Abstract.
The Snake River Plain aquifer in southeast Idaho is hosted in a thick sequence of layered basalts and interbedded sediments. The degree to which the layering impedes vertical flow has not been well understood, yet is a feature that may exert a substantial control on the movement of contaminants. An axial-flow numerical model, RADFLOW, was calibrated to pumping test data collected by a straddle-packer system deployed at 23 depth intervals in four observation wells to evaluate conceptual models and estimate properties of the Snake River Plain aquifer at the Idaho National Engineering and Environmental Laboratory. A delayed water-table response observed in intervals beneath a sediment interbed was best reproduced with a three-layer simulation. The results demonstrate the hydraulic significance of this interbed as a semi-confining layer. Vertical hydraulic conductivity of the sediment interbed was estimated to be about three orders of magnitude less than vertical hydraulic conductivity of the lower basalt and upper basalt units. The numerical model was capable of representing aquifer conceptual models that could not be represented with any single analytical technique. The model proved to be a useful tool for evaluating alternative conceptual models and estimating aquifer properties in this application.
Résumé.
La plaine de la rivière Snake, au sud-est de l’Idaho, est située dans une épaisse séquence de basaltes stratifiés et de sédiments intercalés. Le degré auquel la stratification s’oppose à l’écoulement vertical n’a pas été bien évalué, mais c’est un phénomène qui doit exercer un contrôle réel sur le déplacement des contaminants. Un modèle numérique d’écoulement axial, RADFLOW, a été calibré sur des données d’essais de pompage fournies par un dispositif de packers en série en 23 intervalles en profondeur dans quatre piézomètres, dans le but de tester des modèles conceptuels et d’estimer les propriétés de l’aquifère de la plaine de la rivière Snake au Laboratoire National d’Ingénierie et d’Environnement de l’Idaho. Une réponse retardée de la nappe observée dans les intervalles sous un sédiment intercalé a été reproduite le mieux par une simulation à trois couches. Les résultats montrent l’importance hydraulique de ce niveau intercalé fonctionnant comme un niveau semi-captif. L’évaluation de la conductivité hydraulique des sédiments intercalés a fourni des valeurs inférieures de presque trois ordres de grandeur à la conductivité hydraulique verticale des unités de basalte inférieure et supérieure. Le modèle numérique a été capable de représenter les modèles conceptuels d’aquifères qui ne peuvent être représentés par aucune technique analytique unique. Le modèle s’est révélé être un outil efficace pour évaluer des modèles conceptuels alternatifs et pour estimer les propriétés d’un aquifère dans cette application.
Resumen.
El acuífero del Snake River Plain, al Sudeste de Idaho (Estados Unidos de América), se desarrolla en una secuencia potente de basaltos estratificados, con intercalación de sedimentos. No se ha podido determinar con precisión el grado a partir del cual la estratificación impide el flujo vertical, pero es una característica que puede ejercer un control substancial en el movimiento de contaminantes. Se ha calibrado un modelo numérico de flujo axial, RADFLOW, con los datos recogidos en un ensayo de bombeo mediante un sistema de obturadores extensible, utilizado en 4 pozos de observación y a 23 profundidades diferentes. El objetivo consistía en evaluar diversos modelos conceptuales y determinar las propiedades del acuífero en el Laboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho. La mejor forma de simular el retraso observado en la respuesta del nivel freático en algunos intervalos situados bajo una intercalación de sedimentos ha sido obtenida con un modelo tricapa. Los resultados demuestran que esta intercalación actúa hidráulicamente como una capa semiconfinante. Se ha estimado que la conductividad hidráulica vertical de la intercalación es unos tres órdenes de magnitud menor que la correspondiente a las unidades basálticas inferior y superior. El modelo numérico ha sido capaz de simular esquemas conceptuales del acuífero que no podían ser representados por medio de técnica analítica alguna. En esta aplicación, se ha constatado que el modelo es útil para evaluar modelos conceptuales alternativos y para estimar las propiedades del acuífero.
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Johnson, G.S., Frederick, D.B. & Cosgrove, D.M. Evaluation of a pumping test of the Snake River Plain aquifer using axial-flow numerical modeling. Hydrogeology Journal 10, 428–437 (2002). https://doi.org/10.1007/s10040-002-0201-0
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