Lagi

11.7: Air Tanah - Geosains


11.7: Air Tanah - Geosains

11.7: Air Tanah - Geosains

Semua artikel yang diterbitkan oleh MDPI segera tersedia di seluruh dunia di bawah lisensi akses terbuka. Tidak diperlukan izin khusus untuk menggunakan kembali seluruh atau sebagian artikel yang diterbitkan oleh MDPI, termasuk gambar dan tabel. Untuk artikel yang diterbitkan di bawah lisensi Creative Common CC BY akses terbuka, bagian mana pun dari artikel dapat digunakan kembali tanpa izin asalkan artikel aslinya dikutip dengan jelas.

Makalah Fitur mewakili penelitian paling maju dengan potensi signifikan untuk dampak tinggi di lapangan. Makalah Fitur diajukan atas undangan individu atau rekomendasi oleh editor ilmiah dan menjalani tinjauan sejawat sebelum dipublikasikan.

Makalah Fitur dapat berupa artikel penelitian asli, studi penelitian baru yang substansial yang sering melibatkan beberapa teknik atau pendekatan, atau makalah tinjauan komprehensif dengan pembaruan singkat dan tepat tentang kemajuan terbaru di bidang yang secara sistematis mengulas kemajuan paling menarik dalam bidang ilmiah. literatur. Jenis makalah ini memberikan pandangan tentang arah penelitian di masa depan atau kemungkinan penerapannya.

Artikel Pilihan Editor didasarkan pada rekomendasi dari editor ilmiah jurnal MDPI dari seluruh dunia. Editor memilih sejumlah kecil artikel yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal yang mereka yakini akan sangat menarik bagi penulis, atau penting dalam bidang ini. Tujuannya adalah untuk memberikan gambaran tentang beberapa karya paling menarik yang diterbitkan di berbagai bidang penelitian jurnal.


Hubbert dan Rubey sedang membahas misteri geologis yang sudah lama ada. Telah diakui sejak awal 1800-an berdasarkan bukti lapangan bahwa pergerakan blok dorong yang sangat besar pada jarak yang cukup jauh telah terjadi di sepanjang patahan dorong dengan sudut kemiringan yang sangat rendah. Banyak patahan dorong telah dipetakan yang melibatkan ketebalan stratigrafi ribuan meter dan jarak tempuh puluhan kilometer. Yang tidak dipahami adalah mekanisme pergerakannya. Banyak perhitungan telah dilakukan di mana gaya tektonik horizontal atau geseran gravitasi telah digunakan sebagai mekanisme propulsi, tetapi semua telah kandas pada kebutuhan akan resistensi gesekan rendah yang tidak realistis pada bidang patahan. Ketika koefisien gesekan yang lebih realistis digunakan, analisis menunjukkan bahwa gaya horizontal yang diperlukan untuk menyebabkan gaya dorong akan menciptakan tegangan yang jauh melebihi kekuatan batuan yang diketahui.

Hubbert dan Rubey memecahkan paradoks mekanis ini dengan menerapkan teori kegagalan Mohr-Coulomb, seperti yang dikembangkan dalam Bagian 10.1, dalam formulasi tegangan efektifnya. Analisis mereka adalah yang pertama memperhitungkan keberadaan tekanan fluida pada patahan di kedalaman. Mereka memanfaatkan hubungan yang disajikan dalam Persamaan. (10.8), tetapi karena tampaknya masuk akal untuk bidang sesar halus, mereka menganggap kekuatan kohesif dapat diabaikan dan diatur c’ = 0. Kriteria kegagalan kemudian menjadi

