Simulation of Ground-Water Flow in Southeastern Coastal Plain Clastic Aquifers in Georgia and Adjace pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:United States Geological

作者:Robert E. Faye

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1995-08

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9789992607978

丛书系列:

图书标签:

• Groundwater
• Coastal Plain
• Aquifers
• Georgia
• Alabama
• South Carolina
• Hydrology
• Simulation
• Water Resources
• Clastic Aquifers

区域水文地质学与地下水资源管理：美国东南部沿海平原砂岩含水层系统研究 本书聚焦于美国东南部沿海平原地区复杂的砂岩含水层系统，深入探讨其水文地质特征、地下水流动机制、水化学性质以及对区域可持续水资源管理的意义。该地区地质构造的独特性和水文地质单元的相互作用，使得对地下水资源的准确模拟与有效管理成为一项具有挑战性的任务。 第一部分：区域地质背景与水文地质分层 本区域横跨佐治亚州、阿拉巴马州和南卡罗来纳州的部分地区，地处北美东南部大西洋沿岸平原的内部。该区域的地质记录跨越了中生代（三叠纪、侏罗纪、白垩纪）到新生代（古近纪、新近纪），形成了多层、相互连接或隔绝的沉积岩序列。这些序列主要由砂岩、泥岩、页岩和少量碳酸盐岩组成。 1. 区域构造与地层序列： 东南部沿海平原的地层结构以自地表向深部倾斜（向东南方向）为主要特征，沉积物厚度随深度增加而显著变大。地层横向变化较大，这直接影响了含水层的渗透性和连通性。我们将详细分析主要水文地质单元的形成背景、岩性组合以及它们在水文循环中的作用。重点关注形成主要区域性含水层的砂岩地层——特别是中生代晚期和古近纪的沉积物——它们由松散的石英砂、粘土矿物和胶结物构成，其渗透率受胶结程度和压实作用的控制。 2. 水文地质单元的界定： 本书基于水文地质性质而非严格的地层学划分，界定了主要的含水层组（Aquifers）和隔水层（Aquitards/Aquicludes）。 浅层含水层系统： 主要由更新世和上新世的松散沉积物构成，通常与地表水体补给关系密切，对人类活动和地表污染敏感。分析其补给路径、侧向径流和季节性水位变化。 区域性深层砂岩含水层： 这是该地区重要的淡水资源。这些含水层通常被粘土层或低渗透性的页岩所隔开，形成受限（confined）的地下水系统。研究这些深层系统的水力梯度（Hydraulic Gradient）如何受控于其在构造高地（如阿巴拉契亚山脉前缘）的补给区和向大西洋的侧向渗漏。 隔水层的作用： 详细阐述粘土和页岩层在阻断或减缓垂直水力连通性中的关键作用。这些隔水层在维持不同含水层水头差异（Head Differences）方面至关重要，也是理解区域间水体交换速率的基础。 第二部分：地下水流动动力学模拟 本部分致力于量化和可视化该复杂含水层系统中的地下水流动模式。研究方法结合了现场观测数据、地球物理勘探结果和数值模拟技术。 1. 水力梯度与流向分析： 通过分析区域内大量监测井的水位观测数据，建立了区域性的等势线图。揭示地下水流动的宏观模式——通常是从地势较高的西北部向东南部的海洋方向流动。重点分析在不同地质剖面上，水力梯度如何因岩性变化（如砂岩厚度、裂隙发育程度）而急剧变化。 2. 含水层参数的确定： 地下水流动模拟的准确性依赖于对含水层参数的精确估计，包括： 水平渗透系数（Kx）和垂直渗透系数（Kz）： 探讨这些参数在不同地层和不同空间尺度上的变异性。特别关注砂岩中存在的层理、裂隙和断层结构如何影响各向异性渗透率。 储水系数（Storativity）和无效孔隙度（Effective Porosity）： 区分承压含水层和非承压含水层的储水机制差异。 3. 数值模型构建与校准： 采用成熟的地下水流动数值模型（如基于有限元或有限差分法），对整个区域的地下水系统进行三维离散化。模型校准过程详述了如何利用历史水位数据、基流测量数据以及地下水开采量等信息，调整模型参数，使其更好地反映实际的水文地质状态。模拟结果包括： 水流路径线的重建： 直观展示地下水从补给区到排泄区的运动轨迹，确定水文单元之间的相互影响范围。 水力平衡分析： 量化区域内的主要补给源（降水入渗、地表水侧向渗漏）和主要排泄项（开采、蒸散、基流至河流/海洋）。 第三部分：水化学特征与水-岩相互作用 水化学分析是理解地下水补给来源、水龄和潜在污染风险的关键工具。本研究利用稳定同位素、主要离子地球化学以及微量元素数据，构建了区域水化学指纹图谱。 1. 水化学分带与水质演变： 分析地下水从西部内陆向东南部海洋过渡过程中，水化学成分的变化趋势。通常表现为： 淡水区： 离子浓度相对较低，通常是碳酸氢盐-钙镁型水，与浅层雨水补给有关。 矿化水区： 随着水流路径的延长和水岩作用时间的增加，地下水逐渐富集氯离子、钠离子或硫酸根离子，水质向氯化物型水或硫酸盐型水转化。 2. 补给机制与水龄示踪： 利用氚（Tritium）和溶解气体等环境同位素，对深层地下水的滞留时间进行估算。这对于区分新生水和古老水（Paleowater）至关重要。高含盐量深层水体的同位素特征揭示了其可能与古代海水侵入或深层地热作用相关。 3. 潜在污染物迁移分析： 评估特定人为活动（如农业化肥、工业废弃物或油气勘探活动）对地下水质量的影响。通过污染物在不同地层中的迁移率和衰变过程分析，预测污染物羽流的扩散趋势，特别关注其在低渗透性隔水层中垂直迁移的风险。 第四部分：地下水资源的可持续性评估与管理策略 基于对水文地质系统动态和水化学特性的深入理解，本部分提出了针对佐治亚、阿拉巴马和南卡罗来纳州东南部沿海平原地下水资源管理的建议。 1. 水资源承载力分析： 根据区域的水文地质模型，评估当前和预测未来开采情景下的含水层响应。确定在不引起不可逆转的水位下降、地面沉降或海水入侵（针对沿海地区）的前提下，可持续的年开采量（Safe Yield）。 2. 人为干扰效应评估： 详细分析农业灌溉、城市供水以及工业用水对区域水力平衡的长期影响。重点研究大规模开采如何改变天然水力梯度，导致区域间水流方向的重新定向，例如可能加速深层古老水体的消耗，或影响河流基流。 3. 综合管理框架： 提出多层含水层系统协同管理的必要性。建议建立基于水文地质单元的动态管理区划，对主要补给区实施更严格的土地使用控制，并推广可持续的灌溉技术。同时，强调在沿海敏感区域建立预警机制，以监测和控制盐水入侵的风险。本书为该地区水资源规划者提供了坚实的科学基础和实用的决策工具。

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