Aquifer – Wikipedia

Lớp ngầm của đá thấm nước

Mặt cắt tầng chứa nước điển hình

Tầng chứa nước là lớp ngầm của đá thấm nước, vết nứt đá hoặc vật liệu không hợp nhất (sỏi, cát hoặc phù sa). Nước ngầm có thể được khai thác bằng cách sử dụng giếng nước. Nghiên cứu về dòng nước trong tầng chứa nước và đặc tính của tầng chứa nước được gọi là địa chất thủy văn. Các thuật ngữ liên quan bao gồm aquitard là một lớp có độ thấm thấp dọc theo tầng chứa nước, [1] aquiclude (hoặc aquifuge ), đó là một vật rắn, không thấm nước khu vực bên dưới hoặc quá mức một tầng chứa nước. Nếu khu vực không thấm nước chồng lên tầng chứa nước, áp lực có thể khiến nó trở thành tầng chứa nước bị giới hạn.

Aquifers có thể xảy ra ở các độ sâu khác nhau. Những người ở gần bề mặt không chỉ có nhiều khả năng được sử dụng cho cấp nước và tưới tiêu, mà còn có nhiều khả năng được đứng đầu bởi lượng mưa địa phương. Nhiều khu vực sa mạc có những ngọn đồi hoặc núi đá vôi bên trong chúng hoặc gần với chúng có thể được khai thác làm tài nguyên nước ngầm. Một phần của dãy núi Atlas ở Bắc Phi, dãy Lebanon và Anti-Lebanon giữa Syria và Lebanon, Jebel Akhdar ở Oman, một phần của Sierra Nevada và các dãy lân cận ở Tây Nam Hoa Kỳ, có các tầng chứa nước cạn được khai thác cho chúng Nước. Khai thác quá mức có thể dẫn đến vượt quá năng suất duy trì thực tế; tức là, nhiều nước được lấy ra hơn mức có thể được bổ sung. Dọc theo bờ biển của một số quốc gia, chẳng hạn như Libya và Israel, việc sử dụng nước tăng lên liên quan đến tăng trưởng dân số đã khiến mực nước ngầm hạ thấp và ô nhiễm nước ngầm sau đó với nước mặn từ biển.

Một bãi biển cung cấp một mô hình để giúp hình dung một tầng chứa nước. Nếu một lỗ được đào xuống cát, cát rất ướt hoặc bão hòa sẽ nằm ở độ sâu nông. Hố này là một cái giếng thô, cát ướt tượng trưng cho một tầng chứa nước, và mức nước dâng lên trong lỗ này đại diện cho mực nước ngầm.

Năm 2013, các tầng chứa nước ngọt lớn được phát hiện dưới thềm lục địa ngoài khơi Australia, Trung Quốc, Bắc Mỹ và Nam Phi. Chúng chứa khoảng nửa triệu km khối nước "có độ mặn thấp" có thể được xử lý kinh tế thành nước uống được. Các khu bảo tồn được hình thành khi mực nước biển thấp hơn và nước mưa chảy xuống mặt đất ở những vùng đất không bị nhấn chìm cho đến khi kỷ băng hà kết thúc 20.000 năm trước. Khối lượng được ước tính gấp 100 lần lượng nước được chiết xuất từ ​​các tầng chứa nước khác kể từ năm 1900. [2][3]

Phân loại [ chỉnh sửa ]

Hệ thống hiển thị hai tầng chứa nước với một tầng chứa nước (một giới hạn hoặc lớp không thấm nước) giữa chúng, được bao quanh bởi lớp vỏ aquiclude tiếp xúc với dòng thu được (điển hình ở vùng ẩm ướt). Bảng nước và vùng chưa bão hòa cũng được minh họa.

Một aquitard là một khu vực trong Trái đất hạn chế dòng chảy của nước ngầm từ tầng này sang tầng khác. Một aquitard đôi khi có thể, nếu hoàn toàn không thấm nước, được gọi là aquiclude hoặc aquifuge . Aquitards bao gồm các lớp đất sét hoặc đá không xốp có độ dẫn thủy lực thấp.

Bão hòa so với không bão hòa [ chỉnh sửa ]

Nước ngầm có thể được tìm thấy ở gần như mọi điểm trong lòng đất nông ở một mức độ nào đó, mặc dù các tầng ngậm nước không nhất thiết phải chứa nước ngọt. Lớp vỏ Trái đất có thể được chia thành hai khu vực: vùng bão hòa hoặc khu vực sinh học (ví dụ, tầng ngậm nước, tầng nước, v.v.), trong đó tất cả các không gian có sẵn đều chứa đầy nước và vùng chưa bão hòa (còn được gọi là vùng vadose), nơi vẫn còn các túi không khí chứa một ít nước, nhưng có thể chứa đầy nước hơn.

bão hòa có nghĩa là đầu áp suất của nước lớn hơn áp suất khí quyển (nó có áp suất đo> 0). Định nghĩa của mực nước là bề mặt nơi đầu áp suất bằng áp suất khí quyển (trong đó áp suất đo = 0).

