Published August 1963
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Book
Hydrolggic Phenomena Affecting the Use of Tracers in Timing Groundwater Flow
Description
The phenomena of field-scale dispersion, through poorly understood at present, are among the most important affecting the use of tracers in groundwater hydrology, and in particular in timing movement by tracing peak concentrations. The dispersion in uniform media observed in the laboratory is of such magnitude that, when it is extrapolated to lengths of travel found in the field, it is for most considerations negligible. However, dispersion in the field is of a much greater magnitude, amounting in a test at Hanford to a lateral spread of at least 30o and longituinally to several times the distance of travel, about 3.5 km. This dispersion is several orders of magnitude greater than that observed in the laboratory. The reason for the increased longitudinal dispersion must lie in the wide distribution of permeabilities in any suite of sedimentary beds, which appears to be roughly exponential in character. This in itself would give a large dispersion. Part of these effects are probably statistical in nature, but probably some are caused by lenses of such extent that they cannot be treated statistically. Dispersion of this type is believed to explain best the previously published data of von Buttlar on bomb- produced tritium in groundwater at Carrizozo, New Mexico. By using tile times of peak concentrations , von Buttlar computed times of travel for groundwater in an alluvial fan. The concentrations consistently rise during summer rains and fall during winter rainless periods, and all wells are at the sides of arroyos which furnish most of the recharge of the area. The data probably represent peak concentrations during flow in the arroyos followed by a decline in concentration as the tracer spreads by largely lateral dispersion. On one hand, tracers give a direct approach to the problems of movement of contaminants ir. groundwater and probably the most useful approach to problems of dispersion in the field. On the other hand, they cannot be used a short cut in the absence of other hydrologie data. (author)
Abstract (French)
Les phenomenes de diffusion dans les sols en place, bien qu'encore mal connus, sont entre ceus qui revetent la plus grande importance pour l'emploi des radioindicateurs en hydrogeologie, notamment lorsqu'il s'agit de determiner la vitesse de deplacement des eaux en suivant le deplacement des concentrations maximums des indicateurs. La diffusion dans des milieux uniformes, observee en laboratoire, est d'un ordre de grandeur qui, applique aux parcours constates dans les sols en place, peut etre considere comme negligeable dans la plupart des cas. Or, dans les sols en place, la diffusion est beaucoup plus importante; au cours d'un essai fait a Hanford, elle s'est etendue lateralement sous un angle d'au moins 30o et longitudinalement sur 3,5 km environ, soit plusieurs fois la longueur du parcours des eaux. Cette diffusion depasse donc de plusieurs ordres de grandeur celle qui est observee en laboratoire. L'ampleur de la diffusion longitudinale s'explique certainement par le fait que dans toute succession de couches sedimentaires, la permeabilite prend des valeurs tres differentes qui se repartissent grossierement selon une courbe exponentielle. Ce phenomene assure a lui seul une diffusion etendue. Certains de ces effets doiventetre de nature statistique, mais d'autres sont probablement dus a des loupes de dimensions telles que la methode statistique ne leur est pas applicable. On estime qu'une diffusion de ce type fournit la meilleure explication des donnees publiees par von Buttlar sur la presence, dans les eaux souterraines de Carrizozo (Nouveau-Mexique), de tritium provenant d'explosions