Karst vadose zone heterogeneity creates complex transmission and storage dynamics that affect the timing and magnitude of aquifer recharge. Young, high-matrix permeability eogenetic karst aquifers may have significantly higher matrix storage than older, lower matrix permeability counterparts. In vulnerable and water-limited karst regions, the timescales of storage may be important for seasonal and sub-seasonal water resource management. We create a framework to quantify storage dynamics in karst aquifers using high-resolution precipitation and groundwater levels from the Northern Guam Lens Aquifer in the US territory of Guam. We estimate recharge using the Water Table Fluctuation method, and then develop transfer functions between precipitation and recharge to quantify storage and release of water from the vadose zone. The transfer functions are partitioned into different flow pathways including conduit, conduit/matrix, and slowly draining matrix. Probability distributions are fit to each pathway to determine the average travel times of infiltrated waters. The results show that aquifer recharge through secondary porosity features typically occurs within a few hours of a rainfall event, but this rapid recharge accounts for only 12%–28% of total recharge. The majority of aquifer recharge (>70%) occurs within a month of a contributing storm event. An additional 10% of recharge, on average, took longer than a month to reach the water table. The framework established can help improve the hydrological modeling and freshwater management for karst aquifers.

中文翻译：

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分析厚厚的岩溶渗流带的补给动态和储存

喀斯特包气带异质性造成复杂的传输和储存动态，影响含水层补给的时间和幅度。年轻的、高基质渗透率的早生岩溶含水层可能具有显着高于较老、基质渗透率较低的对应含水层的基质储量。在脆弱和水资源有限的喀斯特地区，储存时间尺度对于季节性和次季节性水资源管理可能很重要。我们创建了一个框架，使用美国关岛北部关岛透镜含水层的高分辨率降水和地下水位来量化喀斯特含水层中的储存动态。我们使用地下水位波动方法估计补给量，然后开发降水和补给之间的传递函数，以量化包气带的水储存和释放。传递函数被划分为不同的流动路径，包括导管、导管/基质和缓慢排放基质。概率分布适用于每条路径，以确定入渗水的平均行程时间。结果表明，通过次生孔隙特征的含水层补给通常发生在降雨事件的几个小时内，但这种快速补给仅占总补给的 12%–28%。大部分含水层补给（>70%）发生在风暴事件发生后的一个月内。平均而言，额外 10% 的补给需要一个多月的时间才能达到地下水位。建立的框架有助于改进岩溶含水层的水文建模和淡水管理。概率分布适用于每条路径，以确定入渗水的平均行程时间。结果表明，通过次生孔隙特征的含水层补给通常发生在降雨事件的几个小时内，但这种快速补给仅占总补给的 12%–28%。大部分含水层补给（>70%）发生在风暴事件发生后的一个月内。平均而言，额外 10% 的补给需要一个多月的时间才能达到地下水位。建立的框架有助于改进岩溶含水层的水文建模和淡水管理。概率分布适用于每条路径，以确定入渗水的平均行程时间。结果表明，通过次生孔隙特征的含水层补给通常发生在降雨事件的几个小时内，但这种快速补给仅占总补给的 12%–28%。大部分含水层补给（>70%）发生在风暴事件发生后的一个月内。平均而言，额外 10% 的补给需要一个多月的时间才能达到地下水位。建立的框架有助于改进岩溶含水层的水文建模和淡水管理。但这种快速充值仅占总充值的 12%–28%。大部分含水层补给（>70%）发生在风暴事件发生后的一个月内。平均而言，额外 10% 的补给需要一个多月的时间才能达到地下水位。建立的框架有助于改进岩溶含水层的水文建模和淡水管理。但这种快速充值仅占总充值的 12%–28%。大部分含水层补给（>70%）发生在风暴事件发生后的一个月内。平均而言，额外 10% 的补给需要一个多月的时间才能达到地下水位。建立的框架有助于改进岩溶含水层的水文建模和淡水管理。