Điều kiện không bão hòa xảy ra phía trên mực nước nơi áp lực âm (áp suất tuyệt đối không bao giờ có thể âm, nhưng áp suất có thể) và nước lấp đầy không hoàn toàn các lỗ của vật liệu chứa nước . Hàm lượng nước trong vùng chưa bão hòa được giữ bởi các lực dính bề mặt và nó tăng lên trên mực nước (isobar áp suất bằng không) bằng tác động mao dẫn để bão hòa một vùng nhỏ phía trên bề mặt phreatic (rìa mao mạch) hơn áp suất khí quyển. Điều này được gọi là bão hòa căng thẳng và không giống như bão hòa trên cơ sở hàm lượng nước. Hàm lượng nước trong rìa mao mạch giảm khi tăng khoảng cách từ bề mặt phreatic. Đầu mao quản phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng của đất. Trong đất cát có lỗ chân lông lớn hơn, đầu sẽ ít hơn trong đất sét có lỗ chân lông rất nhỏ. Sự tăng mao dẫn bình thường trong đất sét nhỏ hơn 1,8 m (6 ft) nhưng có thể dao động trong khoảng 0,3 đến 10 m (1 và 33 ft). [4]

Sự tăng mao dẫn của nước trong một ống có đường kính nhỏ bao gồm quá trình vật lý tương tự. Bàn nước là mức nước sẽ dâng lên trong một đường ống có đường kính lớn (ví dụ, một cái giếng) chảy xuống tầng chứa nước và mở ra bầu khí quyển.

Aquifers so với aquitards [ chỉnh sửa ]

Aquifers thường là vùng bão hòa của tầng ngầm tạo ra một lượng nước khả thi về mặt kinh tế đối với giếng hoặc suối (ví dụ: cát và sỏi đá gốc thường làm vật liệu tầng nước tốt).

Một tầng nước ngầm là một khu vực trong Trái đất hạn chế dòng chảy của nước ngầm từ tầng này sang tầng khác. Một aquitard hoàn toàn không thấm nước được gọi là aquiclude hoặc aquifuge . Aquitards bao gồm các lớp của đất sét hoặc đá không xốp với độ dẫn thủy lực thấp.

Ở các khu vực miền núi (hoặc gần sông ở khu vực miền núi), các tầng chứa nước chính thường là phù sa chưa hợp nhất, bao gồm hầu hết các lớp vật liệu nằm ngang được lắng đọng bởi các quá trình nước (sông và suối), nằm trong mặt cắt ngang (nhìn vào hai lát cắt hai chiều của tầng chứa nước) dường như là các lớp vật liệu thô và mịn xen kẽ. Các vật liệu thô, vì năng lượng cao cần thiết để di chuyển chúng, có xu hướng được tìm thấy gần nguồn hơn (mặt trước núi hoặc sông), trong khi vật liệu hạt mịn sẽ làm cho nó xa hơn từ nguồn (đến các phần phẳng hơn của lưu vực hoặc trên bờ khu vực đôi khi được gọi là khu vực áp lực). Vì có ít tiền gửi hạt mịn gần nguồn, đây là nơi mà các tầng chứa nước thường không được kiểm soát (đôi khi được gọi là khu vực forebay), hoặc trong giao tiếp thủy lực với bề mặt đất.

Bị giới hạn so với không bị giới hạn [ chỉnh sửa ]

Có hai thành viên cuối trong phổ các loại tầng ngậm nước; không giới hạn không giới hạn (với bán hạn chế ở giữa). Các tầng ngậm nước không được kiểm soát đôi khi còn được gọi là mực nước hoặc tầng chứa nước phreatic bởi vì ranh giới trên của chúng là mực nước ngầm hoặc mặt phreatic. (Xem Biscayne Aquifer.) Thông thường (nhưng không phải luôn luôn) tầng chứa nước nông nhất tại một vị trí nhất định không được kiểm soát, có nghĩa là nó không có lớp giới hạn (một tầng nước hoặc tầng nước ngầm) giữa nó và bề mặt. Thuật ngữ "đậu" dùng để chỉ nước ngầm tích tụ trên một đơn vị hoặc tầng có độ thấm thấp, chẳng hạn như một lớp đất sét. Thuật ngữ này thường được sử dụng để chỉ một khu vực nhỏ nước ngầm cục bộ xảy ra ở độ cao cao hơn tầng chứa nước rộng khắp khu vực. Sự khác biệt giữa tầng ngậm nước và không được kiểm soát là kích thước của chúng (đậu nhỏ hơn). Tầng chứa nước bị giới hạn là tầng chứa nước được phủ bởi một lớp giới hạn, thường được tạo thành từ đất sét. Lớp giới hạn có thể cung cấp một số bảo vệ khỏi ô nhiễm bề mặt.

