지하수 수 문학은 성숙한 연구 분야입니다. 새로운 유형의 지하수 시스템을 발견한다는 아이디어는 거의 없을 것 같습니다. 그러나 Murray River System의 범람원에서 담수 렌즈는 처음 인상적, 반 직관적이며 신선한 지하수의 지속성에 불리한 조건 하에서 식염수 지하수에 떠 있습니다.
이 연구에서는 식염수 지하수의 강 유량과 담수 강을 향해 작용하는 식염수 지하수의 밀도 힘을 반대하는 부력 담수 렌즈 형태로 새로운 유형의 신선한 지하수 시스템이 발견됩니다. 이 발견은 담수 강에 인접한 염분 대수층에서 신선한 지하수가 발생하는 경우, 이전에 근거리 신선한 신체의 관찰에 기인 한 바와 같이 홍수 수수 재충전, 강 조건을 잃거나 다른 플러싱 메커니즘이 발생했음을 나타내는 것은 아닙니다. 오히려 새로 발견 된“부력 강기슭 담수 렌즈”와 관련이있을 수 있습니다.
배경
세계 대부분의 지하수는 식염수입니다. 식염수 지하수는 해수의 침입, 지하 미네랄의 용해, 침윤 강우량의 증발성, 인간 활동 (예 :농업, 채굴 등)을 포함하여 다양한 공급원에서 파생 될 수 있습니다. 식염수 지하수는 반 건조 및 건조한 환경의 얕은 대수층에서 흔하며, 강한 증발산은 강우 침투를 통해 지하로 운반되는 염을 집중시킬 수 있습니다. 예를 들어, Murray Basin (호주)에서, 이것은 해수의 두 배까지 지하수 염분을 이끌어 냈습니다.
머레이 분지의 식염수 지하수의 대부분은 머레이 강과 인접한 범람원을 향해 흐릅니다. Murray 강은 Murray-Darling Basin의 일부로 호주에서 가장 크고 가장 많이 착취 된 강 시스템이며 낮은 범위의 반 건조 기후 내에서 발생하는 광범위한 생태계의 생명체입니다. 강으로의 식염수 지하수 배출 관리는 대규모“소금 가로 채기 체계”의 형태로 중요한 엔지니어링 작업의 초점입니다 (MDBA, 2010). 이 계획의 의도는 식수 품질, 자르기 및 생태계 기능에 영향을 줄 수있는 임계 값 미만의 강 염을 유지하는 것입니다.
홍수 빈도와 크기의 감소는 Murray River Bloodplains 강에서 식생이 죽었다 (Deh, 2005). 범람원 식생과 강말화에 영향을 미치는 요인에 대한 조사는 식염수 범람원 대수층에서 담수를 발견하게되었습니다 (예 :Weaver, 2009). Saline River Murray Bloodplains에서 담수의 발생은 다양한 원인에 기인했으며, 가장 일반적으로 홍수의 침투뿐만 아니라 일부 지역의 지하수 수준은 일부 위치에서 강 수위보다 낮아서 손실 조건과 광범위한 담수 렌즈를 생성했습니다 (예 :Cartwright et al., 2010).
강에 인접한 식염수 대수층의 담수 (즉, 지하수 수준이 강 수위를 초과)는 이전에 홍수 재충전 및 현지 은행 저장을 포함한 일시적인 영향에 기인했습니다 (예 :Weaver, 2009; Awe, 2012). 이는 민물 렌즈가 강을 얻는 것에 인접한 범람원 대수층에서 지속될 수 있다는 개념이 강-대기업 인터페이스에서 작용하는 힘을 무시하는 것으로 보이기 때문입니다. 즉, 강이 바닷물을 얻는다면, 유압 및 수질 밀도, 즉 지하수 수준이 높고 지하수 밀도가 높기 때문에 강을 향해 행동합니다. 다시 말해, 담수가 하천을 향한 더 무거운 지하수의 흐름에 대해 "상류를 마이그레이션"할 수있는 방법은 없습니다.
부력 강기슭 담수 렌즈의 이론 및 실험실 시연
강을 얻는 강기관 구역에서 부력 담수 렌즈의 발생은 먼저 해안 대수층 상황에 일상적으로 적용되는 담수-소금 상호 작용 이론을 사용하여 탐구되었습니다. 그림 1에 표시된 단순화 된 개념 모델을 테스트했습니다. DU Commun (1828)의 고전적인 접근 방식 (즉, 소위 Ghyben-Herzberg 방정식)은 부력력이 강에 인접한 흐르는 바닷물 위에 담수 렌즈가 떠 다닐 수 있는지 여부를 결정하기 위해 조정되었습니다.
