Več

11.7: Podzemna voda - geoznanost

11.7: Podzemna voda - geoznanost


11.7: Podzemna voda - geoznanost

11.7: Podzemna voda - geoznanost

Vsi članki, ki jih objavlja MDPI, so takoj na voljo po vsem svetu pod licenco za odprt dostop. Za ponovno uporabo celotnega ali dela članka, ki ga je objavil MDPI, vključno s slikami in tabelami, ni potrebno posebno dovoljenje. Za članke, objavljene pod licenco Creative Common CC BY z odprtim dostopom, se lahko kateri koli del članka brez dovoljenja ponovno uporabi pod pogojem, da je izvirni članek jasno citiran.

Znanstveni prispevki predstavljajo najnaprednejše raziskave s pomembnim potencialom za velik vpliv na tem področju. Prispevki so predloženi na individualno povabilo ali priporočilo znanstvenih urednikov in so pred objavo podvrženi strokovnemu pregledu.

Prispevek je lahko izvirni raziskovalni članek, obsežna nova raziskovalna študija, ki pogosto vključuje več tehnik ali pristopov, ali obsežen pregledni članek z jedrnatimi in natančnimi posodobitvami najnovejšega napredka na tem področju, ki sistematično pregleduje najbolj vznemirljive napredke v znanosti književnost. Ta vrsta papirja ponuja pogled na prihodnje smeri raziskav ali možne aplikacije.

Članki po izboru urednika temeljijo na priporočilih znanstvenih urednikov revij MDPI z vsega sveta. Uredniki izberejo majhno število člankov, nedavno objavljenih v reviji, za katere menijo, da bodo avtorjem še posebej zanimivi ali pomembni na tem področju. Namen je posneti nekaj najbolj vznemirljivih del, objavljenih na različnih raziskovalnih področjih revije.


Hubbert in Rubey sta se lotevala dolgoletne geološke skrivnosti. Na podlagi terenskih dokazov je bilo od začetka 1800 -ih ugotovljeno, da so se premiki ogromnih potisnih blokov na precejšnje razdalje odvijali vzdolž prelomnih napak z izjemno nizkimi koti nagiba. Kartirano je bilo veliko napak potiska, ki so vključevale stratigrafske debeline tisoč metrov in razdalje potovanja več deset kilometrov. Kar ni bilo razumljeno, je mehanizem gibanja. Izvedenih je bilo veliko izračunov, pri katerih so bile kot mehanizem pogona priklicane vodoravne tektonske sile ali gravitacijsko drsenje, vendar so vsi ugotovili potrebo po nerealno nizkih trenjih na ravnini preloma. Ko so bili uporabljeni realnejši koeficienti trenja, so analize pokazale, da bi horizontalne sile, potrebne za izrivanje, ustvarile napetosti, ki močno presegajo trdnost vseh znanih kamnin.

Hubbert in Rubey sta ta mehanski paradoks razrešila z uporabo Mohr-Coulombove teorije okvare, razvite v oddelku 10.1, v njeni učinkoviti formulaciji napetosti. Njihova analiza je bila prva, ki je upoštevala obstoj pritiska tekočine na prelome na globini. Uporabili so razmerje, predstavljeno v enačbi. (10.8), vendar se je zdelo razumno za gladko ravnino preloma, da so kohezijske trdnosti zanemarljive in nastavljene c ’ = 0. Merilo okvare potem postane

(11.1)

kje S& tau je strižna trdnost, ki jo je treba premagati, da se omogoči gibanje, & sigma normalne napetosti na ravni napake, str tlak tekočine in & phi ’ kot notranjega trenja za vmesnik rock-rock. Utemeljili so, da velike vrednosti str v enačbi (11.1) bi služilo zmanjšanju normalne komponente efektivne napetosti na ravnini preloma in s tem zmanjšanju kritične vrednosti strižne napetosti, potrebne za nastanek drsenja. Pokazali so, da horizontalne pogonske sile, potrebne za nastanek teh zmanjšanih strižnih napetosti, ne presegajo trdnosti kamnine. Sklicevali so se na meritve naftnih polj, da bi podprli svojo trditev, da so visoki tlaki tekočin pogost pojav na globini. Novejši razvoj našega razumevanja regionalnih pretočnih sistemov (kot je opisano v poglavju 6) jasno kaže, da so ti visoki tlaki tekočin naravni izrastki podzemnih sistemov gibanja tekočin, ki obstajajo v heterogenem geološkem okolju v zgornjih nekaj tisoč metrih zemeljske skorje.

Slika 11.1 prikazuje Hubbertov in Rubeyev diagram prostega telesa za potisni blok dimenzij avtor: potisnjen od zadaj navzdol po nagnjeni ravnini pobočja & theta.

