| Abstract |
The management of urban rivers which drain contaminated groundwater is suffering from high uncertainties regarding reliable quantification of groundwater fluxes. Independent techniques are combined for estimating these fluxes towards the Zenne River, Belgium. Measured hydraulic gradients, temperature gradients in conjunction with a 1D-heat and fluid transport model, direct flux measurement with the finite volume point dilution method (FVPDM), and a numerical groundwater flow model are applied, to estimate vertical and horizontal groundwater fluxes and groundwater–surface-water interaction. Hydraulic gradient analysis, the temperature-based method, and the groundwater flow model yielded average vertical fluxes of –61, –45 and –40 mm/d, respectively. The negative sign indicates upward flow to the river. Changes in exchange fluxes are sensitive to precipitation but the river remained gaining during the examined period. The FVPDM, compared to the groundwater flow model, results in two very high estimates of the horizontal Darcy fluxes (2,600 and 500 mm/d), depending on the depth of application. The obtained results allow an evaluation of the temporal and spatial variability of estimated fluxes, thereby helping to curtail possible consequences of pollution of the Zenne River as final receptor, and contribute to the setup of a suitable remediation plan for the contaminated study site.La gestion des rivières urbaines, qui drainent de l’eau souterraine contaminée, souffre de grandes incertitudes quant à une quantification fiable des arrivées d’eau souterraine. Des techniques indépendantes sont combinées pour évaluer ces écoulements vers la rivière Zenne, Belgique. Des mesures de gradients hydrauliques, de gradients de température en accord avec un modèle de transport de chaleur et de fluide à une dimension, des mesures directes d’écoulement par FVPDM (méthode de volume fini point de dilution) et un modèle numérique d’écoulement souterrain sont appliqués pour évaluer les flux verticaux et horizontaux d’eau souterraine et les interactions eau de surface-eau souterraine. L’analyse des gradients hydrauliques, la méthode basée sur la température et le modèle d’écoulement souterrain donnent des flux moyens verticaux de –61, –45 et –40 mm/j, respectivement. Le signe négatif indique un écoulement vers le haut, en direction de la rivière. Les modifications des échanges sont sensibles aux précipitations mais la rivière demeure gagnante au cours de la période étudiée. Le FVPDM, comparé au modèle d’écoulement souterrain, aboutit à deux estimations très élevées des flux horizontaux de Darcy (2,600 et 500 mm/j) selon la profondeur d’application. Les résultats obtenus permettent une évaluation de la variabilité temporelle et spatiale des écoulements estimés, aidant ainsi à diminuer les conséquences possibles sur la pollution de la rivière Zenne, considérée comme récepteur final, et contribuent à la mise en place d’un plan de remédiation approprié pour le site d’étude contaminé.El manejo de los ríos urbanos que drenan agua subterránea contaminada está siendo afectado de altas incertidumbres en relación a la cuantificación confiable de los flujos de agua subterránea. Se combinan técnicas independientes para estimar estos flujos hacia el Río Zenne, Bélgica. Se aplican gradientes hidráulicos medidos, gradientes de temperatura en conjunción con un modelo de transporte de calor y fluido 1D, medidas de flujo directo con el método de dilución puntual de un volumen finito (FVPDM), y un modelo de flujo numérico de agua subterránea, para estimar los flujos horizontal y vertical del aguas subterránea y la interacción agua subterránea - agua superficial. El análisis del gradiente hidráulico, del método basado en la temperatura, y el modelo de flujo de agua subterránea brindó flujos verticales promedios de –61, –45 y –40 mm/d, respectivamente. El signo negativo indica flujo ascendente hacia el río. Los cambios en el intercambio de flujos son sensibles a la precipitación pero el río permaneció ganador durante el período examinado. El FVPDM, comparado con el modelo de flujo de agua subterránea dio como resultado dos estimaciones muy altas de flujo horizontal de Darcy (2,600 and 500 mm/d) dependiendo de la profundidad de aplicación Los resultados obtenidos permiten una evaluación de la variabilidad espacial y temporal de los flujos estimados, ayudando así a reducir las posibles consecuencias de la contaminación del río Zenne como un receptor final, y contribuye al establecimiento de un plan de remediación adecuado para el sitio contaminado estudiado.含有污染地下水的城市河流管理在地下水通量可靠量化方面具有很高的不确定性。结合单个的技术以估算流向比利时Zenne河的这些通量。应用实测的水力梯度、温度梯度连同一个一维热量和流体传输模型、有限体积点稀释法(FVPDM)获得的直接通量测量结果及数值地下水流模型估算垂直和水平地下水通量及地下水-地表水相互作用。水力梯度分析、基于温度的方法及地下水流模型得出的平均垂直通量分别为–61、–45和–40 mm/d。负号表示向上到河流的水流。交换通量的变化对降水敏感,但河流在调查期间仍然保持着获取水量。与地下水流模型相比,有限体积点稀释法(FVPDM)致使水平达西通量两个估算结果非常高(2600 和 500 mm/d),这取决于应用的深度。获取的结果可以对估算的通量空间和时间差异进行评价,从而有助于减少作为最终受体Zenne河可能遭受的污染,有助于制定针对污染研究区的合适的修复计划。A gestão dos rios urbanos que drenam águas subterrâneas contaminadas padece de grandes incertezas sobre a quantificação confiável dos fluxos de água subterrânea. Técnicas independentes são combinadas para estimar esses fluxos em direção ao rio Zenne, na Bélgica. Para estimar os fluxos verticais e horizontais de água subterrânea e a interação da água subterrânea com a água superficial, foram aplicados gradientes hidráulicos medidos, gradientes de temperatura conjugados num modelo 1D de escoamento e transporte de calor, a medição direta do escoamento com o método de diluição pontual de volumes finitos (MDPVF) e um modelo numérico de escoamento de águas subterrâneas. A análise do gradiente hidráulico, o método baseado na temperatura e o modelo de escoamento de águas subterrâneas produziram fluxos verticais médios de –61, –45 e –40 mm/d, respetivamente. O sinal negativo indica fluxo ascendente para o rio. As mudanças nas taxas de fluxo são sensíveis à precipitação, mas o rio permaneceu efluente durante o período examinado. O MDPVF, em comparação com o modelo de escoamento de águas subterrâneas, produz duas estimativas muito altas dos fluxos horizontais de Darcy (2600 e 500 mm/d), dependendo da profundidade de aplicação. Os resultados obtidos permitem uma avaliação da variabilidade temporal e espacial dos fluxos estimados, ajudando assim a reduzir as possíveis consequências da poluição do rio Zenne como recetor final, e contribuindo para a configuração de um plano de remediação adequado para o local de estudo contaminado. |
