Flow Of Groundwater From Soil To Crystalline Rock

Knowledge of groundwater flow from soil or surface water to crystalline bedrock has usually been derived from indirect studies of drawdown in soil due to underground constructions, as well as from analysis of water chemistry and from tracer experiments. Infiltration into the bedrock occurs at specific sites where suitable combinations of geological and hydrological variables exist. Flow from soil to rock in the saturated zone occurs where conductors in the bedrock, such as fractures and fracture zones, are hydraulically connected to a groundwater reservoir in permeable soil or to horizons of permeable and constructive material in heterogeneous soil. Of particular importance for infiltration are the hydraulic conditions of the contact zone between soil and rock. A thin layer of silt on the bedrock surface often blocks the water flow. The micro-topography of the bedrock surface is important since fracture zones usually give depressions in the surface, in which accumulations of sorted and conductive material often can be found. A strong heterogeneity in the infiltration from soil to rock is evidenced by statistical analyses of the flow related to various geological and hydrogeological variables, as well as from analyses of groundwater chemistry and tracer experiments. In order to estimate the infiltration from soil to rock and to carry out mathematical modelling of the groundwater flow, it is necessary to have a good knowledge of the hydraulic conditions of the superficial rock and soil as well as of the conditions at the soil/bedrock contact zone. Information on the saturated flow from soil to rock is essential for calculation of water budgets, for assessments of spread of pollutants and for estimations of leakage into underground constructions.

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Résumé: Les connaissances sur les écoulements souterrains des sols ou des eaux de surface res le substratum cristallin ont été généralement établies par des études indirectes sur le drainage des sols par des constructions souterraines, ainsi que par l'etude du chimisme des eaux et par des expériences de tra?age. L'infiltration dans le substratum se produit en des lieux particuliers oè les variables géologiques et hydrologiques possèdent en même temps des valeurs favorables. L'écoulement du sol vers la roche en milieu saturé intervient là où les axes drainant du substratum, tels que les fractures et les zones fracturées, sont hydrauliquement connectés à une nappe dans un sol perméable ou à des horizons de matériel perméable dans un sol hétérogène. Les conditions hydrauliques régnant au contact sol/roche jouent un r?le capital pour l'infiltration. Un fin niveau de silt à la surface du substratum suffit souvent à empêcher l'écoulement. La microtopographie de la surface du substratum est importante, car souvent des zones de fractures produisent des dépressions, où sont fréquemment observées des accumulations de matériel trié et perméable. Une forte hétérogénéité de l'infiltration du sol vers la roche est mise en évidence grace à des analyses statistiques de différentes variables géologiques et hydrologiques déterminant l'écoulement, ainsi que grace au chimisme de l'eau souterraine et aux tra?ages. Les information sur les écoulements en milieu saturé du sol vers la roche sont nécessaires pour calculer les bilans hydriques et la dispersion des polluants et pour estimer les fuites vers les ouvrages souterrains.

     

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.     

Morphotectonic Methods To Infer Groundwater Flow Under Conditions Of Scarce Hydrogeological Data – The Case Of Northern Arava,Israel

In areas characterized by flat and weakly incised relief built of young and lithologically uniform sediments, structural and tectonic maps are often nonexistent or are of no great avail. Under such conditions, the regional morphotectonic analysis of the study area may be a useful method to produce the required basic hydrogeological information. The method consists of two basic steps: (1) definition of stream orders and, (2) the preparation of isobase maps. In the research of Quaternary geology, isobase surface analysis is regarded as a means for identifying young tectonic processes. The morphotectonic map is the final derivative of isobase maps. It portrays the basic lineaments or dislocation lines derived by analyzing deviations in the directions of isobase lines, of their spreading or compression, and of deviations between axes of valleys. The morphotectonic map presented in this paper portrays several major morphostructural units within the Arava graben, in the area between the Dead Sea and Nahal Paran. When combined with hydrological data from boreholes, it facilitates elucidation of groundwater flow paths and salinization focci controlled by structural elements.     

