Специальное хранилище

В области гидрогеологии – это физические свойства , свойства хранения которые характеризуют способность водоносного горизонта выделять грунтовые воды . Этими свойствами являются сохраняемость (S) , удельная сохранность (S _s ) и удельный выход (S _y ) . Согласно данным Freeze и Cherry (1979) «Грунтовые воды» , конкретное хранилище, $S_{s}$ [м ⁻¹ ], насыщенного водоносного горизонта определяется как объем воды, который единица объема водоносного горизонта высвобождается из хранилища при единичном снижении гидравлического напора.

Они часто определяются с использованием комбинации полевых испытаний (например, испытаний водоносных горизонтов ) и лабораторных испытаний образцов материала водоносных горизонтов. Недавно эти свойства были также определены с использованием данных дистанционного зондирования, полученных с помощью интерферометрического радара с синтезированной апертурой .

Хранимость

Определение

Сохраняемость или коэффициент хранения - это объем воды, высвободившейся из хранилища на единицу снижения гидравлического напора в водоносном горизонте на единицу площади водоносного горизонта. Хранимость является безразмерной величиной и всегда больше 0.

$S={\frac {dV_{w}}{dh}}{\frac {1}{A}}=S_{s}b+S_{y}\,$

• $V_{w}$ – объем воды, выпущенной из хранилища ([L ³ ]);
• $h$ – гидравлический напор ([L])
• $S_{s}$ это конкретное хранилище
• $S_{y}$ это удельная доходность
• $b$ толщина водоносного горизонта
• $A$ – площадь ([L ² ])

Ограниченный

Для замкнутого водоносного горизонта или водохранилища сохраняемость представляет собой вертикально интегрированную удельную ценность хранения. Удельный запас – это объем воды, высвободившейся из одной единицы объема водоносного горизонта при одной единице понижения напора. Это связано как со сжимаемостью водоносного горизонта, так и со сжимаемостью самой воды. Предполагая, что водоносный горизонт или водохранилище однородны :

$S=S_{s}b\,$

Неограниченный

Для безнапорного водоносного горизонта сохраняемость примерно равна удельной продуктивности ( $S_{y}$) с момента освобождения из конкретного хранилища ( $S_{s}$) обычно на порядки меньше ( $S_{s}b\ll \!\ S_{y}$).

$S=S_{y}\,$

Удельный запас — это количество воды, которое часть водоносного горизонта высвобождает из хранилища, на единицу массы или объема водоносного горизонта, на единицу изменения гидравлического напора, оставаясь при этом полностью насыщенным.

Массовый удельный запас — это масса воды, которую водоносный горизонт высвобождает из хранилища, на массу водоносного горизонта на единицу снижения гидравлического напора:

$(S_{s})_{m}={\frac {1}{m_{a}}}{\frac {dm_{w}}{dh}}$

где

$(S_{s})_{m}$ — удельная память ([L ⁻¹ ]);

$m_{a}$ – масса той части водоносного горизонта, из которой выделяется вода ([М]);

$dm_{w}$ – масса воды, сброшенной из хранилища ([М]); и

$dh$ – снижение гидравлического напора ([L]).

Удельный объемный запас (или объемный объем ) — это объем воды, который водоносный горизонт высвобождает из хранилища, на объем водоносного горизонта на единицу снижения гидравлического напора (Freeze and Cherry, 1979):

$S_{s}={\frac {1}{V_{a}}}{\frac {dV_{w}}{dh}}={\frac {1}{V_{a}}}{\frac {dV_{w}}{dp}}{\frac {dp}{dh}}={\frac {1}{V_{a}}}{\frac {dV_{w}}{dp}}\gamma _{w}$

где

$S_{s}$ – объемный удельный объем хранения ([L ⁻¹ ]);

$V_{a}$ – объемный объем той части водоносного горизонта, из которого выделяется вода ([L ³ ]);

$dV_{w}$ – объем воды, выпущенной из хранилища ([L ³ ]);

$dp$ – падение давления ( Н ·м ⁻² или [МЛ ⁻¹ Т ⁻² ]) ;

$dh$ - снижение гидравлического напора ([L]) и

$\gamma _{w}$ – удельный вес воды ( Н ·м ⁻³ или [МЛ ⁻² Т ⁻² ]).

В гидрогеологии массовый объемный удельный запас встречается гораздо чаще, чем удельный запас . Следовательно, термин «удельное хранилище» обычно относится к удельному объему хранилища .