Nếu sự khác biệt giữa giới hạn và không giới hạn không rõ ràng về mặt địa chất (nghĩa là, nếu không biết có tồn tại một lớp giới hạn rõ ràng hay không, nếu địa chất phức tạp hơn, ví dụ, tầng chứa nước đá bị nứt vỡ), giá trị lưu trữ được trả về từ một thử nghiệm tầng chứa nước có thể được sử dụng để xác định nó (mặc dù các thử nghiệm tầng chứa nước trong tầng chứa nước không được kiểm soát nên được hiểu khác với các thử nghiệm giới hạn). Các tầng chứa nước có giới hạn có giá trị lưu trữ rất thấp (ít hơn 0,01 và ít nhất là 10 5 ), có nghĩa là tầng chứa nước đang lưu trữ nước bằng cách sử dụng các cơ chế mở rộng ma trận tầng chứa nước và khả năng nén của nước, thường là số lượng khá nhỏ. Các tầng chứa nước không được kiểm soát có lưu trữ (thường được gọi là năng suất cụ thể) lớn hơn 0,01 (1% khối lượng lớn); chúng giải phóng nước từ lưu trữ theo cơ chế thực sự hút các lỗ chân lông của tầng chứa nước, giải phóng một lượng nước tương đối lớn (lên đến độ xốp thoát nước của vật liệu tầng chứa nước, hoặc hàm lượng nước thể tích tối thiểu).

Isotropic so với bất đẳng hướng [ chỉnh sửa ]

Trong các tầng ngậm nước đẳng hướng hoặc tầng ngậm nước, độ dẫn thủy lực (K) bằng với dòng chảy trong mọi hướng, trong khi trong điều kiện dị hướng cảm giác ngang (Kh) và dọc (Kv).

Các tầng chứa nước bán hạn chế có một hoặc nhiều tầng hoạt động như một hệ thống dị hướng, ngay cả khi các lớp riêng biệt là đẳng hướng, bởi vì các giá trị hợp chất Kh và Kv khác nhau (xem độ truyền thủy lực và sức cản thủy lực).

Khi tính toán lưu lượng đến cống [5] hoặc chảy vào giếng [6] trong tầng chứa nước, tính bất đẳng hướng sẽ được tính đến vì thiết kế kết quả của hệ thống thoát nước có thể bị lỗi.

Xốp so với karst [ chỉnh sửa ]

Để quản lý đúng một tầng chứa nước, các thuộc tính của nó phải được hiểu. Nhiều đặc tính phải được biết để dự đoán một tầng chứa nước sẽ phản ứng thế nào với lượng mưa, hạn hán, bơm và ô nhiễm. Ở đâu và bao nhiêu nước xâm nhập vào nước ngầm từ lượng mưa và tuyết rơi? Làm thế nào nhanh và nước đi theo hướng nào? Bao nhiêu nước rời khỏi mặt đất như lò xo và bốc hơi? Bao nhiêu nước có thể được bơm ra bền vững? Làm thế nào nhanh chóng một sự cố ô nhiễm sẽ đạt đến một giếng hoặc mùa xuân? Các mô hình máy tính có thể được sử dụng để kiểm tra mức độ hiểu chính xác của các thuộc tính tầng chứa nước phù hợp với hiệu suất của tầng chứa nước thực tế. [7]: 192-193, 233-237 Các quy định môi trường yêu cầu các vị trí có nguồn ô nhiễm tiềm ẩn để chứng minh rằng thủy văn đã được đặc trưng. [7]: 3

Xốp [ chỉnh sửa ]

 Nước từ từ thấm qua sa thạch xốp tan khi tiếp xúc với đá phiến xám không thấm nước tạo ra sự phát triển tươi mát của thảm thực vật xanh trong sa mạc.

trong các tầng chứa nước xốp thấm từ từ qua các khoảng trống giữa các hạt cát

Các tầng chứa nước xốp thường xảy ra trong cát và sa thạch. Tính chất tầng chứa nước xốp phụ thuộc vào môi trường trầm tích lắng đọng và sau đó là sự kết dính tự nhiên của các hạt cát. Môi trường nơi một khối cát được lắng đọng kiểm soát sự định hướng của các hạt cát, các biến thể ngang và dọc và sự phân bố của các lớp đá phiến. Ngay cả các lớp đá phiến mỏng cũng là rào cản quan trọng đối với dòng nước ngầm. Tất cả các yếu tố này ảnh hưởng đến độ xốp và tính thấm của các tầng chứa nước cát. [8]: 413 Các lớp cát được hình thành trong môi trường biển nông và trong môi trường cồn cát gió có độ thấm từ trung bình đến cao trong khi các lớp cát được hình thành trong môi trường sông đến độ thấm vừa phải. [8]: 418 Lượng mưa và tuyết rơi vào nước ngầm nơi tầng ngậm nước gần bề mặt. Hướng dòng chảy nước ngầm có thể được xác định từ bản đồ bề mặt chiết áp của mực nước trong giếng và suối. Các xét nghiệm Aquifer và các thử nghiệm giếng có thể được sử dụng với các phương trình dòng chảy của luật Darcy để xác định khả năng của một tầng chứa nước xốp để truyền nước. [7]: 177-184 Phân tích loại thông tin này trên một khu vực cho biết cách thức nhiều nước có thể được bơm mà không cần thấu chi và ô nhiễm sẽ di chuyển như thế nào. [7]: 233 Trong các tầng ngậm nước ngầm chảy trong nước khi lỗ rò rỉ chậm trong lỗ chân lông giữa các hạt cát. Tốc độ dòng nước ngầm là 1 feet mỗi ngày (0,3 m / ngày) được coi là tốc độ cao đối với các tầng chứa nước xốp, [9] như được minh họa bởi nước từ từ thấm qua sa thạch trong hình ảnh bên trái.

