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Groundwater Mounding Analysis.pdfTe r r e n c e R . R e y n o l d s , P . E . Na m e : T h o m a s G u P r o j . N o . : 18 - 0 9 0 1 Fl o r e n c e , M A 0 1 0 6 2 D a t e : 1 0 / 1 5 / 1 9 Lo c a t i o n : 2 5 M a p l e A v e , N o r t h a m p t o n , M A C o m p u t e d b y : T R Im p e r v i o u s A r e a 2 3 0 3 s f D s o i l s F 0 . 1 i n c h e s Im p e r v i o u s A r e a 2 8 1 1 s f B s o i l s Rv = F x im p e r v i o u s a r e a F 0 . 3 5 i n c h e s A = R v ÷ ( D + K T ) D= b a s i n d e p t h 0 . 5 f t V= A x D K= I n f i l t r a t i o n R a t e 8 . 2 7 i n c h e s / h r Rv i s t h e Re q u i r e d R e c h a r g e V o l u m e t= t i m e ( 2 h o u r s f o r R a w l s r a t e s ) 2 h r s ( 1 1 - 1 3 ) F= T a r g e t D e p t h F a c t o r . S e e T a b l e 2 . 3 . 2 . A i s t h e m i n i m u m r e q u i r e d s u r f a c e a r e a o f t h e b o t t o m o f t h e i n f il t r a t i o n s t r u c t u r e Rv = F x I m p e r v i o u s a r e a V i s t h e St o r a g e V o l u m e d e t e r m i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e “S i m p l e D y n a m i c ” Method Rv = 1 0 1 . 2 c f D i s a d e p t h o f t h e i n f i l t r a t i o n f a c i l i t y [ 1 ] A= R v / ( d + K t ) K i s t h e s a t u r a t e d h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y . F o r “ Si m p l e D y n a m i c ” Me t h o d , us e R a w l s R a t e ( S e e T a b l e 2 . 3 . 3 ) A= 5 3 . 9 s f T i s t h e a l l o w a b l e d r a w d o w n d u r i n g t h e p e a k o f t h e s t o r m ( u s e 2 h o u r s ) V= A X D Ap i s t h e p r o v i d e d s u r f a c e a r e a o f t h e b o t t o m o f t h e i n f i l t r a t i on s t r u c t u r e V= 2 7 c f Vp i s t h e p r o v i d e d s t o r a g e f o r b a s i n Ap = 4 9 0 s f Vp = 2 4 5 c f O K Dr a w d o w n w i t h i n 7 2 h o u r s : Dr a w d o w n c a l c u l a t i o n s a r e p r o v i d e d b e l o w . TD = R v / ( k x b o t t o m a r e a ) St o r a g e V o l u m e S i z i n g C a l c u l a t i o n W o r k s h e e t ( S i m p l e D y n a m i c M e t ho d ) Th e B a s i n d r a w d o w n t i m e i s c a l c u a t e d b e l o w . T h e c a l c u l a t i o n s r e pr e s e n t t h e d r a w d o w n t i m e f o r th e w a t e r q u a l i t y v o l u m e p r o v i d e d , w h i c h e x c e e d s t h e r e c h a r g e r eq u i r e d . St o r m w a t e r w i t h i n t h e S y s t e m w i l l i n f i l t r a t e i n t o t h e u n d e r l y i n g s o i l . B a s e d o n t h e s o i l e v a l u a t i o n , s o i l s b e n e a t h t h e b a s i n ar e c l a s s i f i e d a s s a n d ; t h e r e f o r a n i n f i l t r a t i o n r a t e o f 8 . 2 7 i nc h e s / h o u r w a s u s e d i n t h e d e s i g n p e r T a b l e 2 . 3 . 