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Hydrological connectivity of alluvial Andean valleys: a groundwater/surface-water interaction case study in Ecuador
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Guzmán, Pablo Anibas, Christian Batelaan, Okke Huysmans, Marijke Wyseure, Guido |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | The Andean region is characterized by important intramontane alluvial and glacial valleys; a typical example is the Tarqui alluvial plain, Ecuador. Such valley plains are densely populated and/or very attractive for urban and infrastructural development. Their aquifers offer opportunities for the required water resources. Groundwater/surface-water (GW–SW) interaction generally entails recharge to or discharge from the aquifer, dependent on the hydraulic connection between surface water and groundwater. Since GW–SW interaction in Andean catchments has hardly been addressed, the objectives of this study are to investigate GW–SW interaction in the Tarqui alluvial plain and to understand the role of the morphology of the alluvial valley in the hydrological response and in the hydrological connection between hillslopes and the aquifers in the valley floor. This study is based on extensive field measurements, groundwater-flow modelling and the application of temperature as a groundwater tracer. Results show that the morphological conditions of a valley influence GW–SW interaction. Gaining and losing river sections are observed in narrow and wide alluvial valley sections, respectively. Modelling shows a strong hydrological connectivity between the hillslopes and the alluvial valley; up to 92 % of recharge of the alluvial deposits originates from lateral flow from the hillslopes. The alluvial plain forms a buffer or transition zone for the river as it sustains a gradual flow from the hills to the river. Future land-use planning and development should include concepts discussed in this study, such as hydrological connectivity, in order to better evaluate impact assessments on water resources and aquatic ecosystems.RésuméLa région andine est caractérisée par d’importantes vallées intra montagneuses alluviales et glaciaires; un exemple typique est celui de la plaine alluviale de Tarqui en Equateur. De telles plaines de vallées sont densément peuplées et/ou très attractives pour le développement urbain et infrastructurel. Leurs aquifères offrent des possibilités pour les ressources en eau nécessaires. Les interactions entre eau souterraine et eau de surface (ESO–ESU) comprennent généralement la recharge ou la décharge des aquifères, dépendant des connections hydrauliques entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Puisque l’interaction ESO–ESU dans les bassins versants andéens a été peu abordée, les objectifs de cette étude sont d’investiguer l’interaction ESO–ESU dans la plaine alluviale du Tarqui et de comprendre le rôle de la morphologie de la vallée alluviale dans la réponse hydrologique et dans la connexion hydrologique entre les versants et les aquifères de fonds de vallées. L’étude se base sur de nombreuses campagnes de mesures, la modélisation de l’écoulement des eaux souterraines et l’utilisation de la température comme traceur des eaux souterraines. Les résultats montrent que les conditions morphologiques d’une vallée influencent les interactions ESO–ESU. Des sections de gains et de pertes en rivière ont été observées dans des secteurs respectivement étroits et larges des vallées. La modélisation montre une forte connectivité hydrologique entre les versants et la vallée alluviale; jusqu’à 92 % de la recharge des dépôts alluviaux se fait par écoulement latéral depuis les versants. La plaine alluviale forme une zone tampon ou de transition pour la rivière en permettant un écoulement graduel de l’eau des montagnes jusqu’à la rivière. La planification et le développement futurs de l’occupation des sols doit inclure les concepts discutés dans cette étude, comme la connectivité hydrologique, afin de permettre une meilleure estimation des impacts sur les ressources en eau et les écosystèmes aquatiques.ResumenLa región andina se caracteriza por importantes valles aluviales y glaciares; un ejemplo típico es la llanura aluvial de Tarqui, Ecuador. Estas llanuras están densamente pobladas y / o son muy atractivas para desarrollo urbano y de infraestructura. Sus acuíferos ofrecen oportunidades ante el requerimiento de recursos hídricos. La