Mô hình hóa và phân tích xâm nhập nước biển vào tầng nước ngầm ven biển ở phía Đông Cap-Bon, Tunisia

Transport in Porous Media - 2001
Claudio Paniconi1, Ihsen Khlaifi2, Giuditta Lecca1, Andrea Giacomelli1, Jamila Tarhouni2
1Research and Development in Sardinia (CRS4), Center for Advanced Studies, Cagliari, Italy
2Institut National Agronomique de Tunisie (INAT), Tunis, Tunisia

Tóm tắt

Mô hình số xử lý dòng chảy bão hòa không đồng nhất phụ thuộc vào mật độ và việc vận chuyển muối hòa tan được sử dụng để điều tra sự xảy ra của việc xâm nhập nước biển vào tầng nước ngầm ‘Korba’ ở bờ biển phía Đông của Cap-Bon, miền Bắc Tunisia. Chúng tôi xem xét sự tương tác giữa các chế độ bơm và các kịch bản nạp nước và tác động của chúng đến sự phân bố nước mặn. Các mô phỏng tập trung địa phương hơn được sử dụng để xem xét, trong các mặt cắt đứng, tác động của vị trí giếng và loại đất cũng như vai trò của vùng không bão hòa trong các hành động phục hồi có thể. Các mô phỏng thăm dò gợi ý những tương tác thú vị giữa vùng không bão hòa và giao diện nước mặn - nước ngọt với những tác động có thể đối với việc khai thác nước ngầm từ các tầng nước ngầm ven biển nông không bị giới hạn, trong một trường hợp liên quan đến phản hồi giữa việc xâm nhập nước biển và các gradient áp suất cao xung quanh vùng hạ thấp do bơm gây ra, và trong một trường hợp khác là sự dịch chuyển giao diện kiểu ngưỡng đối với các loại đất chặt như đất sét. Các bước xử lý số liệu thực hiện trong nghiên cứu GIS và mô hình này được mô tả khá chi tiết, và một đánh giá quan trọng được đưa ra về tính khả dụng của dữ liệu và các yêu cầu cần thiết để giám sát và mô hình hóa thành công các rủi ro xâm nhập nước biển trong các tầng nước ngầm ven biển bị khai thác nặng nề như những gì được tìm thấy trong các khu vực bán khô hạn của lưu vực Địa Trung Hải. Nghiên cứu chỉ ra rằng, với sự hỗ trợ của GIS, thông tin đáng tin cậy có thể được thu thập từ bản đồ, khảo sát và các nguồn dữ liệu địa không gian và địa chất thủy văn khác, một phương pháp cần thiết ở nhiều khu vực trên thế giới có vấn đề tài nguyên nước nghiêm trọng nhưng với các phương tiện hạn chế để thực hiện các hoạt động thu thập dữ liệu và giám sát môi trường một cách có hệ thống. Tuy nhiên, cần có sự giám sát mạnh mẽ hơn đối với các tham số và quy trình liên quan và sự phối hợp chặt chẽ hơn giữa giám sát và mô hình hóa được nhấn mạnh. Một ý tưởng về mức độ khai thác thái quá của tầng nước ngầm Korba được thu nhận bằng cách kiểm tra dữ liệu bơm và lượng mưa/thu nước, và các kết quả mô phỏng hỗ trợ việc bơm nước ngầm là cơ chế và sự xâm nhập nước biển là nguồn gốc của sự ô nhiễm muối được quan sát trong đất và nước dưới mặt đất của đồng bằng Korba.

Từ khóa

#xâm nhập nước biển #tầng nước ngầm #mô hình số #Cap-Bon #Tunisia

Tài liệu tham khảo

Bear, J.: 1979, Hydraulics of Groundwater, McGraw-Hill, New York.

Bear J., Cheng, A. H.-D., Sorek, S., Ouazar, D. and Herrera, I. (eds), 1999, Seawater Intrusion in Coastal Aquifers-Concepts, Methods and Practices, Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands.

Brooks, R. H. and Corey, A. T.: 1964, Hydraulic Properties of Porous Media, Hydrology Paper 3, Colorado State University, Fort Collins, CO.

Collins, M. A. and Gelhar, L. W.: 1971, Seawater intrusion in layered aquifers, Water Resour. Res. 7(4), 971-979.

Essaid, H. I.: 1990, A multilayered sharp interface model of coupled freshwater and saltwater in coastal systems: Model development and application, Water Resour. Res. 26(7), 1431-1454.

Frind, E. O.: 1982, Simulation of long-term transient density-dependent transport in groundwater, Adv. Water Resour. 5, 73-88.

Galeati, G., Gambolati, G. and Neuman, S. P.: 1992, Coupled and partially coupled Eulerian-Lagrangian model of freshwater-seawater mixing, Water Resour. Res. 28(1), 149-165.