Development Of A Strategy To Monitor Groundwater Quality On A National Scale South Africa

AbstractLittle is known about the spatial distribution of groundwater quality on a national scale in South Africa. The effective management of the country's groundwater resources is thus difficult, and a need exists for a national network for monitoring groundwater. A literature-based project was initiated with the aim of identifying practical strategies to be used in the establishment of the desired network. Prior to identifying possible strategies, a statement of monitoring-network objectives was developed. Cognisance was also taken of special constraints and considerations, such as responsibility and funding. Various approaches and strategies for establishing national or regional monitoring networks were evaluated, the most appropriate of which were proposed for use in the establishment of a South African network. The strategies included aspects such as information needs, available resources, monitoring frequencies, funding and the use of a pilot-scale study to initiate the netwotk. A responsible person and a review commitee should be appointed and be responsible for the establishment of the network. Some technical issues had to be considered owing to their impact on the strategies to be adopted. The employment of an empirical approach and a hierarchical approach to the development of the network were also considered essential. Work on the network has subsequently started, and many of the proposed strategies have been adopted. RÉSUMÉ: On connaît peu de choses en matière de distribution spatiale de la qualité de l'eau à l'échelle du pays en Afrique du Sud. La gestion efficace des ressources en eaux souterraines du pays est de ce fait difficile; aussi un réseau national de surveillance de la qualité des eaux souterraines est nécessaire. Un programme, s'appuyant sur une analyse documentaire, a été lancé dans le but d'identifier les stratégies pratiques à mettre en oeuvre pour créer ce réseau. Avant d'identifier les différentes stratégies, les objectifs d'un tel réseau de surveillance ont été définis. On a aussi pris en compte des contraintes particulières et des considerations telles que les responsabilités et le financement. Differéntes approches et stratégies pour établir un réseau national de surveillance ont été soumises à évaluation; les plus appropriées ont été proposées pour la création d'un réseau en Afrique du Sud. Les stratégies prennent en compte des aspects comme les besoins d'information, les ressources disponibles, les fréquences de surveillance, le financement et le recours à des études sur sites de réferénce pour lancer le réseau. Un responsable et une commission de contrôle doivent être nommés pour prendre en charge la mise en place de ce réseau. Certains choix techniques doivent être pris en considération quant à leur impact sur les stratégies à adopter. Le recours à une approche empirique et à une approche hiérarchique pour mettre en place ce réseau a aussi été considéré comme essentiel. Le travail sur le réseau a ainsi pu commencer, et la plupart des stratégies proposées ont été adoptées. RÉSUMÉ: Se tiene un conocimiento reducido acerca de la distribución espacial de la calidad de las aguas subterráneas a escala nacional en Sudáfrica. Debido a ello, la gestión efectiva de los recursos hidrogeológicos nacionales es difícil, y se hace necesaria una red nacional de muestreo. Se inició un proyecto bibliográfico con el propósito de identificar estrategias prácticas para el establecimiento de la citada red. Previo a la identificación de posibles estrategias, se planteó una declaración de objetivos de la red de muestreo. Se tuvieron en cuenta tambeén restricciones y consideraciones especiales tales como responsabilidad y financiación. Se evaluaron diversas estrategias para la puesta en marcha de redes nacionales o regionales, y se propusieron las más apropiadas para el establecimiento de una red sudafricana. Las estrategias incluían aspectos tales como información necesaria, recursos disponsibles, frecuencias de muestreo, financiación y el uso de un estudio a escala piloto para la puesta en marcha de la red. Una persona responsable y un comité de revisión deberían ser nombrados y responsabilizarse del establecimiento de dicha red. Algunos aspectos técnicos se consideraron dado su impacto potencial en las estrategias a adoptar. El empleo de un enfoque empírico y de un enfoque jerárquico para el desarrollo de la red se consideraron también esenciales. El trabajo en la red ya ha empezado y muchas de las estrategias propuestas han sido adoptadas.     

Estimation Of Base Level For An Aquifer From Recession Rates Of Groundwater Levels

A model is presented that calculates a base level for an aquifer, assuming that the aquifer can be approximated by a linear reservoir. The base level is geologically dependent and can be seen as a drainage level for the aquifer that represents the lowest groundwater level that will occur from groundwater flow only. The base level affects groundwater-level variations and can be used to help estimate flow paths. Types of information needed to estimate this parameter are groundwater-level records, from which recession rates are calculated, and a recession curve. The recession curve is a function of the properties of the aquifer, and from it the base level is evaluated together with an aquifer parameter that describes the hydrogeological properties. Data from an area in the Groundwater Network in Sweden are used as an example. The results are consistent with the topography and hydrology of the area. Two factors affect the accuracy of the results: the time resolution of the groundwater-level data and the length of the water-level record.     

