Estimation of water velocities in boreholes using a new passive flowmeter

Preferential flow pathways in a fractured aquifer may yield abrupt reductions of the water velocity in a well. We propose a new device for measuring low (5-13cmd(-1)) velocities in wells originating from fractures at different depths. The presented flowmeter has been applied in a well in the Bari (southern Italy) fractured aquifer. In the same well, the horizontal flowmeter velocity (9.6cmd(-1)) at 0.5m depth was compared with velocity (8cmd(-1)) derived from a field tracer test, providing a value 16.5% higher. Moreover, the flowmeter measurements at 1.5m depth gave a horizontal velocity of 7.2cmd(-1), which is 11% less than water flow velocity estimated from the field test. The new flowmeter implements the tracer point-dilution method in a plastic (PVC) pipe by causing the water flow to pass through an artificial filter. Laboratory calibration tests have confirmed the good performance of the proposed flowmeter technique, even for water flow up to 300cmd(-1). The flowmeter was sensitive to 0.1cmd(-1), with a detection limit of 1.5cmd(-1), i.e. half the measurable flow velocity of existing flowmeters in wells.Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor S. Grimaldi ResumeLes circulations preferentielles dans un aquifere fracture peuvent produire des reductions brusques de la vitesse de l'eau dans un forage. Nous proposons un nouveau dispositif de mesure pour des vitesses faibles (5-13 cm j(-1)) dans les puits du fait de fractures a differentes profondeurs. Le debitmetre presente a ete utilise dans un puits de l'aquifere fissure de Bari (Sud de l'Italie). Dans le meme puits, la vitesse horizontale du debitmetre (9,6 cm j(-1)) a 0,5 m de profondeur a ete comparee a la vitesse (8 cm j(-1)) issue d'un test de tracage et fournissant une valeur plus forte de 16,5%. En outre, les mesures du debitmetre a 1,5 m de profondeur ont donne une vitesse horizontale de 7,2 cm j(-1), soit 11 % de moins que la vitesse de l'eau estimee a partir de l'essai sur le terrain. Le nouveau debitmetre utilise la methode de dilution d'un traceur ponctuel dans un tuyau de PVC en faisant passer l'eau a travers un filtre artificiel. Des tests de calage en laboratoire ont confirme la bonne performance de la technique du debitmetre propose, meme pour un ecoulement de l'eau allant jusqu'a 300 cm j(-1). La sensibilite du debitmetre est de 0,1 cm j(-1), et la limite de detection de 1,5 cm/j, soit la moitie de la vitesse d'ecoulement mesurable par les debitmetres en forage actuels.