Evaluation Of The Relationship Between Land-Use Changes And Groundwater Quality In A Water-Supply Catchment, Using GIS Technology: The GWELUP Wellfield, Western Australia

ABSTRACT:

A GIS-based study was carried out in the Gwelup groundwater supply field near Perth, Western Australia, to determine the impact of urbanisation on groundwater quality in relation to land-use changes. Groundwater-quality data for eleven production wells were analysed for a period from 1974 to the present. Over this time, various land-use changes have taken place as the area developed from natural bushland to its present mainly urban situation. Groundwater quality in production wells has been affected by increasing nitrate and incidences of contamination by volatile organic compounds (VOC's) derived from urban and industrial developments. Nitrate concentrations downgradient from older unsewered urban areas already exceed the drinking-water standard of 10 mg/L NO₃-N in production wells, and two wells have been closed because of contamination by VOC's and because of proximity to leakage from a nearby petrol tank. A numerical model (FEFLOW) that integrates GIS technology was used to show the transient character of the capture-zone boundaries of the production bores due to seasonal changes in recharge and water demand and its relation to areas of different land uses. Based on particle-tracking modeling, it is estimated that the full impact of the unsewered urban development would occur in approximately 15–20 years.

RÉSUMÉ:

Une étude s'appuyant sur un SIG a été réalisée sur le champ captant pour l'AEP de Gwelup (Australie occidentale), afin de déterminer l'impact de l'urbanisation sur la qualité de l'eau souterraine, du fait du changement d'usage des terres. Les données sur la qualité des eaux souterraines ont été analysées pour onze puits de captage, pour la période 1974–1995 es sont intervenues, puisque cette région est passée de l'état de terre inculte à taillis à celui de zone surtout urbaine. La qualité de l'eau souterraine a été affectée par une augmentation des nitrates et par des cas de contamination par des composés organiques volatiles (COV) provenant de l'expansion urbaine et industrielle. Les concentrations en nitrates en aval de zones urbaines anciennes sans égouts dépassent déjà la teneur limite en N-NO₃ de 10 mg/L dans les puits de captage; deux puits ont été fermés à cause d'une pollution par les COV et du fait de la proximité d'un réservoir pétrolier qui fuit. Un modèle numérique (FEFLOW) prenant en compte les techniques des SIG a été mis en oeuvre pour montrer le caractère transitoire des limites des zones d'appel des puits de production du fait des variations saisonnières de la recharge et de la demande et en relation avec les espaces associés à différents usages des terres. On a estimé, au moyen d'un modèle de suivi de particule, que l'impact maximal dû au développement urbain sans réseau d'égout devrait intervenir dans 15–20 ans.

RESUMEN:

Un estudio basado en GIS fue llavado a cabo en el campo de abastecimiento de Gwelup, cercano a Perth, Australia Occidental. Su objetivo era determinar el impacto de la urbanización del terreno en la calidad de las aguas subterráneas, en relación con los cambios en los usos del terreno. Se disponía de datos de calidad de las aguas subterráneas en once pozos de abastecimiento, para el periodo que va desde 1974 hasta el presente. Durante este tiempo, han tenido lugar varios cambios en el uso del terreno, ya que el área ha evolucionado desde el bosque arbustivo natural a la situación actual, básicamente urbana. La calidad de las aguas subterráneas en los pozos de extracción se ha visto afectada por un incremento de los nitratos y por la contaminación por componentes orgánicos volátiles (VOC) que aparecen en los desarrollos urbanos e industriales. Las concentraciones de nitratos aguas abajo de antiguas áreas urbanas sin alcantarillado, exceden en la actualidad el estándar de agua potable (10 mg/L), y dos pozos de extracción han sido cerrados por contaminación por VOC y por su proximidad a un escape de un tanque de petróleo cercano. Un modelo numérico (FEFLOW), que integra tecnología GIS, se usó para mostrar la característica transitoria de las áreas de captura de los pozos de extracción debido a cambios estancionales en la recarga y demanda de agua, así como su relación con los diferentes usos del terreno. Mediante un modelo de seguimiento de partículares, se ha estimado que el máximo impacto del desarollo urbano se producirá en aproximadamente 15–20 años.