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Personne :
Sterckx, Arnaud

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Sterckx

Prénom

Arnaud

Affiliation

Université Laval. Département de géologie et de génie géologique

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Identifiant Canadiana

ncf13682935

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Résultats de recherche

Voici les éléments 1 - 5 sur 5
  • PublicationAccès libre
    Late Pleistocene and Holocene groundwater flow history in the Baltic Artesian Basin : a synthesis of numerical models and hydrogeochemical data
    (Tallinn Estonian Academy Publishers, 2021-06-20) Vaikmäe, Rein; Pärn, Joonas; Sterckx, Arnaud; Raidla, Valle; Lemieux, Jean-Michel; Ivask, Jüri; Kaup, Enn; Aeschbach, Werner; Gerber, Christoph; Purtscher, Roland; Martma, Tõnu; Vallner, Leo
    We review our current understanding of groundwater flow history in the northern part of the Baltic Artesian Basin (BAB) from the end of the Late Pleistocene to current conditions based on the hydrogeological studies carried out in 2012–2020 by the Department of Geology, Tallinn University of Technology and its partners. Hydrogeochemical data and various numerical models are combined in order to understand the link between glaciations and groundwater flow. The results of our earlier research and published literature on groundwater flow history in the BAB are also taken into account. The reconstruction of groundwater flow history is based on the database of the isotopic, chemical and dissolved gas composition of groundwater. The database contains data on 1155 groundwater samples collected during 1974–2017. We find that groundwater in the BAB is controlled by the mixing of three distinct water masses: interglacial/modern meteoric water (δ18O ≈ –11‰), glacial meltwater (δ18O ≤ –18‰) and an older syngenetic end­member (δ18O ≥–4.5‰). The numerical modelling has suggested that the preservation of meltwater in the northern part of the BAB is controlled by confining layers and the proximity to the outcrop areas of aquifers. Aquifers containing groundwater of glacial origin are in a transient state with respect to modern topographically­driven groundwater flow conditions. The most important topics for future research that can address gaps in our current knowledge are also reviewed.
  • PublicationAccès libre
    Groundwater flow modelling under past ice-sheets : insight into paleo-recharge in the northern Baltic Artesian Basin
    (2017) Sterckx, Arnaud; Vaikmäe, Rein; Lemieux, Jean-Michel
    Des données de terrain et des études de modélisation ont montré que la recharge d'eau de fonte sous les calottes glaciaires peut avoir un impact important et durable sur l'écoulement des eaux souterraines. En Estonie, au nord du Bassin Artésien Balte (BAB), ce mécanisme de recharge est invoqué pour expliquer la présence d’importants volumes d'eaux souterraines marquées par un signal isotopique et géochimique glaciaire caractéristique, étant donné que la région a connu plusieurs glaciations durant le Pléistocène et a été entièrement recouverte par la calotte Fennoscandienne au cours du Dernier Maximum Glaciaire (DMG), il y a 20000 ans environ. Cette étude vise à tester cette hypothèse à l’aide de simulations numériques. En premier lieu, une étude conceptuelle a été effectuée pour déterminer quels processus sous-glaciaires doivent être représentés dans un modèle numérique qui reproduise adéquatement les écoulements souterrains et le transport de solutés. Les processus suivants ont été étudiés: la recharge sous-glaciaire d'eau de fonte, la déformation poroélastique du milieu poreux sous le poids de la glace, l’isostasie, l’évolution du drainage en surface, le permafrost et les écoulements densitaires impliquant des eaux douces de fonte et des saumures profondes. Ces processus ont été simulés dans un modèle représentant un bassin sédimentaire conceptuel, au cours d'un épisode glaciaire suivi d'une période postglaciaire. Le transport de trois traceurs d’eau glaciaire a été simulé: δ18O, solides dissouts et âge de l’eau. Les résultats montrent que la simulation de la recharge sous-glaciaire avec une condition-limite de type 1 (Dirichlet) n'est pertinente que pour des flux de faible amplitude, ce qui pourrait être le cas sous des calottes glaciaires dont la base n’est que partiellement en fusion. La compression de la matrice rocheuse diminue les surpressions, qui apparaissent uniquement dans les couches à faible diffusivité hydraulique et épaisses. Si la recharge sous-glaciaire est faible, la compression de la matrice rocheuse peut entraîner des sous-pressions après le retrait de la calotte glaciaire. L’isostasie réduit considérablement l'infiltration d'eau de fonte et les écoulements d'eau souterraine. Sous la couche de pergélisol, l'écoulement des eaux souterraines est réduit en-dessous de la calotte glaciaire mais augmente en région périglaciaire. Tenir compte des variations de densité en lien avec la salinité diminue l'infiltration d'eau de fonte en profondeur. Cette étude montre que chaque processus sous-glaciaire est potentiellement important et devrait être pris en compte dans des modèles d’écoulement des eaux souterraines et de transport de solutés en milieu sous-glaciaire. Cependant, il est raisonnable de ne représenter que la recharge sous-glaciaire si les informations manquent pour décrire correctement les autres processus. Par conséquent, ce seul processus a été simulé pour reproduire les écoulements d'eau souterraine sous la calotte Fennoscandienne dans le BAB. Les simulations ont été réalisées dans deux modèles 2D verticaux, afin de vérifier si la recharge sous-glaciaire d’eau de fonte peut expliquer la distribution particulière de δ18O (un traceur d’eau de fonte) dans les eaux souterraines de la région. L’un recoupe l’Estonie, l’autre la Lettonie et les îles estoniennes dans le Golfe de Riga. L'écoulement des eaux souterraines est simulé durant 28000 