Hydrogeological responses in tropical mountainous springs

Abstract

This study presents a hydrogeochemical analysis of spring responses (2013–2017) in the tropical mountainous region of the Central Valley of Costa Rica. The isotopic distribution of δ18O and δ2 H in rainfall resulted in a highly significant meteoric water line: δ2 H = 7.93·δ18O + 10.37 (r 2= 0.97). Rainfall isotopic composition exhibited a strong amount-dependent seasonality. The isotopic variation (δ18O) of two springs within the Barva aquifer was simulated using the FlowPC program to determine mean transit times (MTTs). Exponential-piston and dispersion distribution functions provided the best-fit to the observed isotopic composition at Flores and Sacramento springs, respectively. MTTs corresponded to 1.23 ± 0.03 (Sacramento) and 1.42 ± 0.04 (Flores) years. The greater MTT was represented by a homogeneous geochemical composition at Flores, whereas the smaller MTT at Sacramento is reflected in a more variable geochemical response. The results may be used to enhance modelling efforts in central Costa Rica, whereby scarcity of long-term data limits water resources management plans.

Este estudio presenta un análisis hidrogeoquímico de las respuestas de primavera (2013-2017) en la región montañosa tropical del Valle Central de Costa Rica. La distribución isotópica de δ18O y δ2 H en la lluvia resultó en una línea de agua meteórica altamente significativa: δ2 H = 7.93 · δ18O + 10.37 (r 2 = 0.97). La composición isotópica de las precipitaciones exhibió una fuerte estacionalidad dependiente de la cantidad. La variación isotópica (δ18O) de dos manantiales dentro del acuífero Barva se simuló utilizando el programa FlowPC para determinar los tiempos de tránsito medios (MTT). Las funciones de distribución de dispersión y pistón exponencial proporcionaron el mejor ajuste a la composición isotópica observada en los manantiales de Flores y Sacramento, respectivamente. Los MTT correspondieron a 1,23 ± 0,03 (Sacramento) y 1,42 ± 0,04 (Flores) años. El mayor MTT estuvo representado por una composición geoquímica homogénea en Flores, mientras que el menor MTT en Sacramento se refleja en una respuesta geoquímica más variable. Los resultados pueden usarse para mejorar los esfuerzos de modelado en el centro de Costa Rica, donde la escasez de datos a largo plazo limita los planes de manejo de los recursos hídricos.