Modeling of complex multi-aquifer systems for groundwater resources evaluation—Swidnica study case (Poland)

An example of groundwater resources evaluation methodology by numerical modeling in the complex, unconsolidated, multi-aquifer system of the Swidnica area (~627 km²) is presented. In this study Groundwater Modeling System (GMS) was used to develop a conceptual model on the basis of data from several hundred boreholes and to calibrate a numerical, multi-aquifer model. A steady state calibration was performed using historical natural groundwater table (quasi-natural simulation) data and abundant pumping test transmissivity data. The calibrated recharge was first spatially distributed based on surface lithology and then adjusted until a good match between calculated and measured heads was obtained. The quasi-natural simulation budget input of ~165,000 m³/day consisted of 40.5% of lateral inflow from the SW fault model boundary, 34.5% of average net recharge from precipitation, 13% of infiltration from the Mietkowskie Lake and 12% of river infiltration. The budget output (the same as input) consisted of ~ 88% of river drainage and ~ 12% of lateral outflow. The final, abstraction-influenced simulation representing the current stationary condition was used to verify the model by cross referencing present well drawdowns with well abstractions and by comparison of the groundwater discharge to the rivers with the field baseflow measurements. In this simulation, the total well abstraction of ~53,000 m³/d resulted in 9% increase in overall water balance up to ~180,000 m³/day, 38% increased river infiltration, 24% reduced river drainage, 17% reduced lateral outflow and ~3 times increased downward leakage to the deepest, productive aquifer. The Swidnica study case shows an example, which analyzes an impact of well abstractions on the decline of groundwater table and river discharges, concluding that reserves of renewable water resources are still available. It shows also, that by setting up a conceptual model within the numerical model environment and by applying a quasi-3D solution, complex multi-aquifer systems can be well and efficiently modeled.

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Resumen Se presenta un ejemplo de metodología de evaluación de recursos de aguas aubterráneas por medio de modelación numérica en el sistema multi-acuífero, complejo, no consolidado del área de Swidnica (~627 km2). Em este estudio se utilizó un sistema de modelamiento de aguas subterráneas (GMS) para desarrollar un modelo conceptual sobre la base de datos de varios cientos de pozos y para calibrar un modelo multi-acuífero numérico. Se llevó a cabo calibración de un estado constante mediante el uso de datos históricos del manto de aguas subterráneas (simulación casi natural) y de abundantes datos de transmisividad de las pruebas de bombeo. En primer lugar se distribuyó la recarga calibrada en base a la litología de superficie y luego se ajustó hasta obtener una buena correlación entre las cimas calculadas y las medidas. El casi natural presupuesto en la simulación de ~165,000 m3/día consistió de 40.5 % de influjo lateral del límite del modelo de la falla SO, 34.5% de recarga neta promedio de precipitación, 13 % de infiltración del lago Mietkowskie y 12% de infiltración de los ríos. El presupuesto de los productos (output) (igual que el input)consistió de ~ 88 % de drenaje de los ríos y ~ 12 % de flujo lateral. La simulación final, influida por la abstracción, que representa la condición estacionaria actual se utilizó para verificar el modelo mediante la verificación cruzada de los conos de abstracción actuales con abstracciones de los pozos y mediante la comparación de la descarga de aguas subterráneas a los ríos con las medidas de flujo de base de terreno. En esta simulación, la abstracción total de los pozos de ~53,000 m3/d dio como resultado un incremento de 9 % en el balance de gua total de hasta ~180,000 m3/día, un incremento de 38 % infiltración de los ríos, una reducción de 24 % del drenaje a los ríos, una reducción de 17 % del eflujo lateral y un incremento de ~3 veces de filtración hacia abajo al acuífero má profundo productivo. El caso de estudio Swidnica muestra un ejemplo que analiza el impacto de las instalaciones de abstraccion de pozos sobre el decrecimiento del mato de aguas subterráneas y descargas de ríos. Sin embargo, la conclusión es que las reservas de recursos aguas renovables están disponibles todavía. También muestra que los sistemas multi-acuíferos complejos se puede modelar eficientemente y satisfactoriamente al establecer un modelo conceptual dentro del ambiente de un modelo numérico y mediante la aplicación de soluciones casi 3D.

