed of the Deccan basalt province. The Torla Odha watershed covers an area of over 22 km² on a third-order tributary of the westerly flowing Bhima River. The watershed receives a normal annual rainfall of 643 mm. The entire water demand is supplied by dug wells, which penetrate a shallow aquifer. The specific yield was estimated by comparing the monthly net volume of water removed from the aquifer, with the volume of aquifer de-saturated, based on monthly water level data. The estimated specific yield ranges from 0.0019 in May to 0.0173 in November with an average value of 0.0093. A correlation of the groundwater levels with the detailed geology suggests that the higher specific yield value (0.017) corresponds to dewatering of the weathered zone within the shallow aquifer. The specific yield of the massive basalt immediately below the weathered zone varies from 0.0089 to 0.0103. The underlying vesicular basalt, which is dissected by sheet joints, has a relatively higher specific yield (0.0121). The massive basalt, which forms the base of the shallow aquifer system, has a lower specific yield from 0.0019 to 0.0022.

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Résumé Le débit spécifique est un paramètre essentiel pour tout plan de gestion des eaux souterraines. Les analyses volumétriques, dans le cadre des bilans hydriques des eaux en dehors des mois de mousson, ont été entreprises pour un bassin-versant typique de la province basaltique du Deccan. Le bassin-versant du Torla Odha couvre une superficie de 22 km², et alimente l’affluent du troisième ordre de la rivière Bhima, qui coule vers l’Ouest. La pluviométrie annuelle atteint 643 mm. Toute la demande en eau es assurée par des puits foncés pénétrant dans l’aquifère phréatique. Le débit spécifique a été estimé en comparant le volume net mensuel d’eau captée dans l’aquifère, avec le volume de l’aquifère dé-saturé, basé sur les données des niveaux piézométriques mensuels. Le débit spécifique estimé s’étend entre 0,0019 en Mai et 0.173 en Novembre; la moyenne se situe à 0,0093. Une corrélation entre les niveaux des eaux souterraines et la géologie, suggère que les débits spécifiques les plus importants (0,017) correspondent aux zones altérées de l’aquifère phréatique. Le débit spécifique du massif basaltique, immédiatement sous la zone altérée, varie entre 0,0089 et 0,0103. Le basalte vésiculaire, situé juste en dessous et traversé par des diaclases parallèles, possède un débit spécifique sensiblement plus élevé (0,0121). Le basalte massif, qui forme la base de l’aquifère phréatique, possède un débit spécifique moins important, compris entre 0,0019 et 0,0022.

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Resumen El rendimiento específico es un parámetro esencial para cualquier plan de manejo de aguas subterráneas. Se ha llevado a cabo el análisis volumétrico, en el entorno de balance de aguas subterráneas, para los meses sin monzón de una cuenca típica de la provincia de basaltos Deccan. La cuenca Rorla Odha cubre un área de 22 km² en un tributario de tercer orden del Río Bhima que fluye al oeste. La cuenca capta una lluvia anual normal de 643 mm. La totalidad de la demanda de agua es abastecida por pozos manuales que penetran un acuífero somero. Se estimó el rendimiento específico al comparar el volumen neto mensual de agua removido del acuífero con el volumen de agua de-saturado estimado a partir de datos de niveles de agua mensuales. Los valores estimados de rendimiento específico varían de 0.0019 en mayo a 0.0173 en noviembre con un valor promedio de 0.0093. La correlación de niveles de agua subterránea con la geología de detalle sugieren que el valor más alto (0.017) de rendimiento específico corresponden con el desaguado de la zona de intemperismo dentro del acuífero somero. El rendimiento específico del basalto masivo que se encuentra inmediatamente debajo de la zona de intemperismo varía de 0.0089 a 0.0103. El basalto vesicular subyacente, el cual está disectado por fracturas laminares, tiene un rendimiento específico relativamente más alto (0.0121). El basalto masivo, que forma la base del sistema de acuífero somero, tiene un rendimiento específico más bajo el cual varía de 0.0019 a 0.0022. Palabras clave: basalto Deccan. India. Rendimiento específico. Recarga de agua subterránea. Balance hídrico.

