Assessing rock aquifer vulnerability using downward advective times from a 3D model of surficial geology: A case study from the St. Lawrence Lowlands, Canada

摘要

An aquifer vulnerability assessment method which relates vulnerability directly to groundwater Downward Advective Time (DAT) from a 3D geologic model is tested over a 1400 km~2 area in the St. Lawrence Lowlands in SW Quebec. The goal was to assess the vulnerability of the regional rock aquifer which is overlain by discontinuous and unconsolidated Quaternary units. Hydrogeologic parameters such as groundwater recharge and porosity of each unit overlying the aquifer were integrated to a gOcad 3D stratigraphic grid. This grid was generated from a 3D geologic model made of interlocked surfaces representing the boundaries of Quaternary units and the underlying bedrock topography. Calculations were carried out using a deterministic approach and DAT estimates were obtained for 74% of the model area. Results are tentatively grouped into 6 DAT classes which are interpreted in terms of a relative vulnerability index. The spatial distribution of this index is in good agreement with the hydrogeological settings and available hydrogeochemical data. Results indicate that 40% of the evaluated area falls within the moderately high to very high vulnerability classes. Comparison between this map and a DRASTIC map of the same area reveals some significant discrepancies, particularly in areas of shallow depth to bedrock which are characterized by fast DAT through a thick unsaturated zone. In these areas DRASTIC produces low vulnerability scores while this assessment yields high vulnerability ranking. Overall, this assessment provides a sound basis for regional planning and decision making.%Se verifica en St. Lawrence Lowlands en SW Québec un método de evaluación de vulnerabilidad acuífera, el cual relaciona directamente la vulnerabilidad con el tiempo advectivo descendiente (DAT) a partir de un modelo geológico 3D. El objetivo fue evaluar la vulnerabilidad del acuífero regional, el cual es sobreyacido por unidades Cuaternarias discontinuas y no consolidadas. Parámetros hidrogeológicos como la recarga y la porosidad de cada unidad sobrey aciente fueron integrados a una malla estratigráfica gOcad. Esta malla fue generada a partir de un modelo geológico hecho con superficies entrelazadas representando las fronteras de las unidades Cuaternarias y la topografía del basamento. Se hicieron cálculos usando un enfoque determinístico y valores de DAT fueron obtenidos para el 74 % del área en estudio. Los resultados son agrupados en 6 clases DAT, los cuales son interpretados en términos de un índice de vulnerabilidad relativa. La distribución espacial de este índice concuerda con el escenario hidrogeológico y los datos hidrogeoquímicos disponibles. Los resultados indican que 40 % del área evaluada cae en clases de moderadamente alta a muy alta vulnerabilidad. Una comparación entre este mapa y no DRASTIC de la misma área revelan algunas discrepancias significantes, particularmente en áreas de profundidad somera al basamento, las cuales son caracterizadas por rápidos DAT a través de la delgada zona vadosa. En estas áreas DRASTIC produce vulnerabilidades bajas mientras esta evaluación da valores altos de vulnerabilidad. Esta valoración provee bases legítimas para una planificación regional y la toma de decisiones.