Slika 11.1 Ravnotežje napetosti na potisnem bloku pri začetnem gibanju po nagnjeni ravnini napak (po Hubbertu in Rubeyju, 1959).

Blok skupaj poganja skupni stres, & sigmax + str, ki se nanaša na njegov zadnji rob in sestavni del njegove teže vzporedno s pobočjem. Na dnu bloka nastane strižna napetost, na mestu začetnega zdrsa pa & tau = S& tau, kje S& tau je strižna trdnost ravnine napake, kot jo daje enačba. (11.1). Ravnotežje sil, ki delujejo na odsek debeline enote, pravokotno na diagram, je podano z

(11.2)

kje & rhob, je nasipna masa kamnine. Hubbert in Rubey sta rešila enačbo. (11.2) za , največja dolžina bloka, ki ga je mogoče premakniti s tem mehanizmom. Za tak izračun je potrebno poznati geometrijske parametre, & theta in mehanske lastnosti, & psi ’ in & rhobin vrednost tlaka tekočine, str, na ravnini napak. Hubbert in Rubey sta izrazila ta zadnji parameter v smislu razmerja & lambda = p/& sigmaz. Ponujajo tabelo izračunanih vrednosti za skalno ploščo debeline 6000 m, ki leži na ravnini preloma s predstavnikom & psi ’ in & rhob vrednote. Za & theta vrednosti v območju 0 󈝶 ° in & lambda vrednosti v območju 0 𔂾.95, največja dolžina bloka, ki ga je mogoče premakniti, se giblje od 21 do 320 km. Te dolžine so v skladu z opazovanimi razdaljami prevozov blokov prevratov. Hubbert in Rubey sta zato sklenila, da upoštevanje tlakov tekočin v podzemni vodi v bližini ravnin napak odstrani paradoks, ki obdaja mehanizem napake pri prerivanju.


11.2 Vodni bazeni in proračuni

Pogled zemljevida povodja z glavnimi tokovi debla in številnimi pritoki z drenažo, razdeljeno v črtkano rdečo črto.

Osnovna enota delitve pokrajine je drenažni bazen , znan tudi kot a zajetje ali prelomnica. To je območje kopnega, ki zajema padavine in prispeva odtok v tok ali segment potoka [4]. Drenaža se deli so lokalne topografske točke, ki ločujejo eno povodje od drugega [5]. Voda, ki pade na eno stran prepada, gre v en tok, voda, ki pade na drugo stran razcepa, pa v drug tok. Vsak potok, pritok in potok ima svoj odvod. Na območjih s položnejšo topografijo drenažnih odsekov ni tako enostavno prepoznati, vendar še vedno obstajajo [6].

Poševen pogled na povodje in odsek reke Latorite, Romunija. Potok se začne tam, kjer se začne tok. Manjša pritok potoki združujejo navzdol, da naredijo večje deblo potoka. The usta kjer tok tok končno pride do konca. Večina potokov je ob oceanu. Redko število tokov pa ne teče v ocean, ampak se konča z a zaprt bazen (ali endorheic kotlina), kjer je edini izhod izhlapevanje. Večina potokov v Veliki kotlini zahodne Severne Amerike se konča v endorhejskih kotlinah. Na primer, v okrožju Salt Lake, Utah, Little Cottonwood Creek in reka Jordan se izlivajo v endorheično Veliko slano jezero, kjer voda izhlapi.

Barve večjih drenažnih bazenov so označene z ustreznim oceanom. Zaprti bazeni (ali endorheični bazeni) so prikazani v sivi barvi. Večletni potoki tečejo vse leto. Večletni potoki se pojavljajo v vlažnem ali zmernem podnebju, kjer je dovolj padavin in nizka stopnja izhlapevanja. Raven vode narašča in pada z letnimi časi, odvisno od izpusta. Efemerni tokovi teče samo med dežjem ali v mokri sezoni. V sušnem podnebju, kot je Utah, je veliko potokov kratkotrajnih. Ti tokovi se pojavljajo v suhem podnebju z nizkimi količinami padavin in visoko stopnjo izhlapevanja. Njihovi kanali so večino leta pogosto suhi umivalniki ali arroji, njihov nenadni tok pa povzroči poplave [7].

Ob fronti Utah & rsquos Wasatch Front, urbanem območju, ki se razteza od severa proti jugu od Brigham Cityja do Prova, obstaja več razvodnic, ki so označena kot & ldquo zaščitna območja razvodnic & rdquo, ki omejujejo vrsto uporabe, ki je dovoljena v teh odtokih za zaščito kulinarične vode. Psi in plavanje so na teh povodjih omejeni zaradi možnosti kontaminacije s škodljivimi bakterijami in snovmi za oskrbo s pitjem v Salt Lake Cityju in okoliških občinah.

