Abstract.
This paper describes a natural-gradient field tracer test to characterise solute-transport properties in a sand and gravel aquifer in the Hebei Province, northern China. Some laboratory-scale column tests on aquifer material and a local-scale field borehole-dilution test have been conducted previously, but the field test reported herein represents the only large-scale tracer test in the aquifer, which is the sole water supply to the city of Shi Jiazhuang and which is threatened by urban pollution. The aim of the study was to quantify the transport behaviour of nonreactive pollutants in this aquifer. Little quantitative data are available concerning its solute-transport properties; thus, the results of the tracer test are significant and critical for understanding pollutant transport and fate. The in-situ tracer test was carried out in the aquifer using a slug injection of the geochemically conservative, radioactive iodine tracer 131I. The longitudinal (α L ) and transverse (α T ) hydrodynamic dispersivities for solute transport in the field are 1.72 and 0.0013 m, respectively. The ratio of longitudinal dispersivity α L and the flow length at the field scale is 1:10. The ratio between α L and α T from the in-situ test (~1,300:1) demonstrates a dominant longitudinal dispersion in this fluvial sand and gravel aquifer. The tracer test further indicates a relatively short transit time for the aquifer (linear velocities ~13 m/d) under natural-gradient conditions.
Résumé.
Ce papier décrit un essai de traçage en gradient naturel sur le terrain pour caractériser les propriétés de transport de soluté d'un aquifère de sables et de graviers dans la province de Hebei, dans le nord de la Chine. Quelques essais sur colonne en laboratoire sur du matériel de l'aquifère et un essai local de dilution en forage sur le terrain ont été réalisés au préalable, mais l'expérience de terrain présentée ici est le seul essai à l'échelle régionale dans l'aquifère, qui est l'unique ressource en eau potable pour la ville de Shi Jiazhuang et qui est touché par la pollution urbaine. Le but de cette étude était la quantification du mode de transport de polluant non réactif dans cet aquifère. Peu de données quantitatives étaient disponibles sur les propriétés du transport de solutés; ainsi, les résultats de l'essai de traçage sont significatifs et délicats pour comprendre le transport et le devenir du polluant. L'essai de traçage in situ a été réalisé dans l'aquifère au moyen d'un essai d'injection d'un traceur ioduré radioactif, géochimiquement conservatif, 131I. Les dispersivités hydrodynamiques longitudinale (α L ) et transversale (α T ) pour le transport de soluté sur le terrain sont respectivement 1,72 et 0,0013 m. Le rapport de la dispersivité longitudinale α L à la longueur de l'écoulement à l'échelle du terrain est 1:10. Le rapport entre α L et α T de l'essai in situ (environ 1,300:1) montre une dispersion longitudinale prédominante dans les sables et les graviers de l'aquifère. L'essai de traçage indique de plus un temps de transit relativement court pour l'aquifère (vitesses linéaires de l'ordre de 13 m/j) dans des conditions de gradient naturel.
Resumen.
El presente artículo describe un ensayo de trazadores de campo efectuado en condiciones de gradiente natural con el fin de caracterizar las propiedades de transporte de solutos en un acuífero de arenas y gravas en la provincia de Hebei (China septentrional). Previamente, se efectuaron ensayos de laboratorio en columnas con material del acuífero y un ensayo local de campo mediante dilución natural en el sondeo. No obstante, el ensayo de campo que se detalla aquí es el único ensayo de trazadores a gran escala llevado a cabo en el acuífero, el cual representa la única fuente de abastecimiento a la ciudad de Shi Jiazhuang y está amenazado por contaminación de origen urbano. El fin del estudio era cuantificar el comportamiento de contaminantes no reactivos en el acuífero. Dado que no había suficientes datos cuantitativos sobre las propiedades de transporte de solutos, los resultados del ensayo de trazadores son una clave para comprender la evolución de los contaminantes en el acuífero. El ensayo de trazadores in situ fue realizado mediante un ensayo slug de ioduro radioactivo, 131I, que es conservativo desde el punto de vista geoquímico. Las dispersividades longitudinal (α L ) y transversal (α T ) estimadas a partir de los datos de campo valen 1,72 y 0,0013 m, respectivamente. El cociente entre la dispersividad longitudinal, α L , y la longitud de flujo a escala de campo es 1:10. El cociente entre α L y α T (del orden de 1.300:1) demuestra que la dispersion longitudinal domina en este aquífero aluvial formado por arenas y gravas. El ensayo de trazadores indica, además, que el tiempo de tránsito es corto bajo condiciones de gradiente natural (velocidad de unos 13 m/d).
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Yang, Y., Lin, X., Elliot, T. et al. A natural-gradient field tracer test for evaluation of pollutant-transport parameters in a porous-medium aquifer. Hydrogeology Journal 9, 313–320 (2001). https://doi.org/10.1007/s100400100127
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