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Identification of zones of preferential groundwater tracer transport using a mobile downhole fluorometer
Authors:Raymond M Flynn  Pierre-Andre Schnegg  Roberto Costa  German Mallen  François Zwahlen
Institution:(1) Hydrogeology Centre, University of Neuchatel, Emil Argand 11, 2007 Neuchatel, Switzerland;(2) Geomagnetism Group, Geological Institute, University of Neuchatel, Emil Argand 11, 2007 Neuchatel, Switzerland;(3) Department of Hydrology , Gesellschaft für Strahlenforschung, Ingoldstäter Landstrasse 1, 85764 Neuherberg, Germany
Abstract:A mobile downhole fluorometer was used to detect zones of preferential groundwater tracer transport into an observation well. Identification of such zones is not possible if individual samples are collected over the wellrsquos entire screened interval. Laboratory-based tests using the fluorometer, and a purpose-built apparatus demonstrated that the fluorometer could be used with tracers to characterise well water flow regimes. During field investigations in a porous aquifer, the fluorometer monitored tracer concentrations in an observation well with a 12-m-long screen, 10 m down the hydraulic gradient from a fully penetrating injection well. Test results showed that the tracer occurred in the observation well over a discrete 2.5-m-thick interval. Single-well dilution test and vertical-flow data indicated that water entered the well at additional depths, but no tracer was detected at these levels. A numerical model reproducing dilution test concentration profiles indicated that water entered the well in many of these horizons at comparable velocities to those in the tracer-bearing zone. These data suggest that groundwater flow direction varied with depth in the aquifer under investigation. Moreover, simulations of tracer arrival indicated that the tracer distribution observed in the observation well was derived from a horizon that may be no thicker than 0.5 m.
Resumen Se utilizó un fluorómetro móvil descendente para detectar zonas de transporte preferencial de trazadores de agua subterránea en un pozo de observación. La identificación de tales zonas no es posible si se colectan muestras individuales en todo el intervalo enmallado del pozo. En base a pruebas de laboratorio utilizando el fluorómetro y un aparato especial construido se demostró que el fluorómetro podría utilizarse con trazadores para caracterizar ambientes de flujo de agua en los pozos. Durante investigaciones de campo en un acuífero poroso, el fluorómetro monitoreó concentraciones de trazadores en un pozo de observación con una malla de 12 m de largo, 10 m abajo del gradiente hidráulico de un pozo de inyección que penetra totalmente el acuífero. Los resultados de las pruebas muestran que el trazador se presentó en el pozo de observación en un intervalo discreto de 2.5 m de espesor. Pruebas de dilución en un solo pozo y datos de flujo vertical indicaron que el agua entró al. pozo en profundidades adicionales, pero que no se detectó el trazador en esos niveles. Un modelo numérico que reproduce los perfiles de concentración de las pruebas de dilución indica que el agua entró al. pozo en muchos de estos horizontes en velocidades comparables a las existentes en la zona portadora de trazadores. Estos datos sugieren que la dirección de flujo de agua subterránea varió con la profundidad en el acuífero bajo investigación. Por otra parte, las simulaciones de llegada del trazador indicaron que la distribución del trazador observada en el pozo de observación se derivó de un horizonte cuyo espesor puede no ser mayor de 0.5 m.

Résumé Un fluorimètre a été utilisé pour détecter les zones drsquoécoulement préférentiel drsquoun traceur dans un puits drsquoobservation. Les identifications de telles zones nrsquoest pas possible si les échantillons individuels sont collectés sur toute les longueurs des parties crépinées du puits. Les tests de laboratoire utilisant un fluorimètre et un dispositif adéquat ont montré que les fluorimètres pouvaient servir à définir les régimes drsquoécoulement de lrsquoeau dans les puits. Durant les investigations de terrain dans un aquifère poreux, le fluorimètre a enregistré les concentrations du traceur dans un puits drsquoobservation avec une crépine de 12 m. de long, 10 m sous le gradient hydraulique dans un puits à pénétration totale. Les résultats des tests ont montré que le traceur apparaissait dans un interval discret de 2.5 m de long. Un test de dilution en puits unique et des données drsquoécoulement vertical ont indiqué que lrsquoeau rentrait dans le puits à drsquoautres profondeurs, mais le traceur nrsquoa pas été détecté à ces niveaux. Un modèle numérique reproduisant le test de dilution et le profil de concentration a indiqué que lrsquoeau entrait dans le puits à ces niveaux à des vitesses comparables de celle du traceur. Ces données suggèrent que lrsquoécoulement des eaux souterraines varie avec la profondeur dans lrsquoaquifère sous la zone drsquoinvestigation. Drsquoailleurs, les simulations de lrsquoarrivée du traceur ont montré que la distribution des concentrations du traceur dans le puits ne pouvaient pas être dues à une couche plus fine que 0.5 m.
Keywords:Porous aquifer  Tracer  Fluorometer  Observation well  Preferential flowpath
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