Experimental study on velocity and flow patterns in the capillary fringe

摘要

Asmall-scale glass tank was used to investigate the flow patterns and velocity distribution in the capillary fringe. The experiments were done by injecting afluorescent 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 alower 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, adownward 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. ZusammenfassungIn einer Kipprinne wurden die Stromungsmuster und die Geschwindigkeitsverteilung im Bereich der Kapillarzone untersucht. Die Experimente wurden durchgefuhrt, 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 Flie ss raten und einen untere Transportzone. Der Versuchsaufbau zeigt, dass das Wasser in der Bewegungszone parallel zum Gefalle flie ss t, nur im Bereich des Zuflusses ist eine Aufsattigungszone mit nach oben gerichteten und am Ausfluss nach unten gerichteten Flie ss bewegungen zu erkennen. Weiterhin wird beobachtet, dass die Geschwindigkeit fast linear in Richtung des Grundwasserspiegels ansteigt. Im Vergleich zu einer gleich machtigen gesattigten Zone flie ss t in dem hier untersuchten Boden 35% durch die Kapillarzone. Die Ergebnisse der Studie bestatigten, dass der Kapillarraum eine wichtige Rolle beim Transport