d'armes nucleaires. En se fondant sur les valeurs du temps correspondant au passage des concentrations maximums, von Buttlar a calcule la vitesse du mouvement des eaux souterraines dans un cone de dejection. Les concentrations augmentent regulierement durant l'ete a la faveur des pluies, et diminuent pendant l'hiver qui est une saison seche; tous les puits sont situes a proximite des ''arroyos'' qui constituent le principal moyen de reapprovisionnemen t en eau de la region. Les donnees indiquent probablement les concentrations maximums de l'indicateur qui correspondent aux crues dans les ''arroys''; ces concentrations decroissent ensuite a mesure que l'indicateur s'etend par diffusion surtout laterale. L'emploi de radioindicateurs permet d'aborder directement les problemes de mouvement des contaminants dans les eaux souterraines et il constitue probablement la methode la plus efficace pour l'etude de la diffusion dans les sols en place. Mais ils ne permettent pas de resoudre ces problemes en l'absence des donnees hydrologiques voulues. (author)Abstract (Spanish)
Probablemente, el mas importante de los fenomenos que ejercen influencia sobre los resultados obtenidos cuando se emplean indicadores en el estudio hidrologico de aguas subterraneas, y en particular cuando se miden sus desplazamientos determinando las concentraciones maximas del indicador, el la dispersion que se produce en la naturaleze y que todavia no se conoce satisfactoriamente. La dispersion que se observa en el laboratorio en un medio uniforme es tal que cuando se extrapola a las longitudes de recorrido que se presentan en la naturaleza, se podria despreciar en casi todos los casos. Sin embargo, es mucho mayor sobre el terreno; por ejemplo, en un ensayo realizado en Hanford, alcanzo una amplitud lateral de por lo menos 30o y, longitudinalmente , varias veces la distancia recorrida, a saber, unos 3,5 km. Esta dispersion es varios ordenes de magnitud mayor que la observada en el laboratorio. La magnitud de la dispersion longitudinal se atribuye a la extensa gamma de permeabilidade s que se encuentra en cualquier secuencia de estratos sedimentarios, que tiene, al parecer, caracter aproximadament e exponencial. Este hecho daria ya en si una dispersion muy grande. Probablemente , una parte de estos efectos tiene caracter estadistico, pero es casi seguro que algunos se deban a estratificacione s lenticulares de tal magnitud que no es posible tratarlas estadisticamente. Se estima que una dispersion de esta clase es la que mejor explica los datos publicados por von Butlar sobre la presencia de tritio-formado a raiz del ensayo de armas termonucleares - en las aguas subterraneas, en Carrizozo, Nuevo Mexico. Ese investigador calculo las velocidades de desplazamiento de las aguas subterraneas en un cono aluvial de deyeccion a partir de las velocidades de los maximos de concentracion. Estas concentrationes aumentan siempre durante las lluvias veraniegas para disminuir en los periodos secos de invierno, y todos los pozos se encuentran cerca de arroyos que suministran la mayor parte de la recarga de la zona. Los datos representan probablemente maximos de concentracion durante el flujo en los arroyos, seguidos de una disminucion de la concentracion conforme el indicador se reparte por dispersion principalmente lateral. Los indicadores brindan el medio mas directo para abordar los problemas del desplazamiento de las materias que contaminan las aguas subterraneas y, probablemente , constituyen el mejor modo de resolver los problemas de dispersion en la naturaleza, pero solo pueden utilizarse cuando se dispone de otros datos hidrologicos. (author)Abstract (Russian)
