Объектив (гидрология)

В гидрологии линза , также называемая пресноводной линзой или линзой Ghyben-Herzberg , представляет собой выпуклый слой пресных подземных вод , который плавает над более плотной соленой водой и обычно встречается на небольших коралловых или известняковых островах и атоллах. Этот водоносной горизонт пресной воды перезаряжается через осадки, которые проникают в верхний слой почвы и протекают вниз, пока не достигнет насыщенной зоны. Скорость перезарядки объектива может быть обобщена следующим уравнением:

$R=p-ET$

Где $R$ Является ли скорость перезарядки в метрах, $p$ это осаждение (M), и $ET$ это испарение (м) воды. Благодаря большему количеству перезарядки гидравлическая головка увеличивается, а толстая пресноводная линза поддерживается в течение сухого сезона. Более низкие показатели осадков или более высокие показатели перехвата и испапотранспирации уменьшат гидравлическую головку, что приведет к тонкой линзе. ^{[ 1 ]}

Модели пресноводных линз

Алгебраическая модель

Алгебраическая модель для оценки толщины пресноводной линзы была разработана с использованием моделирования подземных вод Bailey et al. 2008 год. Это уравнение связывает толщину линзы с геологическими и климатическими факторами, такими как геометрия острова, геологическая композиция и скорость перезарядки, среди прочих. ^{[ 1 ]} Уравнение суммировано ниже:

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

Где $Z_{max}$ = максимальная глубина объектива, $R$ = годовая скорость перезарядки (M), $Y$ и $B$ = параметры в зависимости от ширины острова, $Z_{td}$ = глубина прерывания Тербера (переход между верхним и нижним водоносным горизонтом), $K$ = гидравлическая проводимость верхнего водоносного горизонта, $C$ = ограничивающий параметр рифовой пластины и $T$ = Параметр времени, изображающий долгосрочные модели осадков с подписками, представляющими различные аспекты этого, такие как регион, погода и т. Д.

Классическая линза Badon Ghyben-Herzberg

Многие пресноводные водоносные горизонты на атоллах и небольших округлых островах принимают форму объектива Бадона-Гибен-Херцберг. ^{[ 2 ]} Эта связь описана в приведенном ниже уравнении:

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

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

Влияние засухи

Пресноводные линзы полагаются на сезонные осадки, чтобы перезарядить подземный водоносный горизонт и могут резко измениться по толщине после засухи или сильного количества осадков. Отчет USGS после засухи 1997/1998 года на островах Маршалл наблюдал заметное снижение толщины линзы. ^{[ 3 ]} После того, как резервуары системы водосбора общественных осадков были быстро истощены после нескольких месяцев неадекватных осадков, население островов начало увеличивать скорость перекачки подземных вод до такой степени, что подземные воды поставлялись до 90% питьевой воды острова во время засухи.

Сеть из 36 контрольных скважин на 11 участках была установлена вокруг острова, чтобы измерить количество воды, истощенную от водоносного горизонта. К концу засухи в июне 1998 года максимальная толщина пресноводной линзы составляла около 45 футов в некоторых скважинах, в то время как один участок измерял толщину всего 18 футов. После возобновления сезона дождей толщина линзы увеличилась до 8 футов в некоторых областях, что указывает на то, что скорость перезарядки пресноводных линз на атоллах и небольших островах быстро реагирует на изменения осадков и скорости перекачки подземных вод.

Влияние повышения уровня моря

Многие из атоллов, которые поддерживают пресноводные линзы, находятся всего на несколько метров над уровнем моря, и поэтому они подвергаются риску затопления из -за повышения уровня моря . Тем не менее, возможно, более насущная проблема, стоящая перед этими небольшими островами, - это вторжение соленой воды на пресноводный водоносный горизонт. Поскольку все больше и больше питьевых подземных вод засорится, популяции этих островов могут увидеть существенное сокращение имеющихся водных ресурсов. Меньшие острова подвергаются гораздо большему риску обширного проникновения в соленой воде из-за нелинейной связи между шириной острова и толщиной пресной линзы. ^{[ 4 ]}

Повышение уровня моря на 40 см может оказать резкое влияние на форму и толщину пресноводной линзы, уменьшая его размер до 50% и поощряя образование солоноватых зон. Слеолевые перья могут образовываться на дне пресноводного водоносного горизонта, когда толщина линзы ставится под угрозу засухой и вторжением соленой воды. Даже после полного года перезарядки подземных вод, солевой шлейф может не полностью рассеять. Повышение уровня моря, вероятно, приведет к устойчивому и, возможно, непоправимому повреждению пресноводных линз из-за увеличения волновой мостой, генерируемой циклонами , что делает многие острова необитаемыми с потерей питьевой воды. ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Бейли, Райан Т., Джон У. Дженсон и Арне Э. Олсен. Алгебраическая модель пресноводной линзы атолла для управления подземными водами на островах Кэролайн . экологических исследований западной части Тихого океана, Университет Гуама . , 2008 Институт воды и
^ МакЛейн, Чарльз. «Влияние снятия средств из моделируемой островной системы водоносного горизонта на острове: подход моделирования аналитических элементов». McClane Environmental, LLC. 2002 г. Годовое собрание Денвера . 2002. http://us1media.com/presgalleries/presdownloads/island_freshwater_lens.pdf
^ Пресли, Тодд К. Влияние засухи 1998 года на пресноводную линзу в районе Лоры, атолл Маджуро, Республика Маршалл Острова . № 2005-5098. Геологическая служба (США), 2005. https://pubs.usgs.gov/sir/2005/5098/pdf/sir20055098.pdf
^ Чуй, Тинг Фонг Мэй и Джеймс П. Терри. «Влияние повышения уровня моря на пресноводные линзы различных размеров атолл-острова и устойчивости объектива на засоллетность, вызванную штормом». Журнал гидрологии 502 (2013): 18–26.
^ Терри, Джеймс П. и Тинг Фонг Мэй Чуй. «Оценка судьбы пресноводных линз на Атоллах после повышения уровня моря и затопления, управляемого циклонами: подход к моделированию». Глобальные и планетарные изменения 88 (2012): 76–84.

[:0-1] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Бейли, Райан Т., Джон У. Дженсон и Арне Э. Олсен. Алгебраическая модель пресноводной линзы атолла для управления подземными водами на островах Кэролайн . экологических исследований западной части Тихого океана, Университет Гуама . , 2008 Институт воды и

[2] МакЛейн, Чарльз. «Влияние снятия средств из моделируемой островной системы водоносного горизонта на острове: подход моделирования аналитических элементов». McClane Environmental, LLC. 2002 г. Годовое собрание Денвера . 2002. http://us1media.com/presgalleries/presdownloads/island_freshwater_lens.pdf

[3] Пресли, Тодд К. Влияние засухи 1998 года на пресноводную линзу в районе Лоры, атолл Маджуро, Республика Маршалл Острова . № 2005-5098. Геологическая служба (США), 2005. https://pubs.usgs.gov/sir/2005/5098/pdf/sir20055098.pdf

[4] Чуй, Тинг Фонг Мэй и Джеймс П. Терри. «Влияние повышения уровня моря на пресноводные линзы различных размеров атолл-острова и устойчивости объектива на засоллетность, вызванную штормом». Журнал гидрологии 502 (2013): 18–26.

[5] Терри, Джеймс П. и Тинг Фонг Мэй Чуй. «Оценка судьбы пресноводных линз на Атоллах после повышения уровня моря и затопления, управляемого циклонами: подход к моделированию». Глобальные и планетарные изменения 88 (2012): 76–84.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]