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Resumé Un exemple méthodologique dévaluation des ressources en eau souterraine par modélisation numérique dun système aquifère multiple complexe et non-consolidé de la région de Swidnica (~627 km2) est présenté. Le système de modélisation de leau souterraine GMS (Groundwater Modeling System) est utilisé afin de développer un modèle conceptuel basé sur les données provenant de plusieurs centaines de puits, ainsi que pour caler le modèle numérique daquifère multiple. Une calibration en régime permanent a été effectuée en utilisant les données historiques du niveau naturel de la nappe phréatique (simulation quasi-naturelle) et les données de transmissivité provenant de nombreux essais de pompage. La recharge calibrée a été obtenue en utilisant dabord des valeurs spatiallement distribuées en fonction de la lithologie de surface qui ont par la suite été ajustées jusquà ce quune bonne correspondance entre les charges mesurées et simulées soit obtenue. Le bilan des intrants deau pour la simulation quasi-naturelle de ~165,000 m3/j est réparti comme suit: 40.5% provenant dentrée deau latérale le long de la limite sud-ouest du modèle qui représente une faille, 34.5% de recharge moyenne nette provenant des précipitations, 13% dinfiltration provenant du lac Mietkowskie et 12% dinfiltration provenant de rivières. Le bilan des extrants deau qui forme le même volume que les intrants est réparti entre ~88% de drainage par les rivières et ~12% découlement latéral. La simulation finale influencée par le captage qui représente les conditions actuelles a été utilisée afin de vérifier le modèle en comparant le rabattement actuel avec le captage des puits et en comparant lécoulement deau vers les rivières avec les valeurs découlement de base des rivières mesurées sur le terrain. Dans cette simulation, le total deau pompé (~53,000 m3/j) produit une augmentation de 9% dans le bilan deau total qui devient ~180,000 m3/j, une augmentation de 38% dinfiltration par les rivières, une réduction de 24% du drainage par les rivières, une réduction de 17% de lécoulement de sortie latéral et une augmentation denviron 3 fois du drainage vers le bas vers laquifère le plus productif. Létude de cas de Swidnica montre un exemple qui analyse limpact dinstallation de puits de captage sur le déclin de la nappe phréatique et sur la décharge dans les rivières, en concluant par contre, que les réserves en eau renouvelable sont toujours disponibles. Cet exemple montre également quen construisant un modèle conceptuel avec un environnement de modèle numérique et quen appliquant une solution quasi 3D, les systèmes multiaquifères complexes peuvent être bien et efficacement modélisés.

     

Reporting Bias as a Result of Core Loss at Las Cruces: A Case Study

The most important copper minerals of the Las Cruces deposit in the pyrite belt of southern Spain are supergene enrichment zone sulphides of which chalcocite is the most significant. The deposit is overlain by 140 metres of barren marls and has been explored only by drilling. Drill cores have been split and assayed, but it became clear that there was a substantial problem related to core recovery which affects, in particular, some of the higher grade material. Much of the chalcocite is present in a friable and unconsolidated form and its progressive loss is evident visually in many core samples. The result of this loss of chalcocite is that there is a systematic downward bias on copper assays, leading directly to under-reporting of the copper resource. Studies of the assay data indicate the likely degree of under-reporting, but there is no simple way in which the reported resource estimates can validly be corrected.     

