Numerical Analysis of Recharge Rates and Contaminant Travel Time in Layered Unsaturated Soils - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Numerical Analysis of Recharge Rates and Contaminant Travel Time in Layered Unsaturated Soils

Abstrakt

This study focused on the estimation of groundwater recharge rates and travel time of conservative contaminants between ground surface and aquifer. Numerical simulations of transient water flow and solute transport were performed using the SWAP computer program for 10 layered soil profiles, composed of materials ranging from gravel to clay. In particular, sensitivity of the results to the thickness and position of weakly permeable soil layers was carried out. Daily weather data set from Gda´nsk (northern Poland) was used as the boundary condition. Two types of cover were considered, bare soil and grass, simulated with dynamic growth model. The results obtained with unsteady flow and transport model were compared with simpler methods for travel time estimation, based on the assumptions of steady flow and purely advective transport. The simplified methods were in reasonably good agreement with the transient modelling approach for coarse textured soils but tended to overestimate the travel time if a layer of fine textured soil was present near the surface. Thus, care should be taken when using the simplified methods to estimate vadose zone travel time and vulnerability of the underlying aquifers.

Cytowania

  • 1 2

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 1 3

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 44 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
Water nr 11, strony 1 - 13,
ISSN: 2073-4441
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Szymkiewicz A., Savard J., Jaworska-Szulc B.: Numerical Analysis of Recharge Rates and Contaminant Travel Time in Layered Unsaturated Soils// Water -Vol. 11,iss. 3 (2019), s.1-13
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/w11030545
Bibliografia: test
  1. Scanlon, B.R.; Christman, M.; Reedy, R.C.; Porro, I.; Simunek, J.; Flerchinger, G.N. Intercode comparisons for simulating water balance of surficial sediments in semiarid regions. Water Resour. Res. 2002, 38. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  2. Keese, K.E.; Scanlon, B.R.; Reedy, R.C. Assessing controls on diffuse groundwater recharge using unsaturated flow modeling. Water Resour. Res. 2005, 41. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  3. Ordens, C.M.; Post, V.E.; Werner, A.D.; Hutson, J.L. Influence of model conceptualisation on one-dimensional recharge quantification: Uley South, South Australia. Hydrogeol. J. 2014, 22, 795-805. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  4. Vero, S.E.; Ibrahim, T.G.; Creamer, R.E.; Grant, J.; Healy, M.G.; Henry, T.; Kramers, G.; Richards, K.G.; Fenton, O. Consequences of varied soil hydraulic and meteorological complexity on unsaturated zone time lag estimates. J. Contam. Hydrol. 2014, 170, 53-67. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  5. Wang, T.; Franz, T.E.; Zlotnik, V.A. Controls of soil hydraulic characteristics on modeling groundwater recharge under different climatic conditions. J. Hydrol. 2015, 521, 470-481. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  6. Fenton, O.; Vero, S.; Ibrahim, T.G.; Murphy, P.N.C.; Sherriff, S.C.; Ó hUallacháin, D. Consequences of using different soil texture determination methodologies for soil physical quality and unsaturated zone time lag estimates. J. Contam. Hydrol. 2015, 182, 16-24. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  7. Vero, S.E.; Healy, M.G.; Henry, T.; Creamer, R.E.; Ibrahim, T.G.; Richards, K.G.; Mellander, P.-E.; McDonald, N.T.; Fenton, O. A framework for determining unsaturated zone water quality time lags at catchment scale. Agric. Ecosyst. Environ. 2017, 236, 234-242. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  8. Batalha, M.S.; Barbosa, M.C.; Faybishenko, B.; van Genuchten, M.T. Effect of temporal averaging of meteorological data on predictions of groundwater recharge. J. Hydrol. Hydromech. 2018, 66, 143-152. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  9. Szymkiewicz, A.; Gumuła-Kawęcka, A.; Šimůnek, J.; Leterme, B.; Beegum, S.; Jaworska-Szulc, B.; Pruszkowska-Cacers, M.; Gorczewska-Langner, W.; Jacques, D. Simulations of freshwater lens recharge and salt/freshwater interfaces using the HYDRUS and SWI2 packages for MODFLOW. J. Hydrol. Hydromech. 2018, 66, 246-256. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  10. Bashir, R.; Pastora Chevez, E. Spatial and seasonal variations of water and salt movement in the vadose zone at salt-impacted sites. Water 2018, 10, 1833. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  11. Zhou, Y.; Wang, X.S.; Han, P.F. Depth-dependent seasonal variation of soil water in a thick vadose zone in the Badain Jaran Desert, China. Water 2018, 10, 1719. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  12. Beegum, S.; Šimůnek, J.; Szymkiewicz, A.; Sudheer, K.P.; Nambi, I.M. Implementation of solute transport in the vadose zone into the 'HYDRUS package for MODFLOW'. Groundwater 2018. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  13. Šimůnek, J.; Šejna, M.; Saito, H.; Sakai, M.; van Genuchten, M.T. The HYDRUS-1D Software Package for Simulating the One-Dimensional Movement of Water, Heat, and Multiple Solutes in Variably-Saturated Media, Version 4.0; HYDRUS Software Series 3; University of California: Riverside, CA, USA, 2008. otwiera się w nowej karcie
