Groundwater targeting in a hard-rock terrain using fracture-pattern modeling, Niva River basin, Andhra Pradesh, India

Abstract.

In hard-rock terrain, due to the lack of primary porosity in the bedrock, joints, fault zones, and weathered zones are the sources for groundwater occurrence and movement. To study the groundwater potential in the hard-rock terrain and drought-prone area in the Niva River basin, southern Andhra Pradesh state, India, Landsat 5 photographic data were used to prepare an integrated hydrogeomorphology map. Larsson's integrated deformation model was applied to identify the various fracture systems, to pinpoint those younger tensile fracture sets that are the main groundwater reservoirs, and to understand the importance of fracture density in groundwater prospecting. N35°–55°E fractures were identified as tensile and N35°–55°W fractures as both tensile and shear in the study area. Apparently, these fractures are the youngest open fractures. Wherever N35°–55°E and N35°–55°W fracture densities are high, weathered-zone thickness is greater, water-table fluctuations are small, and well yields are high. Groundwater-potential zones were delineated and classified as very good, good to very good, moderate to good, and poor.

Résumé.

Dans les roches de socle, l'absence de porosité primaire dans la roche fait que les fractures, les zones de faille et les zones d'altération sont les sites où l'eau souterraine est présente et s'écoule. Pour étudier le potentiel en eau souterraine dans la région de socle sujette à la sécheresse du bassin de la rivière Niva (sud de l'État d'Andhra Pradesh, Inde), des données photographiques de Landsat 5 ont été utilisées pour préparer une carte hydro-géomorphologique. Le modèle intégré de déformation de Larssons a été mis en œuvre pour identifier les différents systèmes de fractures, pour mettre l'accent sur les ensembles de fractures en extension les plus jeunes qui constituent les principaux réservoirs d'eau souterraine, et pour comprendre l'importance de la densité de fractures pour la prospection de l'eau souterraine. Dans la région étudiée, les fractures N35°–55°E ont été identifiées comme étant en extension, et les fractures N35°–55°W comme étant à la fois en extension et en cisaillement. Ces fractures sont apparemment les fractures ouvertes les plus jeunes. Partout où la densité des fractures N35°–55°E et N35°–55°W est élevée, la zone altérée est plus épaisse, les fluctuations de la nappe sont faibles et les rendements des puits sont forts. Des zones à potentiel en eau souterraine ont ainsi été délimitées et classées en excellent, bon à très bon, assez bon et médiocre.

Resumen.

Las zonas de fracturación y de meteorización son las que condicionan el flujo de agua subterránea en rocas duras, debido a la falta de porosidad primaria en la matriz rocosa. Se utilizaron cinco conjuntos de datos fotográficos del satélite Landsat con el fin de preparar un mapa integrado hidrogeomorfológico de la cuenca del río Niva, al sur del estado Andhra Pradesh (India). El objetivo era estudiar el potencial de aguas subterráneas en esta región, que es propensa a períodos de sequía, en la que predominan las rocas duras. Se aplicó el modelo de deformación integrado de Larsson a la identificación de los sistemas de fracturación. El propósito era, por un lado, identificar los conjuntos de fracturas de tracción más jóvenes, que desempeñan un papel principal como reservorios de aguas subterráneas. Por otro lado, se quería comprender la importancia de la densidad de fracturación en el desarrollo de las aguas subterráneas. Se identificó una familia de fracturas de tracción con orientación N35°–55°E y otra familia N35°–55°W que contenía tanto bandas de cizalla como fracturas de tracción. Aparentemente, se trataba de las fracturas abiertas más recientes. El espesor de la zona de meteorización es grande cuando la densidad de fracturas de estas dos familias es elevada, hecho que está asociado a fluctuaciones pequeñas del nivel freático y a caudales elevados. Se estableció una clasificación de las aguas subterráneas como zona muy buena, buena-muy buena, moderadamente buena, y regular.