     

Simulating the impacts of groundwater pumping on stream–aquifer dynamics in semiarid northwestern Oklahoma,USA

Visual MODFLOW, a numerical groundwater flow model, was used to evaluate the impacts of groundwater exploitation on streamflow depletion in the Alluvium and Terrace aquifer of the Beaver-North Canadian River (BNCR) in northwestern Oklahoma, USA. Water demand in semi-arid northwestern Oklahoma is projected to increase by 53% during the next five decades, driven primarily by irrigation, public water supply, and agricultural demand. Using MODFLOW’s streamflow routing package, pumping-induced changes in baseflow and stream leakage were analyzed to estimate streamflow depletion in the BNCR system. Simulation results indicate groundwater pumping has reduced baseflow to streams by approximately 29% and has also increased stream leakage into the aquifer by 18% for a net streamflow loss of 47%. The magnitude and intensity of streamflow depletion, however, varies for different stream segments, ranging from 0 to 20,804 m³/d. The method provides a framework for isolating and quantifying impacts of aquifer pumping on stream function in semiarid alluvial environments.

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Résumé  Visual MODFLOW, un modèle numérique d’écoulement des eaux souterraines, a été utilisé pour évaluer les impacts de l’exploitation de l’eau souterraine sur la réduction du régime de la rivière dans un aquifère d’alluvions et de terrasse de la Rivière canadienne Beaver-North (BNCR) au nord-ouest de l’Oklahoma, aux USA. La demande d’eau dans le nord-ouest semi-aride de l’Oklahoma devrait augmenter de 53% durant les cinq prochaines décennies, essentiellement du fait de l’irrigation, la demande en eau potable et la demande agricole. En utilisant le module numérique traitant les rivières dans MODFLOW, les changements sur le régime de base des cours d’eau induits par le pompage et la recharge par la rivière ont été analysés pour estimer la réduction du régime de la rivière du système BNCR. Les résultats de la simulation indiquent que le pompage de l’eau souterraine réduit le débit de base de la rivière de 18% pour une perte nette du débit de la rivière de 47%. L’importance et l’intensité de la réduction du débit de base, toutefois, varie selon le bief, de 0 à 20,840 m³/d. La méthode apporte un cadre pour isoler et quantifier les impacts sur le pompage de l’aquifère sur le fonctionnement de la rivière dans un environnement alluvial semi-aride.

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Resumen  El Visual MODFLOW, que es un modelo numérico de flujo de agua subterránea, fue usado para evaluar los impactos de la explotación del agua subterránea, en la disminución de la cantidad de flujo de una corriente superficial, relacionada al acuífero del aluvión y de la terraza del Río canadiense Beaver-North (BNCR) en Oklahoma del noroeste, EUA. Se proyecta que la demanda de agua aumentará en un 53%, en el sector semiárido de Oklahoma del noroeste, durante las próximas cinco décadas, principalmente debido a la irrigación, suministro de agua público, y la demanda agrícola. Mediante el uso del paquete especial para relaciones corriente superficial- acuífero (SFR) de MODFLOW, se analizaron cambios inducidos por el bombeo, tanto en el flujo base, como en el goteo del río, para estimar la disminución del flujo de la corriente en el sistema de BNCR. Los resultados de la simulación indican, que el bombeo de agua subterránea ha reducido el flujo base a los arroyos aproximadamente en un 29% y también ha aumentado el goteo del arroyo hacia el acuífero en 18%, resultando una pérdida neta del flujo del río de un 47%. La magnitud e intensidad de la disminución del flujo del río, sin embargo, varía en sus diferentes segmentos, oscilando de 0 a 20,804 m³/d. El método suministra un marco, para aislar y cuantificar los impactos del bombeo del acuífero, sobre el funcionamiento de una corriente superficial en los ambientes aluviales semiáridos.

     

Hydrogeology and hydrochemistry of a shallow alluvial aquifer,western Saudi Arabia

A hydrogeological and hydrochemical study was conducted on a shallow alluvial aquifer, Wadi Wajj, in western Saudi Arabia to assess the influence of protection measures on groundwater quality. The hydrochemistry was assessed up-gradient and down-gradient from potential contamination sources in the main city in dry and wet seasons prior to and after the installation of major drainage and wastewater facilities. Wadi Wajj is an unconfined aquifer where water is stored and transmitted through fractured and weathered bedrock and the overlying alluvial sediments. Natural recharge to the aquifer is about 5% of rainfall-runoff. Hydrochemistry of the aquifer shows temporal and seasonal changes as influenced by protection measures and rainfall runoff. Both groundwater and runoff showed similar chemical signature, which is mostly of chloride-sulfate-bicarbonate and sodium-calcium type. Groundwater downstream of the city, though of poorer quality than upstream, showed significant improvement after the installation of a concrete runoff tunnel and a wastewater treatment plant. Concentrations of many of the groundwater quality indicators (e.g., TDS, coliform bacteria, and nitrate) exceed US Environmental Protection Agency drinking-water standards. Heavy metal content is, however, within allowable limits by local and international standards. The chemical analyses also suggest the strong influence of stream runoff and sewage water on the groundwater quality.