interacción general agua subterránea / agua superficial (ASUB-ASUP) generalmente involucra la recarga o descarga del acuífero, dependiendo de la conexión hidráulica entre el agua superficial y subterránea. Puesto que la interacción ASUB-ASUP en las cuencas andinas apenas ha sido abordada, los objetivos de este estudio son investigar la interacción ASUB-ASUP en la llanura aluvial de Tarqui y entender el papel de la morfología del valle aluvial en la respuesta hidrológica y en la conexión hidrológica entre los faldeos y los acuíferos en el piso del valle. Este estudio se basa en extensas mediciones de campo, modelado del flujo de aguas subterráneas y la aplicación de la temperatura como un trazador del agua subterránea. Los resultados muestran que las condiciones morfológicas del valle influyen en la interacción ASUB-ASUP. Se observan secciones del río ganadoras y perdedoras en las secciones del valle aluvial estrecho y ancho, respectivamente. Las simulaciones muestran una fuerte conectividad hidrológica entre los faldeos y el valle aluvial; hasta 92 % de la recarga de los depósitos aluviales se origina a partir del flujo lateral desde los faldeos. La llanura aluvial forma una zona de amortiguación o de transición para el río, ya que mantiene un flujo gradual desde los faldeos al río. La planificación futura del uso de la tierra y del desarrollo deben incluir conceptos analizados en este estudio, tal como la conectividad hidrológica, con el fin de estimar mejor las evaluaciones de los impactos sobre los recursos hídricos y los ecosistemas acuáticos.摘要安第斯山地区是重要的山脉内冲积和冰川山谷;典型的例子就是厄瓜多尔的Tarqui冲积平原。这样河谷平原人口密集,及/或者对城市和基础设施的发展具有非常大的吸引力。这里的含水层对于所需要的水资源提供了机会。地下水/地表水相互作用通常涉及到含水层的补给和含水层的排泄,取决于地表水和地下水之间的水力连接程度。因为过去对安第斯山汇水地区地下水--地表水相互作用研究的极少,因此,本研究的目标就是调查Tarqui冲积平原地下水--地表水相互作用,了解冲积河谷形态在山坡和谷底含水层之间水文响应和水文联系上的作用。这项研究基于广泛的野外测量、地下水水流模拟和作为示踪剂应用的温度。结果显示,河谷的形态条件影响地下水—地表水的相互作用。分别在窄的和宽的冲积河谷断面上观测到盈水河和渗失河。模拟结果显示,山坡和冲积河谷之间有很强的水力联系度;冲积沉积层92%的补给来源于山坡的侧向水流。冲积平原形成了河流的缓冲带或过渡带,这个缓冲带或者说过渡带维持着从山区到河流的缓慢水流。未来的土地利用规划和发展应该包括本研究中论述的概念,诸如水文联系度,以便更好地评估对水资源和水生生态系统的影响。ResumoA região andina é caracterizada por importantes vales glaciais e aluviais entre montanhas. Um exemplo típico é a planície aluvial Tarqui, no Equador. Esses vales planos são densamente povoados e/ou muito atraentes para o desenvolvimento urbano e da infraestrutura. Seus aquíferos oferecem uma oportunidade para suprir a demanda de água necessária. A interação entre as águas subterrâneas e as águas superficiais (ASUB–ASUP), dependendo da ligação hidráulica entre elas, geralmente provoca a recarga ou a descarga do aquífero. Tendo em vista que a interação entre ASUB–ASUP dificilmente tem sido abordada em bacias hidrográficas andinas, esse estudo tem como objetivo investigar a interação ASUB–ASUP na planície aluvial Tarqui, compreendendo o papel da morfologia do vale aluvial na resposta e na conexão hidrológica entre as vertentes e os aquíferos no fundo do vale. Este estudo é baseado em extensas medições de campo, modelagem do fluxo das águas subterrâneas e na aplicação da temperatura como um traçador das águas subterrâneas. Os resultados demostram que as condições morfológicas de um vale influenciam a interação entre ASUB–ASUP. O ganho e a perda das seções do rio são observadas respectivamente nas estreitas e largas seções do vale aluvial. A modelagem demonstra uma forte conectividade hidrológica entre as vertentes e o vale aluvial, onde até 92 % da recarga dos depósitos aluviais se originam através do fluxo lateral das encostas. A planície aluvial constitui uma zona de amortecimento ou uma zona de transição para o rio, assim como sustenta um fluxo gradual das vertentes até o rio. O planejamento e desenvolvimento futuro do uso da terra na região deveriam incluir conceitos discutidos neste estudo, tal como a conectividade hidrológica, a fim de avaliar melhor os estudos de impacto sobre os recursos hídricos e os ecossistemas aquáticos. |
| Starting Page | 955 |
| Ending Page | 969 |
| Page Count | 15 |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| DOI | 10.1007/s10040-015-1361-z |
| Volume Number | 24 |
| Alternate Webpage(s) | http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/29031/1/documento.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://core.ac.uk/download/pdf/34651668.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://doi.org/10.1007/s10040-015-1361-z |
| Journal | Hydrogeology Journal |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
