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Estimating groundwater inflow and leakage outflow for an intermontane lake with a structurally complex geology: Georgetown Lake in Montana, USA
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Shaw, Glenn D. Mitchell, Katie L. Gammons, Christopher H. |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | Stable isotopes of the water molecule (δ18O and δD) for groundwater, lake water, streams, and precipitation were coupled with physical flux measurements to investigate groundwater–lake interactions and to establish a water balance for a structurally complex lake. Georgetown Lake, a shallow high-latitude high-elevation lake, is located in southwestern Montana, USA. The lake is situated between two mountain ranges with highlands primarily to the east and south of the lake and a lower valley to the west. An annual water balance and (δ18O and δD) isotope balance were used to quantify annual groundwater inflows of 2.5 × 107 m3/year and lake leakage outflows of 1.6 × 107 m3/year. Roughly, 57% of total inflow to the lake is from groundwater, and 37% of total outflow at Georgetown Lake is groundwater. Stable isotopes of groundwater and springs around the lake and surrounding region show that the east side of the lake contains meteoric water recharged annually from higher mountain sources, and groundwater discharge to the lake occurs through this region. However, springs located in the lower western valley and some of the surrounding domestic wells west of the lake show isotopic enrichment indicative of strong to moderate evaporation similar to Georgetown Lake water. This indicates that some outflowing lake water recharges groundwater through the underlying west-dipping bedrock in the region.RésuméL’utilisation des isotopes stables de la molécule de l’eau (δ18O et δD) pour les eaux souterraines, l’eau du lac, les cours d’eau et les précipitations a été couplée avec des mesures physiques des débits pour étudier les interactions entre le lac et les eaux souterraines, et établir un bilan hydraulique pour un lac dont la structure est complexe. Le lac de Georgetown, lac peu profond de haute altitude et de haute latitude, est situé dans le sud-ouest du Montana, aux Etats-Unis d’Amérique. Le lac se situe entre deux chaînes de montagnes avec des hauts plateaux principalement vers l’Est et le Sud du lac, et une vallée inférieure vers l’Ouest. Un bilan hydrique annuel et le bilan isotopique (δ18O et δD) ont été utilisés pour quantifier un flux annuel d’eaux souterraine entrant de 2.5.107 m3/an et un flux de sortie du lac par fuites, de 1.6 × 107 m3/an. Environ 57% du flux global d’entrée vers le lac provient des eaux souterraines, et 37% du flux global de sortie du lac Georgetown est de l’eau souterraine. Les isotopes stables des eaux souterraines et des sources situées autour du lac et dans la région environnante montrent que la partie orientale du lac contient une eau météorique rechargée annuellement en provenance des sources des montagnes plus élevées, et l’alimentation du lac par les eaux souterraines se produit dans ce secteur. Cependant, les sources situées dans la vallée inférieure située plus à l’ouest et certains puits domestiques environnants à l’ouest du lac montrent un enrichissement isotopique indiquant une évaporation forte à modérée similaire à l’eau du lac Georgetown. Cela indique qu’une partie du flux sortant de l’eau du lac recharge la nappe souterraine à travers le substratum sous-jacent avec un pendage vers l’ouest dans la région.ResumenLos isótopos estables de la molécula de agua (δ18O y δD) del agua subterránea, agua del lago, ríos y precipitación se acoplaron con mediciones físicas del flujo para investigar las interacciones agua subterránea-lago y establecer un balance hídrico para un lago estructuralmente complejo. El