Линза (гидрология)

редактировать

Объектив для пресной воды на острове.

В Hydrology, объектив, также называемый пресноводной линзой или линзой Гибена-Герцберга, представляет собой выпуклый слой пресной подземной воды, который плавает над более плотной морской водой, u Обычно встречается на небольших коралловых или известняковых островах и атоллах. Этот водоносный горизонт пресной воды пополняется за счет осадков, проникающих в верхний слой почвы и просачивающихся вниз, пока не достигнет насыщенной зоны. Скорость перезарядки линзы можно описать следующим уравнением:

R = P - ET

где R - скорость перезарядки в метрах, p - осадки (м), а ET - эвапотранспирация (м) воды. При большем количестве перезарядки гидравлический напор увеличивается, и толстая линза пресной воды сохраняется в сухой сезон. Более низкая скорость выпадения осадков или более высокая скорость улавливания и эвапотранспирации уменьшат гидравлический напор, в результате чего линза станет тонкой.

Содержание

1 Модели линз для пресной воды
- 1.1 Алгебраическая модель
- 1.2 Классическая линза Бадона Гибен-Герцберга
2 Эффекты засухи
3 Эффекты повышения уровня моря
4 Ссылки

Модели линз пресной воды

Алгебраическая модель

Алгебраическая модель для оценки мощности линза пресной воды была разработана с использованием моделирования подземных вод Бейли и др. 2008. Это уравнение связывает толщину линзы с геологическими и климатическими факторами, такими как геометрия острова, геологический состав и скорость восстановления, среди прочего. Уравнение приведено ниже:

Z max = Y + (Z td - Y) RB + R ⋅ KCT r, s, w, y, m {\ displaystyle Z_ {max} = {\ frac {Y + (Z_ { td} -Y) R} {B + R}} \ cdot KCT_ {r, s, w, y, m}}

{\ displaystyle Z_ {max} = {\ frac {Y + (Z_ {td} -Y) R} {B + R}} \ cdot KCT_ {r, s, w, y, m}}

Где $Z max {\ displaystyle Z_ {max}}$ ${\ displaystyle Z_ {max}}$ = максимальная глубина линзы, $R {\ displaystyle R}$ $R$ = годовая скорость перезарядки $(м) {\ displaystyle (m)}$ $(m)$ , $Y {\ displaystyle Y}$ $Y$ и $B {\ displaystyle B}$ $B$ = параметры в зависимости от ширины острова, $Z td {\ displaystyle Z_ {td}}$ ${\ displaystyle Z_ {td}}$ = глубина до разрыва Тербера (переход между верхним и нижним водоносными горизонтами), $K {\ displaystyle K}$ $K$ = гидравлическая проводимость верхнего водоносного горизонта, $C {\ displaystyle C}$ $C$ = параметр ограничивающей рифовой пластины и $T {\ displaystyle T}$ $T$ = параметр времени, отображающий долгосрочные модели осадков с нижними индексами, представляющими различные аспекты, такие как регион, погодные условия и т. Д..

Классическая линза Бадона-Гибен-Герцберга

Многие пресноводные водоносные горизонты на атоллах и небольших округлых островах принимает форму Бадона Гибен-Херцберга. Эта связь описывается в следующем уравнении:

H = h ⋅ P f P s - P f {\ displaystyle H = h \ cdot {\ frac {P_ {f}} {P_ {s} -P_ {f} }}}

{\ displaystyle H = h \ cdot {\ frac {P_ {f}} {P_ {s} -P_ {f}}}}

Где H = глубина линзы ниже уровня моря, $P f {\ displaystyle P_ {f}}$ $P_ {f}$ = плотность пресноводного водоносного горизонта, $P s {\ displaystyle P_ {s}}$ $P_{s}$ = плотность соленой воды и $h {\ displaystyle h}$ $h$ = толщина линзы над уровнем моря.

Последствия засухи

Линзы пресной воды зависят от сезонных осадков для подпитки подземного водоносного горизонта и могут резко измениться по толщине после засухи или сильных дождей. В отчете Геологической службы США после засухи 1997/1998 на Маршалловых островах было зафиксировано заметное уменьшение толщины линзы. После того, как водохранилища общественной системы сбора дождевых осадков были быстро истощены после нескольких месяцев недостаточного количества осадков, население островов начало увеличивать скорость откачки грунтовых вод до такой степени, что грунтовые воды обеспечивали до 90% питьевой воды острова во время засухи.

Сеть из 36 мониторинговых скважин на 11 участках была установлена вокруг острова для измерения количества воды, истощенной из водоносного горизонта. К концу засухи в июне 1998 года максимальная толщина линзы пресной воды в некоторых колодцах составляла около 45 футов, в то время как на одном участке толщина была всего 18 футов. После возобновления сезона дождей толщина линзы увеличилась до 8 футов в некоторых районах, что указывает на то, что скорость пополнения линз пресной воды на атоллах и малых островах быстро реагирует на изменения в осадках и скорости откачки грунтовых вод.

Последствия повышения уровня моря

Многие атоллы, поддерживающие линзы пресной воды, находятся всего на несколько метров над уровнем моря, и поэтому они подвержены риску затопления из-за повышения уровня моря. Однако, возможно, более серьезной проблемой, с которой сталкиваются эти небольшие острова, является вторжение соленой воды в пресноводный водоносный горизонт. Поскольку все больше и больше питьевых грунтовых вод засолены, население этих островов может столкнуться с существенным сокращением имеющихся водных ресурсов. Более мелкие острова подвержены гораздо большему риску обширного вторжения соленой воды из-за нелинейной зависимости между шириной острова и толщиной линзы пресной воды.

Повышение уровня моря на 40 см может сильно повлиять на форму и толщину линзы пресной воды, уменьшающую ее размер до 50% и способствующую образованию солоноватоводных зон. Солевые шлейфы могут образовываться на дне пресноводного водоносного горизонта, когда толщина линзы снижается из-за засухи и проникновения соленой воды. Даже после полного года пополнения запасов грунтовых вод солевой шлейф может не рассеяться полностью. Повышение уровня моря, вероятно, приведет к устойчивому и, возможно, непоправимому повреждению линз пресной воды из-за увеличения смыва волн, вызванного циклонами, в результате чего многие острова станут непригодными для проживания из-за потери питьевой воды.

Ссылки