.Werner and Laattoe (2016)는 질량과 에너지 보존의 물리적 법칙과 지하수 흐름에 대한 Darcy의 법칙에 기초하여 Riparian Freshwater 렌즈가 그럴듯했으며 분석 솔루션은 렌즈의 정도와 강으로의 바닷물 배출 속도에 미치는 영향을 예측하기 위해 개발되었습니다. 새로운 이론은 또한 플러드 플레인 대수층에서 담수 렌즈가 발생하는지 여부에 대한 초기 결정에 유용한 스크리닝 도구로 입증되었습니다. 새로운 분석 솔루션의 렌즈 길이 추정치는 근거리 미주 신체를 드러낸 이전 강 머레이 홍수 지구 지구 물리학 조사와 거의 일치했습니다.
Werner et al. (2016)은 모래 탱크 실험을 사용하여 부력 강기슭 담수 렌즈에 대한 Werner and Laattoe의 (2016) 이론을 검증했습니다. 설정의 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.
다양한 저수지 수위를 사용하여 일련의 모래 탱크 실험을 수행했습니다. 실험실 조건에서 생성 된 담수 렌즈는 그림 3에 나와있는 예에서 볼 수 있듯이 Werner and Laattoe (2016)의 분석 솔루션에 의해 예측 된 렌즈와 밀접하게 일치했습니다. 분석 솔루션과 모래-탱크 결과 사이의 작은 불일치는 분산 효과가 무시할 수 없음을 나타 냈습니다.
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그 후, Werner (2017)는 Werner and Laattoe (2016) 분석 솔루션에 대한 수정을 개발하여 분산 효과를 설명하기 위해 경험적 요소를 적용 할 수 있도록. 
결론과 미래 방향 :
Werner and Laattoe (2016)가 발견 한 부력 강기슭 담수 렌즈는 Werner et al. (2016)은 현재 알려진 형태의 지하수 흐름 시스템에 추가됩니다. 이 렌즈의 타당성은 범람원의 염분 측정에 기초한 강 지하수 상호 작용의 해석이 재고해야 함을 의미합니다. 강 근처의 식염수 대수층의 신선한 지하수
미래의 작업은 자연 조건에서 이러한 시스템을 특성화하는 데 중점을 두어야합니다. 이들 렌즈의 형성 메커니즘과 취약성을 결정하기위한 추가 연구가 필요하다. 왜냐하면 그들은 식염수가 높은 식염수 조건에서 담수를 제공함으로써 강기슭 식생을 지원할 수 있기 때문이다.
.이러한 결과는 최근 지상 민물 렌즈와 활성 해수 침입의 급격한 인터페이스 모델의 분산을 설명하기 위해 기사 보정 계수에 설명되어 있으며, 저널 수자원 에 발표되었습니다. Werner and Laattoe (2016) 및 Werner et al. (2016), 수자원 연구에 발표. 이 작업은 Flinders University의 Adrian Werner가 수행했습니다.
참조 :
- Cartwright, I., Weaver, T.R., Simmons, C.T., Fifield, L.K., Lawrence, C.R., Chisari, R., Varley, S., 2010. 신체 수 문학 및 환경 동위 원소는 연령, 원산지 및 정기 렌즈의 저조도 렌즈의 저조도 렌즈의 저조도 렌즈의 안정성을 제한하기 위해 물리적 수 문학 및 환경 동위 원소를 제약으로 제한합니다. 수 문학 380 :203–221.
- deh, 2005. 남호주 Murray-Darling Basin의 토종 초목의 다이 백 :원인 및 증상, 환경 및 유산 부서, 남호주 정부, ISBN :1921018371.
- du Commun, J., 1828. 담수 스프링, 분수 등의 원인, American Journal of Science and Arts, Vol. XIV, 예술. XXV, New Haven.
- Mdba, 2010. 머레이에서 소금을 유지합니다. Murray-Darling Basin Authority, 캔버라, https://www.mdba.gov.au/sites/default/files/pubs/mdba-14165-brochure-web-fa.pdf.
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- Weaver, 2009. 주요 강, 육지 및 물 호주에서 담수 렌즈의 지속 가능성, PN30169, www.lwa.gov.au/node/2998.
- Werner, A.D., 2017. 지상용 담수 렌즈와 활성 해수 침입의 날카로운 인터페이스 모델의 분산을 설명하기위한 보정 요인, 수자원의 발전 102 :45-52.
- Werner, A.D., Kawachi, A., Laattoe, T., 2016. 강 얻기에 인접한 담수 렌즈의 타당성 :실험실 실험에 의한 검증, 수자원 연구 > 52 (11) :8487-8499.
- Werner, A.D., Laattoe, T., 2016. 안정적인 강변 환경에서의 지상 담수 렌즈 :발생 및 제어 요인, 수자원 연구 52 (5) :3654-3662.
