| Author |
Song, Jinxi Jiang, Weiwei Xu, Shaofeng Zhang, Guotao Wang, Liping Wen, Min Zhang, Bo Wang, Yuanyuan Long, Yongqing |
| Abstract |
Recognizing the heterogeneity of hydraulic conductivity and hyporheic flow is critical for understanding contaminant transfer and biogeochemical and hydrological processes involving streams and aquifers. In this study, the heterogeneity of hydraulic conductivity and Darcian flux in a submerged streambed and its adjacent exposed stream banks were investigated in the Beiluo River, northwest China. In the submerged streambed, Darcian flux was estimated by measurement of vertical hydraulic conductivity (K $_{v}$) and vertical head gradient (VHG) using in-situ permeameter tests. On exposed stream banks, both horizontal hydraulic conductivity (K $_{h}$) and K $_{v}$ were measured by on-site permeameter tests. In the submerged streambed, K $_{v}$ values gradually decreased with depth and the higher values were concentrated in the center and close to the erosional bank. Compared to the exposed stream banks, the K $_{v}$ values were higher in the streambed. From stream stage to the topmost layer of tested sediment, through increasing elevation, the K $_{h}$ values increased on the erosional bank, while they decreased on the depositional bank. The values of VHG along the thalweg illustrate that downwelling flux occurred in the deepest area while upwelling flux appeared in the other areas, which might result from the change of streambed elevation. The higher value of the Darcian flux in the submerged streambed existed near the erosional bank.Reconnaître l’hétérogénéité de la conductivité hydraulique et de l’écoulement hyporhéique est essentiel pour comprendre le transfert des polluants et les processus biogéochimiques et hydrologiques concernant les cours d’eau et les aquifères. Dans la présente étude, l’hétérogénéité de la conductivité hydraulique et du flux de Darcy dans le fond noyé du cours d’eau et la berge attenante exposée a été étudiée sur la Rivière Beiluo, Nord-Ouest de la Chine. Dans le fond noyé du cours d’eau, le flux de Darcy a été estimé en mesurant la conductivité hydraulique verticale (K $_{v}$) et le gradient de charge hydraulique verticale (GCV) grâce à des tests in situ au perméamètre. Sur les berges exposées du cours d’eau, la conductivité hydraulique horizontale (K $_{h}$) et verticale (K $_{v}$) ont été mesurées à l’aide de tests sur site au perméamètre. Dans le fond noyé du cours d’eau, les valeurs de K $_{v}$ décroissent progressivement avec la profondeur et les valeurs les plus élevées sont concentrées dans le centre et proche de la berge soumise à l’érosion. Comparée aux berges exposées du cours d’eau, les valeurs de K $_{v}$ étaient plus élevées dans le lit du cours d’eau. Entre le niveau du cours d’eau et la couche supérieure du sédiment testé, en raison d’une hauteur croissante, les valeurs de K $_{h}$ croissent sur la berge soumise à l’érosion, tandis qu’elles décroissent sur la berge avec dépôts. Les valeurs de GCV le long du thalweg illustrent les flux descendants se produisant dans les zones les plus profondes tandis que les flux ascendants se manifestent dans les autres zones, ce qui peut résulter du changement d’altitude du lit du cours d’eau. La valeur plus élevée du flux de Darcy dans le fond noyé du cours d’eau existe près de la berge soumise à l’érosion.El reconocimiento de la heterogeneidad de la conductividad hidráulica y del flujo hiporreico es fundamental para la comprensión de la transferencia de contaminantes y procesos biogeoquímicos e hidrológicos que involucran a corrientes de agua y acuíferos. En este estudio, se investigaron la heterogeneidad de la conductividad hidráulica y del flujo Darciano en un lecho sumergido y en las márgenes expuestas de los cursos adyacentes en el río Beiluo, noroeste de China. En el lecho sumergido, se estimó el flujo Darciano por medición de la conductividad hidráulica vertical (K $_{v}$) y gradiente de la carga hidráulica vertical (VHG) usando pruebas de permeámetros in situ. En las márgenes expuestas, tanto la conductividad hidráulica horizontal (K $_{h}$) y K $_{v}$ se midieron mediante ensayos con permeámetro in situ. En el lecho sumergido, los valores K $_{v}$ disminuyeron gradualmente con la profundidad y los valores más altos se concentran en el centro y cerca de la margen erosiva. Los valores K $_{v}$ fueron mayores en el lecho del río si se los compara con los bancos de la corriente expuestos. A partir del nivel de la capa superior de los sedimentos de la corriente ensayados, al aumentar la elevación, los valores de K $_{h}$ aumentaron en la margen erosiva, mientras que disminuyeron en la margen de depositación. Los valores de VHG a lo largo del thalweg del cauce ilustran que el flujo descendente se produjo en la zona más profunda, mientras que el flujo de surgencia apareció en las otras áreas, que podrían resultar del cambio de elevación del lecho del río. El valor más alto del flujo Darciano en el lecho sumergido existía cerca de la margen erosiva.正确认识河流沉积物渗透性能的空间异质性在河水-沉积物水交换、溶质运移、生物化学作用等过程研究中十分重要。以中国西北地区北洛河为研究对象,在河床上,采用原位竖管水头下降法对沉积物垂向渗透系数与垂直水力梯度进行测试,并通过达西定律计算渗流量。在与之相邻的河岸带,采用非原位竖管水头下降法对沉积物垂向和水平两种渗透系数进行试验测试,结果表明:河床沉积物垂向渗透系数随深度增加而减小,垂向渗透系数在河道中间及侵蚀岸附近较大;河岸带沉积物较河床沉积物垂向渗透系数值小。同时,河岸带水平渗透系数在侵蚀岸随高程增加而增大,但在沉积岸随高程增高而变小;由于河床高程的变化,沿深泓线,垂直水力梯度在最深的区域为下降流,在其他试验点表现为上升流;此外,河床沉积物渗流量在侵蚀岸附近值较大。A identificação da heterogeneidade da condutividade hidráulica e o fluxo hiporreico são cruciais para o entendimento do transporte de contaminantes e processos hidrogeológicos e biogeoquímicos envolvendo rios e aquíferos. Nesse estudo, a heterogeneidade da condutividade hidráulica e o fluxo Darciano em um leito submerso e suas margens expostas adjacentes foram investigados no Rio Beiluo, Noroeste da China. No leito submerso, o fluxo Darciano foi estimado pela medição da condutividade hidráulica vertical (K $_{v}$) e do Gradiente Vertical da Carga (GVC) utilizando testes in-situ com permeâmetro. Nas margens expostas, a condutividade hidráulica horizontal (K $_{h}$) e K $_{v}$ também foram medidas in-site usando permeâmetro. No leito submerso, os valores de K $_{v}$ diminuíram gradualmente com a profundidade e os maiores valores estiveram concentrados no centro e próximo da margem em processo de erosão. Comparados com as margens expostas, os valores de K $_{v}$ foram maiores no leito. Do nível da água até a camada mais alta de sedimentos testada, ao longo do aumento da elevação, os valores de K $_{h}$ aumentaram na margem em processo de erosão ao passo que diminuíam na margem deposicional. Os valores da GVC ao longo do talvegue ilustram o fluxo de subsidência ocorrido na área mais profunda, enquanto o fluxo de ressurgência apareceu em outras áreas, o que deve resultar na mudança da elevação do leito. O maior valor do fluxo Darciano no leito submerso ocorreu próximo da margem em erosão. |
