Abstract. A wellhead protection study for the city of Sturgeon Bay, Wisconsin, USA, demonstrates the necessity of combining detailed hydrostratigraphic analysis with groundwater modeling to delineate zones of contribution for municipal wells in a fractured dolomite aquifer. A numerical model (MODFLOW) was combined with a particle tracking code (MODPATH) to simulate the regional groundwater system and to delineate capture zones for municipal wells. The hydrostratigraphic model included vertical and horizontal fractures and high-permeability zones. Correlating stratigraphic interpretations with field data such as geophysical logs, packer tests, and fracture mapping resulted in the construction of a numerical model with five high-permeability zones related to bedding planes or facies changes. These zones serve as major conduits for horizontal groundwater flow. Dipping fracture zones were simulated as thin high-permeability layers. The locations of exposed bedrock and surficial karst features were used to identify areas of enhanced recharge. Model results show the vulnerability of the municipal wells to pollution. Capture zones for the wells extend several kilometers north and south from the city. Travel times from recharge areas to all wells were generally less than one year. The high seasonal variability of recharge in the study area made the use of a transient model necessary.
Rsum. Une tude pour la protection d'un champ captant pour la ville de Sturgeon Bay (Wisconsin, Etats-Unis) montre qu'il est ncessaire de combiner une analyse hydrostratigraphique dtaille avec une modlisation de la nappe pour dfinir les zones de contribution aux puits capts pour l'alimentation en potable (AEP) dans un aquifre dolomitique fractur. Un modle numrique (MODFLOW) a t combin avec un code de suivi de particules (MODPATH) pour simuler le systme aquifre rgional et pour dlimiter les zones de prlvements concernes par les puits de l'AEP. Le modle hydrostratigraphique comporte des fractures verticales et horizontales et des zones forte permabilit. Les interprtations stratigraphiques ont t corrles avec les donnes de terrain telles que les logs gophysiques, les tests entre packers et la cartographie des fractures, de manire construire un modle numrique avec cinq zones forte permabilit lies des plans de stratification ou des variations de facis. Ces zones constituent des conduits majeurs de l'coulement horizontal des eaux souterraines. Les zones de fractures qui plongent ont t simules comme des couches minces forte permabilit. La localisation des roches affleurantes et les phnomnes karstiques de surface ont t utiliss pour identifier les secteurs de recharge plus importante. Les rsultats du modle montrent la vulnrabilit des puits de l'AEP la pollution. Les zones d'alimentation des puits s'tendent plusieurs kilomtres au nord et au sud de la ville. Les temps de parcours depuis les zones de recharge vers tous les puits sont en gnral infrieurs un an. La forte variabilit saisonnire de la recharge dans la rgion tudie a rendu ncessaire l'utilisation d'un modle en rgime transitoire.
Resumen. Se ha elaborado un estudio de permetros de proteccin en la ciudad de Sturgeon Bay (Wisconsin, Estados Unidos) que demuestra la necesidad de combinar anlisis detallados hidroestratigrficos con modelos numricos para delimitar las zonas que contribuyen a los pozos de produccin municipal en un acufero de dolomitas fracturadas. Se combin un modelo numrico (MODFLOW) con un cdigo de seguimiento de partculas (MODPATH) para simular el sistema regional de aguas subterrneas y para delimitar las reas de captura de los pozos municipales. El modelo hidroestratigrfico inclua fracturas horizontales y verticales y zonas de alta permeabilidad. Mediante correlacin de las interpretaciones estratigrficas con diversos datos de campo, tales como perfiles geofsicos, ensayos con obturadores y identificacin de fracturas, se pudo construir un modelo numrico que incorporaba cinco zonas de alta permeabilidad relacionadas con planos de estratificacin o cambios de facies. Estas zonas actuaban como conductos principales para el flujo horizontal de las aguas subterrneas. Se simul las zonas de buzamiento de las fracturas como capas delgadas de alta permeabilidad. Se emple la situacin de los afloramientos de la roca encajante y las caractersticas de karstificacin superficial para identificar las reas de recarga preferencial. Los resultados del modelo han mostrado la vulnerabilidad de los pozos municipales frente a la contaminacin. Las reas de captura de dichos pozos se extienden varios kilmetros hacia el norte y el sur de la ciudad. Los tiempos de trnsito desde las reas de recarga hasta los pozos son generalmente inferiores a un ao. La elevada variabilidad estacional de la recarga en la zona de estudio hizo imprescindible la aplicacin de un modelo transitorio.