Специальное хранилище - Specific storage

В области гидрогеология, свойства хранения физические свойства, которые характеризуют емкость водоносный горизонт выпустить грунтовые воды. Эти свойства хранимость (S), конкретное хранилище (S_s) и удельная доходность (S_у).

Они часто определяются с помощью некоторой комбинации полевых испытаний (например, испытания водоносного горизонта ) и лабораторные испытания образцов материала водоносного горизонта. Недавно эти свойства были также определены с использованием данных дистанционного зондирования, полученных из Интерферометрический радар с синтезированной апертурой^[1][2].

Хранение

Хранение или коэффициент хранения это объем воды, сброшенной из хранилища, на единицу снижения гидравлическая головка в водоносном горизонте, за единицу площадь водоносного горизонта. Хранение - это безразмерная величина, всегда больше 0.

${ displaystyle S = { frac {dV_ {w}} {dh}} { frac {1} {A}} = S_ {s} b + S_ {y} ,}$

• ${ displaystyle V_ {w}}$ объем воды, выпущенной из хранилища ([л³]);
• ${ displaystyle h}$ это гидравлическая головка ([L])
• ${ displaystyle S_ {s}}$ это конкретное хранилище
• ${ displaystyle S_ {y}}$ это удельная доходность
• ${ displaystyle b}$ толщина водоносного горизонта
• ${ displaystyle A}$ это площадь ([L²])

Ограниченный

Для замкнутого водоносного горизонта или водоема накопительная способность - это вертикально интегрированная удельная величина накопления. Удельный запас - это объем воды, высвобождаемой из одной единицы объема водоносного горизонта при падении напора на одну единицу. Это связано как со сжимаемостью водоносного горизонта, так и со сжимаемостью самой воды. Предполагая, что водоносный горизонт или аквитар однородный:

${ Displaystyle S = S_ {s} b ,}$

Неограниченный

Для неограниченного водоносного горизонта, storativity приблизительно равна удельная доходности (${ displaystyle S_ {y}}$) с момента выхода из конкретного хранилища (${ displaystyle S_ {s}}$) обычно на порядки меньше (${ Displaystyle S_ {s} б ll ! S_ {y}}$).

${ Displaystyle S = S_ {y} ,}$

В конкретное хранилище количество воды, которое составляет часть водоносный горизонт выбросы из хранилища на единицу массы или объема водоносного горизонта на единицу изменения гидравлического напора, оставаясь полностью насыщенными.

Специализированное хранилище масса воды, которая водоносный горизонт выбросы из хранилища, на массу водоносного горизонта, на единицу снижения гидравлического напора:

${ displaystyle (S_ {s}) _ {m} = { frac {1} {m_ {a}}} { frac {dm_ {w}} {dh}}}$

куда

${ displaystyle (S_ {s}) _ {m}}$ - это массовая память ([L⁻¹]);

${ displaystyle m_ {a}}$ - масса той части водоносного горизонта, из которой сбрасывается вода ([M]);

${ displaystyle dm_ {w}}$ - масса воды, выпущенной из хранилища ([M]); и

${ displaystyle dh}$ снижение гидравлическая головка ([L]).

Объемное удельное хранение (или же объемное хранилище) - объем воды, водоносный горизонт выбросы из хранилища, на объем водоносного горизонта, на единицу снижения гидравлического напора (Freeze and Cherry, 1979):

${ displaystyle S_ {s} = { frac {1} {V_ {a}}} { frac {dV_ {w}} {dh}} = { frac {1} {V_ {a}}} { frac {dV_ {w}} {dp}} { frac {dp} {dh}} = { frac {1} {V_ {a}}} { frac {dV_ {w}} {dp}} gamma _ {w}}$

куда

${ displaystyle S_ {s}}$ объемный удельный объем хранения ([L⁻¹]);

${ displaystyle V_ {a}}$ - это общий объем той части водоносного горизонта, из которой сбрасывается вода ([L³]);

${ displaystyle dV_ {w}}$ объем воды, выпущенной из хранилища ([л³]);

${ displaystyle dp}$ снижение давление (N • м⁻² или [ML⁻¹Т⁻²]) ;

${ displaystyle dh}$ снижение гидравлическая головка ([Земельные участки

${ displaystyle gamma _ {w}}$ это конкретный вес воды (N • м⁻³ или [ML⁻²Т⁻²]).

В гидрогеология, объемное удельное хранение встречается гораздо чаще, чем массовая память. Следовательно, термин конкретное хранилище обычно относится к объемное удельное хранение.

