Duranel, A., Thompson, J. R., Burningham, H., Durepaire, P., Garambois, S., Wyns, R., and Cubizolle, H.: Modelling the hydrological interactions between a fissured granite aquifer and a valley mire in the Massif Central, France, Hydrol. Earth Syst. Sci., 25, 291–319, https://doi.org/10.5194/hess-25-291-2021, 2021. – (link)

 

Título

Modelling the hydrological interactions between a fissured granite aquifer and a valley mire in the Massif Central, France

(Modelagem das interações hidrológicas entre um aquífero granítico fissurado e um pântano de vale no Maciço Central, França)

 

Resumo

We developed a high-resolution MIKE SHE/MIKE 11 model of a 231.3 ha headwater catchment in the granitic uplands of the French Massif Central to estimate the contribution of groundwater upwelling to the water balance of the Dauges mire, an acidic valley mire of international importance for nature conservation. We estimated that groundwater upwelling from the underlying weathered granite formations – mostly an approximately 55 m deep fissured zone – provides 27.1 % of total long-term inflows to the mire. This contribution increases to 37.2 % in September when total inflows are small. Overland boundary inflow accounts for an average of 40.2 % of total inflows. However, most of this originates from groundwater seepage through mineral soils along the mire margins or in small non-channelised valleys upslope of the mire. A sensitivity analysis showed that model performance in terms of the simulation of mire groundwater levels was most sensitive to parameters describing the mineral soils and weathered granite formations rather than the overlying peat layer. Variation partitioning demonstrated that groundwater upwelling was the most important factor driving simulated monthly groundwater table depth within the mire. Sustained groundwater upwelling maintains the mire water table close to or at ground level for most of the year. As a result, precipitation and overland boundary inflows quickly leave the wetland as saturation-excess runoff. There was close agreement between the observed distribution of mire habitats and areas where the simulated long-term groundwater seepage rate was larger than zero in September. Our results demonstrate that, contrary to the assumed small contribution of groundwater to the hydrology of hard-rock regions, groundwater upwelling from underlying weathered formations can be a quantitatively important and functionally critical element of the water balance of valley mires in granitic headwater catchments. These results have important legal and management implications.

 

TRADUÇÃO LIVRE

Desenvolvemos um modelo MIKE SHE/MIKE 11 de alta resolução de uma bacia hidrográfica de cabeceira de 231,3 ha nas terras altas graníticas do Maciço Central francês para estimar a contribuição da ressurgência de águas subterrâneas para o balanço hídrico do pântano de Dauges, um pântano de vale ácido de importância internacional para a conservação da natureza. Estimamos que a ressurgência das águas subterrâneas das formações graníticas desgastadas subjacentes – principalmente uma zona fissurada de aproximadamente 55 m de profundidade – fornece 27,1% do total de influxos de longo prazo para a lama. Esta contribuição aumenta para 37,2 % em Setembro, quando as entradas totais são pequenas. As entradas fronteiriças terrestres representam uma média de 40,2 % das entradas totais. No entanto, a maior parte disto tem origem na infiltração de águas subterrâneas através de solos minerais ao longo das margens do lamaçal ou em pequenos vales não canalizados a montante da lama. Uma análise de sensibilidade mostrou que o desempenho do modelo em termos de simulação dos níveis das águas subterrâneas do lodo foi mais sensível aos parâmetros que descrevem os solos minerais e as formações graníticas desgastadas, em vez da camada de turfa sobrejacente. A partição de variação demonstrou que a ressurgência das águas subterrâneas foi o fator mais importante que impulsionou a profundidade mensal simulada do lençol freático dentro da lama. A ressurgência sustentada das águas subterrâneas mantém o lençol freático próximo ou ao nível do solo durante a maior parte do ano. Como resultado, a precipitação e os influxos nos limites terrestres deixam rapidamente a zona húmida como escoamento excessivo de saturação. Houve uma concordância estreita entre a distribuição observada de habitats de lama e áreas onde a taxa simulada de infiltração de águas subterrâneas a longo prazo foi maior que zero em Setembro. Nossos resultados demonstram que, ao contrário da pequena contribuição assumida das águas subterrâneas para a hidrologia das regiões rochosas, a ressurgência das águas subterrâneas das formações intemperizadas subjacentes pode ser um elemento quantitativamente importante e funcionalmente crítico do balanço hídrico das turfeiras de vale em bacias hidrográficas graníticas. Estes resultados têm importantes implicações jurídicas e de gestão.

 

Artigo publicado no site EGU – European Geosciences Union.