(11.1)

di mana S&tau adalah kekuatan geser yang harus diatasi untuk memungkinkan gerakan, &sigma tegangan normal melintasi bidang patahan, P tekanan fluida, dan &phi’ sudut gesekan internal untuk antarmuka batuan-batuan. Mereka beralasan bahwa nilai yang besar dari P dalam Persamaan. (11.1) akan berfungsi untuk mengurangi komponen normal tegangan efektif pada bidang sesar dan karenanya mengurangi nilai kritis tegangan geser yang diperlukan untuk menghasilkan geser. Mereka menunjukkan bahwa gaya dorong horizontal yang diperlukan untuk menghasilkan tegangan geser yang berkurang ini tidak melebihi kekuatan batuan. Mereka mengacu pada pengukuran lapangan minyak untuk mendukung pendapat mereka bahwa tekanan fluida tinggi adalah kejadian umum di kedalaman. Perkembangan terbaru dalam pemahaman kita tentang sistem aliran regional (seperti yang dilaporkan dalam Bab 6) memperjelas bahwa tekanan fluida tinggi ini adalah hasil alami dari sistem pergerakan fluida bawah permukaan yang ada di lingkungan geologi heterogen di beberapa ribu meter atas. dari kerak bumi.

Gambar 11.1 mereproduksi diagram benda bebas Hubbert dan Rubey untuk balok dorong dimensi oleh didorong dari belakang ke bawah bidang miring miring &theta.

Gambar 11.1 Stres keseimbangan pada blok dorong pada gerakan baru jadi menuruni bidang patahan miring (setelah Hubbert dan Rubey, 1959).

Balok didorong bersama-sama oleh tegangan total, &sigmax + P, diterapkan pada tepi belakangnya dan komponen beratnya sejajar dengan kemiringan. Tegangan geser dibuat di dasar balok, dan pada titik selip yang baru mulai, &tau = S&tau, di mana S&tau adalah kekuatan geser bidang sesar seperti yang diberikan oleh Persamaan. (11.1). Kesetimbangan gaya yang bekerja pada bagian dengan ketebalan satuan yang tegak lurus terhadap diagram diberikan oleh:

(11.2)

di mana &rhoB, adalah massa jenis batuan. Hubbert dan Rubey memecahkan Persamaan. (11.2) untuk , panjang maksimum balok yang dapat digerakkan oleh mekanisme ini. Untuk membuat perhitungan seperti itu, perlu diketahui parameter geometrisnya, &theta dan , sifat mekanik, &psi’ dan &rhoB, dan nilai tekanan fluida, P, pada bidang patahan. Hubbert dan Rubey menyatakan parameter terakhir ini dalam hal rasio &lambda = p/&sigmaz. Mereka menyediakan tabel perhitungan nilai untuk lempengan batu setebal 6000 m yang bertumpu pada bidang patahan dengan perwakilan &psi’ dan &rhoB nilai-nilai. Untuk &theta nilai dalam rentang 0󈝶° dan &lambda nilai dalam kisaran 0𔂾.95, panjang maksimum balok yang dapat dipindahkan bervariasi dari 21 hingga 320 km. Panjang ini sesuai dengan jarak perjalanan yang diamati dari blok sesar dorong. Oleh karena itu Hubbert dan Rubey menyimpulkan bahwa pertimbangan tekanan fluida di air tanah di sekitar bidang patahan menghilangkan paradoks seputar mekanisme patahan dorong.


11.2 Daerah Aliran Sungai dan Anggaran

Tampilan peta cekungan drainase dengan aliran utama dan banyak anak sungai dengan pembagian drainase dalam garis merah putus-putus.

Unit dasar pembagian lanskap adalah cekungan drainase , juga dikenal sebagai tangkapan atau daerah aliran sungai. Dia adalah wilayah daratan yang menangkap curah hujan dan menyumbang limpasan ke sungai atau segmen sungai [ 4] . Pemisahan drainase adalah titik tinggi topografi lokal yang memisahkan satu cekungan drainase dari yang lain [ 5 ] . Air yang jatuh di satu sisi jurang mengalir ke satu aliran, dan air yang jatuh di sisi lain jurang mengalir ke aliran yang berbeda. Setiap anak sungai, anak sungai dan anak sungai memiliki cekungan drainasenya sendiri. Di daerah dengan topografi yang lebih datar, pembagian drainase tidak mudah diidentifikasi tetapi masih ada [ 6 ] .

