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Grundwasser

pp 1–8 | Cite as

Experimental study on velocity and flow patterns in the capillary fringe

  • Ali Mahdavi MazdehEmail author
  • Stefan Wohnlich
Fachbeitrag
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Abstract

A small-scale glass tank was used to investigate the flow patterns and velocity distribution in the capillary fringe. The experiments were done by injecting a fluorescent dye tracer (Uranin) at different depths of the capillary fringe. The results indicate that the capillary fringe can vertically be divided in two transport zones, an upper stagnant zone and a lower moving zone. The flow pattern in the middle part of the capillary fringe is almost parallel to the groundwater table slope. While there is an upward movement near the inflow, a downward movement was observed at the outflow boundary. Regarding the experimental results, the velocity increased almost linearly towards the groundwater table. Considering the same thickness for saturated and capillary zone, 35% of the total flow is in the capillary zone. The results of the study confirmed that the capillary fringe can play an important role in transport of infiltrated solutes from the surface.

Keywords

Solute transport Agricultural water Sand box Water Quality Capillary 

Experimentelle Studie zum Strömungsmuster und zur Geschwindigkeitsverteilung in der Kapillarzone

Zusammenfassung

In einer Kipprinne wurden die Strömungsmuster und die Geschwindigkeitsverteilung im Bereich der Kapillarzone untersucht. Die Experimente wurden durchgeführt, indem ein fluoreszierender Tracer (Uranin) in unterschiedlichen Tiefen des Kapillarraumes injiziert wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass der Kapillarbereich vertikal in zwei Zonen unterteilt werden kann, eine stagnierende, obere Zone mit geringen Fließraten und einen untere Transportzone. Der Versuchsaufbau zeigt, dass das Wasser in der Bewegungszone parallel zum Gefälle fließt, nur im Bereich des Zuflusses ist eine Aufsättigungszone mit nach oben gerichteten und am Ausfluss nach unten gerichteten Fließbewegungen zu erkennen. Weiterhin wird beobachtet, dass die Geschwindigkeit fast linear in Richtung des Grundwasserspiegels ansteigt. Im Vergleich zu einer gleich mächtigen gesättigten Zone fließt in dem hier untersuchten Boden 35 % durch die Kapillarzone. Die Ergebnisse der Studie bestätigten, dass der Kapillarraum eine wichtige Rolle beim Transport von der Oberfläche infiltrierten gelösten Stoffen spielt.

Notes

Acknowledgements

This work has been supported by the center for international scientific studies and collaboration (CISSC).

References

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Water Engineering Dept.Imam Khomeini International UniversityQazvinIran
  2. 2.Institut für Geologie, Mineralogie und GeophysikRuhr-University BochumBochumGermany

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