Testing of stack-unit/aquifer sensitivity analysis using contaminant plume distribution in the subsurface of Savannah River Site, South Carolina, USA

Abstract

Published information on the correlation and field-testing of the technique of stack-unit/aquifer sensitivity mapping with documented subsurface contaminant plumes is rare. The inherent characteristic of stack-unit mapping, which makes it a superior technique to other analyses that amalgamate data, is the ability to deconstruct the sensitivity analysis on a unit-by-unit basis. An aquifer sensitivity map, delineating the relative sensitivity of the Crouch Branch aquifer of the Administrative/Manufacturing Area (A/M) at the Savannah River Site (SRS) in South Carolina, USA, incorporates six hydrostratigraphic units, surface soil units, and relevant hydrologic data. When this sensitivity map is compared with the distribution of the contaminant tetrachloroethylene (PCE), PCE is present within the Crouch Branch aquifer within an area classified as highly sensitive, even though the PCE was primarily released on the ground surface within areas classified with low aquifer sensitivity. This phenomenon is explained through analysis of the aquifer sensitivity map, the groundwater potentiometric surface maps, and the plume distributions within the area on a unit-by- unit basis. The results of this correlation show how the paths of the PCE plume are influenced by both the geology and the groundwater flow.

Résumé

Rares sont les informations publiées sur des corrélations et validations concrètes de la technique de cartographie par unités composites (“stack-unit”) de la sensibilité des aquifères avec les panaches souterrains de contaminants renseignés. La caractéristique propre qui fait de la cartographie par unités composites une technique supérieure aux autres, qui agrègent simplement les données, est la possibilité de décomposer unité par unité l’analyse de sensibilité. Une carte de sensibilité, délimitant la sensibilité relative de l’aquifère de Crouch Branch sur la Zone Administration/Production (A/M) du Savannah River Site (SRS) en Caroline du Sud (Etats-Unis), comprend six unités hydrostratigraphiques, des unités de sol, et des données hydrologiques pertinentes. La comparaison entre cette carte de sensibilité et la distribution du contaminant tétrachloroéthylène (PCE) fait apparaître la présence de PCE dans l’aquifère de Crouch Branch, dans un secteur classé comme hautement sensible. Pourtant, le PCE avait été originellement rejeté en surface dans des zones où l’aquifère est classé comme peu sensible. Ce phénomène peut s’expliquer en analysant unité par unité la carte de sensibilité de l’aquifère, les cartes piézométriques, et les distributions des panaches sur le secteur. Les résultats de la corrélation montrent comment les cheminements des panaches sont influencés à la fois par la géologie et par les écoulements souterrains.

Resumen

Es rara la información publicada sobre la correlación y pruebas de campo de la técnica de unidad de apilamiento/cartografía de sensibilidad acuífera con plumas contaminantes subsuperficiales documentadas. La característica inherente de la cartografía de la unidad de apilamiento, que la hace una técnica superior a otros análisis que amalgaman los datos, es la habilidad para deconstruir el análisis de sensibilidad con base en la unidad-por-unidad. Un mapa de sensibilidad del acuífero, delineando la sensibilidad relativa del acuífero Crouch Branco, del área Administrativo/Industrial (A/I) en el Sitio del Río Savannah (SRS) en Carolina del Sur, EE.UU., incorpora seis unidades hidrostratigráficas, unidades de suelo superficial, y datos hidrológicos pertinentes. Cuando este mapa de sensibilidad se compara con la distribución del contaminante tetracloroetileno (PCE), el PCE está presente dentro del acuífero Crouch Branch, dentro de una área clasificada como muy sensible, aunque el PCE se liberó principalmente en la superficie del terreno, dentro de áreas clasificadas como de sensibilidad acuífera baja. Este fenómeno se explica a través del análisis del mapa de sensibilidad del acuífero, los mapas de la superficie potenciométrica del agua subterránea, y las distribuciones de la pluma dentro del área, con base en la unidad-por-unidad. Los resultados de esta correlación muestran cómo los caminos de la pluma de PCE, están influenciados tanto por la geología como por el flujo de agua subterránea.