| Abstract |
A three-dimensional (3D) groundwater flow model of the deep multi-aquifer Quaternary deposits of the Po plain sedimentary basin, within a 3,300-km$^{2}$ area (Veneto, Italy), is developed, tested and applied to aid sustainable large-scale water-resources management. Integrated mathematical modelling proves significantly successful, owing to an unusual wealth of available geological, geophysical, and hydrologic data and to state-of-the-art numerical tools. Of particular interest is the evaluation of the influence of alternative conceptual models; that is, of reconstructed representations of the 3D geological model of the structure of the aquifers. The reference conceptual model is set up by means of extended geological sections and stratigraphic records, and is used to create a large, unstructured 3D finite element grid. By analyzing the effects on piezometric surfaces and on the overall water budget of geometrical perturbations from the reference structure, alternative geo-structural models, obtained by systematically shifting the pinch-out of the aquitards, are compared. Interestingly, the impacts of aquitard pinch-out prove far from negligible. The results suggest the critical importance of reliable geological models even for large, complex 3D models. The good practice of iteratively testing numerically the impact of surprises on the conceptual model, as more field information is collected, is thus supported.Un modèle numérique hydrogéologique tri-dimensionel (3D) des dépôts quaternaires multi-aquifères profonds du bassin sédimentaire de la plaine du Po, au sein d’une zone de 3300 km$^{2}$ (Vénétie, Italie), est développé, testé et appliqué pour aider à la gestion durable à grande échelle des ressources en eau. La modélisation mathématique intégrée s’avère tout à fait efficace en raison de l’inhabituelle richesse des données géologiques, géophysiques et hydrologiques disponibles et de l’utilisation d’outils numériques de pointe. L’évaluation de l’influence de modèle conceptuels alternatifs (c’est-à-dire de représentations reconstruites du modèle géologique 3D de la structure des aquifères) est tout particulièrement intéressante. Le modèle conceptuel de référence est construit au moyen de coupes géologiques étendues et d’enregistrements stratigraphiques et est utilisé pour créer un grand maillage 3D non structuré aux éléments finis. En analysant les effets, sur les surfaces piézométriques et sur le bilan global en eau, de perturbations géométriques à partir de la structure de référence, des modèles géo-structuraux alternatifs, obtenus en déplaçant systématiquement le biseau des semi-perméables, sont comparés. Il est intéressant de noter que les impacts des variations de la localisation du biseau des semi-perméables sont loin d’être négligeables. Les résultats suggèrent l’importance critique de modèles géologiques fiables y compris pour de grands et complexes modèles 3D. La bonne pratique de tester numériquement, de manière itérative, l’impact, sur le modèle conceptuel, des « surprises » issues de nouvelles données de terrain, est donc justifiée.Se desarrolla, se prueba y se aplica un modelo de flujo de agua subterránea (3D) tridimensional del multiacuífero de los depósitos profundos Cuaternarios de la cuenca sedimentaria de la planicie del Po, dentro de un área de 3300-km$^{2}$ (Veneto, Italia), para ayudar al manejo sustentable a gran escala de los recursos de agua. La modelación matemática integrada se manifiesta significativamente exitosa, debido a una inusual cantidad de datos geológicos, geofísicos e hidrológicos y al estado de arte de las herramientas numéricas. De particular interés es la evaluación de la influencia de los modelos conceptuales alternativos; esto es, de representaciones reconstruidas del modelo geológico 3D de la estructura de los acuíferos. El modelo conceptual de referencia se establece mediante secciones geológicas extendidas y registros estratigráficos, y es usado para crear una gran red, no estructurada 3D de elementos finitos. Al analizar los efectos de las perturbaciones geométricas en las superficies piezométricas y en el balance general de agua a partir de la estructura de referencia se compararon modelos geoestructurales alternativos, obtenidos mediante el desplazamiento sistemático del acuñamiento de los acuitardos. Resulta Interesante que los impactos del acuñamiento de los acuitardos demostraron no ser despreciables. Los resultados sugieren la importancia crítica de los modelos geológicos confiables, aún para modelos 3D grandes y complejos. Esto sustenta la buena práctica de testear numéricamente y en forma iterativa el impacto de acontecimientos novedosos sobre el modelo conceptual, a medida que se recolecta más información de campo.意大利威尼托的Po平原沉积盆地第四系沉积物深层多重含水层面积为3300km$^{2}$,对其建立三维(3D)地下水流动模型,检验后用于可持续性大规模水资源管理。由于可利用的地质、地球物理、水文数据极其丰富,数值工具很先进,综合数学模型证明非常成功。特别有趣的是替代概念模型的影响评价;也就是说,含水层结构三维地质模型的重建。通过扩展地质剖面及地层记录建立参考概念模型,用于建立大型松散3D有限元网格。通过分析水压面及参考结构几何扰动整体水均衡的作用,对通过系统改变隔水层尖灭获得的替代地质结果模型进行比较。有趣的是,隔水层尖灭的影响证明远不是可以忽略的。结果表明即使对于大型复杂3D模型,可靠的地质模型也相当重要。因此建议收集尽可能多的野外信息,并在数值上对概念模型异常点的影响进行迭代测试。Desenvolveu-se um modelo tri-dimensional (3D) de escoamento de águas subterrâneas para o sistema multi-aquífero localizado nos depósitos quaternários profundos da bacia sedimentar do Rio Pó, dentro de uma área de 3300 km$^{2}$ (Veneto, Itália). O modelo foi testado e aplicado para ajudar à gestão sustentável, em grande escala, dos recursos hídricos. A modelação matemática integrada revelou-se de sucesso significativo, devido à disponibilidade pouco comum de dados geológicos, geofísicos e hidrológicos e ferramentas matemáticas de vanguarda. De particular interesse é a avaliação da influência de modelos conceptuais alternativos, isto é, de representações reconstruídas do modelo 3D da estrutura geológica dos aquíferos. O modelo conceptual de referência foi construído por meio da extensão de secções geológicas e de registos estratigráficos, e é usado para criar uma grande malha 3D de elementos finitos. Ao analisar os efeitos na superfície piezométrica, e sobre o balanço hídrico, de perturbações geométricas a partir da estrutura de referência, comparam-se modelos geo-estruturais alternativos, obtidos por variação espacial e diminuição da espessura dos aquitardos. Curiosamente, o impacte da diminuição da espessura dos aquitardos revelou-se longe de negligenciável. Os resultados sugerem a importância crucial de modelos geométricos fiáveis, mesmo para modelos complexos e extensos em 3D. É apoiada a opinião de ser uma boa prática o teste numérico iterativo do impacte das surpresas no modelo conceptual, à medida que se recolhem mais dados de campo. |
