| Author |
Kidmose, Jacob Nilsson, Bertel Engesgaard, Peter Frandsen, Mette Karan, Sachin Landkildehus, Frank Søndergaard, Martin Jeppesen, Erik |
| Abstract |
A study on Lake Væng in Denmark demonstrates a high potential for loading of phosphorous via groundwater to seepage lakes. Groundwater discharges are displayed as an important source of phosphorous to a lake due to: (1) high concentrations in the aquifer just below the lake, and (2) the main flow paths through the aquifer–lakebed interface either being overland flow through a seepage face, or focused in zones with very high discharge rates. In-lake springs have measured discharge of up to 7.45 m$^{3}$ per m$^{2}$ of lakebed per day. These findings were based on seepage meter measurements at 18 locations, stable isotope (δ$^{18}$O) analyses, temperature profiles and mapping of ice cover distribution. Groundwater–lake interaction was modelled with a 2D conceptual flow model (MODFLOW) with hydrogeology interpreted from catchment multi electrode profiling, on-lake ground-penetrating radar, well logging and borehole data. Discharge was found to be much focused and opposite to expected increase away from the shoreline. The average total phosphorus concentration in discharging groundwater sampled just beneath the lakebed was 0.162 mg TP/l and thereby well over freshwater ecological thresholds (0.043–0.612, median = 0.117 mg TP/l). The study illustrates a direct link between groundwater and lake chemistry.Une étude sur le lac Væng au Danemark montre un haut potentiel de décharge de phosphore par la nappe dans des lacs d’émergence. Les décharges d’eau sont présentées comme une étant une importante source de phosphore dans un lac en raison: i) de hautes concentrations dans l’aquifère juste en dessous du lac, et ii) des principaux chenaux découlement à travers l’interface aquifère-fond du lac qui sont soit un écoulement en nappe à travers une surface d’exfiltration soit focalisés dans des zones à très haut taux de débit de débordement. Les sources sous lacustres ont un débit de débordement de jusqu’à to 7.45 m$^{3}$ par m$^{2}$ de lit de lac pa rjour. Ces découvertes sont basées sur les mesures de débordement en 18 emplacements, analyses d’isotope stable (δ$^{18}$O), profils de température et cartographie de la distribution de la couverture de glace. L’interaction nappe-lac a été modélisée avec un modèle conceptuel d’écoulement 2D (MODFLOW), l’hydrogéologie interprétée avec saisie de profils multi électrodes, données radar pénétrant le fond du lac et forage carottage. On a trouvé une décharge très localisée et opposée à l’augmentation attendue à l’écart de la ligne de rivage. La concentration moyenne totale en phosphate dans l’eau de décharge de la nappe échantillonnée juste sous le fond du lac est 0.162 mg TP/l et par là bien au dessus des seuils écologiques de l’eau douce (0.043–0.612, médiane = 0.117 mg TP/l). L’étude illustre un lien direct entre la chimie de l’eau souterraine et celle du lac.Un estudio del lago Væng en Dinamarca demostró un alto potencial de la carga de fósforo a través del agua subterránea a los lagos de filtración. La descarga de agua subterránea son presentados como una fuente importante de fósforo hacia un lago debido a: i) altas concentraciones en el acuífero justamente debajo del lago, y ii) las trayectorias principales de flujo a través de la interfase acuífero–lecho del lago, tanto siendo el flujo superficial a través de la fase de filtración como el concentrado en zonas con muy altas tasas de descarga. En los manantiales dentro del lago se han medido descargas de hasta 7.45 m$^{3}$ por m$^{2}$ de lecho del lago por día. Estos hallazgos estuvieron basados en mediciones de filtración en 18 sitios, análisis de isótopos estables (δ$^{18}$O), perfiles de temperatura y mapeo de distribución de la cubierta de hielo. La interacción agua subterránea–lago fue modelada con un modelo de flujo conceptual 2 D (MODFLOW) con la hidrogeología interpretada a partir de perfilajes multi electrodos en la cuenca, de georradar en el lago, de perfilajes de pozos y datos de las perforaciones. Se encontró que la descarga estaba muy concentrada y era opuesta al incremento esperado de la distancia de la línea de costa. La concentración de fósforo promedio total en la descarga de agua subterránea muestreada justamente por debajo del lecho del lago fue 0.162 mg TP/l y por lo tanto por encima de los umbrales ecológicos del agua dulce (0.043–0.612, mediana = 0.117 mg TP/l). El estudio ilustra una conexión directa entre la química del agua subterránea y del lago.对丹麦Væng湖的研究展示了通过地下水排泄到渗水湖使磷增加的潜在风险。地下水的排泄 是湖中磷含量增加的重要来源, 这是因为 : 1) 湖下面的含水层中磷含量很高, 2) 通过含水层-湖底的界面的主要水流通道不是通过渗水面的地面水流就是集中在排泄率很高的地带。湖中的泉测得的排泄量为每天湖床每平米7.45m3。这些发现基于18个点的渗水测量、稳定同位素(δ18O)分析、温度轮廓及冰层分布图。采用2D概念流模型(MODFLOW)、流域多电极剖面湖上探地雷达、测井和钻孔资料对地下水 –湖相互作用进行了模拟。发现排泄更加集中, 并与远离海岸线的预期的增加相反。从湖底之下采取的排泄水中的平均总磷含量为0.162 mg TP/l, 因此, 大大超过淡水生态阀值(0.043–0.612, 中间值 = 0.117 mg TP/l)。研究描述了地下水化学成分和湖中化学曾芬之间的直接联系。Um estudo feito no lago Væng, na Dinamarca, revela um elevado potencial para a descarga de fósforo através da água subterrânea em lagos drenantes. As descargas de água subterrânea são interpretadas como fontes importantes de fósforo para o lago devido às: i) elevadas concentrações no aquífero imediatamente debaixo do lago e ii) linhas de fluxo através da interface aquífero-leito do lago, quer seja por meio de descarga subaérea através de uma superfície de drenagem, quer seja descarga localizada em zonas com elevada taxa de descarga. As nascentes dentro do lago apresentam descargas medidas que podem ir até 7.45 m$^{3}$ por m$^{2}$ de leito do lago por dia. Estes resultados são baseados em medições feitas com medidor de infiltração em 18 locais, análises de isótopos estáveis (δ$^{18}$O), perfis de temperatura e mapeamento da distribuição da cobertura de gelo. A interação água subterrânea-lago foi simulada com o modelo concetual de fluxo 2D (MODFLOW), com hidrogeologia interpretada a partir de perfis multi-elétrodos da bacia hidrográfica, radar de penetração do solo no lago, e dados de diagrafias de furos e sondagens. Descobriu-se que a descarga é muito localizada e, contrariamente ao esperado, aumenta com a distância à margem. A concentração média de fósforo total na água subterrânea de descarga, amostrada imediatamente abaixo do leito do lago, foi de 0.162 mg TP/L, visivelmente acima dos limiares definidos para o estado ecológico da água doce (0.043–0.612, mediana = 0.117 mg TP/L). Este estudo revela uma ligação direta entre a água subterrânea e a composição química do lago. |