Georgetown Lake, un lago de alta elevación en un alta latitud poco profundo, se encuentra en el suroeste de Montana, EE.UU. El lago está situado entre dos cadenas montañosas con tierras altas principalmente al este y al sur del lago y un valle más bajo al oeste. Se utilizó un balance hídrico anual y un balance de isótopos (δ18O y δD) para cuantificar la afluencia anual de agua subterránea de 2.5 × 107 m3/año y la efluencia por filtración desde el lago de 1.6 × 107 m3/año. Aproximadamente el 57% del ingreso total al lago, y el 37% del egreso total desde el lago Georgetown es agua subterránea. Los isótopos estables del agua subterránea y los manantiales alrededor del lago y de la región circundante demuestran que el lado del este del lago contiene el agua meteórica recargada anualmente desde las fuentes más altas de la montaña, y la descarga del agua subterránea al lago ocurre a través de esta región. Sin embargo, los manantiales ubicados en el valle occidental inferior y algunos de los pozos domésticos circundantes al oeste del lago muestran un enriquecimiento isotópico indicativo de una fuerte a moderada evaporación similar al agua del lago Georgetown. Esto indica que un poco del agua saliente del lago recarga el agua subterránea a través de la capa subyacente de la roca de base que inclina hacia el oeste en la región.摘要通过地下水、湖水、河流和降水等的水分子稳定同位素(δ18O 和 δD)测量及结合物理通量测量,调查了地下水-湖泊相互作用,建立了结构上复杂的湖泊水平衡。乔治城湖是一个浅的高纬度、高海拔湖泊,位于美国蒙塔纳州西南部。湖泊位于两座山脉之间,湖泊的东面和南面主要为高地,西面为较低的河谷。利用年度水平衡和(δ18O 和 δD)同位素平衡确定的每年地下水流入量为2.5 × 107 m3/年,湖的渗漏流出量为1.6 × 107 m3/年。大约总流入量的57%为地下水,乔治城湖总流出量的37%为地下水。湖泊周边及周围地区地下水和泉的稳定同位素显示,湖的东边含有每年来自较高山源补给的大气水,通过这个地区地下水排泄到湖里。然而,位于较低的西部河谷的泉及湖西面一些家庭用井显示同位素富集,说明有强烈至中度的蒸发,与乔治城湖水类似。这表明,一些流出的湖水通过本地区下伏的、向西倾斜的基岩补给地下水。ResumoIsótopos estáveis da molécula de água (δ18O e δD) para as águas subterrâneas, água do lago, córregos, e precipitação foram acoplados com medições de fluxos físicos para investigar as interações entre águas subterrâneas e lago, e para estabelecer um equilíbrio de água para um lago estruturalmente complexo. O Lago Georgetown, um lago de superfície de alta altitude e alta elevação, está localizado no sudoeste de Montana, EUA. O lago está situado entre duas cadeias montanhosas com áreas altas principalmente para o leste e sul do lago e um vale menor para o oeste. Um balanço hídrico anual e um balanço de isótopo (δ18O e δD) foram usados para quantificar as entradas anuais de águas subterrâneas de 2.5 × 107 m3/ano e saída por escoamento de extravasamento do lago de 1.6 × 107 m3/ano. Cerca de 57% do fluxo total de entradas para o lago é de águas subterrâneas, e 37% da vazão total no Lago Georgetown são águas subterrâneas. Isótopos estáveis de águas subterrâneas e nascentes ao redor do lago, e em torno da região mostram que o lado leste do lago contém água meteórica recarregada anualmente a partir de fontes mais altas das montanhas, e a descarga de águas subterrâneas para o lago ocorre através dessa região. Entretanto, nascentes localizadas no vale ocidental inferior e algumas em torno dos poços domésticos a oeste do lago mostram enriquecimento isotópico indicativo de forte para moderada evaporação semelhante as do Lago Georgetown. Isso indica que alguns escoamentos de saída de água do lago recarregam as águas subterrâneas através da base rochosa subjacente mergulhada a oeste na região. |
| Starting Page | 135 |
| Ending Page | 149 |
| Page Count | 15 |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| DOI | 10.1007/s10040-016-1500-1 |
| Volume Number | 25 |
| Alternate Webpage(s) | https://static-content.springer.com/esm/art:10.1007%2Fs10040-016-1500-1/MediaObjects/10040_2016_1500_MOESM1_ESM.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://doi.org/10.1007/s10040-016-1500-1 |
| Journal | Hydrogeology Journal |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