Karst [ chỉnh sửa ]

 Một số người trong một chiếc thuyền jon trên một con sông bên trong một hang động.

Nước trong các tầng chứa nước karst chảy qua các ống dẫn mở, nơi dòng nước chảy dưới lòng đất [19659003] Tầng chứa nước Karst thường phát triển trong đá vôi. Nước mặt có chứa axit carbonic tự nhiên di chuyển xuống các khe nứt nhỏ trong đá vôi. Axit carbonic này dần dần hòa tan đá vôi do đó mở rộng các khe nứt. Các khe nứt mở rộng cho phép một lượng nước lớn hơn xâm nhập, dẫn đến sự mở rộng dần dần của các lỗ mở. Lỗ nhỏ dồi dào lưu trữ một lượng lớn nước. Các lỗ mở lớn hơn tạo ra một hệ thống ống dẫn nước thoát nước vào suối. [10] Đặc tính của tầng chứa nước karst đòi hỏi phải thăm dò thực địa để xác định vị trí hố sụt, đầm, suối chìm và suối ngoài việc nghiên cứu bản đồ địa chất. [11]: 4 Các phương pháp thủy văn thông thường như kiểm tra tầng chứa nước và lập bản đồ chiết áp không đủ để mô tả sự phức tạp của tầng chứa nước karst. Những phương pháp điều tra thông thường này cần được bổ sung bằng dấu vết nhuộm, đo lưu lượng lò xo và phân tích hóa học nước. [12] U.S. Theo dõi khảo sát địa chất đã xác định rằng các mô hình nước ngầm thông thường giả định phân bố độ xốp đồng đều không áp dụng cho tầng chứa nước karst. [13] Căn chỉnh tuyến tính của các đặc điểm bề mặt như các đoạn suối thẳng và hố sụt phát triển dọc theo vết nứt. Xác định vị trí giếng trong vết nứt hoặc giao điểm của vết nứt làm tăng khả năng gặp phải việc sản xuất nước tốt. [14] Các lỗ rỗng trong tầng chứa nước karst có thể đủ lớn để gây ra sự sụp đổ hoặc sụt lún bề mặt có thể gây ra sự phóng thích thảm khốc của chất gây ô nhiễm . [7]: 3-4 Tốc độ dòng nước ngầm trong các tầng chứa nước đá vôi nhanh hơn nhiều so với các tầng chứa nước xốp như trong hình ảnh bên trái. Ví dụ trong Barton Springs Edwards tầng ngậm nước, dấu vết thuốc nhuộm đo tốc độ dòng chảy ngầm đá vôi 0,5-7 dặm mỗi ngày (0,8-11,3 km / d). [19659068] Tỷ lệ dòng chảy ngầm nhanh chóng làm cho karst nhiều nhạy cảm hơn với nguồn nước ngầm bị ô nhiễm hơn các tầng ngậm nước xốp. [11]: 1

Nước ngầm trong các thành tạo đá [ chỉnh sửa ]

Bản đồ các tầng ngậm nước lớn của Hoa Kỳ theo loại đá

Nước ngầm có thể tồn tại trong , hang động nơi nước chảy tự do dưới lòng đất). Điều này có thể xảy ra ở các khu vực đá vôi bị xói mòn được gọi là địa hình karst, chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong khu vực Trái đất. Thông thường hơn là các lỗ rỗng của đá ở tầng dưới chỉ đơn giản là bão hòa với nước như một miếng bọt biển nhà bếp có thể được bơm ra để sử dụng cho nông nghiệp, công nghiệp hoặc thành phố.

Nếu một đơn vị đá có độ xốp thấp bị nứt vỡ cao, nó cũng có thể tạo ra một tầng chứa nước tốt (thông qua dòng chảy khe nứt), với điều kiện đá có độ dẫn thủy lực đủ để tạo điều kiện cho nước di chuyển. Độ xốp rất quan trọng, nhưng, một mình nó không xác định khả năng của một tảng đá để hoạt động như một tầng ngậm nước. Các khu vực của Deccan Traps (một dung nham bazan) ở phía tây trung tâm Ấn Độ là những ví dụ điển hình về sự hình thành đá với độ xốp cao nhưng độ thấm thấp, khiến chúng có tầng nước ngầm kém. Tương tự, nhóm Phấn xốp siêu nhỏ (Thượng Cretaceous) ở phía đông nam nước Anh, mặc dù có độ xốp khá cao, nhưng độ thấm từ hạt đến hạt thấp, với đặc tính chịu nước tốt chủ yếu là do nứt vỡ và nứt nẻ.