3 1 9 8 2 R a w l e s Ra t e s o f t h e M a s s a c h u s e t t s S t o r m w a t e r H a n d b o o k . [1 ] I f t h e i n f i l t r a t i o n f a c i l i t y i s a p r a c t i c e t h a t u s e s s t o n e or a n o t h e r m e d i a s u c h a s a d r y w e l l , o n l y t h e v o i d s p a c e s m u s t be c o n s i d e r e d . I n t h o s e c i r c u m s t a n c e s , us e n d i n s t e a d o f d , w h e r e n i s t h e p e r c e n t p o r o s i t y o f t h e s t o ne o r o t h e r m e d i a . Wh e r e ; T D = h r s D r a w d o w n T i m e Rv = 1 0 1 . 2 c f S t o r a g e V o l u m e k= 8 . 2 7 i n c h e s / h r I n f i l t r a t i o n r a t e Bo t t o m A r e a = 49 0 sf Bo t t o m A r e a o f I n f i l t r a t i o n B a s i n In f i l t r a t i o n   B a s i n   D r a w d o w n   T i m e TD = 0. 30 hr s Wa t e r   Q u a l i t y   V o l u m e   ( V w q ) Dw q 1 i n c h Aim p 51 1 4 s f Vw q = D w q / A i m p = 4 2 6 c f Gr o u n d w a t e r   M o u n d i n g   A n a l y s i s   I n p u t   D a t a Ha n t u s h E q u a t i o n I n p u t , U S G S S p r e a d s h e e t Re c h a r g e R a t e ( R ) = 1 6 . 5 4 f e e t / d a y I n f i l t r a t i o n R a t e ( v e r t i c a l ) , R a w l e s r a t e l i s t e d a b o v e Sp e c i f i c Y i e l d = 0 . 2 5 Ho r i z o n t a l C o n d u c t i v i t y ( K ) = 1 3 4 . 4 8 f e e t / d a y S e e T a b l e 4 . 1 B e l o w , s a n d 4 1 m / d a y x 1 3 . 2 5 f e e t 1 / 2 l e n g t h o d b a s i n y 9 . 2 5 f e e t 1 / 2 w i d t h o f b a s i n t 1 d a y s I n f i l t r a t i o n D u r a t i o n Aq u a f e r T h i n k n e s s ( H o ) = 7 0 f e e t S e a b o a r d D r i l l i n g f i n d i n g s i n t h e a r e a Mo u n d i n g a n a l y s i s r e s u l t s ( h Δ) = 0. 4 9 f e e t Wa t e r Q u a l i t y D e p t h : o n e - i n c h f o r d i s c h a r g e s w i t h i n a Z o n e I I o r I n t e r i m W e l l h e a d P r o t e c t i o n A r e a , t o or n e a r a n o t h e r c r i t i c a l a r e a , r u n o f f f r o m a L U H P P L , o r e x f i l t r a t i o n t o s o i l s w i t h i n f i l t r a t i o n r a t e g r e a t e r th a n 2 . 4 i n c h e s / h o u r o r g r e a t e r ; ½ - i n c h f o r d i s c h a r g e s n e a r o r t o o t h e r a r e a s . us e   c o n s i s t e n t   u n i t s   ( e . g .   f e e t   &   d a y s   or  i n c h e s   &   h o u r s ) Co n v e r s i o n   T a b l e In p u t   V a l u e s in c h / h o u r f e e t / d a y 16 . 5 4 0 0 R Re c h a r g e   ( i n f i l t r a t i o n )   r a t e   ( f e e t / d a y ) 0.6 7 1 . 3 3 0. 2 5 0 Sy S p e c i f i c   y i e l d ,   S y   ( d i m e n s i o n l e s s ,   b e t w e e n   0   a n d   1 ) 13 4 . 4 8 K H o r i z o n t a l   h y d r a u l i c   c o n d u c t i v i t y ,   K h     ( f e e t / d a y ) * 2.0 0 4 . 0 0 13 . 2 5 0 x 1 / 2   l e n g t h   o f   b a s i n   ( x   d i r e c t i o n ,   i n   f e e t ) 9. 2 5 0 y 1 / 2   w i d t h   o f   b a s i n   ( y   d i r e c t i o n ,   i n   f e e t ) ho u r s da y s 1. 0 0 0 t d u r a t i o n   o f   i n f i l t r a t i o n   p e r i o d   ( d a y s ) 36 1 . 5 0 70 . 0 0 0 h i ( 0 ) i n i t i a l   t h i c k n e s s   o f   s a t u r a t e d   z o n e   ( f e e t ) 70 . 