Pemandangan miring dari cekungan drainase dan membagi Sungai Latorita, Rumania. Hulu adalah tempat aliran dimulai. Lebih kecil anak sungai aliran bergabung menuruni bukit untuk membuat batang sungai yang lebih besar. NS mulut adalah di mana aliran akhirnya mencapai ujungnya. Mulut sebagian besar sungai ada di laut. Namun, sejumlah sungai yang jarang tidak mengalir ke laut, melainkan berakhir di baskom tertutup (atau cekungan endorheik) di mana satu-satunya outlet adalah penguapan. Sebagian besar sungai di Great Basin Amerika Utara Barat berakhir di cekungan endorheik. Misalnya, di Salt Lake County, Utah, Little Cottonwood Creek dan Sungai Yordan mengalir ke Great Salt Lake yang endorheik di mana airnya menguap.

Cekungan drainase utama diberi kode warna agar sesuai dengan laut terkait. Cekungan tertutup (atau cekungan endorheik) ditampilkan dalam warna abu-abu. Aliran abadi mengalir sepanjang tahun. Aliran abadi terjadi di iklim lembab atau sedang di mana ada curah hujan yang cukup dan tingkat penguapan yang rendah. Ketinggian air naik dan turun dengan musim, tergantung pada debit. Aliran sesaat mengalir hanya pada saat hujan atau musim hujan. Di iklim kering , seperti Utah, banyak aliran sungai bersifat sementara . Aliran ini terjadi di iklim kering dengan jumlah curah hujan yang rendah dan tingkat penguapan yang tinggi. Saluran-salurannya sering kali kering atau arroyo sepanjang tahun dan alirannya yang tiba-tiba menyebabkan banjir bandang [ 7 ] .

Di sepanjang Front Wasatch Utah, daerah perkotaan yang membentang dari utara ke selatan dari Brigham City ke Provo, ada beberapa daerah aliran sungai yang ditetapkan sebagai &ldquo daerah perlindungan daerah aliran sungai&rdquo yang membatasi jenis penggunaan yang diizinkan di drainase tersebut untuk melindungi air kuliner. Anjing dan berenang dibatasi di daerah aliran sungai tersebut karena kemungkinan kontaminasi oleh bakteri dan zat berbahaya ke pasokan air Salt Lake City dan kotamadya sekitarnya.

Air dalam siklus air sangat mirip dengan uang dalam anggaran pribadi. Pendapatan termasuk curah hujan dan aliran dan aliran air tanah. Pengeluaran termasuk penarikan air tanah, penguapan, dan aliran dan aliran air tanah. Jika pengeluaran lebih besar dari pendapatan, anggaran air tidak seimbang. Dalam hal ini, air dikeluarkan dari tabungan, yaitu penyimpanan air, jika tersedia. Reservoir , salju , es , kelembaban tanah , dan akuifer semua melayani penyimpanan dalam anggaran air . Di daerah kering, air sangat penting untuk menopang aktivitas manusia . Memahami dan mengelola anggaran air merupakan tantangan politik dan sosial yang berkelanjutan.

Ahli hidrologi membuat anggaran air tanah dalam area yang ditentukan, tetapi umumnya dibuat untuk batas daerah aliran sungai (baskom), karena air tanah dan air permukaan lebih mudah diperhitungkan dalam batas-batas ini. Anggaran air dapat dibuat untuk batas negara bagian, kabupaten, atau akuifer juga. Anggaran air tanah merupakan komponen penting dari model hidrologi hidrologi menggunakan data terukur dengan alur kerja konseptual model untuk lebih memahami sistem air.

Nilai Anda:

Peringkat Anda:


Sejarah Hidrogeologi

Air memiliki kepentingan vital bagi umat manusia. Untuk alasan ini konstruksi struktur hidrolik kembali ke masa yang sangat awal. Tanggal pembangunan struktur hidrolik pertama tidak diketahui (Usul, 2001).