Voda v vodnem ciklu je zelo podobna denarju v osebnem proračunu. Prihodki vključujejo padavine in pretok ter dotok podtalnice. Odhodki vključujejo odvzem, izhlapevanje podtalnice ter odtok toka in podtalnice. Če odhodki odtehtajo prihodke, proračun za vodo ni uravnotežen. V tem primeru se voda odstrani iz prihrankov, to je shranjevanja vode, če je na voljo. Rezervoarji, sneg, led, vlaga v tleh in vodonosniki služijo za shranjevanje v proračunu za vodo. V suhih regijah je voda ključnega pomena za vzdrževanje človeških dejavnosti. Razumevanje in upravljanje vodnega proračuna je stalen politični in družbeni izziv.

Hidrologi ustvarjajo proračun podzemne vode na katerem koli določenem območju, vendar so običajno narejeni za meje razvodja (porečja), ker je podzemno in površinsko vodo lažje upoštevati znotraj teh meja. Proračune za vodo je mogoče oblikovati tudi za državne, okrožne ali vodonosne meje. Proračun podzemne vode je bistvena sestavina hidrološkega modela, ki ga hidrologi uporabljajo za merjenje podatkov s konceptualnim potekom dela modela za boljše razumevanje vodnega sistema.

Vaš rezultat:

Vaša uvrstitev:


Zgodovina hidrogeologije

Voda je za človeštvo ključnega pomena. Zato se gradnja hidravličnih konstrukcij sega v zelo zgodnje čase. Datum izgradnje prve hidravlične konstrukcije ni znan (Usul, 2001).

The najstarejša vodovodna dela znani so (Usul, 2001):

  • Namakalni sistemi, zgrajeni v Mezopotamiji, Egiptu, srednji Aziji in na Kitajskem okoli znanih velikih rek teh regij,
    • Arabski vodnjaki,
    • Perzijski kanati,
    • Rimski vodovod,

    Kanati so bili uporabljeni za zbiranje vode iz naplavin ležalnikov in mehke sedimentne kamnine. Te strukture so bile verjetno prvič uporabljene pred več kot 2500 leti v Iranu. Gradbena tehnika se je hitro razširila proti vzhodu v Afganistan in proti zahodu v Egipt.Temelji hidrogeologije se je začel v 17. stoletju (Davis in DeWiest, 1966). Pierre Perrault (1608-1680) je meril padavine v porečju reke Sene med letoma 1668 in 1670. Nato je ocenil odtok iz porečja. Edme Mariotte (1620-1684) je preučeval izhlapevanje, infiltracijo in dvig kapilar. Edmond Halley (1656-1742) je preučeval izhlapevanje iz Sredozemskega morja.

    Henri Darcy(1803-1858) je bil prvi, ki je jasno navedel matematični zakon, ki ureja pretok podzemne vode (Davis in DeWiest, 1966).

    Njegova formula je znana kot "Darcyjev zakon”.

    Razvoj njegove formule je bil rezultat poskusov s filtrirnim peskom in je bil predstavljen leta 1856. Darcyjev zakon (formula) je bil predstavljen v poročilu o občinski oskrbi z vodo v mestu Dijon.

    J. Boussinesq, J. Dupuit, P. Forcheimer in A. Theim so pomembno prispevali k hidrogeologiji (Todd in Mays, 2005). Njihove študije so se nanašale na hidravliko podtalnice. Nadaljevalo se je tudi izboljšanje hidrogeolgijev 20. stoletju.Mnogi znanstveniki so prispevali k razvoju hidrogeolgije. Nekateri od teh znanstvenikov so

    R. Dachler, J. Kozeny, H. Schoeller in G. Theim.

    Do konca 19. stoletja znanstveniki v ZDA so imeli pomembno vlogo pri razvoju hidrogeologije.

    Najpomembnejši med njimi so:

    A. Hazen, F. H. King, O.E. Meinzer, C.V. Theis, M.K. Hubbert, M.S. Hantush, C.E. Jacob in R.W. Stallman.

    A.M. Piper, H.A. Jr. Stiff, MD Foster, I.I. Chebotarev, J. D. Hem in W. Back so raziskovalci, katerih študije so pomembno prispevale k napredku v kemična hidrogeologija.