Sự phụ thuộc của con người vào nước ngầm [ chỉnh sửa ]

Hầu hết các khu vực đất trên Trái đất có một số tầng chứa nước bên dưới chúng, đôi khi ở độ sâu đáng kể. Trong một số trường hợp, những tầng ngậm nước này đang nhanh chóng bị cạn kiệt bởi dân số loài người.

Các tầng chứa nước ngọt, đặc biệt là các tầng chứa nước bị hạn chế bởi tuyết hoặc mưa, còn được gọi là nước thiên thạch, có thể bị khai thác quá mức và tùy thuộc vào địa chất thủy văn địa phương, có thể rút ra nước không thể uống được hoặc xâm nhập mặn từ các tầng chứa nước kết nối thủy lực hoặc các vùng nước mặt. Đây có thể là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là ở các khu vực ven biển và các khu vực khác, nơi việc bơm nước ngầm quá mức. Ở một số khu vực, nước ngầm có thể bị ô nhiễm bởi asen và các chất độc khoáng khác.

Aquifers rất quan trọng trong môi trường sống và nông nghiệp của con người. Các tầng ngậm nước sâu trong các khu vực khô cằn từ lâu đã là nguồn nước để tưới (xem Ogallala bên dưới). Nhiều ngôi làng và thậm chí các thành phố lớn rút nguồn cung cấp nước từ giếng trong tầng ngậm nước.

Nguồn cung cấp nước thành phố, thủy lợi và công nghiệp được cung cấp thông qua các giếng lớn. Nhiều giếng cho một nguồn cung cấp nước được gọi là "giếng", có thể rút nước từ các tầng chứa nước bị giới hạn hoặc không bị giới hạn. Sử dụng nước ngầm từ các tầng ngậm nước sâu, hạn chế giúp bảo vệ nhiều hơn khỏi ô nhiễm nước mặt. Một số giếng, được gọi là "giếng thu gom", được thiết kế đặc biệt để gây ra sự xâm nhập của nước bề mặt (thường là sông).

Các tầng chứa nước cung cấp nước ngầm bền vững cho các khu vực đô thị và tưới tiêu nông nghiệp thường ở gần mặt đất (trong vòng vài trăm mét) và được nạp lại bằng nước ngọt. Việc nạp lại này thường là từ các dòng sông hoặc nước thiên thạch (lượng mưa) thấm vào tầng ngậm nước thông qua việc sử dụng các vật liệu không bão hòa.

Đôi khi, các tầng chứa nước trầm tích hoặc "hóa thạch" được sử dụng để cung cấp nước tưới và nước uống cho các khu vực đô thị. Ví dụ, tại Libya, dự án Great Manraft River của Muammar Gaddafi đã bơm một lượng lớn nước ngầm từ các tầng chứa nước bên dưới sa mạc Sahara đến các khu vực đông dân gần bờ biển. [16] Mặc dù điều này đã giúp Libya tiết kiệm tiền thay thế, khử mặn, các tầng ngậm nước có khả năng chạy khô trong 60 đến 100 năm. [16] Sự suy giảm Aquifer đã được trích dẫn là một trong những nguyên nhân khiến giá lương thực tăng vào năm 2011. [17]

Lún [ chỉnh sửa ]

tầng ngậm nước, nước ngầm được tạo ra từ các lỗ rỗng giữa các hạt sỏi, cát và phù sa. Nếu tầng chứa nước bị giới hạn bởi các lớp thấm thấp, áp lực nước giảm trong cát và sỏi sẽ khiến nước thoát chậm từ các lớp giới hạn liền kề. Nếu các lớp giới hạn này bao gồm bùn hoặc đất sét nén, việc mất nước cho tầng ngậm nước sẽ làm giảm áp lực nước trong lớp giới hạn, khiến nó bị nén từ trọng lượng của vật liệu địa chất quá mức. Trong trường hợp nghiêm trọng, sự nén này có thể được quan sát trên bề mặt đất dưới dạng sụt lún. Thật không may, phần lớn sụt lún từ khai thác nước ngầm là vĩnh viễn (hồi phục đàn hồi là nhỏ). Do đó, sụt lún không chỉ là vĩnh viễn, mà tầng chứa nước nén có khả năng giữ nước vĩnh viễn giảm.

Xâm nhập nước mặn [ chỉnh sửa ]

Aquifers gần bờ biển có một ống kính nước ngọt gần bề mặt và nước biển dày đặc hơn dưới nước ngọt. Nước biển xâm nhập vào tầng ngậm nước khuếch tán từ đại dương và đậm đặc hơn nước ngọt. Đối với các tầng ngậm nước (tức là cát) gần bờ biển, độ dày của nước ngọt trên đỉnh nước mặn là khoảng 12 mét (40 ft) cho mỗi 0,3 m (1 ft) nước ngọt trên mực nước biển. Mối quan hệ này được gọi là phương trình Ghyben-Herzberg. Nếu bơm quá nhiều nước ngầm gần bờ biển, nước mặn có thể xâm nhập vào các tầng chứa nước ngọt gây ô nhiễm nguồn cung cấp nước ngọt có thể uống được. Nhiều tầng chứa nước ven biển, như Biscayne Aquifer gần Miami và tầng chứa nước đồng bằng ven biển New Jersey, có vấn đề với xâm nhập mặn do hậu quả của quá tải và nước biển dâng.