NS pekerjaan air tertua diketahui adalah (Usul, 2001):

  • Sistem irigasi yang dibangun di Mesopotamia, Mesir, Asia Tengah, dan Cina di sekitar sungai besar yang terkenal di wilayah ini,
    • sumur Arab,
    • Kanat Persia,
    • saluran air Romawi,

    Kanats digunakan untuk mengumpulkan air dari endapan kipas aluvial dan batuan sedimen lunak. Struktur ini mungkin digunakan pertama kali lebih dari 2500 tahun yang lalu di Iran. Teknik konstruksi menyebar dengan cepat ke timur ke Afghanistan dan ke barat ke Mesir.Dasar dari hidrogeologi dimulai pada abad ke-17 (Davis dan DeWiest, 1966). Pierre Perrault (1608-1680) mengukur curah hujan di lembah Sungai Seine antara tahun 1668 dan 1670. Dia kemudian memperkirakan limpasan dari cekungan tersebut. Edme Mariotte (1620-1684) mempelajari penguapan, infiltrasi dan kenaikan kapiler. Edmond Halley (1656-1742) mempelajari penguapan dari Laut Mediterania.

    Henry Darcy(1803-1858) adalah orang pertama yang menyatakan dengan jelas hukum matematika yang mengatur aliran air tanah (Davis dan DeWiest, 1966).

    Formulanya dikenal sebagai “Hukum Darcy”.

    Pengembangan formulanya adalah hasil eksperimen dengan pasir saring dan dipresentasikan pada tahun 1856. Hukum Darcy (rumus) disajikan dalam laporan pasokan air kota di kota Dijon.

    J. Boussinesq, J. Dupuit, P. Forcheimer dan A. Theim memberikan kontribusi penting untuk hidrogeologi (Todd dan Mays, 2005). Studi mereka tentang hidrolika air tanah. Peningkatan hidrogeolgi juga berlanjutdi abad ke-20.Banyak ilmuwan telah berkontribusi pada pengembangan hidrogeolgi. Beberapa ilmuwan ini adalah

    R. Dachler, J. Kozeny, H. Schoeller, dan G. Theim.

    Pada akhir abad ke-19 para ilmuwan di Amerika Serikat memainkan peran penting dalam pengembangan hidrogeologi.

    Yang paling penting dari ini adalah:

    A. Hazen, F.H. King, O.E. Meinzer, C.V. Theis, M.K. Hubbert, M.S. Hantush, CE Jacob, dan R.W. Stallman.

    NS. Piper, H.A. Jr. Stiff, MD Foster, I.I. Chebotarev, J.D. Hem, dan W. Back adalah para peneliti yang studinya telah memberikan kontribusi signifikan terhadap kemajuan dalam hidrogeologi kimia.


    11.7: Air Tanah - Geosains

    Semua artikel yang diterbitkan oleh MDPI segera tersedia di seluruh dunia di bawah lisensi akses terbuka. Tidak diperlukan izin khusus untuk menggunakan kembali seluruh atau sebagian artikel yang diterbitkan oleh MDPI, termasuk gambar dan tabel. Untuk artikel yang diterbitkan di bawah lisensi Creative Common CC BY akses terbuka, bagian mana pun dari artikel dapat digunakan kembali tanpa izin asalkan artikel aslinya dikutip dengan jelas.

    Makalah Fitur mewakili penelitian paling maju dengan potensi signifikan untuk dampak tinggi di lapangan. Makalah Fitur diajukan atas undangan individu atau rekomendasi oleh editor ilmiah dan menjalani tinjauan sejawat sebelum dipublikasikan.

    Makalah Fitur dapat berupa artikel penelitian asli, studi penelitian baru yang substansial yang sering melibatkan beberapa teknik atau pendekatan, atau makalah tinjauan komprehensif dengan pembaruan singkat dan tepat tentang kemajuan terbaru di bidang yang secara sistematis mengulas kemajuan paling menarik dalam bidang ilmiah. literatur. Jenis makalah ini memberikan pandangan tentang arah penelitian di masa depan atau kemungkinan penerapannya.

