Explicit simulation of microbial transport with a dual-permeability, two-site kinetic deposition formulation using the integrated surface–subsurface hydrological model HydroGeoSphere
Notice bibliographique
Résumé
Assessing the transport behaviour of microbes in surface water–groundwater systems is important to prevent contamination of drinking-water resources by pathogens. While wellhead protection area (WHPA) delineation is predominantly based on dye injection tests and advective transport modelling, size exclusion of colloid-sized microbes from the smaller and usually less conductive pore spaces causes a faster breakthrough and thus faster apparent transport of microbes compared to that of solutes. To provide a tool for better assessment of the differences between solute and microbial transport in surface water–groundwater systems, here, we present the implementation of a dual-permeability, two-site kinetic deposition formulation for microbial transport in the integrated surface–subsurface hydrological model HydroGeoSphere (HGS). The implementation considers attachment, detachment, and inactivation of microbes in both permeability regions and allows for multispecies transport. The dual-permeability, two-site kinetic deposition implementation in HGS was verified against an analytical solution for dual-permeability colloid transport. The suitability of the model for microbial transport in integrated surface–subsurface hydrological settings at the wellfield or small headwater catchment scale is demonstrated by two illustrative examples. The first example is a benchmark for integrated rainfall–runoff and streamflow generation modelling to which we added microbial transport from a conceptual manure application, demonstrating the novelty of explicit and coupled microbial and solute transport simulations in an integrated surface–subsurface hydrological scenario. The second example is a multi-tracer flow and transport study of an idealized alluvial riverbank filtration site, in which we simulate in parallel the transport of reactive microbes, conservative 4 He, and reactive 222 Rn, demonstrating the assessment of mixing ratios, tracer breakthrough curves, and travel times in an integrated manner via multiple approaches. The developed simulation tool represents the first integrated surface–subsurface hydrological simulator for reactive solute and microbial transport and marks an important advancement to unlock and quantify governing microbial transport processes in coupled surface water–groundwater settings. It enables meaningful WHPA delineation and risk assessments of riverbank filtration sites with respect to microbial contamination even under situations of extreme hydrological and microbial stress, such as flood events.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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 ».