อุทกธรณีวิทยา
อุทกธรณีวิทยาเป็นการศึกษาเกี่ยวกับน้ำใต้ผิวดิน วิธีการกักเก็บในชั้นหินอุ้มน้ำ วิธีการไหลผ่านหินที่มีรูพรุนและรอยแตกภายใต้กฎของดาร์ซี และวิธีการสูบน้ำขึ้นมาใช้และการปนเปื้อน
Definition
อุทกธรณีวิทยา (hydrogeology) คือการศึกษาการเกิด การเคลื่อนที่ และคุณภาพของน้ำในเขตอิ่มตัวใต้ผิวดิน ซึ่งควบคุมโดยกฎของดาร์ซีและคุณสมบัติการกักเก็บและการส่งผ่านของวัสดุทางธรณีวิทยา
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมคุณสมบัติของชั้นหินอุ้มน้ำและกฎการไหลของตัวกลางที่มีรูพรุนที่ควบคุมน้ำใต้ผิวดิน การวิเคราะห์ระบบการไหลของน้ำใต้ดินและการเติมน้ำ การคำนวณทางชลศาสตร์ของบ่อน้ำบาดาล และการขนส่งสารปนเปื้อนที่ละลายน้ำได้ โดยกล่าวถึงชั้นใต้ผิวดินที่อิ่มตัวเป็นขอบเขตการไหล ซึ่งเสริมอุทกวิทยาผิวดินและการแบ่งส่วนน้ำในดินที่กล่าวถึงในพื้นที่วงจรทางอุทกวิทยา
Sub-topics
Core questions
- ชั้นหินอุ้มน้ำคืออะไร และกฎของดาร์ซีและสภาพนำน้ำทางชลศาสตร์อธิบายการไหลผ่านชั้นหินอุ้มน้ำได้อย่างไร?
- ระบบการไหลของน้ำใต้ดินจัดระเบียบตัวเองระหว่างพื้นที่เติมน้ำและพื้นที่ระบายน้ำได้อย่างไร?
- การสูบน้ำจากบ่อทำให้ระดับน้ำลดลงได้อย่างไร และการทดสอบการสูบน้ำเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับชั้นหินอุ้มน้ำ?
- สารปนเปื้อนที่ละลายน้ำเคลื่อนที่และแพร่กระจายในน้ำใต้ดินได้อย่างไร?
Key concepts
- ชั้นหินอุ้มน้ำ ชั้นหินกักน้ำ และความพรุน
- ระดับน้ำทางชลศาสตร์และสภาพนำน้ำทางชลศาสตร์
- กฎของดาร์ซี
- การเติมน้ำและการระบายน้ำ
- ชลศาสตร์ของบ่อน้ำบาดาลและการลดระดับน้ำ
- การพาและการแพร่กระจายของสารปนเปื้อน
Key theories
- กฎของดาร์ซี
- ปริมาตรการไหลของน้ำผ่านตัวกลางที่มีรูพรุนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความชันทางชลศาสตร์และสภาพนำน้ำทางชลศาสตร์ กฎเชิงประจักษ์นี้เป็นรากฐานสำคัญสำหรับการวิเคราะห์น้ำใต้ดินเชิงปริมาณเกือบทั้งหมด
- ชลศาสตร์บ่อน้ำบาดาลแบบชั่วคราว (วิธีแก้ปัญหาของไธส์)
- วิธีแก้ปัญหาของไธส์อธิบายการลดระดับน้ำที่ขึ้นกับเวลาซึ่งเกิดจากการสูบน้ำจากบ่อในชั้นหินอุ้มน้ำแบบจำกัด ทำให้สามารถประมาณค่าสภาพส่งน้ำและสภาพกักเก็บของชั้นหินอุ้มน้ำจากข้อมูลการทดสอบการสูบน้ำได้
- การพาและการแพร่กระจายของสารละลาย
- สารปนเปื้อนที่ละลายน้ำจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับความเร็วเฉลี่ยของน้ำใต้ดิน (การพา) ในขณะที่แพร่กระจายโดยการแพร่กระจายเชิงกลและการแพร่กระจายระดับโมเลกุล ซึ่งเป็นกรอบแนวคิดที่รองรับการคาดการณ์การเคลื่อนที่ของมลพิษและการฟื้นฟูชั้นหินอุ้มน้ำ
Clinical relevance
น้ำใต้ดินเป็นแหล่งน้ำดื่มและน้ำเพื่อการชลประทานส่วนใหญ่ทั่วโลก สาขาวิชานี้เป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาและปกป้องแหล่งน้ำบาดาล การประเมินและการฟื้นฟูชั้นหินอุ้มน้ำที่ปนเปื้อน การจัดการการลดลงของชั้นหินอุ้มน้ำและการรุกล้ำของน้ำเค็ม และการวิเคราะห์ระบบนิเวศที่พึ่งพาน้ำใต้ดิน
History
อุทกธรณีวิทยาเชิงปริมาณเริ่มต้นจากการทดลองของดาร์ซีในปี 1856 เกี่ยวกับการไหลผ่านทราย ซึ่งได้รับการขยายโดยดูปุยต์ เทียม และคนอื่นๆ ไปยังบ่อน้ำบาดาล และได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยวิธีแก้ปัญหาชั่วคราวของไธส์ในปี 1935 หนังสือปี 1979 โดยฟรีซและเชอร์รี่ได้สังเคราะห์สาขาวิชานี้และช่วยสร้างอุทกธรณีวิทยาสมัยใหม่ รวมถึงการศึกษาการขนส่งสารปนเปื้อน
Key figures
- R. Allan Freeze
- John A. Cherry
- Charles V. Theis
- Henry Darcy
Related topics
Seminal works
- freeze1979
- fetter2001
- theis1935
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างชั้นหินอุ้มน้ำและน้ำใต้ดินคืออะไร?
- น้ำใต้ดินคือน้ำที่อยู่ในเขตอิ่มตัว ในขณะที่ชั้นหินอุ้มน้ำคือชั้นหินหรือตะกอนที่มีความซึมผ่านได้มากพอที่จะกักเก็บและส่งผ่านน้ำในปริมาณที่ใช้งานได้ ชั้นที่มีความซึมผ่านต่ำที่ขัดขวางการไหลเรียกว่าชั้นหินกักน้ำหรือชั้นหินกันน้ำ
- น้ำใต้ดินไหลใต้ดินในแม่น้ำหรือไม่?
- โดยทั่วไปแล้วไม่ ยกเว้นในบางพื้นที่หินปูนที่มีถ้ำ น้ำใต้ดินจะเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ผ่านรูพรุนและรอยแตกของหินและตะกอนตามความชันทางชลศาสตร์ ซึ่งมักจะเคลื่อนที่เพียงไม่กี่เมตรต่อปี ไม่ใช่เป็นลำธารใต้ดินที่เปิดโล่ง