    Artikel Pilihan Editor didasarkan pada rekomendasi dari editor ilmiah jurnal MDPI dari seluruh dunia. Editor memilih sejumlah kecil artikel yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal yang mereka yakini akan sangat menarik bagi penulis, atau penting dalam bidang ini. Tujuannya adalah untuk memberikan gambaran tentang beberapa karya paling menarik yang diterbitkan di berbagai bidang penelitian jurnal.


    "Edisi ke-2 Ilmu Air Tanah oleh Charles R.Fitts mencakup banyak materi baru dan yang diperbarui baik di buku maupun di web...Buku Fitts ditulis dengan sangat baik untuk digunakan dalam kursus pengantar air tanah, terutama di tingkat sarjana." --Air Tanah, September–Oktober 2013

    Pujian untuk edisi pertama:
    "Ilmu Air Tanah akan berfungsi dengan baik sebagai teks untuk kursus pengantar air tanah. Grafiknya tajam dan jelas. Kumpulan data yang diperlukan untuk mengerjakan beberapa masalah dalam buku tersedia sebagai file teks dari Situs Web buku. Saya menemukan file-file ini untuk lengkap dan mudah dipahami. Referensinya mutakhir. ringkas, ditulis dengan baik, dan diilustrasikan dengan baik. " --Sean A. McKenna, Sanda National Labs, EOS TRANSACTIONS, Juli 2003

    "Ilmu Air Tanah disajikan dengan jelas, logis, dengan susunan huruf yang menarik, efektif, dan diagram yang tajam. Buku ini sangat saya dukung bagi mereka yang baru pertama kali terjun ke dunia ilmu air tanah." --David Sharpe, Survei Geologi Episode Kanada, Desember 2002

    “Tulisannya jelas dan akurat tanpa bertele-tele. Angka, referensi, dan pengindeksan juga dilakukan dengan baik. Referensi mencakup makalah klasik dan terbaru, dengan cakupan luas. Tidak mudah untuk melakukan begitu banyak topik dengan baik, tetapi buku Fitts berhasil." --Laura Toran, untuk AIR TANAH, 2003

    "Fitts mengambil pendekatan yang jelas dan fokus pada subjek. Angka-angka memiliki tampilan yang tajam dan rapi. Penulisan dan presentasinya jelas dan ekonomis. Fitts menekankan konsep daripada pengembangan formal, menghindari derivasi dan matematika jika memungkinkan. Saya menemukan karyanya Pendekatan ini sangat efektif, dan diharapkan akan menarik bagi gaya belajar kebanyakan siswa yang pertama-tama perlu membangun dasar yang sederhana dan konkret, didukung oleh intuisi mereka sendiri, sebelum mereka dapat mengabstraksikan konsep-konsep dalam ekspresi matematika.Ilmu Air Tanah adalah teks yang baik untuk kursus pengantar dalam air tanah." --Roger Beckie, Universitas British Columbia, untuk JURNAL ZONA VADOSE, November 2003

    "Teks ini harus menemukan pasar yang cocok dalam ilmu air tanah, terutama dengan instruktur yang lebih memilih perspektif matematika atau teknik untuk subjek. Meskipun teks menekankan pemodelan matematika dan aliran kontaminan, keseimbangan keseluruhan yang disediakan oleh perspektif geologi dari Bab 4 membuat itu pilihan yang cocok untuk setiap instruktur yang membutuhkan buku teks yang komprehensif, menarik secara visual, terorganisir dengan baik, dan didukung dengan baik tentang air tanah." --Robert A. Vargo, Departemen Ilmu Bumi, Universitas California, untuk Jurnal Asosiasi Sumber Daya Air Amerika


    Tonton videonya: Episod 9 - Air bawah tanah hydrogeology (Oktober 2021).