Water-yield estimates for critical loadings assessment: comparisons of gauging methods versus an isotopic approach

Autor: Katrina E. Bennett, J J Gibson, P M McEachern
Rok vydání: 2008
Předmět:
Zdroj: Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 65:83-99
ISSN: 1205-7533
0706-652X
DOI: 10.1139/f07-155
Popis: An isotope mass balance technique is applied to quantify water yield and refine a steady-state critical acid loadings assessment for 49 lakes in hydrologically complex, wetland-rich terrain of northeastern Alberta. The approach uses physical and climatological data combined with site-specific measurements of evaporative isotopic enrichment of 2 H and 18 O in lake water to measure lake residency and ungauged runoff to lakes. Mean water yields to individual lakes across the region over a 3-year period are estimated to range from 5 to 395 mm·year -1 , with a standard deviation of two times the predicted estimates based on interpolation of gauged stream flow from broad-scale watersheds in the area. Comparison of the method with longer-term Water Survey of Canada hydrometric data suggests very similar aver- age water yields for moderate- to large-sized watersheds. However, the isotope-based estimates appear to capture ex- treme low water yields in flat, disconnected areas and extreme high water yields in other areas thought to be related to stronger connections to regional groundwater flow systems. For aquatic ecosystems of northeastern Alberta, an area expected to be affected by acid deposition from regional oil sands development, continued refinement of the technique is important to accurately assess critical loads for ungauged systems, particularly those in low-yield settings. Resume : Une technique de bilan massique isotopique nous permet de quantifier le rendement en eau et de raffiner une evaluation a l'etat d'equilibre des charges acides critiques de 49 lacs sur un terrain riche en terres humides et a hydrologie complexe dans le nord-est de l'Alberta. Notre methodologie utilise des donnees physiques et climatologi- ques, de meme que des mesures specifiques au site de l'enrichissement isotopique en 2 He t en 18 O dans l'eau de lac du a l'evaporation, afin de mesurer la duree de residence dans les lacs et le ruissellement non jauge vers les lacs. Nous estimons que l'apport moyen d'eau aux lacs individuels dans toute la region sur une periode de trois ans varie de 5 a 395 mm·an -1 , avec un ecart type de deux fois les estimations predites d'apres des interpolations des debits jauges de ruisseaux faites dans des bassins versants a grande echelle de la region. Une comparaison de notre methode avec les donnees hydrometriques a plus long terme des Releves hydrologiques du Canada montre des rendements moyens en eau tres semblables pour les bassins versants de taille moyenne a superieure. Les estimations basees sur les isotopes semblent indiquer des apports d'eau extremement faibles pour les regions plates et isolees et des apports extremement eleves pour d'autres regions qu'on croit posseder des connections plus importantes avec les systemes regionaux d'eaux souterraines. Dans le cas des ecosystemes aquatiques du nord-est de l'Alberta, qu'on croit devoir etre affectes par les precipitations acides produites par le developpement des sables bitumineux de la region, il est important de raffiner la methodologie afin d'evaluer les charges critiques dans les systemes non jauges, particulierement ceux qui se situent dans des conditions d'apports d'eau faibles.
Databáze: OpenAIRE
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