Yavleni ya dispersii v polevykh masshtabakh v nastoyashchee vremya izucheny nedostatochno i yavlyayutsya naibolee vazhnymi sredi protsessov, vliyayushchikh na ispol'zovanie mechenykh atomov v izuchenii gruntovykh vod, v chastnosti pri opredelenii vremeni prokhozhdeniya potokov posredstvom vvedeniya indikatorov v otdel'nykh tochkakh. Dispersiya v odnorodnoj srede, nablyudaemaya v laboratorii, predstavlyaet soboj velichinu, koto- raya, buduchi ehkstrapolirovana na bol'shie rasstoyaniya v polevykh usloviyakh, v bol'shinstve sluchaev okazyvaetsya neznachitel'noj . V polevykh usloviyakh dispersiya imeet gorazdo bol'shuyu velichinu; pri ispytaniyakh v Khehnforde rasprostranenie indikatora dokhodilo v gorizontal'nom napravlenii pochti do 30o, a v prodol'nom napravlenii v neskol'ko raz prevysha o projdennyj put' - okolo 3,5 km. Ehta dispersiya na neskol'ko poryadkov bol'she dispersii , nablyudavshejsya v laboratorii. Osnovnaya prichina uvelicheniya prodol'noj dispers i dolzhna lezhat' v shirokom diapazone pronitsaemostej serii osadochnykh lozh, kotorye po vsej vidimosti nosyat ehksponentsial'nyj kharakter. Ehto samo po sebe dolzhno davat' bol'shuyu dispersiyu. Chast' ehtikh ehffektov yavlyaetsya, veroyatno, statisticheskoj po svoej prirode, a nekotorye, veroyatno, vyzyvayutsya chechevitsoobraznymi zalezhami, i ikh nevozmozhno obrabotat ' statisticheski. Mozhno polagat', chto dispersiya ehtogo vida nailuchshim obrazom obyasnit ranee opublikovannye dannye fon Buttlara o tritii, popavshem v gruntovye vody v Karrizozo, N'yu Meksiko, posle vzryvabomb. Ispol'zuya vremya prokhozhdeniya pikovykh kontsentratsij, fon Buttlar vychislil vremya prokhozhdeniya dlya gruntovykh vod v allyuvial'nom veeroobraznom konuse vynosa. Kontsentratsii zakonomerno uvelichivayutsya vo vremya letnikh dozhdej i umen'shayutsya v zimnee vremya, kogda net osadkov; vse kolodtsy nakhodyatsya v mestakh raspolozheniya arrojo, sostavlyayushchikh bol'shuyu chast' pitaniya gruntovogo gorizonta rajona. Dannye po vsej veroyatnosti otrazhayut pikovye kontsentratsii vo vremya prokhozhdeniya potoka v arrojo i soprovozhdayutsya umen'sheniem kontsentratsii, poskol'ku mechenye atomy rasprostranyayutsya na bol'shoe rasstoyanie v gorizontal'noj ploskosti. S odnoj storony, mechenye atomy dayut pryamoj podkhod k problemam izucheniya peremeshcheniya zagryaznyayushchikh veshchestv v gruntovykh vodakh i po vsej veroyatnostii dayut naibolee podkhodyashchee reshenie problemy dispersii v polevykh usloviyakh, a s drugoj - ikh nel'zya ispol'zovat ' bez drugikh gidrologicheskikh dannykh. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Phenomenes hydrologiques influencant l'emploi des radioindicateurs pour la determination de la vitesse de deplacement des eaux souterraines; Gidrologicheskie yavleniya, vliyashchie na ispol'zovane mechenykh atomov pri khronometrirovanii stoka gruntovykh vod; Medicion del flujo de aguas subterraneas mediante indicadores; influencia de los fenomenos hidrologicos
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Radioisotopes in Hydrology. Proceedings of a Symposium
- Imprint Pagination
- 478 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 193-206
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Symposium on the Application of Radioisotopes in Hydrology
- Dates
- 5-9 Mar 1963
- Place
- Tokyo (Japan)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 44053960
- Subject category
- S58: GEOSCIENCES;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- BOMBS; DISPERSIONS; DISTRIBUTION; GROUND WATER; HYDROLOGY; PERMEABILITY; RAIN; TRACER TECHNIQUES; TRITIUM; WELLS
- Descriptors DEC
- ATMOSPHERIC PRECIPITATIONS; BETA DECAY RADIOISOTOPES; BETA-MINUS DECAY RADIOISOTOPES; HYDROGEN COMPOUNDS; HYDROGEN ISOTOPES; ISOTOPE APPLICATIONS; ISOTOPES; LIGHT NUCLEI; NUCLEI; ODD-EVEN NUCLEI; OXYGEN COMPOUNDS; PHYSICAL PROPERTIES; RADIOISOTOPES; WATER; WEAPONS; YEARS LIVING RADIOISOTOPES
Optional Information
- Notes
- 3 figs., 8 refs.
- Secondary number(s)
- STI/PUB--71