Seven hydrogeological terrains characteristic of southern Ontario

Groundwater is an important component of the hydrological cycle of southern Ontario, significant to water supply and discharge to surface water. To improve overall understanding of key hydrological mechanisms, a proof-of-concept framework is presented that consists of seven typical terrains or hydrogeological settings. Geologic and topographic controls influence each setting as recorded by climate, streamflow, and groundwater level data, which trace how water moves through various parts of the southern Ontario landscape. This hydrogeological framework considers the geology of surface sediment and bedrock, permeability and porosity (inferred), physiography, and topographic gradients to define seven distinctive hydrogeological terrains. The data and watershed selection process allow for concentration on patterns of hydrologic response across the landscape, with less focus on hydrologic accounting of the terrain. The analysis identifies events in climate, stream, and well-monitoring data indicative of influxes and temporal patterns of hydrological and hydrogeological response to local geology and topography, thus differentiating styles of groundwater movement in sediment/bedrock landscapes of the Paleozoic basin and Shield margin. A case study is provided for each setting: five in sediment (clay, sand, gravel, till upland, and thick till); and two in bedrock (crystalline and carbonate). The selected hydrogeological terrains characterize ~90% of the landscape based on a simplified geological map of southern Ontario. The main hydrogeological characteristics and behaviour of these terrains are proposed as a set of conceptual models representative of near-surface groundwater regimes. Such models can inform water and land resource management as future climates change. Key words: hydrogeology, southern Ontario, base flow, terrain geology, hydrological monitoring Résumé L'eau souterraine est un élément important du cycle hydrologique du sud de l'Ontario, notamment pour l'approvisionnement en eau et la contribution aux eaux de surface. Afin d'améliorer la compréhension globale de mécanismes hydrologiques importants, un cadre de validation de principe est présenté qui consiste en sept reliefs ou milieux hydrologiques typiques. Des facteurs géologiques et topographiques influencent chaque relief, comme en témoignent des données sur le climat, le débit des cours d'eau et les niveaux d'eau souterraine, qui reflètent l'écoulement de l'eau à travers différentes parties du paysage du sud de l'Ontario. Ce cadre hydrogéologique tient compte de la géologie des sédiments de surface et du roc, de la perméabilité et de la porosité (inférée), de la physiographie et de gradients topographiques pour définir sept types de reliefs hydrogéologiques distincts. Le processus de sélection des données et des bassins versants permet de mettre l'accent sur les motifs de réponse hydrologique à l'échelle du paysage, plutôt que sur la quantification de l'hydrologie du relief. L'analyse fait ressortir des épisodes dans les données climatiques, de débit et de surveillance de puits qui indiquent des influx et des motifs temporels des réactions hydrologiques et hydrogéologiques à la géologie et la topographie locales, distinguant ainsi des styles d'écoulement de l'eau souterraine dans les paysages de sédiments/roc du bassin paléozoïque et de la bordure du bouclier. Une étude de cas est présentée pour chaque milieu, dont cinq dans des sédiments (argile, sable, gravier, crête de till et till épais) et deux dans le roc (cristallin et à carbonates). Les reliefs hydrogéologiques sélectionnés caractérisent ~90% du paysage à la lumière d'une carte géologique simplifiée du sud de l'Ontario. Il est proposé que les principaux comportements et caractéristiques hydrogéologiques de ces reliefs forment un ensemble de modèles conceptuels représentatifs des régimes d'eau souterraine près de la surface. Ces modèles peuvent éclairer la gestion des ressources en eau et en sols dans le contexte des changements climatiques à venir. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : hydrogéologie, sud de l'Ontario, débit de base, géologie des reliefs, surveillance hydrologique
1. Introduction 1.1. Context In addition to surface water, groundwater is an important component of the hydrological cycle of southern Ontario. It is significant to water supply as it provides [...]