В области гидрогеологии , свойства хранения представляют собой физические свойства , которые характеризуют способность к водоносного горизонта до выхода грунтовых вод . Этими свойствами являются способность к хранению (S) , удельная память (S s ) и удельный выход (S y ) .
Они часто определяются с помощью комбинации полевых испытаний (например, испытаний водоносного горизонта ) и лабораторных испытаний образцов материала водоносного горизонта. Недавно эти свойства были также определены с использованием данных дистанционного зондирования, полученных с помощью интерферометрического радара с синтезированной апертурой . [1] [2]
Хранение
Накопительная способность или коэффициент накопления - это объем воды, выпущенной из накопителя на единицу снижения гидравлического напора в водоносном горизонте на единицу площади водоносного горизонта. Хранение - это безразмерная величина, всегда больше 0.
- - объем воды, выпущенной из хранилища ([л 3 ]);
- является гидравлическим напором ([L])
- это конкретное хранилище
- это удельная доходность
- толщина водоносного горизонта
- это площадь ([L 2 ])
Ограниченный
Для замкнутого водоносного горизонта или водоема хранимость представляет собой вертикально интегрированную удельную стоимость хранения. Удельный запас - это объем воды, высвобождаемой из одной единицы объема водоносного горизонта при падении напора на одну единицу. Это связано как со сжимаемостью водоносного горизонта, так и со сжимаемостью самой воды. Предполагая, что водоносный горизонт или водоносный слой однородны :
Неограниченный
Для безнапорного водоносного горизонта хранимость примерно равна удельному дебиту () с момента выпуска из конкретного хранилища () обычно на порядки меньше ().
Хранения удельного этого количество воды , что часть водоносных выбросов из хранилища, на единицу массы или объем водоносного пласта, за единицу изменения гидравлического напора, оставаясь при этом полностью насыщенным.
Удельная масса воды - это масса воды, которую водоносный горизонт выпускает из хранилища, на массу водоносного горизонта на единицу снижения гидравлического напора:
где
- - массовая память ([L −1 ]);
- - масса той части водоносного горизонта, из которой сбрасывается вода ([M]);
- - масса воды, выпущенной из хранилища ([M]); а также
- снижение гидравлического напора ([L]).
Объемное удельное хранилище (или объемное хранилище ) - это объем воды, который водоносный горизонт выпускает из хранилища, на объем водоносного горизонта на единицу снижения гидравлического напора (Freeze and Cherry, 1979):
где
- - объемная удельная память ([л -1 ]);
- - объемный объем той части водоносного горизонта, из которой сбрасывается вода ([L 3 ]);
- - объем воды, выпущенной из хранилища ([л 3 ]);
- - падение давления ( Н • м -2 или [ML -1 T -2 ]);
- снижение гидравлического напора ([L]) и
- - удельный вес воды ( Н • м −3 или [ML −2 T −2 ]).
В гидрогеологии , объемное хранение конкретных гораздо чаще встречается , чем масса конкретного хранения . Следовательно, термин конкретное хранилище обычно относится к объемному хранилищу .
С точки зрения измеримых физических свойств конкретное хранилище может быть выражено как
где
- - удельный вес воды ( Н • м −3 или [ML −2 T −2 ])
- - пористость материала (безразмерное отношение от 0 до 1)
- - сжимаемость основного материала водоносного горизонта (м 2 Н -1 или [LM -1 Т 2 ]), и
- - сжимаемость воды (м 2 Н -1 или [лм -1 Т 2 ])
Термины сжимаемости связывают данное изменение напряжения с изменением объема (деформацией). Эти два термина можно определить как:
где
- это эффективное напряжение (Н / м 2 или [MLT -2 / л 2 ])
Эти уравнения связывают изменение общего объема или объема воды ( или же ) на изменение приложенного напряжения (эффективное напряжение - или поровое давление - ) на единицу объема. Сжимаемость (и, следовательно, S s ) можно оценить с помощью лабораторных испытаний на уплотнение (в аппарате, называемом консолидометром), используя теорию уплотнения механики грунтов (разработанную Карлом Терзаги ).