Salination [ chỉnh sửa ]

Aquifers trong các khu vực tưới nước bề mặt trong khu vực bán khô cằn với việc tái sử dụng nước tưới không thể tránh khỏi thấm xuống dưới lòng đất bằng cách tưới bổ sung của muối. [18]

Nước tưới bề mặt thường chứa muối theo thứ tự 0,5 g / L hoặc nhiều hơn và yêu cầu tưới hàng năm là thứ tự 10.000 m 3 / ha hoặc nhiều hơn vì vậy việc nhập khẩu muối hàng năm theo thứ tự trở lên. [19]

Dưới ảnh hưởng của sự bốc hơi liên tục, nồng độ muối của nước tầng chứa có thể tăng liên tục và cuối cùng gây ra vấn đề môi trường.

Để kiểm soát độ mặn trong trường hợp như vậy, hàng năm một lượng nước thoát sẽ được thải ra khỏi tầng chứa nước bằng hệ thống thoát nước ngầm và được xử lý qua cửa xả an toàn. Hệ thống thoát nước có thể là nằm ngang (tức là sử dụng đường ống, cống hoặc mương) hoặc dọc (thoát nước bằng giếng). Để ước tính yêu cầu thoát nước, việc sử dụng mô hình nước ngầm với thành phần độ mặn thủy nông có thể là công cụ, ví dụ: SahysMod.

Ví dụ [ chỉnh sửa ]

Lưu vực Great Artesian nằm ở Úc được cho là tầng chứa nước ngầm lớn nhất thế giới [20] (hơn 1,7 triệu km 2 hoặc 0,66 triệu dặm vuông). Nó đóng một phần lớn trong nguồn cung cấp nước cho Queensland và các vùng xa xôi của Nam Úc.

Aquar Guarani, nằm bên dưới bề mặt của Argentina, Brazil, Paraguay và Uruguay, là một trong những hệ thống tầng chứa nước lớn nhất thế giới và là một nguồn nước ngọt quan trọng. [21] Được đặt theo tên của người Guarani, nó bao gồm 1.200.000 km 2 (460.000 dặm vuông), với thể tích khoảng 40.000 km 3 (9.600 cu mi), độ dày từ 50 đến 800 m (160 và 2.620 ft) và a độ sâu tối đa khoảng 1.800 m (5.900 ft).

Sự cạn kiệt Aquifer là một vấn đề ở một số khu vực, và đặc biệt nghiêm trọng ở miền bắc châu Phi, ví dụ như dự án Great Manraft River của Libya. Tuy nhiên, các phương pháp quản lý nước ngầm mới như tái tạo nhân tạo và bơm nước mặt trong thời kỳ ẩm ướt theo mùa đã kéo dài tuổi thọ của nhiều tầng chứa nước ngọt, đặc biệt là tại Hoa Kỳ.

Aquall Ogallala ở miền trung Hoa Kỳ là một trong những tầng ngậm nước lớn nhất thế giới, nhưng ở những nơi nó đang bị cạn kiệt nhanh chóng do sử dụng thành phố ngày càng tăng và tiếp tục sử dụng nông nghiệp. Tầng chứa nước khổng lồ này, bao gồm các phần của tám tiểu bang, chứa nước hóa thạch chủ yếu từ thời điểm băng hà cuối cùng. Nạp tiền hàng năm, trong các phần khô cằn hơn của tầng chứa nước, ước tính tổng cộng chỉ khoảng 10 phần trăm số tiền rút hàng năm. Theo một báo cáo năm 2013 của nhà nghiên cứu thủy văn Leonard F. Konikow [22] tại Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), sự suy giảm giữa năm 20012002008, bao gồm, khoảng 32% sự suy giảm tích lũy trong suốt thế kỷ 20 (Konikow 2013 : 22). "[22] Tại Hoa Kỳ, những người sử dụng nước lớn nhất từ ​​các tầng chứa nước bao gồm tưới tiêu nông nghiệp và khai thác dầu và than. [23] " Tổng lượng nước ngầm tích lũy ở Hoa Kỳ tăng tốc vào cuối những năm 1940 và tiếp tục tỷ lệ tuyến tính gần như ổn định đến cuối thế kỷ. Ngoài các hậu quả môi trường được công nhận rộng rãi, sự suy giảm nguồn nước ngầm cũng ảnh hưởng xấu đến sự bền vững lâu dài của nguồn cung cấp nước ngầm để đáp ứng nhu cầu nước của Quốc gia. " [22]

Một ví dụ về cacbonat bền vững và quan trọng tầng chứa nước là Aquifer Edwards [24] ở trung tâm Texas. Tầng chứa nước carbonate này trong lịch sử đã cung cấp nước chất lượng cao cho gần 2 triệu người, và thậm chí ngày nay, đã đầy bởi vì một lượng lớn nước từ sông suối. rủi ro chính đối với tài nguyên này là sự phát triển của con người trên các khu vực nạp tiền.