4 9 2 h( m a x ) m a x i m u m   t h i c k n e s s   o f   s a t u r a t e d   z o n e   ( b e n e a t h   c e n t e r   o f   b a si n   a t   e n d   o f   i n f i l t r a t i o n   p e r i o d ) 0. 4 9 2 Δh ( m a x ) m a x i m u m   g r o u n d w a t e r   m o u n d i n g   ( b e n e a t h   c e n t e r   o f   b a s i n   a t  e n d   o f   i n f i l t r a t i o n   p e r i o d ) Gr o u n d ‐ wa t e r   Mo u n d i n g ,   i n   fe e t Di s t a n c e   f r o m   ce n t e r   o f   b a s i n   in   x   d i r e c t i o n ,   i n   fe e t 0. 4 9 2 0 0. 3 9 3 20 0. 2 9 6 40 0. 2 6 5 50 0. 2 4 0 60 0 2 2 0 70 Th i s   s p r e a d s h e e t   w i l l   c a l c u l a t e   t h e   h e i g h t   o f   a   g r o u n d w a t e r   m o u nd   b e n e a t h   a   s t o r m w a t e r   i n f i l t r a t i o n   b a s i n .       M o r e   i n f o r m a t i o n   ca n   b e   f o u n d   i n   t h e   U . S .   G e o l o g i c a l   S u r v e y   Sc i e n t i f i c   I n v e s t i g a t i o n s   R e p o r t   2 0 1 0 ‐ 5 1 0 2   " S i m u l a t i o n   o f   g r o u n dw a t e r   m o u n d i n g   b e n e a t h   h y p o t h e t i c a l   s t o r m w a t e r   i n f i l t r a t i o n   b a si n s " . Th e   u s e r   m u s t   s p e c i f y   i n f i l t r a t i o n   r a t e   ( R ) ,   s p e c i f i c   y i e l d   ( S y ),  h o r i z o n t a l   h y d r a u l i c   c o n d u c t i v i t y   ( K h ) ,     b a s i n   d i m e n s i o n s   ( x , y ) ,   d u r a t i o n   o f   i n f i l t r a t i o n   p e r i o d   ( t ) ,   a n d   t h e   i n i t i a l   th i c k n e s s   o f   t h e   s a t u r a t e d   z o n e   ( h i ( 0 ) ,   h e i g h t   o f   t h e   w a t e r   t a b le   i f   t h e   b o t t o m   o f   t h e   a q u i f e r   i s   t h e   d a t u m ) .     F o r   a   s q u a r e   b a sin   t h e   h a l f   w i d t h   e q u a l s   t h e   h a l f   l e n g t h   ( x   =   y ) .     Fo r   a   r e c t a n g u l a r   b a s i n ,   i f   t h e   u s e r   w a n t s   t h e   w a t e r ‐ t a b l e   c h a n ge s   p e r p e n d i c u l a r   t o   t h e   l o n g   s i d e ,   s p e c i f y   x   a s   t h e   s h o r t   d i m e ns i o n   a n d   y   a s   t h e   l o n g   d i m e n s i o n .     C o n v e r s e l y ,   i f   th e   u s e r   w a n t s   t h e   v a l u e s   p e r p e n d i c u l a r   t o   t h e   s h o r t   s i d e ,   s p e c if y   y   a s   t h e   s h o r t   d i m e n s i o n ,   x   a s   t h e   l o n g   d i m e n s i o n .     A l l   d i s ta n c e s   a r e   f r o m   t h e   c e n t e r   o f   t h e   b a s i n .       U s e r s   ca n   c h a n g e   t h e   d i s t a n c e s   f r o m   t h e   c e n t e r   o f   t h e   b a s i n   a t   w h i c h   wa t e r ‐ t a b l e   a q u i f e r   t h i c k n e s s   a r e   c a l c u l a t e d . Ce l l s   h i g h l i g h t e d   i n   y e l l o w   a r e   v a l u e s   t h a t   c a n   b e   c h a n g e d   b y   t he   u s e r .     