Удельная доходность
Материал | Удельная доходность (%) | ||
---|---|---|---|
мин | в среднем | Максимум | |
Неконсолидированные депозиты | |||
Глина | 0 | 2 | 5 |
Песчаная глина (грязь) | 3 | 7 | 12 |
Ил | 3 | 8 | 19 |
Хороший песок | 10 | 21 год | 28 год |
Средний песок | 15 | 26 год | 32 |
Крупнозернистый песок | 20 | 27 | 35 год |
Гравийный песок | 20 | 25 | 35 год |
Мелкий гравий | 21 год | 25 | 35 год |
Средний гравий | 13 | 23 | 26 год |
Крупный гравий | 12 | 22 | 26 год |
Консолидированные депозиты | |||
Мелкозернистый песчаник | 21 год | ||
Среднезернистый песчаник | 27 | ||
Известняк | 14 | ||
Сланец | 26 год | ||
Алевролит | 12 | ||
Туф | 21 год | ||
Прочие депозиты | |||
Дюнный песок | 38 | ||
Лесс | 18 | ||
Торф | 44 год | ||
Тилль, преимущественно ил | 6 | ||
Тилль, преимущественно песок | 16 | ||
Тилль, преимущественно гравий | 16 |
Удельный выход , также известный как дренируемая пористость, представляет собой отношение, меньшее или равное эффективной пористости , указывающее объемную долю общего объема водоносного горизонта, которую даст данный водоносный горизонт, когда вся вода будет стекать из него под водой. силы тяжести:
где
- объем слитой воды, и
- это общий объем породы или материала
Он в основном используется для безнапорных водоносных горизонтов, поскольку упругий накопительный компонент, , относительно невелик и обычно имеет незначительный вклад. Удельный выход может быть близок к эффективной пористости, но есть несколько тонких моментов, которые усложняют это значение, чем кажется. Некоторое количество воды всегда остается в пласте даже после дренажа; он цепляется за песчинки и глину в пласте. Кроме того, значение удельного выхода может не полностью осознаваться в течение очень долгого времени из-за осложнений, вызванных ненасыщенным потоком. Проблемы, связанные с ненасыщенным потоком, моделируются с использованием численного решения уравнения Ричардса , которое требует оценки удельного урожая, или численного решения уравнения скорости влажности почвы , которое не требует оценки удельного урожая.
Смотрите также
- Тест водоносного горизонта
- Механика грунта
- Уравнение потока грунтовых вод описывает, как эти термины используются в контексте решения задач потока грунтовых вод.
Рекомендации
- Фриз, Р. А. и Дж. А. Черри. 1979. Подземные воды . Прентис-Холл, Инк. Энглвуд-Клиффс, штат Нью-Джерси. 604 с.
- Моррис, Д.А. и А.И. Джонсон. 1967. Резюме гидрологических и физических свойств горных пород и материалов почвы, проанализированных Гидрологической лабораторией Геологической службы США 1948-1960 гг . Бумага Геологической службы США по водоснабжению 1839-D. 42 п.
- Де Вист, Р. Дж. (1966). О коэффициенте накопления и уравнениях потока подземных вод. Журнал геофизических исследований, 71 (4), 1117-1122.
- Конкретный
- ^ Бехар-Писарро, Марта; Эскерро, Пабло; Эррера, Херардо; Томас, Роберто; Гвардиола-Альберт, Каролина; Руис Эрнандес, Хосе М .; Фернандес Меродо, Хосе А .; Марчамало, Мигель; Мартинес, Рубен (1 апреля 2017 г.). «Картирование вариаций уровня грунтовых вод и запасов водоносного горизонта на основе измерений InSAR в водоносном горизонте Мадрида, Центральная Испания». Журнал гидрологии . 547 (Дополнение C): 678–689. Bibcode : 2017JHyd..547..678B . DOI : 10.1016 / j.jhydrol.2017.02.011 . hdl : 10045/63773 .
- ^ Tomás, R .; Herrera, G .; Delgado, J .; Лопес-Санчес, JM; Майорки, JJ; Мулас, Дж. (26 февраля 2010 г.). «Исследование проседания грунта на основе данных DInSAR: калибровка параметров грунта и прогноз проседания в городе Мерсия (Испания)». Инженерная геология . 111 (1): 19–30. DOI : 10.1016 / j.enggeo.2009.11.004 .
- ^ Johnson, AI (1967), Specific yield: compilation of specific yield for различных материалов , Water Supply Paper 1662-D, Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США, стр. 74, DOI : 10,3133 / wsp1662D