Skip to main content
Log in

Simulation Of Spring Discharge From A Limestone Aquifer In Iowa, USA

  • Published:
Hydrogeology Journal Aims and scope Submit manuscript

ABSTRACT:

A lumped-parameter model and least-squares method were used to simulate temporal variations of discharge from Big Spring, Iowa, USA, from 1983 to 1994. The simulated discharge rates poorly match the observed one when precipitation is taken as the sole input. The match is improved significantly when the processes of evapotranspiration and infiltration are considered. The best results are obtained when snowmelt is also included in the model. Potential evapotranspiration was estimated with Thornthwaite's formula, infiltration was calculated through a water-balance approach, and snowmelt was generated by a degree-day model. The results show that groundwater in the limestone aquifer is mainly recharged by snowmelt in early spring and by infiltration from rainfall in later spring and early summer. Simulated discharge was visually calibrated against measured discharge; the similarity between the two supports the validity of this approach. The model can be used to study the effects of climate change on groundwater resources and their quality.

RÉSUMÉ:

Un modèle et la méthode des moindres carrés ont été mis en oeuvre pour simuler les variations temporelles de débit de Big Spring (Iowa) de 1983 à 1994. Les débits simulés s'ajustent médiocrement aux observations lorsque les précipitations sont la seule entrée. L'ajustement s'améliore notablement quand les processus d'évapotranspiration et d'infiltration sont pris en compte. Les meilleures résultats sont obtenus quand la fonte de la neige est aussi incluse dans le modèle. L'évapotranspiration potentielle a été estimée par la méthode de Thornthwaite; l'infiltration a été calculée par une méthode de bilan hydrologique et la fonte nivale a été simulée par un modèle à pas journalier. Les résultats montrent que l'aquifer calcaire est surtout rechargé par la fonte nivale au début du printemps et par l'infiltration des pluies de la fin du printemps et du début de l'été. Le débit simulé a été calibré visuellement sur le débit mesuré; la similarité des deux chroniques conforte la validité de cette démarche. Le modèle peut être utilisé pour étudier les effets des changements climatiques sur les ressources en eaux souterraines et sur leur qualité.

RESUMEN:

Se utilizó en modelo concentrado y un método de mínimos cuadrados para simular las variaciones temporales de la descarga del manantial de Big Spring, Iowa, entre 1983 y 1994. Los valores de descarga simulados reproducen muy mal los valores observados cuando sólo se toma la precipitación como dato. El ajuste mejora significativamente cuando se tienen en cuenta los procesos de evapotranspiración e infiltración. Los mejores resultados se obtienen cuando en el modelo se incluye además el deshielo. La evapotranspiración potencial se estimó mediante la fórmula de Thornthwaite; la infiltración se calculó mediante balance hidráulico y los datos de deshielo se generaron mediante un modelo de temperatura diaria. Los resultados muestran que el acuífero calizo se recarga principalmente por el deshielo a principios de la primavera, y por infiltración directa del agua de lluvia a finales de la primavera y principios del verano. La descarga simulada se ajusta visualmente a las medidas; la similitud entre estos dos valores confirma la validez del método. El modelo permitirá estudiar los efectos del cambio climático en los recursos de agua subterránea y su calidad.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Zhang, YK., Bai, EW., Libra, R. et al. Simulation Of Spring Discharge From A Limestone Aquifer In Iowa, USA. HYJO 4, 41–54 (1996). https://doi.org/10.1007/s100400050087

Download citation

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s100400050087

Keywords

Navigation