Bayesian Discovery Process Modeling of the Lower and Middle Jurassic Play of the Halten Terrace,Offshore Norway,as Compared with the Previous Modeling

A Bayesian version of the discovery process model was applied to the pre-rift Lower and Middle Jurassic play of the Halten Terrace, Mid-Norway. The Bayesian approach estimates the lognormal parameters, the discoverability parameter, and the distribution of sizes of the undiscovered fields as well as the play potential, conditioned on a discovery sequence averaging for all possible prior choices weighted by their likelihood. This approach avoids the problem of having to make arbitrary choices for the parameters. The estimates of parameters and play potential based upon the present methodology compares well with previous estimates, if the play is divided into two sub-plays representing the overpressured and normally pressured zones. These sub-plays have been estimated independently and aggregated in order to get the total undiscovered resource potential. This study estimates that the expected remaining play potential is 100 × 10⁶Sm³ o.e., about 9% of the total resources in the play. There is however a 90% chance that the remaining potential ranges from 13 to 282× 10⁶ Sm³ o.e. and a 5% possibility of exceeding this value.     

The Application of Basement Tectonic Research to the Development of Natural Resources—Example Midcontinent North America

An understanding of an area in four dimensions is an important factor in utilizing our natural resources. The additional aspect of change through time, particularly the tectonic processes that have shaped the architecture of an area, can influence the interpretation of the origin and characterization of a resource. An example is provided of the influence that the patterns created during the formation of the continent in central North America demonstrates the continued influence of the original tectonic features and how they have persisted through time. It is this persistence and rejuvenation, that has controlled the occurrence of many of the natural resources on which we depend. Other references are provided to specific examples of the relationships between tectonics, particularly within the crystalline basement rocks, and our natural resource system.     

郑州市地下水资源及解决供需矛盾对策

郑州市是河南省水资源最贫乏地区之一，人均水资源占有量不足全省平均数的一半，水成了制约经济发展的重要因素。本文通过对郑州市地下水资源的开发利用现状调查，及对国民经济建设保证程度分析，针对地下水和地表水资源的分布状况，结合地下水的开发利用现状及存在问题，确定解决全市供需矛盾的主要对策为：调整产业结构，加强科学管理，合理开发利用地下水，区内调剂和外流域调水等。     

黑龙江省三江平原地下水资源潜力与生态环境地质研究综述

黑龙江省三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价项目,是首批国土资源大调查项目之一。此项目已经完成,在水工环境方面取得了重要的成绩。本文对三江平原地下水资源潜力与生态环境地质进行了综合研究;提出了本次研究的目的任务及预期目标;对以往工作进行了评述;阐释了研究思路及主要研究方法;系统地总结了本次工作的成果;最后提出了下一步工作建议。     

A local-scale groundwater flow model for groundwater resources management in Dakhla Oasis,SW Egypt

Dakhla Oasis is located in the Western Desert of Egypt. Groundwater exploited from the Nubian Sandstone aquifer is the only available water resource in this area. This resource has been heavily exploited since 1960, which has led to a substantial decline in the potentiometric surface of the aquifer. A regional numerical groundwater flow model, calibrated under unsteady-state conditions, has been developed and used to investigate the hydrodynamic impacts of different groundwater management options on the potentiometry of the aquifer. To account for local details and to allow a precise analysis of pumping and the resulting drawdown in Dakhla Oasis, a local-scale model was developed by refining the grid cells in the calibrated regional model. The local-scale model gave a detailed picture about the expected drawdown due to the different groundwater management options in the next 100 years. The simulated results indicated that the planned increase in groundwater extraction will have a major impact on groundwater flow patterns in the whole area located southwest of Dakhla Oasis.

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Resumen El oasis Dakhla está situado en el gran desierto occidental de Egipto. El agua subterránea que se extrae del acuífero de roca arenosa nubia es la única fuente de agua disponible en esta área. Este recurso ha sido explotado en medida considerable desde 1960. Este hecho he causado una disminución sustancial en la superficie potenciométrica del acuífero. Se ha desarollado un modelo de flujo de agua subterránea numérico regional calibrado bajo condiciones de estado variable. Este modelo se ha utilizado para investigar el impacto hidrodinámico que diferentes opciones de manejo de aguas subterráneas tienen sobre la potenciometría del acuífero. Se desarolló un modelo de escala local mediante el refinamiento de las células de malla en el modelo regional calibrado con el objecto de involucrar los detalles locales y de permitir un análisis preciso del bombeo y disminución del nivel de aqua resultante en el oasis Dakhla. El modelo de escala local proporcionó un imagen detallada de la disminución de nivel esperada según las diferentes opciones de manejo de agua subterranea en los próximos 100 años. Los resultados simulados indican que el incremento de extración planificado en la agua subterránea tendrá un gran impacto en el patrón de flujo de agua subterranea en toda el area ubicada al suroeste del oasis de Dakhla.