Contribution Of Spray Irrigation Of Wastewater To Groundwater Contamination In The Karst Of Southeastern Minnesota,USA

A vegetable- and meat-canning facility located in the karst of southeastern Minnesota disposes ≈2.85×10⁵ m³ yr^?1 of wastewater by spray irrigation of an 83.7-ha field located atop the local groundwater divide. Cannery effluent contains high levels of chloride and nitrogen (organic and ammonia), in excess of 7000 mg/l and 400 mg/l, respectively. Nitrate-nitrogen concentrations are generally < 5 mg/l. Agricultural, domestic, and municipal sources of chloride and nitrate are common in the region, and water supplies frequently exceed the drinking-water limit for nitrate-nitrogen of 10 mg/l. Fifty-two area wells and thirteen surface-water locations were sampled and analyzed for five ionic species, including: chloride (Cl), nitrate-nitrogen (NO₃-N), sulfate (SO₄), nitrite-nitrogen (NO₂-N), and phosphate (PO₄). Two distinct chloride plumes flowing outward from the groundwater divide were identified, and 65% of the wells sampled had nitrate-nitrogen concentrations in excess of 10 mg/l. The data were divided into two groups: one group of samples from wells located near the canning facility and another group from outside that area. A correlation coefficient of R²= 0.004 for Cl vs. NO₃-N in the vicinity of the irrigation fields indicates essentially no relationship between the source of Cl and NO₃. In areas of agricultural and domestic activities located away from the cannery, an R² of 0.54 suggests that Cl and NO₃ have common sources in these areas.     

三种地下水水质评价方法的应用对比分析

本文给出了目前地下水水质评价中,常用的单项组分评价方法、F值法和模糊综合评判法基本原理。并运用这三种方法分析了北京市大兴区地下水水质,阐述各种方法的优缺点及适用条件,为地下水水质评价评价方法选用提供依据。     

A Model For the Effects Of Point-Source Emission Of Aerosols On Groundwater Systems

The effect of natural aerosols on groundwater chemistry is widely accepted, but the effects of anthropogenic aerosol emissions have received relatively little study. This sensitivity analysis examines the factors most significantly influencing the concentration of aerosols in groundwater. Processes include aerosol dispersion from a point source, deposition on the land surface , transport through the unsaturated zone, and mixing with underlying groundwater. The composite simulation model integrates well-documented models for the atmospheric, unsaturated-zone, and saturated-zone systems; models were chosen which could use the most readily obtainable or estimated input parameters. The analysis indicates that point-source aerosol contaminants possess a significant potential to affect aquifer water quality adversely. Furthermore, aerosols may have an impact on background concentrations on a regional scale. The key parameters are the source concentration, net infiltration, transport-velocity distributions in the unsaturated zone, and depth of the water table. We surmise that instances where groundwater contaminant dispersal greatly exceeds predicted travel times could be the result of aerosol contamination and not underestimations of seepage velocities or hydrodynamic dispersion. Aerosol contamination of groundwater should not be dismissed a priori. Résumé: L'impact des aérosols naturels sur la chimie des eaux souterraines est bien connu; mais celui provoqué par les émissions d'aérosols produits par l'homme a été bien peu étudié. Dans ce travail, les facteurs qui influencent de manière significative la concentration en aérosols des eaux souterraines ont été examinés en détail. Les processus en cause comprennent la dispersion de l'aérosol à partir d'une source ponctuelle, le dépôt à la surface du sol, le transport dans la zone non saturée et le mélange avec l'eau de la nappe. Le modèle composite de simulation intègre des modèles bien connu pour l'atmosphère, la zone non saturée et la zone saturée; les modèles choisis sont ceux qui utilisent les paramètres d'entrée les plus faciles à obtenir ou à estimer. L'analyse indique que les contaminants produits par une source ponctuelle peuvent affecter significativement de façon défavorable la qualité des eaux souterraines. En outre, les aérosols peuvent avoir un impact sur les concentrations originelles à l'échelle régionale. Les paramètres-clés sont la concentration à la source, l'infiltration nette et la profondeur de la surface piézométrique. Nous soupçonnons que dans les cas où la dispersion de polluants dans un aquifère dépasse largement les temps de transit prédits par les modèles, il se pourrait que cela soit dû à une contamination par des aérosols et non à une surestimation des vitesses d'infiltration ou de la dispersion hydrodynamique. La contamination des eaux souterraines par des aérosols ne doit pas être rejectée a priori.     