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Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.

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Résumé Une étude hydrogéologique et géochimique a été menée sur l’aquifère phréatique alluviale Wadi Wajj dans l’Ouest de l’Arabie Saoudite afin d’évaluer l’influence de mesures de protection sur la qualité de l’eau souterraine. L’hydrogéochimie de l’eau a été étudiée en amont et en aval de sources potentielles de contamination dans la ville principale, pendant les saisons sèches et humides, avant et après l’installation de réseaux majeurs de drainage et d’eaux usées. L’aquifère Wadi Wajj est libre, l’eau est stockée et s’écoule dans les sédiments alluviaux et dans le socle fracturé et altéré sous-jacent. La recharge naturelle de l’aquifère représente 5% des eaux de pluie et de ruissellement. L’hydrogéochimie de l’eau de l’aquifère montre que les changements saisonniers et temporaires sont influencés par les mesures de protection et par le ruissellement des eaux pluviales. L’eau souterraine et l’eau de ruissellement ont présenté le même faciès chimique, de type bicarbonatée-sulfatée-chlorée et calco-sodique. En aval de la ville, l’eau souterraine, bien que de moins bonne qualité qu’en amont, a présenté une nette amélioration après l’installation d’un système de récupération et d’une station de traitement des eaux usées. Les concentrations de plusieurs paramètres indicateurs de la qualité de l’eau (tels que la charge totale dissoute, les coliformes, et les nitrates) dépassent les normes de potabilité de l’eau de consommation de l’agence américaine de la protection de l’environnement. Les teneurs en métaux lourds en revanche n’excèdent pas les normes locales et internationales. Les analyses chimiques indiquent aussi l’influence importante de l’écoulement par ruissellement et des eaux usées sur la qualité de l’eau souterraine.

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Resumen Un estudio hidrogeológico e hidroquímico fue hecho en un acuífero somero de Wadi Wajj, en Arabia Saudi oeste para evaluar la influecia de medidas de protección en la calidad del agua subterránea. La hidroquímica fue evaluada gradiente-arriba y gradiente-abajo de las fuentes potenciales de contaminación de la ciudad principal durante las estaciones seca y lluviosa, antes y después de la instalación de sistemas principales de drenaje y aguas servidas. Wadi Wajj es un acuífero no-confinado donde el agua es almacenada y transmitida a través de roca fracturada y meteorizada, y los sedimentos aluviales que le sobreyacen. La recarga natural del acuífero es de cerca del 5% de la precipitación-escorrentía. La hidroquímica del acuífero muestra cambios temporales y estacionales influenciados por las medidas de protección y la escorrentía de precipitación. Ambas, agua subterránea y escorrentía mostraron composición química similar, siendo mayoritariamente de tipos cloruro-sulfato-bicarbonato y sodio-calcio. El agua subterránea aguas arriba de la ciudad, aunque de calidad más pobre que aguas abajo, mostró significante mejoría después de la instalación de un tunel de concreto para escorrentía y una planta de tratamiento de aguas servidas. Las concentraciones de muchos de los indicadores de calidad de agua subterránea (e.g., STD, coliformes, y nitrato) exceden los estándares de la Agencia de Protección Ambiental USA para agua potable. El contenido de metales pesados está, sin embargo, dentro de los límites permisibles de los estándares locales e internacionales. Los análisis químicos también sugieren la fuerte influencia de la escorrentía y aguas residuales en la calidad del agua subterránea.

     

Mineralogy of suspended sediment in three karst springs

Springs in karstic carbonate rocks frequently carry a sediment load as well as a dissolved load. Analysis of morphology and mineralogy of suspended sediment from three contrasting karst springs reveals a suite of clastic particles that reflect both source areas and processes that take place within the aquifer. Nolte Spring in Lancaster County, Pennsylvania, USA, discharges sediment of apparently precipitated calcite, indicating that at some point in the aquifer or vadose zone, water exceeds saturation with respect to calcite. Sediment morphologies and chemical conditions in the aquifer point to two different scenarios for this precipitation. The other two springs, Arch Spring in Blair County, Pennsylvania and Bushkill Spring in Northampton County, Pennsylvania, show no evidence of calcite precipitation. Arch Spring discharges mainly layer silicates, while Bushkill Spring discharges mainly silica.

