Application des techniques physiques, géochimiques et isotopiques pour l'évaluation de l'infiltration sous climat tempéré

Abstract

Depuis plusieurs années, la Zone Non Saturée d'une parcelle expérimentale au nord de l'Italie (plaine du Pô) a fait l'objet de nombreuses études sur les caractéristiques physiques et géologiques du milieu, ainsi que sur les modalités du mouvement des eaux d'infiltration. Le site a été équipé de 6 tensiomètres à mercure, 6 bougies poreuses pour l'échantillonnage de l'eau et d'un tube d'accès pour la sonde à neutrons.L'application des différentes méthodes d'évaluation a fourni, pour la période d'étude (Septembre 1994-Août 1995), des valeurs de l'infiltration sensiblement différentes. La méthode physique, basée sur le calcul du bilan hydrique annuel, et considérant le sol comme un unique réservoir monocouche, a indiqué que 19% du total des précipitations arrive à s'infiltrer. D'autre part, un modèle de simulation intégrant les caractéristiques hydrodynamiques du sol a permis d'évaluer la recharge à 29% des précipitations annuelles. Le calcul de la répartition de la teneur en eau sur le profil porte sur la description des fluctuations temporelles du plan de flux nul, en relation avec les épisodes pluvieux et l'intensité de l'évaporation.La méthode géochimique du "profil en ions conservés" entre l'eau de pluie et du sol a permis, quant à elle, d'évaluer la lame d'eau infiltrée à environ 12% des précipitations annuelles. La composition isotopique des eaux extraites du sol manifeste un enrichissement global en isotopes lourds (2H et 18O) par rapport aux eaux météoriques, conséquence d'une évaporation intense. L'infiltration semble être de type "piston flow" dispersif. Elle suit, seulement pendant l'hiver, un flux où la composante convective dans la microporosité est prédominante sur la composante diffusive qui a lieu, de préférence, dans la macroporosité.In groundwater management, it is necessary to define water movement, evaluate infiltration and evapotranspiration rates, and quantify the physico-chemical evolution of transported solutes throughout the unsaturated zone (UZ). Traditionally, in temperate regions, recharge rate is evaluated by the comparison between physical methods (based on direct measurements of hydrological parameters with lysimeters, tensiometers and neutron gauges) and geochemical approaches (conservative ions, stable isotope profiles and artificial tracers).In the Po Plain (Northern Italy) intensive agricultural irrigation and overexploitation of groundwater profoundly affect the quality and availability of shallow groundwater resources. The region has been intensively cultivated with corn and rice during the last 5 centuries. Irrigation canals have been constructed in order to distribute water from alpine rivers to areas more favourable to agriculture. In the past, only the water balance method has been applied to obtain recharge rates in these situations.An experimental field site has been operational since 1987 in the ENEA-EUREX Nuclear Centre of Saluggia. The experimental plot represents an unsaturated zone in fluvio-glacial deposits (Holocene) of the Dora Baltea River, formed by gravel and san...

Radionuclide transport in shallow groundwater

“…The local recharge is related to surface water, such as that of the Dora Baltea River, and several artificial canals in the investigated area; the precipitation effect is instead rather negligible. Adorni-Braccesi et al (2001) studied the indirect infiltration of the rainfall, comparing physical methods and geochemical approaches, and found that locally the groundwater recharge is due more to the lateral recharge from the river than to the vertical recharge due to rainfall. The precipitations influence the surface water flow at a regional level and indirectly influence the groundwater recharge.…”

Groundwater system characterisation in support of safety assessment for radioactive waste disposal

“…As far as the direct recharge of precipitation through unsaturated zone is concerned, it was assumed from previous studies of flood plains near mountain chains, in temperate areas that the groundwater recharge, from a quantitative point of view, is due more to the lateral recharge by means of the river, than to the direct infiltration of precipitation, as shown by isotope techniques (Aranyossy et al, 1998). In the studied site, investigations on the direct infiltration of precipitation, using a comparison between physical methods and geochemical approaches have confirmed this hypothesis (Adorni-Braccesi et al, 2001).…”