ans, depuis le DGM jusqu’à aujourd’hui, de même que le transport de δ18O pour tracer l'eau de fonte et confronter les résultats des simulations avec les données de terrain. L'espace d’incertitude de certains paramètres a été exploré, comme l’intensité et la durée de la recharge sous-glaciaire, ainsi que la composition isotopique initiale de l'eau de fonte. Les simulations fournissent un ajustement satisfaisant entre les valeurs observées et calculées de δ18O, confirmant l’hypothèse que le BAB a subi une phase de recharge sous-glaciaire durant le DMG. Elles montrent que la recharge sous-glaciaire a créé une inversion de l'écoulement des eaux souterraines dans le bassin. L’eau de fonte a infiltré tous les aquifères, en particulier les aquifères non confinés. Après le retrait de la calotte Fennoscandienne, l'eau de fonte a été entièrement remplacée par de l'eau météorique moderne, excepté dans les aquifères confinés où de l’eau de fonte a été préservée à proximité des zones de décharge. Par ailleurs, d’importants volumes d'eau de fonte sont probablement préservés sous la mer Baltique. Les simulations indiquent enfin que des épisodes de recharge sous-glaciaire antérieurs au DGM doivent être considérés afin d'expliquer les valeurs de δ18O dans la partie plus profonde du bassin.
  • PublicationAccès libre
    Representing glaciations and subglacial processes in hydrogeological models : a numerical investigation
    (Hindawi Publishing Corporation, 2017-04-04) Sterckx, Arnaud; Lemieux, Jean-Michel; Vaikmäe, Rein
    The specific impact of glacial processes on groundwater flow and solute transport under ice-sheets was determined by means of numerical simulations. Groundwater flow and the transport of δ18O, TDS, and groundwater age were simulated in a generic sedimentary basin during a single glacial event followed by a postglacial period. Results show that simulating subglacial recharge with a fixed flux boundary condition is relevant only for small fluxes, which could be the case under partially wet-based ice-sheets. Glacial loading decreases overpressures, which appear only in thick and low hydraulic diffusivity layers. If subglacial recharge is low, glacial loading can lead to underpressures after the retreat of the ice-sheet. Isostasy reduces considerably the infiltration of meltwater and the groundwater flow rates. Below permafrost, groundwater flow is reduced under the ice-sheet but is enhanced beyond the ice-sheet front. Accounting for salinity-dependent density reduces the infiltration of meltwater at depth. This study shows that each glacial process is potentially relevant in models of subglacial groundwater flow and solute transport. It provides a good basis for building and interpreting such models in the future.
  • PublicationRestreint
    Assessment of paleo-recharge under the Fennoscandian Ice Sheet and its impact on regional groundwater flow in the northern Baltic Artesian Basin using a numerical model
    (Springer, 2018-08-16) Vaikmäe, Rein; Sterckx, Arnaud; Lemieux, Jean-Michel
    The study investigates the mechanism of glacial meltwater recharge under the Fennosciandian Ice Sheet during the last glacial maximum (LGM) and its impact on regional groundwater flow in the northern Baltic Artesian Basin (BAB) in Estonia and Latvia. The current hypothesis is that a flow reversal occurred in the BAB due to subglacial recharge during the LGM. This hypothesis is supported by an extensive dataset of geochemical and isotopic measurements in the groundwater of northern Estonia, exhibiting significant depletion in δ18O with respect to modern precipitation. To verify the consistency of this hypothesis and better understand groundwater flow dynamics during the LGM period, a numerical model is developed for this area. Two cross-sectional models have been created across the northern BAB, in which groundwater flow and the transport of δ18O have been simulated from the beginning of the LGM to present-day. Several simulations were performed with different subglacial boundary conditions, to investigate the uncertainty related to subglacial recharge of meltwater during the LGM and the subsequent flow reversal in the northern BAB. Several simulations provide a satisfying fit between computed and observed values of δ18O, which means that the hypothesis of subglacial recharge of meltwater is consistent with δ18O distribution. The numerical model suggests that preservation of meltwater in northern Estonia is controlled by confining layers and the proximity to the outcrop area of aquifers, located in the Gulf of Finland. The results also suggest that glacial meltwater has been preserved under the Baltic Sea in the Gulf of Riga.
  • PublicationAccès libre
    Étude des facteurs influençant le rendement des puits d'alimentation de particuliers qui exploitent le roc fracturé en Outaouais, Québec, Canada
    (2013) Sterckx, Arnaud; Molson, John; Lemieux, Jean-Michel
    La région de l’Outaouais (13760 km²), au Québec, connait une forte croissance démographique et les eaux souterraines sont davantage sollicitées. La perméabilité du socle rocheux, essentiellement cristallin, est contrôlée par des fractures entrecroisées et donc hétérogène. Pour identifier des zones-cibles de forage, nous avons confronté des données de capacité spécifique du Système d’Information Hydrogéologique du Québec, validés à l’aide d’essais de pompage réalisés par l’Université Laval, avec des caractéristiques du roc, parmi lesquelles la lithologie, l’épaisseur de roc exploitée par les puits et la présence de linéaments. Il apparait que la texture et la minéralogie des roches ont une influence sur le développement de fractures perméables. On constate aussi que ces fractures se raréfient en profondeur et qu’il n’est donc pas toujours opportun de forer des puits à des profondeurs importantes (< 80 m). En revanche, aucune corrélation entre la présence de linéaments et le rendement des captage situés à proximité n’a pu être observée.