view in publisher's site

Investigation of transient freshwater storage in island aquifers

Highlights•Transient experimental data for a floating freshwater lens in an island aquifer during dry and wet periods is presented•Data show that the freshwater lens lost water slowly during the dry period but recovered rapidly during the wet period•Facilitating recharge during short duration rainfall events can greatly enhance the freshwater storage of island aquifersAbstractFresh groundwater in an island aquifer is an extremely important resource that is highly vulnerable to variations in natural weather cycles and climate change effects. On small islands, precipitation creates subsurface freshwater lenses that float on top of coalesced saltwater that has intruded from the surrounding seawater. The volume and shape of these highly vulnerable freshwater lenses depend on the size and shape of the island, underlying geology, and the rate and duration of groundwater recharge. This study focuses on the transient changes in freshwater storage volume within these lenses. We completed a sand tank experiment to visualize an evolving freshwater lens that undergoes a dry- and -wet recharge cycle resulting in forming a shrinking and an expanding lens. The physical experiments provided a dataset to develop a robust numerical model that can rigorously simulate different types of evolving transient freshwater lenses. Our laboratory data along with past literature information have indicated that the shrinking of a freshwater lens occurred at a slower rate relative to an expanding freshwater lens. This aspect of a rather rapid freshwater volume recovery was investigated further using the numerical model by imposing cyclic recharge patterns to study the impacts of shortened recharge periods on freshwater storage in island aquifers. The results show that a sustainable dynamic equilibrium condition can be achieved within a few cycles of periodic recharge. Unsustainable conditions were only encountered at extremely short recharge periods. The model was then extended to simulate a freshwater lens in Dauphin Island, Alabama, to assess changes in freshwater storage under realistic wet and dry recharge cycles. The experimental data together with the modeling results presented in this study provide a better understanding of transient changes in freshwater storage patterns in small islands.

بررسی ذخیره موقت آب شیرین در سفره‌های آب جزیره

کاره‌ای مهم: داده‌های آزمایشگاهی ناپایدار برای یک لنز آب شیرین شناور در یک آبخوان جزیره‌ای در طول دوره‌های خشک و مرطوب نشان می‌دهد که آب شیرین آب شیرین در طول دوره مرطوب به آرامی آب را از دست می‌دهد اما در طول دوره مرطوب به سرعت بهبود می‌یابد. این منبع بسیار آسیب‌پذیر است که نسبت به تغییرات در چرخه‌های آب و هوایی و اثرات تغییر آب و هوا بسیار آسیب‌پذیر است. در جزایر کوچک، بارش، لنزهای آب شیرین زیر سطحی ایجاد می‌کند که در بالای آب‌نمک اشباع‌شده شناور است که از آب دریا قطع شده‌است. حجم و شکل این لنزهای آب شیرین بسیار آسیب‌پذیر به اندازه و شکل جزیره، زمین‌شناسی زیربنایی و میزان و مدت تغذیه آب‌های زیر زمینی بستگی دارد. این مطالعه بر روی تغییرات گذرای در حجم ذخیره آب شیرین در داخل این لنزها تمرکز می‌کند. ما یک آزمایش تانک شنی را برای تجسم یک لنز آب شیرین در حال تکامل که تحت یک سیکل تغذیه خشک و مرطوب قرار دارد، تکمیل کردیم که منجر به تشکیل یک کاهش و یک لنز منبسط شونده می‌شود. آزمایش‌های فیزیکی یک مجموعه داده را برای توسعه یک مدل عددی قوی فراهم کردند که می‌تواند انواع مختلفی از لنزهای آب شیرین ناپایدار را شبیه‌سازی کند. داده‌های آزمایشگاهی ما همراه با اطلاعات پیشینه گذشته نشان می‌دهد که کاهش یک لنز آب شیرین با سرعت آهسته‌تر نسبت به یک لنز آب شیرین در حال توسعه رخ داده‌است. این جنبه از بهبود حجم آب شیرین نسبتا سریع با استفاده از مدل عددی با اعمال الگوهای تغذیه چرخه‌ای برای مطالعه اثرات دوره‌های تغذیه کوتاه بر ذخیره‌سازی آب شیرین در سفره‌های آب شیرین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که یک وضعیت تعادل دینامیکی پایدار را می توان در چند سیکل تغذیه دوره‌ای بدست آورد. شرایط unsustainable تنها در دوره‌های شدت تغذیه بسیار کوتاه مواجه شد. سپس این مدل برای شبیه‌سازی یک لنز آب شیرین در جزیره دوفن، آلاباما، برای ارزیابی تغییرات در ذخیره آب شیرین تحت چرخه‌های طبیعی مرطوب و مرطوب توسعه داده شد. داده‌های تجربی همراه با نتایج مدل‌سازی ارائه‌شده در این مطالعه، درک بهتری از تغییرات گذرای الگوهای ذخیره آب شیرین در جزایر کوچک ارایه می‌دهند.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.