    11.7: Podzemna voda - geoznanost

    Vsi članki, ki jih objavlja MDPI, so takoj na voljo po vsem svetu pod licenco za odprt dostop. Za ponovno uporabo celotnega ali dela članka, ki ga je objavil MDPI, vključno s slikami in tabelami, ni potrebno posebno dovoljenje. Za članke, objavljene pod licenco Creative Common CC BY z odprtim dostopom, se lahko kateri koli del članka brez dovoljenja ponovno uporabi pod pogojem, da je izvirni članek jasno citiran.

    Znanstveni prispevki predstavljajo najnaprednejše raziskave s pomembnim potencialom za velik vpliv na tem področju. Prispevki so predloženi na individualno povabilo ali priporočilo znanstvenih urednikov in so pred objavo podvrženi strokovnemu pregledu.

    Prispevek je lahko izvirni raziskovalni članek, obsežna nova raziskovalna študija, ki pogosto vključuje več tehnik ali pristopov, ali obsežen pregledni članek z jedrnatimi in natančnimi posodobitvami najnovejšega napredka na tem področju, ki sistematično pregleduje najbolj vznemirljive napredke v znanosti književnost. Ta vrsta papirja ponuja pogled na prihodnje smeri raziskav ali možne aplikacije.

    Članki po izboru urednika temeljijo na priporočilih znanstvenih urednikov revij MDPI z vsega sveta. Uredniki izberejo majhno število člankov, nedavno objavljenih v reviji, za katere menijo, da bodo avtorjem še posebej zanimivi ali pomembni na tem področju. Namen je posneti nekaj najbolj vznemirljivih del, objavljenih na različnih raziskovalnih področjih revije.


    "Druga izdaja znanosti o podzemni vodi Charlesa R. Fittsa vključuje veliko novih in posodobljenih materialov tako v knjigi kot na spletu ... Fittsova knjiga je odlično napisana za uporabo pri uvodnem tečaju podzemne vode, zlasti na dodiplomskem študiju." -Podzemne vode, september – oktober 2013

    Pohvala za prvo izdajo:
    "Znanost o podzemni vodi bi dobro služila kot besedilo za uvodni tečaj podzemne vode. Grafika je jasna in razlaga. Niz podatkov, potrebnih za reševanje nekaterih težav v knjigi, so na voljo kot besedilne datoteke s spletnega mesta knjige. Te datoteke sem našel v biti popolni in enostavni za razumevanje. Sklici so posodobljeni. jedrnati, dobro napisani in dobro ilustrirani. "-Sean A. McKenna, Sanda National Labs, EOS TRANSACTIONS, julij 2003

    "Znanost o podzemni vodi je predstavljena na jasen, logičen način, s privlačnimi, učinkovitimi tipkovnicami in jasnimi diagrami. To knjigo močno podpiram za tiste, ki prvič vstopajo v svet znanosti o podzemni vodi." -David Sharpe, Geološke raziskave kanadskih epizod, december 2002

    "Pisanje je jasno in natančno, ne da bi bilo besedno. Številke, reference in indeksiranje so prav tako dobro narejeni. Sklicevanja vključujejo klasike in nedavne članke s široko pokritostjo. Ni lahko dobro narediti toliko tem, a Fittsova knjiga uspe. " -Laura Toran, za TELEMENSKO VODO, 2003

    "Fitts ima odločno pust in osredotočen pristop k temi. Številke imajo jasen in nepregleden pogled. Pisanje in predstavitev sta jasna in ekonomična. Fitts poudarja koncepte pred formalnim razvojem, pri čemer se izogiba izpeljavam in matematiki, kjer je to mogoče. pristop, ki je zelo učinkovit in pričakuje, da bo všeč učnemu slogu večine študentov, ki morajo najprej vzpostaviti preprosto, konkretno podlago, podprto z lastno intuicijo, preden lahko abstrahirajo pojme v matematičnih izrazih. Znanost o podzemni vodi je dobro besedilo za uvodni tečaj podzemne vode. " --Roger Beckie, Univerza v Britanski Kolumbiji, za ZBORNIK ZONE VADOSE, november 2003

    "To besedilo bi moralo najti primeren trg za znanost o podzemni vodi, zlasti pri tistih inštruktorjih, ki imajo za temo raje bolj matematične ali inženirske perspektive. Čeprav besedilo poudarja matematično modeliranje in pretok onesnaževal, je splošno ravnovesje, ki ga zagotavlja geološka perspektiva iz 4. poglavja, je primerna izbira za vsakega inštruktorja, ki potrebuje celovit, vizualno privlačen, dobro organiziran in dobro podprt učbenik o podzemnih vodah. " -Robert A. Vargo, Oddelek za znanost o Zemlji, Kalifornijska univerza, za Journal of the American Water Resources Association


    Poglej si posnetek: Что делать если вода в подвале план действий. Работа длиною в год.