Using soil and Quaternary geological information to assess the intrinsic groundwater vulnerability of shallow aquifers: an example from Lithuania

Abstract

Lithuania, in the Baltic region of northern Europe, is heavily dependent on groundwater resources for its public water supply, with a large proportion, especially in rural areas, derived from shallow Quaternary aquifers. A national groundwater-vulnerability methodology, based upon the UK approach, has been developed on behalf of the Lithuanian Ministry of Environmental Protection as a possible basis for the future protection of shallow groundwater resources for the rural inhabitants.

Some modifications to the UK methodology were required to enable archive data to be used. The four aquifer classes depicted on the final groundwater vulnerability map are based upon the assessed relative permeabilities of the uppermost Quaternary deposits. The derivation of the classification of soil-leaching potential required a reassessment of Soviet-based soil wetness and particle-size classes and a calculation of subsoil-saturated hydraulic conductivity. A preliminary validation of the final maps against available shallow groundwater samples suggests that the methodology satisfactorily predicts the intrinsic groundwater vulnerability.

The final methodology, based upon its low-cost approach using archive data, is relevant to the current needs of Lithuania and can be applied in other regions of similar geology and climate.

Résumé

La Lituanie, dans la région baltique du nord de l’Europe, est étroitement dépendante des ressources en eau souterraine pour l’alimentation publique en eau potable, dont une large proportion, particulièrement en milieu rural, provient des nappes phréatiques du Quaternaire. Une méthodologie nationale d’évaluation de la vulnérabilité des aquifères, basée sur l’approche britannique, a été développée pour le compte du Ministère lituanien de l’Environnement comme une base possible pour la protection future des ressources en eau des nappes phréatiques pour les habitants des zones rurales.

Certaines modifications de la méthodologie britannique ont été nécessaires pour permettre d’utiliser les données archivées. Les quatre classes d’aquifères définies dans la carte finale de vulnérabilité s’appuient sur les perméabilités relatives estimées des dépôts quaternaires les plus élevés. La dérivation de la classification du potentiel de lessivage des sols a nécessité une ré-évaluation des classes d’humidité et de taille de particules des sols basées sur les données soviétiques et un calcul de la conductivité hydraulique du sous-sol saturé en eau. Une validation préliminaire des cartes finales par rapport aux échantillons disponibles d’eau des nappes phréatiques laisse penser que la méthodologie prédit de façon satisfaisante la vulnérabilité intrinsèque des nappes.

La méthodologie finale, s’appuyant sur une approche à faible coût utilisant les données en archives, est adaptée aux besoins courants de la Lituanie et peut être appliquée dans d’autres régions à la géologie et au climat comparables.

Resumen

Lituania, situado en la región báltica de Europa septentrional, tiene una gran dependencia de los recursos de aguas subterráneas para abastecimiento público. Una parte importante de estos recursos, especialmente en las zonas rurales, procede de acuíferos someros cuaternarios. El Ministerio de Protección Medioambiental ha desarrollado una metodología, basada en un enfoque británico, para evaluar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas en Lituania y permitir la protección futura de los acuíferos de las zonas rurales.

Se han efectuado algunas modificaciones en la metodología británica para adaptarla a los datos existentes. Se ha establecido una clasificación en cuatro categorías de acuíferos para la representación final del mapa de vulnerabilidad, en función de las permeabilidades relativas de los depósitos cuaternarios. Con el objeto de clasificar el potencial de percolación de los suelos, se recurrió a estimaciones de la conductividad hidráulica saturada del subsuelo y a una actualización de la información soviética sobre humedad y granulometría. Una validación preliminar de los mapas resultantes con muestras de agua subterránea indica que la metodología predice de forma adecuada la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos someros estuadiados.

La metodología final, de coste reducido porque se utilizan datos de archivo, es importante para las necesidades actuales de Lituania y puede ser aplicada a regiones de geología y clima similares.