Các thân cát không liên tục tại căn cứ của hệ tầng McM bồ ở vùng Athabasca Oil Sands ở phía đông bắc tỉnh Alberta, Canada, thường được gọi là tầng chứa nước Basal Water Sand (BWS). [25] Bị bão hòa với nước, chúng bị giam cầm bên dưới nước. cát bão hòa bitum không thấm nước được khai thác để thu hồi bitum để sản xuất dầu thô tổng hợp. Nơi chúng nằm sâu và nạp lại xảy ra từ các thành tạo cơ bản của người Devonia, chúng bị nhiễm mặn, và nơi chúng cạn và được nạp lại bởi nước thiên thạch, chúng không phải là nước mặn. BWS thường đặt ra các vấn đề cho việc thu hồi bitum, cho dù bằng phương pháp khai thác mỏ lộ thiên hay tại các phương pháp tại chỗ như thoát nước trọng lực hỗ trợ hơi nước (SAGD) và ở một số khu vực chúng là mục tiêu của nước thải tiêm. [26][27][28]

Xem thêm [ chỉnh sửa ]

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]

  1. ^ "aquitard: Định nghĩa từ". Đáp án.com. Lưu trữ từ bản gốc vào ngày 29 tháng 9 năm 2010 . Truy cập 6 tháng 9 2010 .
  2. ^ "Dự trữ nước ngọt khổng lồ nằm dưới đáy đại dương". Gizmag.com. Ngày 11 tháng 12 năm 2013 . Truy cập 15 tháng 12 2013 .
  3. ^ Đăng, V. E. A.; Groen, J.; Kooi, H.; Người, M.; Ge, S.; Edmunds, W. M. (2013). "Dự trữ nước ngầm ngoài khơi như một hiện tượng toàn cầu". Thiên nhiên . 504 (7478): 71 Tắt78. doi: 10.1038 / thiên nhiên12858. PMID 24305150.
  4. ^ "Đặc điểm hình thái của độ ẩm đất". Ces.ncsu.edu. Lưu trữ từ bản gốc vào ngày 9 tháng 8 năm 2010 . Truy xuất 6 tháng 9 2010 .
  5. ^ Cân bằng năng lượng của dòng nước ngầm áp dụng cho thoát nước ngầm trong đất dị hướng bằng ống hoặc mương có sức cản lối vào . Viện cải tạo và cải tạo đất quốc tế (ILRI), Wageningen, Hà Lan. Trực tuyến: [1]. Bài viết dựa trên: R.J. Oosterbaan, J. Boonstra và K.V.G.K. Rao, 1996, Tuy Sự cân bằng năng lượng của dòng nước ngầm. Được xuất bản trong V.P.Singh và B.Kumar (chủ biên), Suburface-Water Hydrology, trang 153 cạn60, Vol. 2 trong số các thủ tục của Hội nghị quốc tế về thủy văn và tài nguyên nước, New Delhi, Ấn Độ, 1993. Nhà xuất bản học thuật Kluwer, Dordrecht, Hà Lan. ISBN 976-0-7923-3651-8. Trên đường dây: [2]. Có thể tải xuống phần mềm "EnDrain" tương ứng từ: [3] hoặc từ: [4]
  6. ^ ILRI (2000), Thoát nước dưới bề mặt bởi các giếng (ống): Khoảng cách giữa các giếng cho các giếng xuyên hoàn toàn và một phần trong các tầng ngậm nước đồng nhất hoặc lớp có hoặc không có bất đẳng hướng và kháng lối vào 9 trang Nguyên tắc được sử dụng trong mô hình "WellDrain". Viện cải tạo và cải tạo đất quốc tế (ILRI), Wageningen, Hà Lan. Trực tuyến: [5]. Tải xuống phần mềm "WellDrain" từ: [6] hoặc từ: [7]
  7. ^ a b ] d e Assaad, Fakhry; LaMoreaux, Philip; Hughes, Travis (2004). Phương pháp thực địa cho các nhà địa chất và nhà địa chất học . Berlin, Đức: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. doi: 10.1007 / 978-3-662-05438-3. Sđt 3-540-40882-7.
  8. ^ a b Pettijohn, Francis; Potter, Paul; Người bao vây, Raymond (1987). Cát và sa thạch . New York: Khoa học mùa xuân + Truyền thông kinh doanh. doi: 10.1007 / 978-1-4612-1066-5. Sê-ri 980-0-387-96350-1.
  9. ^ Hẻm, William; Reilly, Thomas; Franke, O. (1999). Tính bền vững của tài nguyên nước ngầm (PDF) . Thông tư 1186. Denver, Colorado: Khảo sát địa chất Hoa Kỳ. tr. 8. đổi: 10,3133 / cir1186. Sđt 0-607-93040-3.
  10. ^ Dreybrodt, Wolfgang (1988). Các quá trình trong các hệ thống karst: vật lý, hóa học và địa chất . Berlin: Mùa xuân. trang 2 vang3. doi: 10.1007 / 978-3-642-83352-6. Sê-ri 980-3-642-83354-0.
  11. ^ a b Taylor, Charles (1997). Phân định các lưu vực nước ngầm và các khu vực nạp lại cho các suối cấp nước đô thị trong một hệ thống tầng chứa nước karst ở khu vực Elizabethtown, Bắc Kentucky (PDF) . Báo cáo điều tra tài nguyên nước 96-4254. Denver, Colorado: Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ. doi: 10.3133 / wri964254.
