| Abstract |
The thermal profile of a streambed is affected by a number of factors including: temperatures of stream water and groundwater, hydraulic conductivity, thermal conductivity, heat capacity of the streambed, and the geometry of hyporheic flow paths. Changes in these parameters over time cause changes in thermal profiles. In this study, temperature data were collected at depths of 30, 60, 90 and 150 cm at six streambed wells 5 m apart along the thalweg of Little Kickapoo Creek, in rural central Illinois, USA. This is a third-order low-gradient baseflow-fed stream. A positive temperature gradient with inflection at 90-cm depth was observed during the summer period. A negative temperature gradient with inflection at 30 cm was observed during the winter period, which suggests greater influence of stream-water temperatures in the substrate during the summer. Thermal models of the streambed were built using VS2DHI to simulate the thermal profiles observed in the field. Comparison of the parameters along with analysis of temperature envelopes and Peclet numbers suggested greater upwelling and stability in temperatures during the winter than during the summer. Upwelling was more pronounced in the downstream reach of the pool in the riffle and pool sequence.Le profil thermique du lit d’un cours d’eau est influencé par un certain nombre de facteurs, dont: les températures du cours d’eau et des eaux souterraines, la conductivité hydraulique, la conductivité thermique, la capacité thermique du lit du cours d’eau, et la géométrie de la zone hyporhéique. Les variations de ces paramètres dans le temps modifient les profils thermiques. Dans cette étude, les données de températures ont été collectées à des profondeurs de 30, 60, 90 et 150 cm, au droit de six puits implantés dans le lit du cours d’eau, et éloignés de 5 m, le long du thalweg du ruisseau de Little Kickapoo, dans le centre rural de l’Illinois aux Etats-Unis d’Amérique. Il s’agit d’un cours d’eau avec un niveau de base à faible gradient, de 3ème ordre. Un gradient positif de température, avec une inflexion à 90 cm de profondeur, a été observé durant l’été. Un gradient négatif de température avec une inflexion à 30 cm a été observé durant l’hiver, ce qui suggère une plus grande influence des températures de l’eau du cours d’eau en été. Les modèles thermiques du lit du cours d’eau ont été établis en utilisant le logiciel VS2DHI pour simuler les profils thermiques observés sur le terrain. La comparaison des paramètres conjointement à l’analyse des enveloppes de températures et des nombres de Péclet suggère une remontée des eaux et une stabilité des températures au cours de l’hiver plus grande qu’au cours de l’été. La remontée des eaux est plus marquée dans la partie aval d’un seuil atteignant un bassin et une succession de seuil et bassins.El perfil térmico de un cauce se ve afectado por una serie de factores que incluyen: temperaturas del agua de la corriente y del agua subterránea, conductividad hidráulica, conductividad térmica, capacidad calorífica del cauce, y la geometría de las trayectorias del flujo hiporreico. Los cambios en estos parámetros a lo largo del tiempo producen cambios en los perfiles térmicos. En este estudio, los datos de temperatura se recolectaron a profundidades de 30, 60, 90 y 150 cm en seis pozos en los cauces separados a 5 m de distancia a lo largo del talweg del Arroyo Little Kickapoo, en la zona rural central de Illinois, EE.UU. Se trata de una corriente de tercer orden de bajo gradiente alimentada por un flujo de base. Se observó un gradiente positivo de temperatura con una inflexión a 90 cm de profundidad durante el período estival. En cambio, se observó un gradiente negativo de temperatura con una inflexión a los 30 cm durante el período invernal, lo que sugiere una mayor influencia de las temperaturas de agua de la corriente en el sustrato durante el verano. Se construyeron modelos térmicos del cauce utilizando el VS2DHI para simular los perfiles térmicos observados en el campo. La comparación de los parámetros conjuntamente con el análisis de los envolventes de la temperatura y los números de Peclet sugirieron una mayor surgencia y la estabilidad en las temperaturas durante el invierno que durante el verano. La surgencia fue más pronunciada en el tramo aguas abajo del remanso en la secuencia de rápidos y remansos.河床的热剖面受到诸多因素的影响,包括:河水和地下水的温度、导水率、河床的热容以及伏流通道的几何结构。随着时间的过去这些参数的变化引起热剖面的变化。本研究中,在美国伊利若斯州中部农村地区,沿Little Kickapoo河的谷底线间隔为5米的六口河床井中分别30、60、90和150 cm 的位置收集了温度资料。这是一个三级低坡度基流补给的河流。夏季期间观测到正向温度梯度中在90 cm深度有弯曲现象。冬季期间观测到负向温度梯度中在30 cm深度有弯曲现象,表明夏季基底中河水温度的影响比较大。采用VS2DHI建立了河床热模型用来模拟实地观测到的热剖面。参数比较连同温度范畴及皮克列数分析结果表明冬季比夏季温度上升的要高、稳定性也大。在浅滩水池及水池序列的河流下游中温度上升更加明显。O perfil térmico de um leito é afetado por alguns fatores como: temperaturas da água do córrego e da água subterrânea, condutividade hidráulica, condutividade térmica, capacidade de aquecimento do leito e a geometria da área hiporréica. Mudanças nesses parâmetros com o tempo causam mudanças nos perfis termais. Neste estudo, os dados de temperatura foram coletados nas profundidades de 30, 60, 90 e 150 cm em seis poços no leito do córrego Little Kickapoo, na região rural central de Illinois, EUA, separados à 5 metros ao longo do talvegue. Esse é um canal de terceira ordem e de fluxo base de baixo gradiente. Um gradiente de temperatura positiva com inflexão na profundidade de 90 cm foi observado durante o período do verão. Um gradiente de temperatura negativa com inflexão na profundidade de 30 cm foi observado no período do inverno, o que sugere maior influência das temperaturas da água do córrego no substrato durante o verão. Modelos termais do leito do córrego foram construídos utilizando VS2DHI para simular os perfis termais observados a campo. A comparação dos parâmetros com a análise dos envelopes térmicos e números Peclet sugerem maior ressurgência e estabilidade em temperaturas durante o inverno que durante o verão. Ressurgência é mais pronunciada a jusante na chegada ao lago e na sequência do lago. |
