Measured river leakages using conventional streamflow techniques: the case of Souhegan River, New Hampshire, USA

Abstract

Multiple streamflow measurements were made at coupled discharge measurement stations to quantify rates of aquifer recharge and discharge on two reaches of the Souhegan River, New Hampshire, USA, flowing within a glacial-drift river-valley aquifer. The reaches included a predominantly losing (aquifer recharge) reach and a variable (aquifer recharge and discharge) reach located downstream of the former reach. River leakage, the differential between coupled upstream and downstream streamflow measurements along a reach, varied by almost 30 cubic feet per second (ft³/s) (0.85 m³/s) along the two reaches. The upper reach averaged 3.94 ft³/s (0.11 m³/s) loss whereas the lower reach averaged 4.85 ft³/s (0.14 m³/s) gain. At the upper reach, 13 losses were measured out of 19 coupled measurements. At the lower reach, ten out of 13 coupled measurements indicated gains in flow and suggest that this reach is primarily a gaining river reach. An important factor in river leakage appears to be antecedent trends in river stage. At the upper reach, gains were measured only during periods of declining river stage. Conversely, at the lower reach, streamflow loss was measured primarily during periods of rising river stage. Although some tendencies exist, several factors complicate the analysis of river leakage, most notably the inaccuracies in computed stream discharge.

Résumé

De nombreux jaugeages ont été réalisés sur des stations couplées de mesure de débit pour quantifier la recharge et la vidange de l’aquifère sur deux biefs de la rivière Souhegan au New Hampshire (USA), qui cours au sein d’un aquifère de vallée d’apports glaciaires. L’un des biefs étudié est majoritairement infiltrant (recharge de l’aquifère) et l’autre variable (à la fois recharge et vidange de l’aquifère), situé à l’aval du précédent. La drainance de la rivière, le différentiel entre des jaugeages couplés à l’aval et à l’amont le long d’un bief, varie de près de 0.85 m³/s le long des deux biefs. Le bief haut montre des pertes en moyenne de 0.11 m³/s alors que le bas montre un gain moyen de 0.14 m³/s. Sur le bief haut, 13 pertes ont été repérées sur les 19 jaugeages couplés réalisés. Sur le bas, 10 des 13 jaugeages réalisés montrent une augmentation du débit et suggèrent que ce bief est principalement de type drainant. La tendance antérieure des variations des hauteurs d’eau de la rivière ressort comme un facteur important dans le phénomène de drainance. Sur le bief haut, les augmentations du débit n’ont été mesurés que pendant des périodes où la hauteur d’eau diminue. Inversement, sur le bief bas, les pertes de débit ont été mesurées essentiellement pour les périodes où les hauteurs d’eau montent. Bien que des tendances existent, plusieurs facteurs compliquent l’analyse de la drainace de la rivière, notamment les inexactitudes dans le calcul des débits du cours d’eau.

Resumen

Con el objeto de cuantificar la recarga y descarga de los acuíferos, se efectuaron múltiples mediciones del flujo en cursos de agua en estaciones de descarga acopladas en dos tramos del Río Souhegan, New Hampshire, USA, que fluye en un valle en un acuífero de origen glaciar. Los tramos incluyen un sector predominante de pérdida (recarga al acuífero) y un sector variable (recarga y descarga del acuífero) ubicado aguas abajo del sector recién mencionado. Las filtraciones del río, esto es la diferencia entre las mediciones aguas arriba y aguas abajo, variaron en casi 30 pies cúbicos por segundo (ft³/s) (0.85 m³/s) a lo largo de los dos sectores. El sector superior promedió pérdidas de 3.94 ft3/s (0.11 m³/s), mientras que el sector inferior tuvo ganancias promedio de 4.85 ft³/s (0.14 m³/s). En el tramo superior, se registraron pérdidas en 13 de los 19 sitios acoplados de mediciones. En el tramo inferior, 10 de 13 mediciones acopladas indican ganancias en el flujo y sugieren que se trata de un tramo de ganancia del río. Un factor importante de las filtraciones del río parece ser la tendencia antecedente de los niveles de agua en el río. En el tramo superior, las ganancias se midieron durante los períodos de niveles de agua decrecientes. Contrariamente, en el tramo inferior las pérdidas de agua del río se midieron principalmente en los períodos ascendentes de los niveles de agua. Aunque pueden distinguirse algunas tendencias, hay varios factores que complican el análisis de las filtraciones del río, muy particularmente las imprecisiones en el cómputo de las descargas del curso de agua.

摘要

对于发源于冰河谷含水层的美国新罕布什尔州的Souhegan河, 在有相互关联的流量测量站, 流量测量法被用来测定该河两岸河段内含水层的补给和排泄速率。研究河段包括一个重要的失水 (含水层接受补给) 河段和一个位于下游的可变河段 (含水层既受补给也排泄) .在两个河段内, 河流的渗漏量在上游和下游河段的流量差别可以达到30 ft³/s (0.85 m³/s)。上游河段平均有3.94 ft³/s (0.11 m³/s)的损失量, 而下游河段则有平均4.85 ft³/s (0.14 m³/s)的补给量。在上游河段, 用19种相关测量法测定了13个损失量 ; 而在下游河段, 13种相关测量法测定的10个损失量则指出流动过程中流量增加, 并且提出这个河段主要还是一个接受补给的河流区域。河流渗漏的一个重要影响因素是河流水位的变化。在上游河段, 仅仅在河流水位衰退阶段测到流量的增加。相反, 在下游河段, 流量损失主要在河流水位上升阶段测到。虽然存在一些趋势, 但多个因素使河流的渗漏分析复杂化了, 表现为计算得到的河流排泄量偏差.

Resumo

Foram efectuadas múltiplas medições de caudal em estações hidrométricas duplas, para quantificar taxas de recarga e descarga do aquífero em dois troços do Rio Souhegan, New Hampshire, EUA, o qual corre na área de um aquífero de vale glaciar composto por depósitos glaciares. Os troços incluem um troço predominantemente influente (recarga do aquífero) e um troço variável (recarga e descarga do aquífero) localizado a jusante do primeiro. As perdas de água do rio, correspondentes ao diferencial entre as medições de caudal nas duas estações, a montante e a jusante, ao longo de um troço, variaram quase 0.85 m³/s nos dois troços. O troço superior teve perdas médias de 0.11 m³/s, enquanto o troço inferior ganhou em média 0.14 m³/s. No troço superior mediram-se 13 perdas em 19 medições duplas. No troço inferior, 10 em 13 medições duplas indicaram ganhos de volume escoado e sugerem que este troço do rio é principalmente efluente. As tendências prévias do nível do rio parecem ser um factor relevante para as perdas de água. No troço superior, os ganhos foram medidos apenas durante períodos de nível do rio descendente. Contrariamente, no troço inferior, as perdas de caudal foram medidas principalmente durante períodos de nível ascendente. Apesar de existirem algumas tendências, diversos factores complicam a análise das perdas de água do rio, dos quais se destacam as imprecisões nos caudais calculados.