  14. Kroes, J.G.; van Dam, J.C.; Bartholomeus, R.P.; Groenendijk, P.; Heinen, M.; Hendriks, R.F.A.; Mulder, H.M.; Supit, I.; van Walsum, P.E.V. SWAP Version 4. Theory Description and User Manual; Report 2780; Wageningen University & Research: Wageningen, The Netherlands, 2017. otwiera się w nowej karcie
  15. Fayer, M.J.; Jones, T.L. UNSAT-H Version 2.0: Unsaturated Soil Water and Heat Flow Model (No. PNL-6779); otwiera się w nowej karcie
  16. Schroeder, P.R.; Dozier, T.S.; Zappi, P.A.; McEnroe, B.M.; Sjostrom, J.W.; Peton, R.L. The Hydrologic Evaluation of Landfill Performance (HELP) Model: Engineering Documentation for Version 3;
  17. EPA/600/R-94/168b; US. Environmental Protection Agency, Risk Reduction Engineering Laboratory: Cincinnati, OH, USA, 1994. otwiera się w nowej karcie
  18. Charbeneau, R.J. Groundwater Hydraulics and Pollutant Transport; Waveland Press: Long Grove, IL, USA, 2006; ISBN 1478608315.
  19. Fenton, O.; Schulte, R.P.; Jordan, P.; Lalor, S.T.; Richards, K.G. Time lag: A methodology for the estimation of vertical and horizontal travel and flushing timescales to nitrate threshold concentrations in Irish aquifers. Environ. Sci. Policy 2011, 14, 419-431. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  20. Sousa, M.R.; Jones, J.P.; Frind, E.O.; Rudolph, D.L. A simple method to assess unsaturated zone time lag in the travel time from ground surface to receptor. J. Contam. Hydrol. 2013, 144, 138-151. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  21. Potrykus, D.; Gumuła-Kawęcka, A.; Jaworska-Szulc, B.; Pruszkowska-Caceres, M.; Szymkiewicz, A. Assessing groundwater vulnerability to pollution in the Puck region (denudation moraine upland) using vertical seepage method. E3S Web Conf. 2018, 44, 00147. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  22. Szymkiewicz, A.; Gumuła-Kawęcka, A.; Potrykus, D.; Jaworska-Szulc, B.; Pruszkowska-Caceres, M.; Gorczewska-Langner, W. Estimation of conservative contaminant travel time through vadose zone based on transient and steady flow approaches. Water 2018, 10, 1417. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  23. Feddes, R.A.; Kowalik, P.J.; Zaradny, H. Simulation of Field Water Use and Crop Yield; Simulation Monographs; Pudoc: Wageningen, The Netherlands, 1978.
  24. Šimůnek, J.; van Genuchten, M.T. Modeling nonequilibrium flow and transport processes using HYDRUS. Vadose Zone J. 2008, 7, 782-797. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  25. Szymkiewicz, A.; Lewandowska, J. Unified macroscopic model for unsaturated water flow in soils of bimodal porosity. Hydrol. Sci. J. 2006, 51, 1106-1124. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  26. Van Genuchten, M.T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 1980, 44, 892-898. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  27. Carsel, R.F.; Parrish, R.S. Developing joint probability distributions of soil water retention characteristics. Water Resour. Res. 1988, 24, 755-769. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  28. Von Hoyningen-Hüne, J. Die Interception des Niederschlags in landwirtschaftlichen Beständen. Schr. DVWK 1983, 57, 1-53.
  29. Braden, H. Ein Energiehaushalts-und Verdunstungsmodell für Wasser und Stoffhaushaltuntersuchungen landwirtschaftlich genutzer Einzugsgebiete. Mitt. Deutsch.Bodenkd. Geselschaft 1985, 42, 294-299. (In German)
  30. Szymkiewicz, A. Approximation of internodal conductivities in numerical simulation of one-dimensional infiltration, drainage, and capillary rise in unsaturated soils. Water Resour. Res. 2009, 45, W10403. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  31. Charbeneau, R.J.; Daniel, D.E. Contaminant transport in unsaturated flow. In Handbook of Hydrology;
  32. Maidment, D.R., Ed.; McGraw-Hill: New York, NY, USA, 1993.
  33. Witczak, S.;Żurek, A. Wykorzystanie map glebowo-rolniczych w ocenie ochronnej roli gleb dla wód podziemnych (Use of soil-agricultural maps in the evolution of protective role of soil for groundwater).
  34. In Metodyczne Podstawy Ochrony Wód Podziemnych; Methodical Principles of Groundwater Protection; otwiera się w nowej karcie
  35. Kleczkowski, A., Ed.; AkademiaGórniczo-Hutnicza: Kraków, Poland, 1994. (In Polish) otwiera się w nowej karcie
  36. Duda, R.; Winid, B.; Zdechlik, R.; Stępień, M. Metodyka Wyboru Optymalnej Metody Wyznaczania Zasięgu Stref Ochronnych Ujęć Zwykłych Wód Podziemnych z Uwzględnieniem Warunków Hydrogeologicznych Obszaru RZGW w Krakowie; Methodology of Selecting the Optimal Method of the Wellhead Protection Area Delineation Taking into Account the Hydrogeological Conditions in Areas Administered by the Regional Water Management Board in Cracow; Akademia Górniczo-Hutnicza: Kraków, Poland, 2013; ISBN 9788388927294. (In Polish)
Źródła finansowania:
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 100 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi