Volume 29, Number 1 (2002)
Articles

The Need for Basin Analysis in Regional Hydrogeological Studies: Oak Ridges Moraine, Southern Ontario

D. R. Sharpe
Geological Survey of Canada, Ottawa, Ontario.
M. J. Hinton
Geological Survey of Canada, Ottawa, Ontario.
H. A. J. Russell
Geological Survey of Canada, Ottawa, Ontario.
A. J. Desbarats
Geological Survey of Canada, Ottawa, Ontario.
Published March 3, 2002
How to Cite
Sharpe, D. R., Hinton, M. J., Russell, H. A. J., & Desbarats, A. J. (2002). The Need for Basin Analysis in Regional Hydrogeological Studies: Oak Ridges Moraine, Southern Ontario. Geoscience Canada, 29(1). Retrieved from https://journals.lib.unb.ca/index.php/GC/article/view/4108

Abstract

To manage Canada's groundwater resources in a sustainable way there is a need for regional knowledge of aquifer systems. Improving regional knowledge, in light of scant hydrogeological data, requires a multidisciplinary approach that advances the geological understanding of a basin. Basin analysis — mapping and characterizing the reservoir potential of sedimentary basins as applied in petroleum exploration — provides an approach that is directly applicable to regional hydrogeology studies and related land use planning. This paper applies basin analysis to a glaciated terrain by integrating data from a variety of sources and scales of investigations to develop a hydrogeological model of the Oak Ridges Moraine Area (ORM), southern Ontario. Basin analysis supports the progression from data compilation and geological conceptualization to model development, and ultimately, toward quantitative flow system analysis. This progression is achieved notably by developing primary geological models of the stratigraphy, sedimentary architecture and origin of deposits of the ORM area. The analysis outlines two regional elements highly significant to groundwater flow in the area: 1) regional till uplands that form the principal aquitard, and 2) channels that breach the till and form hydraulic windows and important channel-fill aquifers. The important channel aquifer setting had not been previously recognized because its identification required a geological framework based on high-quality topographic, geological and geophysical data. Development of the regional geological knowledge would not have been possible using relatively poor-quality water well records alone. A numerical model is then used to illustrate the significance of vertical flow through generic channels. The watershed approach that is embodied in basin analysis strongly enhances communication between geoscientists and engineers, planners, and other scientists. Better understanding of regional hydrogeological settings also will improve the scientific basis for land use planning. Site remediation or development proposals generally rely on site-specific data and analysis, often restricted to shallow depths and predominantly for the purpose of site design. Such studies will benefit from regional knowledge of hydrogeological settings and of the extent of flow systems beyond the site to watershed or basin scales. Accordingly, the paper advocates investment in both high-quality data and the regional approach that underlies basin analysis, thus permitting a much more reliable assessment of groundwater issues in complex hydrogeological settings across Canada. Résumé Pour gérer de manière durable les ressources en eaux souterraines canadiennes, il est impératif d'acquérir une connaissance régionale des systèmes aquiferes. Avec les rares données hydrogéologiques qui existent, l'amélioration des connaissances régionales doit recourir à l'approche multidisciplinaire pour améliorer la compréhension géologique d'un bassin. L'analyse de bassin — cartographie et caractérisation du potentiel du réservoir du bassin sédimentaire comme cela se pratique en exploration pétrolière - est une approche qui peut s'appliquer directement aux études hydrogéologiques régionales ainsi qu'à l'aménagement du territoire concerné. Le présent compte rendu porte sur une analyse de bassin d'un terrain glaciaire par l'intégration de données issues d'une variété de sources et d'échelles de recherche différentes en vue de l'élaboration d'un modèle hydrogéologique de la région de la moraine d'Oak Ridges (MOR), dans le sud de l'Ontario. Lanalyse de bassin est un processus progressif qui va de la compilation des données et de la conceptualisation géologique pour l'élaboration d'un modèle, jusqu'à l'analyse quantitative d'un système de circulation des fluides. Cette progression comprend, notamment, l'élaboration de modèles géologiques de départ de la stratigraphie, de l'architecture sédimentaire et de l'origine des dépôts de la région de la MOR. L'analyse a permis de discerner deux éléments régionaux très importants dans la compréhension de de la circulation des eaux souterraines de la région : 1 ) des hautes terres de till formant le principal aquitard; 2) des chenaux qui traversent le till, constituant des fenêtres hydrauliques et d'importants aquiferes de chenaux comblés. Cette configuration en d'aquîfère en chenaux n'avait pas été reconnue jusqu'à maintenant parce que sa détection n'était possible qu'en recourant à une approche géologique combinant données topographiques, géologiques et géophysiques de haute qualité. La constitution d'une banque de connaissances géologiques régionales n'aurait pu se faire en n'ayant recours qu'aux seuls registres de données de piètre qualité des puits existants. On a eu recours à un modèle numérique qui a permis d'illustrer l'importance de la composante verticale de la circulation à travers des chenaux génériques. L'approche par bassin hydrologique inhérente à l'analyse de bassin facilite grandement la communication entre les géoscientifiques, les ingénieurs, les planificateurs et autres scientifiques. La meilleure compréhension du cadre hydrogéologique améliore également le caractère scientifique de la base de référence pour l'aménagement du territoire. Les projets de restauration ou d'aménagement repose généralement sur les données du milieu et sur leur analyse, trop souvent limités aux données de faibles profondeurs et qui ne sont spécifiques qu'au projet en question. De telles études tireront avantages de l'existence d'une base de connaissances régionale des caractéristiques hydrologiques ainsi que du prolongement des systèmes de circulation au-delà du site, jusqu'aux échelles des bassins versants. En conséquence, nous préconisons dans le présent compte rendu que l'on investisse dans la collecte de données de haute qualité et que l'on adopte l'approche régionale nécessaire à l'analyse de bassin, ce qui permettra une bien meilleure évaluation de la question des eaux souterraines des milieux hydrogéologiques complexes du Canada.