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Resumen Los manantiales en rocas carbonatadas karstficadas tienen frecuentemente una carga de sedimentos y de sólidos disueltos. Los análisis de la morfología y mineralogía de los sedimentos suspendidos de tres manantiales kársticos contrastados revela un conjunto de partículas clásticas que reflejan ambas áreas fuente y los procesos que tienen lugar dentro del acuífero. Nolte Spring en el Condado de Lancaster, Pennsylvania, USA, descarga sedimento de calcita aparentemente precipitada indicando que en cierto punto del acuífero o en la zona vadosa, el agua supera la saturación con respecto a la calcita. La morfología de los sedimentos y las condiciones químicas en el acuífero apuntan a dos escenarios diferentes para esta precipitación. Los otras dos manantiales, Arch Spring en el Condado de Blair, Pennsylvania y Bushkill Spring en el Condado de Norhtampton, Pennsylvania, no muestran evidencia de precitación de calcita. Arch Spring descarga principalmente filosilicatos mientras que Bushkill Spring descarga fundamentalmente Sílice.

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Résumé Les sources situées en contexte carbonaté karstique charrient fréquemment, outre les matières dissoutes, une charge solide. La morphologie et la minéralogie des sédiments en suspension issus de trois sources karstiques de caractéristiques distinctes ont été analysées : une série de particules clastiques, reflétant à la fois les secteurs des sources et les processus internes de l’aquifère, en ressort. Les sédiments issus de Nolte Spring (Comté de Lancaster, Pennsylvanie, Etats-Unis) sont constitués de calcite apparemment précipitée: ceci indique que l’eau atteint la sursaturation vis-à-vis de la calcite à un certain point de l’aquifère ou de la zone non-saturée. La morphologie des sédiments et les conditions chimiques au sein de l’aquifère mènent à deux scénarii différents pour expliquer cette précipitation. Les deux autres sources, Arch Spring (Comté de Blair, Pennsylvanie) et Bushkill Spring (Comté de Northampton, Pennsylvanie), ne présentent aucun indice de précipitation de calcite. Arch Spring exporte essentiellement des phyllosilicates, alors que la silice est majoritaire à Bushkill Spring.

     

Groundwater flow modelling of the regional aquifer of the Pampa del Tamarugal,northern Chile

The Pampa del Tamarugal Aquifer (PTA) is an important source of groundwater in northern Chile. In this study, a groundwater flow model of this aquifer is developed and calibrated for the period 1983–2004. The model reproduces the observed flow-field and the water balance components reasonably well. Five scenarios are defined to evaluate the response to different pumping situations. These scenarios show that groundwater heads will continue to decrease with the present pumping discharge rates. To account for variations in the model results due to uncertainties in average recharge rates, randomly generated recharge realizations with different levels of uncertainty are simulated. Evaporation flow rates and groundwater flowing out of the modelled area seem unaffected by the recharge uncertainty, whereas the storage terms can vary considerably. For the most intensive pumping scenario under the generated random recharge rates, it is unlikely that the cumulative discharged volume from the aquifer, at the end of the simulation period, will be larger than 12% of the estimated groundwater reserve. Fluctuations in simulated groundwater heads due to uncertainties in the average recharge values are more noticeable in certain areas. These fluctuations could explain unusual behaviour in the observed groundwater heads in these areas.

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Resumen El Acuífero de la Pampa del Tamarugal (PTA) es una fuente importante de agua subterránea en el norte de Chile. En este estudio se desarrolla y calibra un modelo de flujo de agua subterránea para el periodo 1983–2004. El modelo reproduce razonablemente bien el campo de flujo observado y los componentes del balance hídrico. Se definen cinco escenarios para evaluar la respuesta a diferentes situaciones de bombeo. Estos escenarios muestran que con las tasas de descarga de bombeo actuales las presiones de agua subterránea continuarán en descenso. Para explicar las variaciones en los resultados del modelo debidas a incertidumbres en tasas de recarga promedio se han simulado realizaciones de recarga generadas aleatoriamente con diferentes niveles de incertidumbre. Las tasa de flujo por evaporación y el agua subterránea que fluye fuera del área modelizada parecen no haber sido afectadas por la incertidumbre en recarga mientras que los términos de almacenamiento pueden variar considerablemente. Para el escenario de bombeo más intenso, bajo las tasas de recarga generadas aleatoriamente, no es probable que el volumen descargado acumulado del acuífero al final del periodo de simulación sea mayor del 12% de la reserva de agua subterránea estimada. Las fluctuaciones en las presiones simuladas de agua subterránea debido a las incertidumbres en los valores de recarga promedio son más notorios en ciertas áreas. Las fluctuaciones podrían explicar el comportamiento inusual en las presiones de agua subterránea observadas en estas áreas.

