A new methodology for identifying Ecologically Significant Groundwater Recharge Areas

M.A. Marchildon, P.J. Thompson, S.E. Cuddy, K.N. Howson, J.D.C. Kassenaar, E.J. Wexler

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Groundwater-Surface Water Interactions I

ABSTRACT: A methodology employing particle-tracking techniques has been developed to link recharge areas to specific ecological features. By assuming particle endpoint density is an indicator of areas of significant recharge, Ecologically Significant Groundwater Recharge Areas (ESGRAs) can be delineated with kernel density estimation methods. Optimization of this technique can be achieved by adjusting the kernel™s smoothing parameter (h) and an ESGRA delineation cut-off threshold () until the delineated ESGRAs contain the maximum number of endpoints per unit area of ESGRA coverage. This technique can be utilized with either finite-element or finite-difference groundwater models, as demonstrated here. Regardless of the modelling strategy employed, good representation of both surface water features and the shallow groundwater system is required. The methodology provides a consistent, objective, and technically-sound means of identifying and delineating ESGRAs. The method is currently being applied to subwatersheds across Southern Ontario.

RÉSUMÉ: Une méthode employant des techniques de trace de particule a été développée afin de relier les zones de recharge qui fournissent les systèmes écologiques. En supposant la densité des terminaux de particules est un indicateur des zones de recharge importants, les zones de recharge significative aux systèmes écologiques (ZRSSE) peuvent être délimitées avec les méthodes d'estimation à noyau de densité. L'optimisation de cette technique peut être obtenue en ajustant le paramètre de fenêtre (h) et une limite de délimitation (), jusqu'à ce que les ZRSSE délimitées contiennent la plupart des particules par unité de couverture ZRSSE. Cette technique peut être utilisée soit avec les modèles d'eaux souterraines aux éléments finis ou différences finies. Quelle que soit la stratégie de modélisation employée, une bonne représentation des systèmes écologiques et d™eaux souterraines peu profondes doit être assurée. En fin, on fournit une méthodologie cohérente, objective et techniquement solide pour l'identification et la délimitation des ZRSSE. La méthodologie est appliquée aux sous-bassins à travers du sud de l™Ontario.

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