학술논문

Exploring the hydrological effects of normal faults at the boundary of the Roer Valley Graben in Belgium using a catchment-scale groundwater flow model
Document Type
Original Paper
Source
Hydrogeology Journal: Official Journal of the International Association of Hydrogeologists. 30(1):133-149
Subject
Groundwater flow
Numerical modelling
Hydrogeological barriers/conduits
Belgium
Language
English
ISSN
1431-2174
1435-0157
Abstract
Résumé: Les failles peuvent impacter l’écoulement et le transport régionaux des eaux souterraines, de sorte qu’il est important de les inclure dans la conceptualisation du système aquifère au moment de la construction des modèles d’écoulement des eaux souterraines. Pour ce qui est de l’aquifère du Néogène des Flandres (Belgique), des modèles tridimensionnels d’écoulement d’eaux souterraines et de transport soluble ont été développés dans le cadre des études de sûreté et de faisabilité de la Formation de l’Argile de Boom, en tant que réceptacle potentiel d’un stockage géologique de déchets radioactifs. Les résultats du modèle sont sujets à incertitudes car ils sont typiquement contraints par les seules charges hydrauliques et leur conceptualisation actuelle ne différencie pas les zones de failles des formations hydrostratigraphiques non perturbées. Un modèle d’écoulement souterrain a été développé sur la base de MODFLOW-2005 pour étudier comment l’écoulement des eaux souterraines dans l’aquifère sédimentaire du Néogène peut être perturbé par la Faille de Rauw—une faille normale d’une longueur de 55 km—à travers le bassin versant de la Nèthe. Le gradient hydraulique observé à travers la zone de failles apparaît important, avec des différences de charge de 1.5–2.0 m sur une distance horizontale de 60 m. Une différence de charge hydraulique simulée de 2.4 m a été obtenue, qui correspond dans une large mesure au comportement observé. L’aquifère du Néogène, à l’intérieur du bassin versant de la Nèthe, semble composé de plusieurs systèmes d’écoulement locaux et, potentiellement, d’un système d’écoulement plutôt semi-régional/ intermédiaire et plus profond. Le test de différentes configurations de failles montre l’impact sur le système d’écoulement local/semi régional, avec des effets prononcés à proximité de la faille et étendant ou rétrécissant les systèmes d’écoulement au-delà. Les résultats montrent l’importance de la prise en compte des failles, ou de toute barrière / conduit hydrogéologique souterrain et suggèrent qu’elles devraient être prises en compte en général dans l’exercice d’évaluation de l’impact de l’activité du sous-sol.
Resumen: Las fallas pueden tener un efecto sobre el flujo y el transporte regional de aguas subterráneas, por lo que es importante incluirlas durante la conceptualización del sistema acuífero y al construir modelos de flujo de aguas subterráneas. Para el acuífero neógeno de Flandes (Bélgica), se han desarrollado modelos tridimensionales de flujo de aguas subterráneas y de transporte de solutos en el marco de los estudios de seguridad y viabilidad de la Boom Clay Formation subyacente como posible receptora para el almacenamiento geológico de residuos radiactivos. Los resultados de los modelos están sujetos a incertidumbres, ya que suelen estar limitados únicamente por las alturas hidráulicas, y su conceptualización actual no diferencia las zonas de falla de las formaciones hidroestratigráficas inalteradas. Se ha desarrollado un modelo de flujo de aguas subterráneas utilizando MODFLOW-2005 para investigar cómo el flujo de aguas subterráneas en el acuífero sedimentario neógeno puede ser alterado por la Falla Rauw—una falla normal de 55 km de longitud—a través de la cuenca de Nete. El gradiente hidráulico observado a través de la zona de la falla parece significativo, con diferencias de carga de 1.5–2.0 m en una distancia horizontal de 60 m. Se consiguió una diferencia de carga hidráulica simulada de 2.4 m que se corresponde en gran medida con el comportamiento observado. El acuífero neógeno, dentro de la cuenca de Nete, parece estar compuesto por varios sistemas de flujo local y, potencialmente, por un sistema de flujo más profundo, semirregional o intermedio. La prueba de diferentes configuraciones de fallas muestra el impacto en el sistema de flujo local/semirregional, con efectos pronunciados en la proximidad de la falla, y extendiendo o reduciendo los sistemas de flujo a mayor distancia. Estos resultados demuestran la importancia de tener en cuenta las fallas, o cualquier otra barrera/conducto hidrogeológico del subsuelo, y sugieren que deberían tenerse en cuenta en la práctica general de la evaluación del impacto de la actividad en el subsuelo.
