Denizaltı yeraltı suyu deşarjı - Submarine groundwater discharge

Denizaltı yeraltı suyu deşarjı (SGD), genellikle kıyı bölgelerinde meydana gelen hidrolojik bir süreçtir. Taze ve acı suların denizaltı girişi olarak tanımlanır. yeraltı suyu karadan denize. Denizaltı Yeraltı Suyu Deşarjı, kara ve deniz arasında hidrolik bir eğime neden olan çeşitli zorlama mekanizmaları tarafından kontrol edilir.[1] Farklı bölgesel ortamlar göz önünde bulundurulduğunda deşarj, ya (1) karstik ve kayalık alanlardaki çatlaklar boyunca odaklanmış bir akış, (2) yumuşak çökeltilerde dağılmış bir akış veya (3) deniz sedimanlarında deniz suyunun yeniden sirkülasyonu şeklinde gerçekleşir. Denizaltı Yeraltı Suyu Deşarjı, kıyı biyojeokimyasal süreçlerinde ve açık deniz plankton patlamalarının oluşumu, hidrolojik döngüler ve besinlerin, eser elementlerin ve gazların salınımı gibi hidrolojik döngülerde önemli bir rol oynar.[2][3][4][5] Kıyı ekosistemlerini etkiler ve binlerce yıldır yerel topluluklar tarafından tatlı su kaynağı olarak kullanılmıştır.[6]

Zorlama mekanizmaları

Kıyı bölgelerinde yeraltı suyu ve deniz suyu akışları çeşitli faktörler tarafından yönlendirilir. Her iki su türü de gelgit pompalama, dalgalar, dip akıntıları veya yoğunluğa bağlı nakliye süreçleri nedeniyle deniz çökeltilerinde dolaşabilir. Meteorik tatlı sular, sınırlı ve serbest akiferler boyunca denize deşarj olabilir veya deniz suyunun yeraltı suyu yüklü akiferlere girmesi karşıt süreci gerçekleşebilir.[1] Hem tatlı hem de deniz suyunun akışı, esas olarak kara ve deniz arasındaki hidrolik gradyanlar ve her iki sular arasındaki yoğunluk farklılıkları ve tortuların geçirgenlikleri tarafından kontrol edilir.

Drabbe ve Badon-Ghijben'e göre (1888)[7] ve Herzberg (1901)[8] Deniz seviyesinin (z) altındaki tatlı su merceğinin kalınlığı, deniz seviyesinin (h) üzerindeki tatlı su seviyesinin kalınlığına karşılık gelir:

z = ρf / ((ρs-ρf)) * h

Z, tuzlu su-tatlı su ara yüzü ile deniz seviyesi arasındaki kalınlıktır, tatlı su merceğinin tepesi ile deniz seviyesi arasındaki kalınlıktır, ρf tatlı su yoğunluğu ve ρs tuzlu suyun yoğunluğudur. Tatlı su (ρf = 1.00 g • cm-3) ve deniz suyu (ρs = 1.025 g • cm-3) denkleminin (2) yoğunlukları aşağıdakileri kolaylaştırır:

z = 40 * h

Birlikte Darcy Yasası kıyı şeridinden iç bölgeye kadar olan tuz kama uzunluğu şu şekilde hesaplanabilir:

L = ((ρs-ρf) Kf m) / (ρf Q)

Kf hidrolik iletkenlik olduğunda, m akifer kalınlığı ve Q deşarj hızıdır.[9] İzotropik bir akifer sistemi varsayıldığında, bir tuzlu kamanın uzunluğu yalnızca hidrolik iletkenliğe ve akifer kalınlığına bağlıdır ve deşarj hızıyla ters orantılıdır. Bu varsayımlar yalnızca akifer sistemindeki hidrostatik koşullar altında geçerlidir. Genel olarak, tatlı ve tuzlu su arasındaki arayüz, difüzyon / dispersiyon veya yerel anizotropi nedeniyle bir geçiş bölgesi oluşturur.[10]

Yöntemler

Denizaltı Yeraltı Suyu Deşarjı ile ilgili ilk çalışma, denizaltı yaylarının denizciler için riski üzerine spekülasyon yapan Sonrel (1868) tarafından yapılmıştır. Ancak 1990'ların ortalarına kadar SGD, bilim camiası tarafından pek tanınmadı çünkü tatlı su deşarjını tespit etmek ve ölçmek zordu. SGD'yi incelemek için ilk ayrıntılı yöntem, kullanan Moore (1996) tarafından yapılmıştır. radyum-226 yeraltı suyu için bir izleyici olarak. O zamandan beri deşarj oranlarını tespit etmek ve ölçmek için çeşitli yöntemler ve araçlar geliştirildi.

Radyum-226

Denizaltı Yeraltı Suyu Deşarjını bölgesel bazda tespit eden ve ölçen ilk çalışma Moore (1996) tarafından Güney Atlantik Körfezi kapalı Güney Carolina. Kıyıya yakın su sütununda ve kıyı şeridinden yaklaşık 100 kilometreye (62 mil) kadar yükselmiş radyum-226 konsantrasyonlarını ölçtü. Radyum-226 bir bozunma ürünüdür toryum-230 sedimanlar içinde üretilen ve nehirler tarafından beslenen. Bununla birlikte, bu kaynaklar çalışma alanında bulunan yüksek konsantrasyonları açıklayamıyor. Moore (1996), radyum-226 ile zenginleştirilmiş denizaltı yeraltı suyunun yüksek konsantrasyonlardan sorumlu olduğunu varsaydı. Bu hipotez, dünyanın dört bir yanındaki tesislerde defalarca test edilmiş ve her sitede onaylanmıştır.[11]

Sızıntı ölçer

Lee (1977)[12] bir numune alma portuna bağlı bir oda ve bir plastik poşetten oluşan bir sızıntı ölçer tasarladı. Hazne tortu içerisine sokulur ve tortulardan boşalan su plastik torba içerisinde tutulur. Zamanla plastik torba içinde kalan su hacmindeki değişim tatlı su akışını temsil eder.