С точки зрения измеримых физических свойств, удельная емкость может быть выражена как

$S_{s}=\gamma _{w}(\beta _{p}+n\cdot \beta _{w})$

где

$\gamma _{w}$ – удельный вес воды ( Н ·м ⁻³ или [МЛ ⁻² Т ⁻² ])

$n$ - пористость материала (безразмерное отношение от 0 до 1)

$\beta _{p}$ – сжимаемость основного материала водоносного горизонта (м ² Н ⁻¹ или [ЛМ ⁻¹ Т ² ]), и

$\beta _{w}$ – сжимаемость воды (м ² Н ⁻¹ или [ЛМ ⁻¹ Т ² ])

Условия сжимаемости связывают данное изменение напряжения с изменением объема (деформацией). Эти два термина можно определить как:

$\beta _{p}=-{\frac {dV_{t}}{d\sigma _{e}}}{\frac {1}{V_{t}}}$

$\beta _{w}=-{\frac {dV_{w}}{dp}}{\frac {1}{V_{w}}}$

где

$\sigma _{e}$ — эффективное напряжение (Н/м ² или [МЛТ ⁻² /л ² ])

Эти уравнения связывают изменение общего объема или объема воды ( $V_{t}$ или $V_{w}$) на изменение приложенного напряжения (эффективное напряжение — $\sigma _{e}$ или поровое давление — $p$) на единицу объема. Сжимаемость (и, следовательно, S _s ​​) можно оценить на основе лабораторных испытаний на консолидацию (в аппарате, называемом консолидометром), используя теорию консолидации механики грунтов (разработанную Карлом Терцаги ).

Определение коэффициента емкости водоносных систем

Анализ водоносного горизонта

Анализы испытаний водоносных горизонтов позволяют оценить коэффициенты накопления системы водоносных горизонтов путем изучения реакции снижения и восстановления уровней воды в скважинах на приложенные напряжения, обычно вызываемые откачкой из близлежащих скважин.

Анализ напряжения-деформации

Коэффициенты эластичного и неэластичного скелетного накопления можно оценить с помощью графического метода, разработанного Райли. Этот метод включает в себя отображение приложенного напряжения ( гидравлического напора ) по оси Y в зависимости от вертикальной деформации или смещения (уплотнения) по оси X. Обратные наклоны доминирующих линейных трендов в этих траекториях уплотняющей головки указывают на скелетные коэффициенты хранения. Перемещения, используемые для построения кривой растяжения, можно определить с помощью экстензометров . ИнСАР или выравнивание .

Лабораторные консолидационные тесты

Лабораторные испытания консолидации позволяют измерить коэффициент консолидации в неэластичном диапазоне и оценить вертикальную гидравлическую проводимость . Неупругую скелетную удельную плотность образца можно определить, рассчитав отношение вертикальной гидравлической проводимости к коэффициенту консолидации.

Моделирование и калибровка модели

Моделирование оседания земли включает данные о запасах водоносных горизонтов и гидравлической проводимости . Калибровка этих моделей может привести к оптимизации оценок коэффициентов аккумулирования и вертикальной гидравлической проводимости .

Удельная доходность

Значения удельной урожайности

Материал	Удельный выход (%)
	мин	среднее	Макс
Неконсолидированные депозиты
Глина	0	2	5
Песчаная глина (грязь)	3	7	12
Ил	3	8	19
Мелкий песок	10	21	28
Средний песок	15	26	32
Крупный песок	20	27	35
Гравийный песок	20	25	35
Мелкий гравий	21	25	35
Средний гравий	13	23	26
Крупный гравий	12	22	26
Консолидированные депозиты
Мелкозернистый песчаник		21
Среднезернистый песчаник		27
Известняк		14
Сланец		26
Алевролит		12
Туф		21
Другие депозиты
Дюнный песок		38
Лесс		18
Торф		44
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 всей воде будет позволено стечь из него при силы тяжести:

$S_{y}={\frac {V_{wd}}{V_{T}}}$

где

$V_{wd}$ - объем слитой воды, а

$V_{T}$ общий объем породы или материала

Он в основном используется для незамкнутых водоносных горизонтов, поскольку эластичный компонент хранения, $S_{s}$, относительно невелика и обычно имеет незначительный вклад. Удельный выход может быть близок к эффективной пористости, но есть несколько тонких моментов, которые делают это значение более сложным, чем кажется. Некоторое количество воды всегда остается в пласте, даже после дренирования; он цепляется за песчинки и глину в пласте. Кроме того, значение удельного выхода может не быть полностью реализовано в течение очень длительного времени из-за осложнений, вызванных ненасыщенным потоком. Проблемы, связанные с ненасыщенным потоком, моделируются с использованием численного решения уравнения Ричардса , которое требует оценки удельной урожайности, или численного решения уравнения скорости влажности почвы , которое не требует оценки удельной урожайности.

См. также

• Тест водоносного горизонта
• Механика грунтов
• Уравнение потока подземных вод описывает, как эти термины используются в контексте решения проблем потока подземных вод.

Ссылки

• Фриз, Р.А. и Дж.А. Черри. 1979. Подземные воды . Prentice-Hall, Inc. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси. 604 с.
• Моррис, Д.А. и А.И. Джонсон. 1967. Сводка гидрологических и физических свойств горных пород и почвенных материалов, проанализированных Гидрологической лабораторией Геологической службы США, 1948-1960 гг . Документ Геологической службы США по водоснабжению 1839-D. 42 с.
• Де Вист, Р.Дж. (1966). О коэффициенте запаса и уравнениях движения подземных вод. Журнал геофизических исследований, 71 (4), 1117–1122.

Специфический