Subsurface flow from snowmelt traced by tritium

Martinec, J.

doi:10.1029/wr011i003p00496

Cited by 95 publications

(45 citation statements)

References 2 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Over the past decades, conventional tracers used in experimental hydrology have considerably improved our understanding of time-and geographic sources of streamwater (Hooper et al, 1990;Martinec, 1975;Sklash and Farvolden, 1979). However, these approaches also have well-known limitations (e.g.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Examination of aerial diatom flushing across watersheds in Luxembourg, Oregon and Slovakia for tracing episodic hydrological connectivity

Pfister

Wetzel

Martínez‐Carreras

et al. 2015

Journal of Hydrology and Hydromechanics

View full text Add to dashboard Cite

Hydrological processes research remains a field that is severely measurement limited. While conventional tracers (geochemicals, isotopes) have brought extremely valuable insights into water source and flowpaths, they nonetheless have limitations that clearly constrain their range of application. Integrating hydrology and ecology in catchment science has been repeatedly advocated as offering potential for interdisciplinary studies that are eventually to provide a holistic view of catchment functioning. In this context, aerial diatoms have been shown to have the potential for detecting of the onset/cessation of rapid water flowpaths within the hillslope-riparian zone-stream continuum.However, many open questions prevail as to aerial diatom reservoir size, depletion and recovery, as well as to their mobilisation and transport processes. Moreover, aerial diatoms remain poorly known compared to freshwater species and new species are still being discovered. Here, we ask whether aerial diatom flushing can be observed in three catchments with contrasting physiographic characteristics in Luxembourg, Oregon (USA) and Slovakia. This is a prerequisite for qualifying aerial diatoms as a robust indicator of the onset/cessation of rapid water flowpaths across a wider range of physiographical contexts. One species in particular, (Hantzschia amphioxys (Ehr.) Grunow), was found to be common to the three investigated catchments. Aerial diatom species were flushed, in different relative proportions, to the river network during rainfall-runoff events in all three catchments. Our take-away message from this preliminary examination is that aerial diatoms appear to have a potential for tracing episodic hydrological connectivity through a wider range of physiographic contexts and therefore serve as a complementary tool to conventional hydrological tracers.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Examination of aerial diatom flushing across watersheds in Luxembourg, Oregon and Slovakia for tracing episodic hydrological connectivity

Pfister

Wetzel

Martínez‐Carreras

et al. 2015

Journal of Hydrology and Hydromechanics

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Countless studies have shown that the hydrologic response of headwater catchments can be much faster (orders of magnitude) than the mean transit time of water (e.g., Martinec, 1975;Seeger and Weiler, 2014). Or, in other words, during a rainfall or snowmelt event stream discharge responds immediately, while the average age of stream water itself can be years or decades old (Kirchner, 2003).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A sprinkling experiment to quantify celerity–velocity differences at the hillslope scale

Verseveld

Barnard

Graham³

et al. 2017

Hydrol. Earth Syst. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Few studies have quantified the differences between celerity and velocity of hillslope water flow and explained the processes that control these differences. Here, we asses these differences by combining a 24-day hillslope sprinkling experiment with a spatially explicit hydrologic model analysis. We focused our work on Watershed 10 at the H. J. Andrews Experimental Forest in western Oregon. Celerities estimated from wetting front arrival times were generally much faster than average vertical velocities of δ 2 H. In the model analysis, this was consistent with an identifiable effective porosity (fraction of total porosity available for mass transfer) parameter, indicating that subsurface mixing was controlled by an immobile soil fraction, resulting in the attenuation of the δ 2 H input signal in lateral subsurface flow. In addition to the immobile soil fraction, exfiltrating deep groundwater that mixed with lateral subsurface flow captured at the experimental hillslope trench caused further reduction in the δ 2 H input signal. Finally, our results suggest that soil depth variability played a significant role in the celerityvelocity responses. Deeper upslope soils damped the δ 2 H input signal, while a shallow soil near the trench controlled the δ 2 H peak in lateral subsurface flow response. Simulated exit time and residence time distributions with our hillslope hydrologic model showed that water captured at the trench did not represent the entire modeled hillslope domain; the exit time distribution for lateral subsurface flow captured at the trench showed more early time weighting.

