Impact of infiltrating irrigation and surface water on a Mediterranean alluvial aquifer in France using stable isotopes and hydrochemistry, in the context of urbanization and climate change
Impact de l’infiltration d’eau d’irrigation et d’eau de surface dans un aquifère alluvial méditerranéen en France en utilisant les isotopes et l’hydrochimie, dans un contexte d’urbanisation et de changement climatique
Résumé
The alluvial aquifer in the lower Durance valley, southern France, constitutes the main source of drinking water for the city of Avignon. This aquifer is amply recharged by both the Durance River water and irrigation return flows. In the context of diminishing area for cultivation and of climate change, preserving the water resources in this region is essential. Effective management requires adequate knowledge of the recharge sources and groundwater flow. For this purpose, a field study was conducted during the period 2010–2011. Samples of groundwater from the shallow aquifer, rainfall and surface water were analyzed for chemical and stable isotope composition—oxygen (δ18O) and hydrogen (δ2H)—to characterize the groundwater flow and major recharge sources. The results of the groundwater hydrochemical investigation indicate that the predominant geochemical processes taking place along the main groundwater flow path are highly affected by land cover and human activities. Spatial variation in the isotopic signature and total dissolved solids of the groundwater highlights different flow patterns and identifies the different recharge zones. Using the contrast in isotopic mixing proportions between irrigation water and regional precipitation, the relative contribution and spatiotemporal distribution of the different sources of recharge can be determined. By synthetizing all available data, a conceptual model is proposed, providing a basis for integrated modelling of the hydrosystem according to likely future scenarios of land-use and/or climate change.
El acuífero aluvial del valle inferior del Durance, en el sur de Francia, constituye la principal fuente de agua potable de la ciudad de Aviñón. Este acuífero está ampliamente recargado por los caudales del río Durance y por el retorno del agua de riego. En el contexto de la disminución de la superficie de cultivo y del cambio climático, es esencial preservar los recursos hídricos de esta región. Una gestión eficaz requiere un conocimiento adecuado de las fuentes de recarga y del flujo de agua subterránea. Con este fin, se realizó un estudio de campo durante el período 2010-2011. Se analizaron muestras de agua subterránea del acuífero poco profundo, las precipitaciones y las aguas superficiales para determinar la composición química y de los isótopos estables—oxígeno (δ18O) e hidrógeno (δ2H)—a fin de caracterizar el flujo de agua subterránea y las principales fuentes de recarga. Los resultados de la investigación hidroquímica de las aguas subterráneas indican que los procesos geoquímicos predominantes que tienen lugar a lo largo de la trayectoria principal del flujo de agua subterránea se ven muy afectados por el uso de la tierra y las actividades humanas. La variación espacial en la firma isotópica y el total de sólidos disueltos del agua subterránea resalta diferentes patrones de flujo e identifica las diferentes zonas de recarga. Utilizando el contraste en las proporciones de mezcla isotópica entre el agua de riego y la precipitación regional, se puede determinar la contribución relativa y la distribución espacio-temporal de las diferentes fuentes de recarga. Al sintetizar todos los datos disponibles, se propone un modelo conceptual que sirva de base para la modelización integrada del hidrosistema en función de los posibles escenarios futuros de uso de la tierra y/o cambio climático.
L’aquifère alluvial de la basse vallée de la Durance, Sud de la France, constitue la source principale d’alimentation en eau potable pour la ville d’Avignon. Cet aquifère est amplement rechargé aussi bien par l’eau de la rivière Durance que par le flux de retour lié à l’irrigation. Dans le contexte de diminution de surfaces pour les cultures et de changement climatique, la préservation des ressources en eau dans cette région est essentielle. Une gestion efficace exige une connaissance adéquate des sources de recharge et de l’écoulement des eaux souterraines. A cette fin, une étude de terrain a été menée au cours de la période 2010-2011. Les échantillons d’eaux souterraines de l’aquifère peu profonds, de pluies et d’eau de surface ont été analysés du point de vue de leur composition chimique et en isotopes stables de l’eau—oxygène (δ18O) et hydrogène (δ2H)—pour caractériser les écoulements d’eaux souterraines et les principales sources de recharge. Les résultats de l’analyse hydrogéochimique des eaux souterraines indiquent que les processus géochimiques prédominants prenant place le long des principaux cheminements d’écoulements des eaux souterraines sont fortement affectés par l’occupation des sols et les activités anthropiques. La variation spatiale de la signature isotopique et des solides dissous totaux des eaux souterraines mettent en évidence les différentes modalités d’écoulements et permettent d’identifier les différentes zones de recharge. En utilisant le contraste dans les rapports isotopiques de mélange entre l’eau d’irrigation et les précipitations régionales, la contribution relative et la distribution spatio-temporelle des différentes sources de recharge peuvent être déterminées. En synthétisant toutes les données disponibles, un modèle conceptuel est proposé, fournissant une base pour une modélisation intégrée de l’hydrosystème prenant en considération des scénarios futurs probables d’utilisation des sols et/ou de changement climatique.