Le rôle de la topographie sur le temps de résidence de l'eau à l'échelle du bassin versant

L'âge, ou le temps de résidence, de l'eau est un descripteur fondamental de l'hydrologie des bassins versants, révélant des informations sur le stockage, les cheminements d'écoulement et la source de l'eau en une seule mesure intégrée. Bien qu'il y ait eu un intérêt récent colossal pour l'estimation du temps de résidence afin de caractériser les bassins versants, il existe relativement peu d'études qui ont quantifié le temps de résidence à l'échelle du bassin versant, et encore moins qui ont étendu ces résultats au-delà des bassins uniques à des échelles de paysage plus larges. Nous avons examiné les contrôles topographiques sur le temps de résidence pour sept bassins versants (0,085–62,4 km²) qui représentent des conditions géologiques et géomorphologiques diverses dans les montagnes Cascade de l'Oregon. Notre objectif principal était de déterminer les contrôles physiques dominants sur le temps de résidence de l'eau à l'échelle du bassin versant et de tester spécifiquement l'hypothèse selon laquelle le temps de résidence est lié à la taille du bassin. Les temps de résidence ont été estimés par des modèles de convolution simples qui décrivaient le transfert de la composition isotopique des précipitations vers le réseau de ruisseaux. Nous avons constaté que les temps de résidence moyens du débit de base pour des distributions exponentielles variaient de 0,8 à 3,3 ans. Le temps de résidence moyen ne montrait aucune corrélation avec la superficie du bassin (r² < 0,01), mais était plutôt corrélé (r² = 0,91) aux indices de terrain des bassins versants représentant la distance du chemin d'écoulement et le gradient du chemin d'écoulement vers le réseau de ruisseaux. Ces résultats illustrent que l'organisation du paysage (c'est-à-dire la topographie) plutôt que la superficie du bassin contrôle le transport à l'échelle du bassin versant. Les résultats de cette étude peuvent fournir un cadre pour décrire le transport invariant par rapport à l'échelle à travers des conditions climatiques et géologiques, où la forme interne et la structure du bassin définissent le contrôle de premier ordre sur le temps de résidence du débit de base.