Estimating And Modifying The Effects Of Agricultural Development On The Groundwater Balance Of Large Wheatbelt Catchments

Seven large catchments, cleared progressively from 1912 to 1985, were studied to determine the groundwater conditions for salinization of both the pristine and disturbed environments. Detailed drilling was conducted to provide information on the nature and didtribution of the physical and chemical properties of these groundwater systems. First-order estimates of recharge and discharge rates were derived from the groundwater balance, chloride mass balance, and specific yield techniques. Recharge rates under pristine conditions estimated from the groundwater balance method were of the order of 0.02–0.14 mm/yr and 0.05–3.0 mm/yr using the chloride method. Recharge was greatest in the deep sandplain and arkosic-outcrop soil associations and least in the heavy textured midslope and valley soils. Higher rates were obtained from the specific yield technique, where recharge under current agricultural conditions was considered to be between 6 and 10 mm/yr. Recharge rates of up to 30 mm/yr were noted when flooding of the sandy-textured, valley floor soils occured. Clearing of the native vegatation for agriculture is estimated to have increased groundwater recharge by between one and three orders of magnitude. Equilibrium groundwater balance estimates suggest that discharge rates have only increased ten-fold. As a result of the changes to the water balance, 5–30% of particular catchments may need to become discharge areas to balance increased recharge of 6–10 mm/yr. Native woodlands and halophyte communities are considered to have played an important role in providing a complex discharge mechanism before clearing. The management of catchments to contain soil salinity should include improved recharge control systems using specialized crop rotations. To date, however, little evidence of the success of this method exists. Therefore, discharge enhancemnet should also become a part of catchment management systems. Discharge can be manipulated by planting phreatophytic vegetation and by pumping groundwater from basement aquifers to improve agricultural water supplies. The results presented in this paper suggest that discharge enhancement has an important role to play and, as a part of integrated catchment water management, has the potential to control and eventually reduce dryland salinity     

三种水文模型不确定性分析方法比较

模型不确定性研究是水文科学的重要课题。以尼泊尔Bagmati流域为案例,采用了马尔科夫链蒙托卡罗(Markov Chain Monte Carlo)、蒙托卡罗(Monte Carlo)和拉丁超立方体(Latin Hypercube)等三种方法,分析了水箱模型输出成果的不确定性,并将三种方法所获得参数不确定性进行了比较。另外,运用Meta-Gaussian模型计算了总体不确定性,在基于所采用的似然函数基础上,对由参数导致模型输出的不确定性和模型输出的总体不确定性进行了比较。结果显示,模型的不确定性比参数不确定性更为重要,同时也表明,尽管蒙托卡罗和拉丁超立方体两种模拟方法产生几乎相同的结果,但两者都与马尔科夫链蒙托卡罗方法有很大的不同。     

湖泊沉积物中三种磷提取方法比较

水体沉积物中磷的分级提取没有统一的方法,大多数的提取方法只对沉积物中无机磷(IP)进行了研究,有机磷(OP)是作为一个整体被研究,OP的形态尚不清楚。文章探讨了SMT法、Ivanoff法和Golterman法三种方法对湖泊沉积物中磷形态提取的特征,分析了各方法应用于IP和OP形态提取的联系和差别。结果表明SMT法提取的钙磷(Ca-P)是Golterman法提取Ca-P的16倍,Golerman法提取的铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是SMT法提取的近3倍。从OP提取结果来看,Goterlman法>Ivanoff法>SMT法,Golterman法和Ivanoff法提取的酸可提取有机磷相差较大,其他形态OP含量则相当。研究结果对于沉积物磷形态分析提取方法的合理选择具有指导意义。     

