Using geophysical data to assess groundwater levels and the accuracy of a regional numerical flow model

 em Artigos Científicos e Teses Acadêmicas, FEFLOW

Yan Lévesque, Romain Chesnaux & Julien Walter (2023). Using geophysical data to assess groundwater levels and the accuracy of a regional numerical flow model. Hydrogeology Journal, 31, pages351–370 (2023) – (link)

 

Título

Using geophysical data to assess groundwater levels and the accuracy of a regional numerical flow model

(Uso de dados geofísicos para avaliar os níveis das águas subterrâneas e a acurácia de um modelo numérico de fluxo regional)

 

Resumo

The use of geophysical data to accurately determine water levels is demonstrated for an aquifer within the Saint-Narcisse moraine in the Mauricie region of southeastern Québec, Canada. Two numerical simulations were conducted using FEFLOW, one based on regional piezometric data and the other using geophysical data; the data were acquired through transient electromagnetic (TEM), electrical resistivity (ERT), and ground-penetrating radar (GPR) surveys. The three-dimensional geological and groundwater flow model was based on data from 94 boreholes, 5 stratigraphic cross-sections, and 20 TEM, 6 ERT (~1.44 km) and 4 GPR (~0.97 km) surveys. Both numerical analyses confirmed the simulated water levels, and the root mean square errors obtained from the piezometric data and the multiple geophysical techniques were similar at 3.81 and 2.76 m, respectively. Through a discrete modeling approach, this study shows that groundwater levels estimated using geophysical tools and methods and those determined by direct observation are comparable. The outcome illustrates how geophysical data can complement direct observations to provide additional hydraulic information to hydrologic modellers. Geophysical surveys provide an extensive set of soft data that can be leveraged to improve groundwater flow models and determine groundwater levels, particularly in areas characterized by limited direct piezometric information.

 

TRADUÇÃO LIVRE

O uso de dados geofísicos para determinar os níveis da água com acurácia é demonstrado para um aquífero dentro da morena de Saint-Narcisse, na região de Mauricie, no sudeste de Québec, Canadá. Duas simulações numéricas foram realizadas usando FEFLOW, uma baseada em dados piezométricos regionais e outra usando dados geofísicos; os dados foram adquiridos por meio de levantamentos eletromagnéticos transiente (EMT), eletrorresistividade (ER) e radar de penetração no solo (RPS). O modelo tridimensional geológico e de fluxo de águas subterrâneas foi baseado em dados de 94 furos, 5 seções transversais estratigráficas e 20 levantamentos EMT, 6 ERT (~1.44 km) e 4 RPS (~0.97 km). Ambas as análises numéricas confirmaram a simulação dos níveis de água, a partir dos quais, também foram obtidos erros quadráticos médios tanto dos dados piezométricos quanto das técnicas geofísicas aplicadas, de 3.81 e 2.76 m, respectivamente. Através de uma abordagem de modelagem discreta, este estudo mostra que os níveis de água subterrânea estimados usando métodos geofísicos e aqueles determinados por observação direta são próximos. O resultado ilustra como os dados geofísicos podem complementar as observações diretas para fornecer informações hidráulicas adicionais aos modeladores hidrológicos. Os levantamentos geofísicos proporcionam uma ampla varredura de dados que podem ser aproveitados para melhorar os modelos de fluxo das águas subterrâneas e determinar os níveis das águas subterrâneas, principalmente em áreas com limitadas informações de observações diretas.

 

Artigo publicado no site Springer Link, no Hydrogeology Journal.

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