美國密蘇裡奧紮克斯複雜的分流泉系統中的補給混合
多倫多泉是一個複雜的分流岩溶泉系統，在美國密蘇裡奧紮克斯有 11 個常年泉。Carroll Cave (CC) 和 Wet Glaize Creek (WG) 之前被确定為主要補給源。本研究 (1) 表征了泉水和補給源的實體和化學特性；(2) 開發了端元混合模型來估計CC和WG的貢獻比例；(3) 為系統建立概念模型。分析樣品的主要離子和比電導率，結合旋轉連續監測程式以确定統計上可比較的基流條件，用于評估站點之間的差異。監測資料顯示，泉水因補給比例而異。平均離子濃度的聚類分析支援選擇 CC 和 WG 作為混合模型端元。
結果表明，補給源的比例範圍很廣，從地表水到地下水占主導地位。一個概念模型表明，WG 洪泛區下方的不同管道系統将水輸送到各個泉水。這些管道控制着泉水的終端成員補給貢獻和水化學。對補給貢獻相對比例的解釋将現有的岩溶水文幾何學知識擴充到點對點連接配接之外，以揭示異質分流泉系統中複雜的地表水/地下水混合。一個概念模型表明，WG 洪泛區下方的不同管道系統将水輸送到各個泉水。這些管道控制着泉水的終端成員補給貢獻和水化學。對補給貢獻相對比例的解釋将現有的岩溶水文幾何學知識擴充到點對點連接配接之外，以揭示異質分流泉系統中複雜的地表水/地下水混合。一個概念模型表明，WG 洪泛區下方的不同管道系統将水輸送到各個泉水。這些管道控制着泉水的終端成員補給貢獻和水化學。對補給貢獻相對比例的解釋将現有的岩溶水文幾何學知識擴充到點對點連接配接之外，以揭示異質分流泉系統中複雜的地表水/地下水混合。
密蘇裡州（美國）歐紮克生态區的當地水文以岩溶特征和過程為主，例如流失的溪流、洞穴和大型泉水系統。在密蘇裡州，記錄在案的泉水超過 4,400 個，包括八個一級泉水，平均流量等于或超過 100 ft 3 s -1 (2.8 m 3 s -1；)。通過丢失的溪流補給是歐紮克山脈泉水系統的常見補給模式，其中一些系統已認證染料示蹤研究得到很好的表征）。此外，雖然分流泉代表了在奧紮克山脈中觀察到的一種重要的排放特征類型，以蒙托克和多倫多泉為代表，但記錄分流和多出口泉系統的研究數量有限岩溶環境。通常通過染料追蹤工作或污染物傳輸調查确定，分流泉系統可以有多種形式，這些形式可能因水文條件、補給區特征和當地水文地質而異。
這些研究的結果表明，此類系統中的多個彈簧可能會從單次示蹤劑注入中接收到陽性痕迹，或者可能顯示出相似水準的特定污染物。昆蘭和埃沃斯 ( 1985) 報告說，分流泉水系統是碳酸鹽岩含水層的一個共同特征，他們将這種系統描述為有四個主要起源：(1) 由于洪水通道和基準面之間的水頭差異大，原有吻合口擴大；(2) 彈簧孔的坍塌和堵塞迫使替代路線發展；(3) 基準面降低時改道低航路；(4) 地表水流回流迫使不飽和水進入電位表面吻合。然而，現有文獻很少有研究定量記錄分流泉系統及其水文地質特征，也沒有現有研究描述它們的地球化學或記錄這些系統内可能的補給源混合。就本報告而言，術語分流泉将用于描述具有以下特征的泉系統：（1）多個泉在地理上彼此接近；(2) 具有共享補給區的泉水（無論是全部還是部分）；(3) 流經共用管道系統。
Wet Glaize Creek (WG) 位于卡姆登縣東南部的密蘇裡州歐紮克斯中部。332 km 2 的分水嶺位于奧陶紀砂岩和白雲岩之下，分水嶺中的大部分溪流都有明顯的流失河段。Toronto Springs 是一個分流泉水系統，位于流域北部，由位于 WG 南北兩側/岸邊的衆多多年生泉水出口組成。卡羅爾洞穴 (CC) 是一個擁有 32 公裡已知通道的溪流洞穴，位于多倫多斯普林斯以南 4 公裡處，它提供了從多倫多斯普林斯排出的流量的很大一部分。染料追蹤已将 CC 正向追蹤到八個彈簧，将 WG 追蹤到十個彈簧。滲流 - 測量上遊和下遊測量站之間的流量損失- 在 WG 分水嶺的溪流中，還确定了 WG 主河道沿線的兩個主要損失河段，染料注入位置的下遊顯示損失到多倫多斯普林斯。這些結果揭示了 Toronto Springs 存在複雜的補給關系，并促成了此處報告的其他研究。有許多不同的方法被用來擷取有關補給來源和其他特性的資訊 并可細分為實體方法、追蹤方法和數值方法 。通常使用兩到六個地球化學端元示蹤劑的混合模型已成功用于确定補給源與使用同位素分析的結果相比具有優勢 。
這項研究的具體目标是：(1) 通過對比電導率 (SpC)、溫度和 pH 值的高分辨率監測，描述多倫多泉水系統内 11 個泉水和兩個補給源的個别地球化學特征；(2) 分析泉水中的主要離子濃度，建立端元混合模型，估算 CC 和 WG 在各泉補給中的比例。