show abstract

“…Les traceurs isotopiques stables (deuterium, tritium et 0 18 ) ont été utilisés par plusieurs auteurs (DINCER et al, 1970 ;MARTINEC, 1975 ;PEARCE étal., 1986 ;MAULÉ et STEIN, 1990) afin de calculer la contribution relative de l'eau stockée dans le bassin versant entre les averses (vieille eau) et de l'eau de pluie ou de fonte (jeune eau) au débit total du cours d'eau. La plupart de ces études ont indiqué que la « vieille eau » domine le cours d'eau lors de fortes décharges.…”

Section: Développement Théoriqueunclassified

Identification des compartiments responsables de la qualité des eaux de surface d'un petit bassin versant du centre du Nouveau-Brunswick (Canada): application et analyse du modèle hydrochimique EMMA

Bélanger¹,

Hendershot²,

Bouchard³

et al. 2005

rseau

View full text Add to dashboard Cite

Cette étude a été réalisée dans le cadre d'un projet multidisciplinaire sur la gestion et la protection de l'habitat des salmonidés et sur l'évaluation des perturbations que subissent les habitats de ces poissons dans les eaux courantes suite aux coupes forestières et à la construction de routes. Afin d'identifier les voies d'écoulement responsables de la qualité des eaux de surface d'un petit bassin versant forestier, une étude approfondie a été entreprise sur l'évolution de la qualité de l'eau de pluie lors de son passage à travers la phytocénose et la couverture pédologique jusqu'au ruisseau. La signature chimique des compartiments du bassin versant servira d'intrant quant à l'application et l'analyse du modèle EMMA (end-members mixing analysis). La signature chimique de l'eau du ruisseau s'explique par un graphe x-y (graphe de mélange) sur lequel la composition chimique des compartiments et celle du ruisseau sont reportées. Si trois compartiments circonscrivent la signature chimique du cours d'eau, alors on peut émettre l'hypothèse que ces compartiments se mélangent de façon conservatrice pour donner la qualité des eaux de surface du bassin versant. Plusieurs traceurs (conductivité électrique, SO42-, Cl-, NO3-, K+, Alt et Fet) naturels n'ont pas servi à l'identification des compartiments parce que le modèle ne tient pas compte de certaines conditions, tels l'activité biologique, l'état hydrique des profils, etc. Seuls le pH, Na+, Ca2+, Mg2+ et SiO2 se sont avérés des traceurs utiles. La nappe phréatique a été incluse par défaut dans le modèle puisqu'il était connu qu'elle assurait la base de l'écoulement du cours d'eau en tout temps de l'année. Les sols de la plaine d'inondation semblent également prendre part à la qualité de l'eau du ruisseau, particulièrement les horizons B podzoliques, lesquels sont saturés d'eau pendant toute la période sans gel. C'est donc dire que l'écoulement de l'eau souterraine et l'écoulement hypodermique au niveau des horizons B de la plaine d'inondation sont les voies d'écoulement qui expliquent le mieux la qualité des eaux de surface du bassin versant. Toutefois, la séparation de l'hydrogramme par l'équation du bilan massique a montré qu'un modèle à trois réservoirs (nappe phréatique, horizons B des versants sud et nord) ne peut pas donner des résultats satisfaisants quant à la simulation de la charge chimique des eaux de surface. Le modèle élimine systématiquement trop de compartiments pouvant s'avérer explicatifs de la qualité de l'eau du ruisseau. Un modèle mécaniste développé à partir des variations du niveau de la nappe phréatique, de la conductivité hydraulique et de la composition chimique des solutions de sol permettrait de reproduire plus rigoureusement l'hydrogramme du ruisseau. Le modèle EMMA demeure tout de même un bon outil pour réfuter ou confirmer une hypothèse de recherche car il met clairement en relation la composition chimique des compartiments à celle du ruisseau et enlève parfois tout doute quant à l'action d'un processus susceptible d'alimenter le cours d'eau.

show abstract

Subsurface flow from snowmelt traced by tritium

Cited by 95 publications

References 2 publications

Examination of aerial diatom flushing across watersheds in Luxembourg, Oregon and Slovakia for tracing episodic hydrological connectivity

Examination of aerial diatom flushing across watersheds in Luxembourg, Oregon and Slovakia for tracing episodic hydrological connectivity

A sprinkling experiment to quantify celerity–velocity differences at the hillslope scale

Identification des compartiments responsables de la qualité des eaux de surface d'un petit bassin versant du centre du Nouveau-Brunswick (Canada): application et analyse du modèle hydrochimique EMMA

Contact Info

Product

Resources

About