Gambolati, G., Putti, M., Paniconi, C.: 1999, Three-dimensional model of coupled density-dependent flow and miscible salt transport, In: J. Bear, A.H.-D Cheng, S. Sorek, D. Ouazar and I. Herrera (eds), Seawater intrusion in coastal Aquifers—Concepts, Methods and Practices Chap. 10, Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands pp. 315-362.

Giacomelli, A., Paniconi, C., Khlaifi, I. and Tarhouni, J.: 1999, A modular approach to the Korba aquifer seawater intrusion study, 1, GIS field data analysis, In: W. De Breuck and L. Walschot (eds), Proceedings of the 15th Salt-Water Intrusion Meeting, Natuurwetenschappelijk Tijdschrift (Flemish Journal of Natural Science), Ghent, Belgium. Vol 79, pp. 220-226.

Huyakorn, P. S., Andersen, P. F., Mercer, J. W. and White, H. O.: 1987, Saltwater intrusion in aquifers: Development and testing of a three-dimensional finite element model, Water Resour. Res. 23(2) 293-312.

Khlaifi, I.: 1998, Contribution à l'étude de l'intrusion marine par un modéle de transport tridimensionnel: Interfaçage avec des systémes d'informations géographiques, Master's thesis, Institut National Agronomique de Tunisie, Département de Génie Rural, Eaux et Forêts.

Kolditz, O., Ratke, R., Diersch, H.-J. G. and Zielke, W.: 1998, Coupled groundwater flow and transport: 1. Verification of variable density flow and transport models, Adv. Water Resour. 21(1), 27-46.

Lecca, G., Khlaifi, I., Tarhouni, J., Paniconi, C.: 1998, Modeling seawater intrusion in the Korba aquifer (Tunisia), In: V. N. Burganos, G. P. Karatzas, A.C. Payatakes, C. A. Brebbia, W. G. Gray and G. F. Pinder (eds), Proceedings of the XII International Conference on Computational Methods in Water Resources, Vol. 2, Computational Methods in Surface and Ground Water Transport, Computational Mechanics Publications, Southampton, UK, pp. 209-216.

Mercer, J.W., Larson, S. P. and Faust, C. R.: 1980, Simulation of salt-water interface motion, Ground Water 18, 374-385.

Paniconi, C. (ed.): 1999, Interim Report on the Preliminary Study of Soil and Aquifer Degradation from Seawater Intrusion in the Coastal Areas of Tunisia, Morocco, and Sardinia (RAS, L.R.19/96). Center for Advanced Studies, Research and Development in Sardinia (CRS4) and Ente Autonomo Flumendosa (EAF), Cagliari, Italy.

Paniconi, C. and Putti, M.: 1994, A comparison of Picard and Newton iteration in the numerical solution of multidimensional variably saturated flow problems, Water Resour. Res. 30(12), 3357-3374.

Paniconi, C., Kleinfeldt, S., Deckmyn, J. and Giacomelli, A.: 1999, Integrating GIS and data visualization tools for distributed hydrologic modeling, Transactions in GIS 3(2), 97-118.

Putti, M., Yeh, W. W.-G. and Mulder, W. A.: 1990, A triangular finite volume approach with highresolution upwind terms for the solution of groundwater transport equations, Water Resour. Res. 26(12), 2865-2880.

Putti, M. and Paniconi, C.: 1995, Picard and Newton linearization for the coupled model of saltwater intrusion in aquifers, Adv. Water Resour. 18(3), 159-170.

Schmorak, S. and Mercado, A.: 1969, Upconing of freshwater-seawater interface below pumping wells, Field study, Water Resour. Res. 5(6), 1290-1311.

Ségol, G.: 1993, Classic Groundwater Simulations: Proving and Improving Numerical Models, PTR Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Sherif, M.M. and Singh, V. P.: 1996, Saltwater intrusion, In: V. P. Singh (ed.), Hydrology of Disasters, chap 10, Kluwer Academic, Dordrecht, Holland, pp. 269-316.

Strack, O. D. L.: 1976, A single-potential solution for regional interface problems in coastal aquifers, Water Resour. Res. 12(6), 1165-1174.

van Genuchten, M. T and Nielsen, D. R.: 1985: On describing and predicting the hydraulic properties of unsaturated soils, Ann. Geophys. 3(5), 615-628.

Voss, C. I. and Souza, W. R.: 1987, Variable density flow and solute transport simulation of regional aquifers containing a narrow freshwater-saltwater transition zone, Water Resour. Res. 23(10), 1851-1866.

Wirojanagud, P. and Charbeneau, R. J.:1985, Salt water upconing in unconfined aquifers, J. Hydraulic Engng ASCE 111, 417-434.

Zienkiewicz, O. C.: 1986, The Finite Element Method, McGraw-Hill, New York.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Transport in Porous Media

Thông tin tác giả