Low Flow Variability in Groundwater-Fed Streams

Abstract

Accurate low flow measurements are important in groundwater-fed streams in order to assess in-stream flow requirements and the nature of stream interactions with groundwater, as well as the potential impacts of climate variability and climate change. Variability in stream discharge was measured over the low flow season in Bertrand Creek, Pepin Brook and Fishtrap Creek, which drain the Abbotsford-Sumas aquifer in southwest British Columbia and northwest Washington State. Discharge was measured to quantify variability: (1) along the length of the stream and relate those variations to differing groundwater contributions over the low flow season, and (2) across a series of cross-sections, both repeating across a middle cross-section (at-a-station measurements) and along consecutive sections from upstream to downstream (downstream measurements), to assess the repeatability of the low flow measurements. Downstream increases in discharge in Fishtrap Creek and Pepin Brook are attributed to groundwater discharging into the channels along these sections, as supported by lower dissolved oxygen concentrations and stable water temperatures. Along Bertrand Creek, stream water interaction with groundwater appears to be variable, with the stream recharging the aquifer along some reaches, and discharging in others. Over the summer season, discharge decreased in all streams; on average the decrease was in the range 0.01 to 0.05 m3/s. As the flow decreased, the coefficient of variation of the mean discharge tended to increase when the flow was very low (i.e., <0.1 m3/s), although the trends for Fishtrap were weak. Overall, the variations in measured discharge are of sufficient magnitude that subtle changes in streamflow caused by some real effect may be difficult to detect.

Des mesures précises du niveau d'étiage des cours d'eau alimentés par des eaux souterraines sont importantes pour évaluer les réalimentations requises des cours d'eau et la nature des interactions avec les eaux souterraines, mais également pour évaluer les impacts potentiels des variations et changements climatiques, La variabilité du débit a été mesurée au cours d'une période d'étiage dans les ruisseaux Bertrand Creek, Pepin Brook, et Fishtrap Creek qui drainent l'aquifère Abbotsford-Sumas au sud-ouest de la Colombie-Britannique et au nord-ouest de l'état de Washington. Le débit a été mesuré pour quantifier la variabilité : (1) sur la longueur du cours d'eau et corréler ces variations avec des contributions variables des eaux souterraines au cours de la période d'étiage, et (2) à travers des séries de profils longitudinaux (à une station de mesure), et par sections latérales consécutives de l'amont vers l'aval (mesures suivant le sens du courant) pour assurer la répétitivité des mesures des débits d'étiage. Les augmentations de débit vers l'aval dans Fishtrap Creek et Pepin Brook sont attribuées à une décharge des eaux souterraine vers les cours d'eaux le long de ces sections, comme cela a été montré également par un abaissement des concentrations dissous en oxygène et les températures de l'eau stables. Le long de Bertrand Creek, l'interaction des eaux du cours d'eau avec celles des eaux souterraines est apparue être variable, avec la ruisseau qui recharge l'aquifère seulement sur certaines sections et qui décharge l'aquifère sue d'autres sections. Le débit diminue dans chacun des trois ruisseaux en moyenne sur un intervalle de 0.01 à 0.05 m3/s au courant de l'été. Alors que le débit diminue, la variance du débit moyen tend à augmenter lorsque le débit est faible (c'est-à-dire <0.1 m3/s), bien que ces tendances sont faibles pour Fishtrap. Globalement, les variations naturelles des débits des cours d'eau sont tellement importantes que des changements subtils de débit causés par des facteurs vrai pourraient être difficiles à détecter.