Snow tracer - Observation and model simulations for laboratory and field experiments
datacite.FundingReference.funderName | Deutsche Forschungsgemeinschaft | |
Contributing person | Liedl, Rudolf | |
Contributing person | Tritschler, Felix | |
Contributing person | Händel, Falk | |
Contributing person | Dietrich, Peter | |
Contributing person | Diana, Burghardt | |
datacite.description.TableOfContents | data for Figure 3a, 3b, 4a and 4b is stored in 'laboratory_test_1D_columns.xlsx'; data for Figure 5 and 6 is stored in 'field_scale_test_push_pull.xlsx'; the figures itself are not included | |
Additional geographical or spatial references | Pirna | |
Countries to which the data refer | GERMANY | |
Description of the data | laboratory column experiment, tracer experiment at field site Pirna, Pratzschwitzer Str. 15, Germany | |
Type of the data | Dataset | |
Total size of the dataset | 50829 | |
Author | Binder, Martin | |
Upload date | 2018-04-06T13:57:32Z | |
Upload date | 2026-05-13T12:23:49Z | |
Publication date | 2018-04-06T13:57:32Z | |
Publication date | 2026-05-13T12:23:49Z | |
Data of data creation | 2017-2018 | |
Publication date | 2018-04-06 | |
Abstract of the dataset | Application of snowmelt as an active and inexpensive dual isotope groundwater tracer - Stable isotope analysis is widely used in environmental tracer studies, e.g. for groundwater flow and discharge quantification. In this context, this study presents an inexpensive approach for the combined use of deuterium (2H) and oxygen-18 (18O) as active semiartificial groundwater tracers by a direct injection of snowmelt into aquifers. This dual isotope approach takes advantage of isotope signature differences between typical groundwater and precipitation water. Aim of this study is the experimental demonstration on laboratory- and field-scale. For this, two column flow experiments were performed using δ2H and δ18O values of snowmelt for breakthrough detection. The differences of the isotope signature between the snowmelt and groundwater were ∆(δ2H) ≈ 61.0 ‰ and ∆(δ18O) ≈ 8.2 ‰. Breakthrough was observed to be almost congruent to a sodium chloride tracer, indicating conservative transport. The low electrical conductivity (EC) of snowmelt (45 µS/cm, i.e. ∆EC ≈ 486 µS/cm to groundwater) was used as an additional easy-to-measure breakthrough indicator. However, the snowmelt EC breakthrough suffered from a slight retardation due to ion exchange. Based on these results, a push-drift-pull tracer test with snowmelt, additionally labeled with uranine, was realized at the field site Pirna, Germany. In the pull phase, a significant isotopic depletion was observed with peak differences of ∆Peak(δ2H) ≈ 24.2 ‰ and ∆Peak(δ18O) ≈ 3.2 ‰, which equals approx. 40 % of the initial difference. The isotope breakthrough was observed to be almost the same as the breakthrough of uranine indicating conservative behavior, while EC breakthrough was affected by ion exchange again. | |
Public reference to this page | https://opara.zih.tu-dresden.de/handle/123456789/2291 | |
Public reference to this page | https://doi.org/10.25532/OPARA-8 | |
Public reference to this page | https://doi.org/10.25532/OPARA-8 | |
dc.language | eng | |
Publisher | Technische Universität Dresden | |
Licence | Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International | |
URI of the licence text | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | |
Title of the dataset | Snow tracer - Observation and model simulations for laboratory and field experiments | |
Project abstract | Das DFG-Grundlagenforschungsprojekt „Regen als Grundwassertracer“ setzt es sich zum Ziel, die Nutzung von Niederschlagswässern als Grundwassertracer wissenschaftlich zu validieren. Hierzu wird im Rahmen des Projektes untersucht und modellgestützt abgebildet werden, inwieweit die kombinierte Berücksichtigung der inhärenten Eigenschaften von natürlichen Wässern wie z.B. Stabilisotopensignatur, ionische Zusammensetzung und Temperatur für eine zielgerichtete Detektion genutzt werden kann. Dieser Multitracer-Ansatz sollte es ermöglichen, Grundwasserleiter unter Verwendung einer toxikologisch und ökologisch sehr verträglichen Methode belastbar zu charakterisieren, u.a. auch bezüglich des strukturellen Aufbaus. Im Projekt werden hierzu umfassende Analysen zum Transportverhalten sowohl im kleinskaligen Bereich als auch auf größerer Skala unter Feldbedingungen durchgeführt. Im Fokus der Untersuchungen steht dabei vor allem die Beurteilung möglicher Einflussfaktoren auf die „Stabilität“ des Tracersignals während der Untergrundpassage. Dies erfolgt primär laborgestützt mittels ein- und mehrdimensionaler Durchströmungsexperimente in Kombination mit Langzeitbatchversuchen. Hierbei werden nicht nur sedimentbedingte Veränderungen der Isotopen- und Ionenzusammensetzung sowie strukturbedingte Transport- und Vermi-schungsprozesse bezüglich ihrer Relevanz bewertet, sondern auch chemische Fällungs- und Lösungsreaktionen sowie dichte- und viskositätsbedingte Effekte infolge der Wassereingabe und der damit verbundenen Temperaturveränderung. Zudem wird auch der Einfluss der Eingabeform des Tracerwassers in den hydrogeologischen Untergrund sowie von natürlichen Schwankungen auf das Transportverhalten auf Feldskala untersucht. Zusätzlich zur qualitativen und quantitativen Analyse der oben genannten, einzelnen Einflussfaktoren auf Labor- und Feldskala erfolgt auch eine modellgestützte Bewertung der Gesamtwirkung infolge von Prozessüberlagerungen. | |
Project title | DFG-Sachbeihilfe "Regen als Grundwassertracer" 2016 - 2018 (RegenTracer) |
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- Name:
- field_scale_test_push_pull.xlsx
- Size:
- 14.85 KB
- Format:
- Microsoft Excel XML
- Description:
- WRR - Binder et al. - Figure 5 and 6 - Observation data and model simulations for snowmelt field application (push pull tracer test in Pirna, Saxony, Germany)
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- laboratory_test_1D_columns.xlsx
- Size:
- 34.79 KB
- Format:
- Microsoft Excel XML
- Description:
- WRR - Binder et al. - Figure 3a, 3b, 4a and 4b - Observation data and model simulations for laboratory tests (1D column displacement)
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