  12. ^ Taylor, Charles; Greene, bá tước (2008). "Đặc tính và phương pháp thủy văn được sử dụng trong nghiên cứu thủy văn karst." (PDF) . Kỹ thuật hiện trường để ước tính dòng nước giữa nước mặt và nước ngầm . Kỹ thuật và phương pháp 4 dây D2. Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ. tr. 107.
  13. ^ Đổi tên, R.; Cuckyham, K.; Zygnerski, M.; Wacker, M.; Shapiro, A.; Harvey, R.; Metge, D.; Osborn, C.; Ryan, J. (tháng 11 năm 2005). "Đánh giá tính dễ bị tổn thương của lĩnh vực giếng thành phố đối với sự ô nhiễm trong tầng nước ngầm Karst" . Khoa học địa chất và kỹ thuật . GeoScienceWorld. 11 (4): 320. doi: 10.2113 / 11.4.319.
  14. ^ Fetter, Charles (1988). Thủy văn ứng dụng . Columbus, Ohio: Merrill. trang 294 bóng295. Sđt 0-675-20887-4.
  15. ^ Scanlon, Bridget; Mace, Robert; Barrett, Michael; Smith, Brian (2003). "Chúng ta có thể mô phỏng nước ngầm trong khu vực trong hệ thống karst bằng mô hình môi trường xốp tương đương không? Nghiên cứu trường hợp, tầng nước ngầm Barton Springs Edwards, Hoa Kỳ" . Tạp chí thủy văn . Khoa học khác. 276 : 142. doi: 10.1016 / S0022-1694 (03) 00064-7.
  16. ^ a b Scholl, Ađam. "Phòng bản đồ: Vùng biển ẩn". Tạp chí Chính sách thế giới . Truy xuất 19 tháng 12 2012 .
  17. ^ Brown, Lester. "The Great Food Crisis of 2011." Foreign Policy Magazine10 January 2011.
  18. ^ ILRI (1989), Effectiveness and Social/Environmental Impacts of Irrigation Projects: a Review (PDF)In: Annual Report 1988 of the International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands, pp. 18–34
  19. ^ ILRI (2003), Drainage for Agriculture: Drainage and hydrology/salinity – water and salt balances. Lecture notes International Course on Land Drainage, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. Download from : [8]or directly as PDF : [9]
  20. ^ "The Great Artesian Basin" (PDF). Facts: Water Series. Queensland Department of Natural Resources and Water. Archived from the original (PDF) on 13 November 2006. Retrieved 3 January 2007.
  21. ^ Brittain, John (22 June 2015). "The International Atomic Energy Agency: Linking Nuclear Science and Diplomacy". Science and Diplomacy.
  22. ^ a b c Konikow, Leonard F. Groundwater Depletion in the United States (1900–2008) (PDF) (Report). Scientific Investigations Report. Reston, VA: U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey. tr. 63.
  23. ^ Zabarenko, Deborah (20 May 2013). "Drop in U.S. underground water levels has accelerated: USGS". Washington, DC: Reuters.
  24. ^ "Edwards Aquifer Authority". Edwardsaquifer.org. Retrieved 15 December 2013.
  25. ^ Joslyn North Mine Project: Environmental Impact Assessment Hydrologeology (PDF) (Report). Edmonton, Alberta: Deer Creek Energy. December 2005. p. 4. Archived from the original (PDF) on 2 December 2013.
  26. ^ Barson, D., Bachu, S. and Esslinger, P. 2001. Flow systems in the Mannville Group in the east-central Athabasca area and implications for steam-assisted gravity drainage (SAGD) operations for in situ bitumen production. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, vol. 49, no. 3, pp. 376–92.
  27. ^ Griffiths, Mary; Woynillowicz, Dan (April 2003). Oil and Troubled Waters: Reducing the impact of the oil and gas industry on Alberta’s water resources (PDF) (Report). Edmonton, Alberta: Pembina Institute.
  28. ^ FMFN (June 2012). Fort McKay’s Review of Teck Resources Ltd. – Frontier Oil Sands Mine Project Integrated Application (PDF) (Report). Fort McKay First Nation.

External links[edit]