C e l l s   h i g h l i g h t e d   i n   r e d   a r e   o u t p u t   v a l u e s   b a s e d   o n   u se r ‐ s p e c i f i e d   i n p u t s . Th e   u s e r   M U S T   c l i c k   t h e   blu e   " R e ‐ C a l c u l a t e   N o w "   b u t t o n   e a c h   t i m e   A N Y   o f   t h e   u s e r ‐ s p e c i f ie d   i n p u t s   a r e   c h a n g e d  o t h e r w i s e   n e c e s s a r y   i t e r a t i o n s   t o   c o n v e r g e   o n   t h e   c o r r e c t   s o l u ti o n   w i l l   n o t   b e   d o n e   an d   v a l u e s   s h o w n   w i l l   b e   i n c o r r e c t .     U s e   c o n s i s t e n t   u n i t s   f o r   a ll  i n p u t   v a l u e s   ( f o r   e x a m p l e ,   f e e t   a n d   d a y s ) In   t h e   r e p o r t   a c c o m p a n y i n g   t h i s   s p r e a d s h e e t   (U S G S   S I R   2 0 1 0 ‐ 5 1 0 2 ) ,   v e r t i c a l   s o i l   p e r m e a b i l i t y   (f t / d )   i s   a s s u m e d   t o   b e   o n e ‐ t e n t h   h o r i z o n t a l   hy d r a u l i c   c o n d u c t i v i t y   ( f t / d ) .   Re ‐ C a l c u l a t e   N o w 0.6 0 0 Gr o u n d w a t e r   M o u n d i n g ,   i n   f e e t 0. 2 2 0 70 0. 2 0 2 80 0. 1 8 7 90 0. 1 7 3 10 0 0. 1 5 0 12 0 Di s c l a i m e r Th i s s p r e a d s h e e t s o l v i n g t h e H a n t u s h ( 1 9 6 7 ) e q u a t i o n f o r g r o u n d - w a t e r m o u n d i n g b e n e a t h a n i n f i l t r a t i o n ba s i n i s m a d e a v a i l a b l e t o t h e g e n e r a l p u b l i c a s a c o n v e n i e n c e f o r t h o s e w i s h i n g t o r e p l i c a t e v a l u e s do c u m e n t e d i n t h e U S G S S c i e n t i f i c I n v e s t i g a t i o n s R e p o r t 2 0 1 0 - 5 1 0 2 " G r o u n d w a t e r m o u n d i n g b e n e a t h hy p o t h e t i c a l s t o r m w a t e r i n f i l t r a t i o n b a s i n s " o r t o c a l c u l a t e v a l u e s b a s e d o n u s e r - s p e c i f i e d s i t e c o n d i t i o n s . A n y ch a n g e s m a d e t o t h e s p r e a d s h e e t ( o t h e r t h a n v a l u e s i d e n t i f i e d a s u s e r - s p e c i f i e d ) a f t e r t r a n s m i s s i o n f r o m t h e US G S c o u l d h a v e u n i n t e n d e d , u n d e s i r a b l e c o n s e q u e n c e s . T h e s e c o n s e q u e n c e s c o u l d i n c l u d e , b u t m a y n o t b e li m i t e d t o : e r r o n e o u s o u t p u t , n u m e r i c a l i n s t a b i l i t i e s , a n d v i o l a t i o n s o f u n d e r l y i n g a s s u m p t i o n s t h a t a r e in h e r e n t i n r e s u l t s p r e s e n t e d i n t h e a c c o m p a n y i n g U S G S p u b l i s h e d r e p o r t . T h e U S G S a s s u m e s n o re s p o n s i b i l i t y f o r t h e c o n s e q u e n c e s o f a n y c h a n g e s m a d e t o t h e s p r e a d s h e e t . I f c h a n g e s a r e m a d e t o t h e sp r e a d s h e e t , t h e u s e r i s r e s p o n s i b l e f o r d o c u m e n t i n g t h e c h a n g e s a n d j u s t i f y i n g t h e r e s u l t s a n d c o n c l u s i o n s . 0.0 0 0 0.1 0 0 0.2 0 0 0.3 0 0 0.4 0 0 0.5 0 0 0.6 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 G ro u n d wa t er   M ou n di ng ,   i n  f ee t