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Multi-technique approach for estimating groundwater transit time through the saturated zone of an unconfined granular aquifer in Quebec, Canada

Miled Chaima, Chesnaux Romain, Walter Julien, Boumaiza Lamine et Paré Maxime C.. (2023). Multi-technique approach for estimating groundwater transit time through the saturated zone of an unconfined granular aquifer in Quebec, Canada. Hydrogeology Journal,

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URL officielle: http://dx.doi.org/10.1007/s10040-023-02663-0

Résumé

Agricultural activities can generate contaminants that enter underlying granular aquifers and become transported within the groundwater to adjacent streams. This paper reports on estimation of the transit time of groundwater through a saturated granular unconfined aquifer in an agricultural region of Saguenay-Lac-Saint-Jean, Quebec (Canada). A multi-technique approach is applied, integrating analytical, hydrogeochemical, and numerical methods—to determine groundwater flow from a recharge (wetland) to discharge zone (groundwater seep). Fieldwork observations, including borehole drilling, soil/groundwater sampling, and piezometers, were combined with laboratory measurements of soil hydrogeological properties and stable (δ18OH2O and δ2HH2O)/radioactive (3H) isotopes in the collected groundwater. The Dupuit–Forchheimer-based analytical method used here estimated a groundwater transit time of 7.75 years, whereas the hydrogeochemical-based and three-dimensional FEFLOW numerical method produced estimates of 7.34 and 7.27 years, respectively. The similarity of the three estimates highlights the robustness of the approach, which integrates field data to produce accurate assessments of groundwater transit time. This multi-technique approach will help in the sustainable management of groundwater resources and for preparing effective environmental plans for agricultural practices in areas underlain by aquifers. Les activités agricoles peuvent générer des contaminants qui pénètrent dans les aquifères granulaires sous-jacents et qui sont transportés dans les eaux souterraines vers les cours d’eau adjacents. Cet article présente une estimation du temps de transit de l’eau souterraine à travers un aquifère libre granulaire saturé dans une région agricole du Saguenay-Lac-Saint-Jean, au Québec (Canada). Une approche multi-technique est appliquée—intégrant des méthodes analytiques, hydrogéochimiques et numériques—pour déterminer les modalités d’écoulement de l’eau souterraine depuis une zone de recharge (zone humide) vers une zone de décharge (suintement d’eau souterraine). Les observations sur le terrain, y compris réalisation de forages, échantillonnage du sol et des eaux souterraines et piézométrie, ont été combinées avec des mesures en laboratoire des propriétés hydrogéologiques du sol et des isotopes stables (δ18OH2O et δ2HH2O)/radioactifs (3H) dans les eaux souterraines collectées. La méthode analytique de Dupuit-Forchheimer utilisée ici a estimé le temps de transit des eaux souterraines à 7.75 ans, tandis que la méthode numérique tridimensionnelle FEFLOW et la méthode hydrogéochimique ont produit des estimations de 7.34 et 7.27 ans, respectivement. La similitude des trois estimations souligne la robustesse de l’approche, qui intègre les données de terrain pour produire des évaluations précises du temps de transit des eaux souterraines. Cette approche multi-technique contribuera à la gestion durable des ressources en eaux souterraines et à la préparation de plans environnementaux efficaces pour les pratiques agricoles dans les zones reposant sur des aquifères.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
ISSN:1431-2174
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:2023
Identifiant unique:10.1007/s10040-023-02663-0
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Sciences naturelles et génie > Sciences naturelles > Sciences de la terre (géologie, géographie)
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Unité d'enseignement en sciences de la Terre
Unités de recherche > Centre d’étude sur les Ressources minérales (CERM)
Départements et modules > Département des sciences fondamentales
Unités de recherche > Centre de recherche sur la Boréalie (CREB)
Mots-clés:analytical solution, groundwater recharge, hydrogeochemistry, Quebec, Canada, tritium, water table, solution analytique, recharge des eaux souterraines, hydrogéochimie, Québec, tritium, nappe phréatique
Déposé le:06 sept. 2023 14:16
Dernière modification:12 janv. 2024 13:49
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