海相烃源岩的正反演对比分析

海相优质烃源岩有效的评价体系是海相地层油气勘探开发中的关键问题之一.沉积盆地内保存的残余有机质从生物物质到烃源岩的演化过程经历了两个阶段, 即从生物物质到沉积有机质的形成阶段和从沉积有机质到残余有机质的烃源岩形成阶段, 后者包括沉积有机质在未熟阶段经历生物化学作用成为埋藏有机质和在成熟-过成熟阶段经历热解作用成为残余或风化残余有机质两个亚阶段.烃源岩反演分析是利用残余或风化残余有机质的量来推断埋藏有机质的量或者原始生烃潜力.而正演分析则是根据沉积物沉积环境、生物物质及其介质物理化学条件特征运用地球生态学、地球微生物学、分子地球生物学和生物地球化学方法推断沉积有机质的量, 甚至推断埋藏有机质的量, 进而评估烃源岩的原始生烃潜力, 也就是利用生物生产力和保存环境等综合分析沉积有机质的量.正反演对比分析相互验证和相互补充, 更好地揭示了烃源岩基本特征, 为海相优质烃源岩的预测和评价提供了有效的研究方法.      

The Influence Of Precambrian Metamorphic Rocks On Groundwater In The Chyulu Area,Kenya

The Chyulu Area is characterized by an extensive contact between the Precambrian metamorphic rocks and the overlying volcanic rocks. The area underlain by metamorphic rocks is characterized by lowlands with an average altitude of between 400–900m above mean sea level (amsl) and the area underlain by volcanic rocks forms the Chyulu Hills with an altitude of between 1200m and 2000m amsl. The area is bounded by latitudes 2°5’ and 3°5’ south and longitudes 37°20’ and 38°35’ east. The geology of the area has been critically examined to evaluate its impact on groundwater. Springs at the contact zone are located at specific points that could have either geological or paleogeographic control. The chemical quality of the groundwater varies with rock type. This indicates that the metamorphic and volcanic rock aquifers are not interconnected. Although the groundwater is important for present and future tourism and agricultural development of the area, its quantity has not been satisfactorily assessed. There is an urgent need to quantify the groundwater resource of the area in order to ensure its optimum development and utilization.     

略论脉钨矿床“矿物微粒浓差运离分带理论”之不能成立

《脉状钨矿床成矿预测理论》引用了一些流体力学的基本理论,提出脉钨矿床“矿物微粒浓差运离分带理论”(简称“浓差理论”)。其基本论点是:成矿物质以矿物微粒的形式在层流着的成矿热液中进行搬运、沉淀;在矿液运移过程中,不同矿物原始浓度差影响到搬运的距离,浓度大的搬运距离小,浓度小的搬运距离大;浓度大的先析出,浓度小的后析出。众所周知,引用别门科学的理论要有一定的前提。把流体力学理论应用于研究脉钨矿床的成矿过程,就必须考虑成矿机理是否符合流体力学所要求的时空模型;假设成矿物质以矿物微粒形式搬运、沉淀,就必须考虑成矿流体对矿物微粒的起动能力和迁移能力。“浓差理     

三峡库区地质灾害监测中几种常用方法之比较

从传统技术手段、特殊测量方法和最新测量技术等几方面入手,介绍了目前三峡库区地质灾害变形监测中几种常见的方法和技术手段,同时比较分析了不同方法和技术手段在不同的地质灾害变形监测中应用的优缺点。     

氢氧化镁处理含铬废水的研究

用硫酸亚铁将废水中Ｃｒ（Ⅵ）还原成Ｃｒ（Ⅲ）,再用氢氧化镁乳液和废水中的酸,使铬离子,铁离子氢氧化物沉淀,澄清分离,这样含铬废水经处理后,铬的含量及ｐＨ值有达到排放标准,该方法操作简便,效果显著。     

论与斑岩矿床有关的矿化角砾岩成因类型及其地质意义

伴随有各类矿化角砾岩的斑岩矿床是深成源岩在浅成-超浅成条件下侵位-矿化的产物。本文详细阐述了与斑岩矿床有关的各类矿化角砾岩的地质特征、成因分类和识别标志,并从中国独特的构造环境出发,对与矿化角砾岩有关的各种地质现象作了初步剖析,指出矿化角砾岩的形成从根本上讲是深成岩浆侵位的多旋回性造成的,以岩浆水为主体的热流体是含矿斑岩体系从封闭环境转为开放环境的主要动力条件。因此,矿化角砾岩不仅是金属元素的原始富集条件,而且是重要的找矿标志之一。我国与斑岩矿床有关的矿化角砾岩的主要成因类型为爆破角砾岩、侵入角砾岩、火山角砾岩等。多种角砾岩的叠加现象十分明显,热液交代角砾岩的叠加作用为矿化过程的指示标志.