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Résumé L’aquifère de la Pampa del Tamarugal (PTA) représente une importante source d’eau souterraine dans le Nord du Chili. Dans cette étude, un modèle d’écoulement souterrain de cet aquifère est réalisé et calibré pour la période 1983–2004. Celui-ci reproduit le champs d’écoulement observé et les composantes du bilan d’eau raisonnablement bien. Cinq scénarios sont définis pour évaluer la réponse du système à des conditions de pompage différentes. D’après ces scénarios, les niveaux piézomètriques vont continuer à baisser sous l’effet des taux de pompage actuels. Pour tenir compte de la variabilité des résultats du modèle due aux incertitudes sur les taux de recharge moyens, des épisodes de recharge, générés aléatoirement et présentant différents niveaux d’incertitude sont simulés. Les taux d’évaporation et l’eau souterraine s’écoulant hors de la zone modélisée semblent non affectés par l’incertitude sur la recharge, les termes d’emmagasinement en revanche peuvent varier considérablement. Dans le cas du scénario avec le pompage le plus important et des taux de recharge aléatoires, il est peu probable que le volume cumulé pompé hors de l’aquifère à la fin de la simulation atteigne une valeur supérieure à 12% de la réserve d’eau souterraine estimée. Les fluctuations des niveaux piézomètriques simulés liées aux incertitudes sur les recharges moyennes sont plus perceptibles dans certaines zones. Ces fluctuations pourraient expliquer un comportement inhabituel des niveaux piézomètriques observés dans ces zones.

     

Strontium-Isotope Studies Of Chloride-Contaminated Groundwater,Denmark

Saline groundwater has three principal origins in Denmark: 1) Seawater infiltration into nearcoastal aquifers, 2) saline formation water in aquifers of marine sedimentary origin, and 3) intrusion of brines from deep saline formation waters and evaporitic deposits in the subsurface. Strontium-isotope studies of chloride-contaminated groundwater from a Quaternary sandy aquifer at Stautrup Waterworks, Denmark, indicate that the groundwater is heavily influenced by saline formation water from underlying Oligocene marine mica clay. Thus, strontium isotopic hydrochemical criteria were successfully used to identify the sources of saline groundwater.

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RESUMEN: La salinidad en las aguas subterráneas de Dinamarca tiene tres orígenes principales: 1) Infiltración de agua marina en acuíferos costeros, 2) agua de formación salina en acuíferos de origen sedimentario marino, y 3) intrusión de salmueras procedentes de aguas salinas de formaciones profundas y de depósitos evaporíticos subterráneos. Estudios isotópicos del estronico en las aguas subterráneas contaminadas or cloruros en un acuífero arenoso Cuaternario en Stautrup Waterworks, Dinamarca, indican que el agua está fuertement influenciada por el agua de formación salina correspondiente a una capa inferior de micas arcillosas oligocénicas. Por tanto, los criterios hidroquímicos isotópicos se pudieron utilizar satisfactoriamente para identificar las fuentes de salinidad de las aguas subterráneas.

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RéSUMé: La salinité des aux souterraines du Danemark possède trois origines principales: 1) l'intrusion d'eau de mer dans les aquifères littoraux, 2) les eaux connées des sédiments marins constituant l'aquifère, 3) la remontée dans les aquifères superficiels de saumures provenant d'eaux connées de sédiments et de formations évaporitiques profonds. L'étude des isotopes du strontium d'eaux souterraines chargées en chlorures d'un aquifère sableux du Quaternaire du champ captant de Stautrup (Danemark) montre que le chimisme des eaux souterraines est fortement marqué par les eaux connées des argiles micacées marines sous-jacentes de l'Oligocène. Des critères hydrochimiques des isotopes du strontium ont par conséquent permis d'identifier les sources de la salinité d'eaux souterraines.

     

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

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

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

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

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