Heat as a groundwater tracer in shallow and deep heterogeneous media: Analytical solution, spreadsheet tool, and field applications
Notice bibliographique
Résumé
Groundwater flow advects heat, and thus, the deviation of subsurface temperatures from an expected conduction-dominated regime can be analysed to estimate vertical water fluxes. A number of analytical approaches have been proposed for using heat as a groundwater tracer, and these have typically assumed a homogeneous medium. However, heterogeneous thermal properties are ubiquitous in subsurface environments, both at the scale of geologic strata and at finer scales in streambeds. Herein, we apply the analytical solution of Shan and Bodvarsson (2004), developed for estimating vertical water fluxes in layered systems, in 2 new environments distinct from previous vadose zone applications. The utility of the solution for studying groundwater-surface water exchange is demonstrated using temperature data collected from an upwelling streambed with sediment layers, and a simple sensitivity analysis using these data indicates the solution is relatively robust. Also, a deeper temperature profile recorded in a borehole in South Australia is analysed to estimate deeper water fluxes. The analytical solution is able to match observed thermal gradients, including the change in slope at sediment interfaces. Results indicate that not accounting for layering can yield errors in the magnitude and even direction of the inferred Darcy fluxes. A simple automated spreadsheet tool (Flux-LM) is presented to allow users to input temperature and layer data and solve the inverse problem to estimate groundwater flux rates from shallow (e.g., <1 m) or deep (e.g., up to 100 m) profiles. The solution is not transient, and thus, it should be cautiously applied where diel signals propagate or in deeper zones where multi-decadal surface signals have disturbed subsurface thermal regimes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,014 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».