摘要: 断层可能会影响区域地下水流动和运输,因此在含水层系统概化和构建地下水流模型时需要重点考虑它们的影响。对于比利时Flanders的新近纪含水层,在安全性和可行性研究框架下开发了三维地下水流和溶质输运模型,将潜在的Boom粘土地层作为放射性废物地质处置的潜在母岩。模型结果的不确定性影响较大,因为一般仅受水头约束,并且当前的概化没有将断层带与未受干扰的水文地层区分开来。采用 MODFLOW-2005 开发了地下水流模型,以研究新近纪沉积含水层中的地下水流如何受到横跨 Nete 集水区的 Rauw 断层(一条 55 公里长的正断层)的影响。观察到横跨断层带的水力梯度变化非常显著,在 60 m 的水平距离上有 1.5–2.0 m 的水头差。模拟发现 2.4 m 的模拟水头差异,很大程度上与观察到的结果相一致。 Nete 流域内的新近纪含水层似乎由几个局部流系统组成,并且可能有更深的半区域/中间流动系统。测试不同的断层组合显示了对局部/半区域流动系统的影响,特别是在断层附近具有明显的影响,并在更远的地方扩展或缩小流动系统。这些结果证明了考虑断层或任何其他水文地质地下屏障/管道的重要性,并建议在地下活动影响评估调查中重视它们的影响。
Resumo: As falhas podem impactar o fluxo e transporte de águas subterrâneas regionais, por isso é importante incluí-los durante a conceituação do sistema aquífero e durante a construção de modelos de fluxo de águas subterrâneas. Para o aquífero Neogeno em Flandres (Bélgica), modelos tridimensionais de fluxo de água subterrânea e transporte de soluto foram desenvolvidos no âmbito dos estudos de segurança e viabilidade para a Formação Boom Clay subjacente como um hospedeiro potencial para a eliminação geológica de resíduos radioativos. Os resultados do modelo estão sujeitos a incertezas, uma vez que são tipicamente restritos apenas por cargas hidráulicas e sua conceituação atual não diferencia as zonas de falha das formações hidroestratigráficas não perturbadas. Um modelo de fluxo de água subterrânea foi desenvolvido usando o MODFLOW-2005 para investigar como o fluxo de água subterrânea no aquífero sedimentar Neogeno pode ser perturbado pela falha de Rauw—uma falha normal de 55 km de comprimento—através da bacia hidrográfica de Nete. O gradiente hidráulico observado ao longo da zona de falha parece significativo, com diferenças de queda de 1.5–2.0 m em uma distância horizontal de 60 m. Uma diferença de carga hidráulica simulada de 2.4 m foi alcançada em grande parte correspondendo ao comportamento observado. O aquífero Neogeno, dentro da bacia hidrográfica de Nete, parece ser composto por vários sistemas de fluxo locais e, potencialmente, com um sistema de fluxo mais semirregional/intermediário mais profundo. Testar diferentes configurações de falha mostra o impacto no sistema de fluxo local/semirregional, com efeitos pronunciados na vizinhança da falha e estendendo ou estreitando os sistemas de fluxo ainda mais longe. Esses resultados demonstram a importância de considerar falhas, ou qualquer outra barreira/conduto hidrogeológico de subsuperfície, e sugere que eles devem ser considerados na prática geral de avaliação de impacto de atividade de subsuperfície.