Gözenek suyu profilleri

Schlüter ve ark. (2004)[13] klorür gözenek suyu profilleri, denizaltı yeraltı suyu deşarjını araştırmak için kullanılabilir. Klorür, deniz suyunda zenginleştirildiği ve yeraltı suyunda tükendiği için koruyucu bir izleyici olarak kullanılabilir. Üç farklı klorür gözenekli su profili şekli, deniz çökeltileri içindeki üç farklı taşıma modunu yansıtır. Derinlikle sabit konsantrasyonları gösteren bir klorür profili, denizaltı yeraltı suyunun bulunmadığını gösterir. Doğrusal bir düşüşe sahip bir klorür profili, yeraltı suyu ile deniz suyu arasında yaygın bir karışımı gösterir ve içbükey şekilli bir klorür profili, aşağıdan gelen denizaltı yeraltı suyunun olumsuz bir karışımını temsil eder.

Ayrıca bakınız

  • Wonky delik mercan ve tortu kaplı tortu dolu eski nehir kanalları için tatlı su denizaltı çıkış noktaları

Referanslar

  1. ^ a b William C.Burnett, Bokuniewicz, Henry, Huettel, Markus, Moore, Willard S., Taniguchi, Makoto. "Kıyı bölgesine yeraltı suyu ve boşluk suyu girişleri", Biyojeokimya, Cilt 66, 2003, Sayfa 3–33.
  2. ^ Claudette Spiteri, Caroline P. Slomp, Matthew A. Charette, Kagan Tuncay, Christof Meile. "Bir yeraltı haliçinde (Waquoit Bay, MA, ABD) akış ve besin dinamikleri: Saha verileri ve reaktif taşıma modellemesi", Geochimica et Cosmochimica Açta, Cilt 72, Sayı 14, 15 Temmuz 2008, Sayfalar 3398–3412.
  3. ^ Caroline P. Slomp, Philippe Van Cappellen. "Denizaltı yeraltı suyu deşarjı yoluyla kıyı okyanusuna besin girdileri: kontroller ve potansiyel etki", Hidroloji Dergisi, Cilt 295, Sayılar 1-4, 10 Ağustos 2004, Sayfa 64-86.
  4. ^ Moore, Willard S. (1996). "226Ra zenginleştirmeleriyle ortaya çıkan kıyı sularına büyük yeraltı suyu girdileri". Doğa. 380: 612–614. doi:10.1038 / 380612a0.
  5. ^ Matthew A. Charette, Edward R. Sholkovitz. "Bir yeraltı haliçinde iz element döngüsü: Bölüm 2. Gözenek suyunun jeokimyası", Geochimica et Cosmochimica Açta, Cilt 70, Sayı 4, 15 Şubat 2006, Sayfalar 811–826.
  6. ^ Moosdorf, N .; Oehler, T. (2017/08/01). "Taze denizaltı yeraltı suyu deşarjının toplumsal kullanımı: gözden kaçan bir su kaynağı". Yer Bilimi Yorumları. 171: 338–348. doi:10.1016 / j.earscirev.2017.06.006. ISSN  0012-8252.
  7. ^ Drabbe, J., Badon-Ghijben W., 1888. Nota in verband met de voorgenomen putboring nabij Amsterdam (Amsterdam yakınlarında önerilen kuyu sondajının olası sonuçlarına ilişkin notlar). Tijdschrift van het Koninklinjk Instituut van Ingenieurs. Lahey 1888/9: 8–22
  8. ^ Herzberg, B. 1901. Die Wasserversorgung einiger Nordseebader. Gasbeleuchtung und Wasserversorgung 44: 815–819, 842–844
  9. ^ Domenico, E. P. & Schwartz, F. W .; 1998. Fiziksel ve kimyasal hidrojeoloji. 2. baskı New York. John Wiley & Sons Inc.: 506
  10. ^ Stuyfzand, P. J .; 1993. Batı Hollanda'nın Kıyı Kumulunun Hidrokimyası ve Hidrolojisi. Doktora tezi, Vrije Universiteit Amsterdam: 367.
  11. ^ Moore, Willard (2010). "Denizaltı Yeraltı Suyu Deşarjının Okyanus Üzerindeki Etkisi". Deniz Bilimi Yıllık İncelemesi. 2: 345–374. doi:10.1146 / annurev-marine-120308-081019. PMID  21141658.
  12. ^ David Robert Lee. "Haliçlerde ve göllerde sızıntı akışını ölçmek için bir cihaz", Limnoloji ve Oşinografi, Cilt 22, 1977, s. 140–147
  13. ^ Schlüter, M .; Sauter, E.J .; Andersen, C.E .; Dahlgaard, H .; Dando, Halkla İlişkiler (2004). "Eckernforde Körfezi'ndeki (Batı Baltık Denizi) denizaltı yeraltı suyu tahliyesi için mekansal dağılım ve bütçe". Limnoloji ve Oşinografi. 49: 157–167. doi:10.4319 / lo.2004.49.1.0157.