С точки зрения измеримых физических свойств конкретное хранилище можно выразить как

${ displaystyle S_ {s} = gamma _ {w} ( beta _ {p} + n cdot beta _ {w})}$

куда

${ displaystyle gamma _ {w}}$ это конкретный вес воды (N • м⁻³ или [ML⁻²Т⁻²])

${ displaystyle n}$ это пористость материала (безразмерное соотношение между 0 и 1)

${ displaystyle beta _ {p}}$ это сжимаемость объемного материала водоносного горизонта (м²N⁻¹ или [LM⁻¹Т²]), и

${ displaystyle beta _ {w}}$ - сжимаемость воды (м²N⁻¹ или [LM⁻¹Т²])

Термины сжимаемости связывают данное изменение напряжения с изменением объема (деформацией). Эти два термина можно определить как:

${ displaystyle beta _ {p} = - { frac {dV_ {t}} {d sigma _ {e}}} { frac {1} {V_ {t}}}}$

${ displaystyle beta _ {w} = - { frac {dV_ {w}} {dp}} { frac {1} {V_ {w}}}}$

куда

${ displaystyle sigma _ {e}}$ это эффективный стресс (Н / м² или [MLT⁻²/ Л²])

Эти уравнения связывают изменение общего объема воды (${ displaystyle V_ {t}}$ или же ${ displaystyle V_ {w}}$) на изменение приложенного напряжения (эффективное напряжение - ${ displaystyle sigma _ {e}}$ или поровое давление - ${ displaystyle p}$) на единицу объема. Сжимаемости (а значит, и S_s) можно оценить с помощью лабораторных испытаний консолидации (в аппарате, называемом консолидометром), используя теорию консолидации механика грунта (разработан Карл Терзаги ).

Удельная доходность

Значения удельной доходности по Джонсону (1967).

Материал	Удельная доходность (%)
	мин	средний	Максимум
Неконсолидированные депозиты
Глина	0	2	5
Песчаная глина (грязь)	3	7	12
Ил	3	18	19
Хороший песок	10	21	28
Средний песок	15	26	32
Крупнозернистый песок	20	27	35
Гравийный песок	20	25	35
Мелкий гравий	21	25	35
Средний гравий	13	23	26
Крупный гравий	12	22	26
Консолидированные депозиты
Мелкозернистый песчаник		21
Среднезернистый песчаник		27
Известняк		14
Сланец		26
Алевролит		12
Туф		21
Прочие депозиты
Дюнный песок		38
Лесс		18
Торф		44
Тилль, преимущественно ил		6
Тилль, преимущественно песок		16
Тилль, преимущественно гравий		16

Удельная доходность, также известная как дренируемая пористость, представляет собой отношение, меньшее или равное эффективная пористость, с указанием объемной доли массы водоносный горизонт объем, который будет давать данный водоносный горизонт, когда вся вода выйдет из него под действием сил тяжести:

${ displaystyle S_ {y} = { frac {V_ {wd}} {V_ {T}}}}$

куда

${ displaystyle V_ {wd}}$ объем слитой воды, и

${ displaystyle V_ {T}}$ общий объем породы или материала

Он в основном используется для безнапорных водоносных горизонтов, поскольку упругий накопительный компонент, ${ displaystyle S_ {s}}$, относительно невелика и обычно имеет незначительный вклад. Удельный выход может быть близок к эффективной пористости, но есть несколько тонких моментов, которые делают это значение более сложным, чем кажется. Некоторое количество воды всегда остается в пласте даже после дренажа; он цепляется за песчинки и глину в пласте. Кроме того, значение удельного выхода может не быть полностью реализовано в течение очень долгого времени из-за осложнений, вызванных ненасыщенным потоком. Проблемы, связанные с ненасыщенным потоком, моделируются с помощью численного решения Уравнение Ричардса, что требует оценки удельной урожайности или численного решения Уравнение скорости влажности почвы, что не требует оценки удельной доходности.

Смотрите также

• Тест водоносного горизонта
• Механика грунта
• Уравнение потока грунтовых вод описывает, как эти термины используются в контексте решения проблем, связанных с потоком грунтовых вод.

Рекомендации

• Фриз, Р.А. и Дж. Вишня. 1979 г. Грунтовые воды. Прентис-Холл, Инк. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси. 604 с.
• Джонсон, А. 1967 г. Удельный доход - подборка значений удельного расхода для различных материалов. Документ Геологической службы США по водоснабжению 1662-D. 74 с.
• Моррис, Д.А. и А. Джонсон. 1967 г. Резюме гидрологических и физических свойств горных пород и материалов почвы, проанализированных Гидрологической лабораторией Геологической службы США 1948-1960 гг.. Документ Геологической службы США по водоснабжению 1839-D. 42 п.
• Де Вист, Р. Дж. (1966). О коэффициенте накопления и уравнениях стока подземных вод. Журнал геофизических исследований, 71 (4), 1117-1122.

Специфический