Identifying groundwater recharge connections in the Moscow (USA) sub-basin using isotopic tracers and a soil moisture routing model

Abstract

Globally, aquifers are suffering from large abstrac tions resulting in groundwater level declines. These declines can be caused by excessive abstraction for drinking water, irrigation purposes or industrial use. Basaltic aquifers also face these conflicts. A large flood basalt area (1.1 × 105 km2 ) can be found in the Northwest of the USA. This Columbia River Basalt Group (CRBG) consists of a thick series of basalt flows of Miocene age. The two major hydrogeological units (Wanapum and Grand Ronde formations) are widely used for water abstraction. The mean decline over recent decades has been 0.6 m year−1 . At present day, abstraction wells are drying up, and base flow of rivers is reduced. At the eastern part of CRBG, the Moscow sub-basin on the Idaho/ Washington State border can be found. Although a thick poor ly permeable clay layer exists on top of the basalt aquifer, groundwater level dynamics suggest that groundwater re charge occurs at certain locations. A set of wells and springs has been monitored bi-weekly for 9 months for δ18O and δ2 H. Large isotopic fluctuations and d-excess values close to the meteoric water line in some wells are indicating that recharge occurs at the granite/basalt interface through lateral flow paths in and below the clay. A soil moisture routing (SMR) model showed that most recharge occurs on the granitic mountains. The basaltic aquifer receives recharge from these sedimentary zones around the granite/basalt interface. The identification of these types of areas is of major importance for future managed-aquifer recharge solutions to solve problems of groundwater depletion.

A nivel mundial, los acuíferos sufren grandes abstracciones que provocan la disminución del nivel de las aguas subterráneas. Estas disminuciones pueden ser causadas por una extracción excesiva para agua potable, riego o uso industrial. Los acuíferos basálticos también enfrentan estos conflictos. En el noroeste de los EE. UU. se puede encontrar una gran área de inundación de basalto (1,1 × 105 km2). Este grupo de basalto del río Columbia (CRBG) consiste en una serie gruesa de flujos de basalto de la edad del Mioceno. Las dos unidades hidrogeológicas principales (formaciones Wanapum y Grand Ronde) se utilizan ampliamente para la extracción de agua. La disminución media en las últimas décadas ha sido de 0,6 m año−1. En la actualidad, los pozos de extracción se están secando y el flujo base de los ríos se está reduciendo. En la parte este de CRBG, se puede encontrar la subcuenca de Moscú en la frontera entre los estados de Idaho y Washington. Aunque existe una gruesa capa de arcilla poco permeable sobre el acuífero de basalto, la dinámica del nivel del agua subterránea sugiere que la recarga de agua subterránea ocurre en ciertos lugares. Un conjunto de pozos y manantiales ha sido monitoreado cada dos semanas durante 9 meses para δ18O y δ2 H. Las grandes fluctuaciones isotópicas y los valores de exceso de d cerca de la línea de agua meteórica en algunos pozos indican que la recarga ocurre en la interfaz de granito/basalto a través de caminos de flujo lateral en y debajo de la arcilla. Un modelo de enrutamiento de la humedad del suelo (SMR) mostró que la mayor parte de la recarga ocurre en las montañas graníticas. El acuífero basáltico recibe recarga de estas zonas sedimentarias alrededor de la interfase granito/basalto. La identificación de este tipo de áreas es de gran importancia para futuras soluciones de recarga de acuíferos gestionados para resolver problemas de agotamiento de las aguas subterráneas.