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Résumé Loasis de Dakhla est située dans la partie occidentale du désert dÉgypte. La seule source deau disponible dans la région provient de lexploitation de laquifère gréseux de Nubian. Cette ressource a largement été exploitée depuis 1960, résultant en la diminution significative de la surface piézométrique de laquifère. Un modèle numérique découlement régional de leau souterraine, calibré en régime transitoire, a été développé et utilisé afin détudier les impacts hydrodynamiques de différents scénarios de gestion de laquifère sur la surface piézométrique. Afin dinclure les particularités locales et de réaliser une analyse précise du pompage et du rabattement qui y est associé dans lOasis de Dakhla, un modèle local découlement a été développé en raffinant le maillage dans le modèle régional préalablement calibré. Le modèle local découlement fournit une image détaillée du rabattement prévu pour les cent prochaines années selon les différents scénarios de gestion de laquifère. Les résultats obtenus par simulation numérique indiquent que laugmentation prévue dans lexploitation de leau souterraine aura un impact majeur sur les patrons découlement de leau souterraine dans toute la région située au sud-ouest de loasis de Dakhla.

     

Mapping of groundwater quality in the Turonian aquifer of Oum Er-Rabia Basin, Morocco: a case study

This study takes the groundwater of the Moroccan limestone aquifer of Oum Er-Rabia as an example of statistical and cartographical approaches in water resources management. Statistical analyses based on frequency distribution and PCA methods revealed the homogeneity of waters with the existence of abnormal points and have helped to assess correlations between the studied variables. The mapping approach illustrated that waters are influenced by the lithology of the surrounding rocks and are of Ca–Mg–HCO₃, Ca–Mg–Cl–SO₄, and mixed types according to the Piper classification. The quality of water is of high to medium, north of the basin, but it is of medium to bad, NE and south, due to excessive contents of chloride, sulfate and nitrate. According to the US Salinity Laboratory classification, water used for irrigation in the eastern and the southern parts of the basin should take into consideration the drainage conditions, the nature of plants and the addition of gypsum doses.

“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”研究进展

黄河是中国第二条大河,流域面积80万km2,它曾是中华民族文化的摇篮。当前在中国西部大开发中具有举足轻重的重要战略地位。但是黄河流域地处中国的半干旱与半湿润地带,流域的水资源量先天不足,流域内的人均水资源占有量很少,相当全国人均水资源占有量的1/3。由于气候的暖干变化与人类活动的影响,过去30年来,黄河下游与其主要支流频繁地发生了断流,这种发展的征兆不仅加剧了脆弱的水资源供应与需求的平衡,而且给流域上、中、下游原有生态系统与环境带来更大的冲击。黄河的治理终归是涉及国家稳定和国家安全的大事。因此,1999年科技部在“国家重点基础研究发展规划”中立项,启动了5年研究项目“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”。作者作为项目的首席科学家根据项目各课题已发表的近900篇论文与几十部专著等大量成果,简要概括了黄河水资源的基础性、技术性和应用性研究等三大方面的进展。     

安徽省煤炭资源有效供给能力评价分析

后备煤炭资源储量的规模直接决定着宏观煤炭工业的规划和发展“。煤炭资源有效供给能力”是近年来煤炭地质经济研究工作提出的一个新的概念,本文尝试应用煤炭资源有效供给能力概略评价方法,结合我省实际,制订适合我省煤炭资源现状的评价原则和评价办法,评价我省实际有效的煤炭资源供给能力结论为:煤炭资源较丰富,有效供给能力较好。