Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự lan truyền của sóng thủy triều trong các địa hình ven biển với hình dạng đáy phức tạp
Tóm tắt
Sự tương tác tạm thời giữa thủy triều và nước ngầm có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái biển và đóng vai trò quan trọng trong quản lý tầng nước ngầm ven biển. Tài liệu nghiên cứu hiện có rất phong phú với những nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của các sóng thủy triều định kỳ lên các tầng nước ngầm lân cận với nhiều cấu hình khác nhau, dưới đáy ngang hoặc nghiêng. Tuy nhiên, những biến động mực nước trong các tầng nước ngầm ven biển mà đáy của chúng vừa có dạng ngang vừa nghiêng trong một miền bên nhất định chưa được đề cập trong các nghiên cứu hiện có. Bài báo này trình bày một mô hình mới cho dòng nước ngầm bị tác động bởi thủy triều trong một hệ thống tầng nước ngầm ven biển có đáy mang đặc điểm hỗn hợp của cả địa hình ngang và nghiêng. Các biến đổi của mực nước được mô phỏng bằng cách kết hợp phương trình khuếch tán tuyến tính với phương trình khuếch tán-đối lưu. Tính hợp lệ của các biến không gian và thời gian cũng như hiệu năng của phương án phân tích mới được đánh giá thông qua giải pháp số cho các phương trình Boussinesq phi tuyến. Độ nhạy của giải pháp được phân tích trong cả hệ thống tầng nước ngầm đồng nhất và không đồng nhất. Các thí nghiệm số dựa trên chuẩn Tchebycheff và chuẩn L2 chỉ ra rằng giải pháp phân tích mới cung cấp kết quả chấp nhận được trong một khoảng rộng các tham số tầng nước ngầm.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Anderson D, Tannehill JC, Pletcher RH (2012) Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, CRC Press, Taylor and Francis, Boca Raton, London, New York
Asadi-Aghbolaghi M, Chuang MH, Yeh HD (2012) Groundwater response to tidal fluctuation in a sloping leaky aquifer system. Appl Math Model 36:4750–4759. https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.12.009
Bansal RK (2013) Groundwater flow in sloping aquifer under localized transient recharge: Analytical study. J Hydraul Eng 139:1165–1174. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000784
Bansal RK (2018) Fundamentals of Numerical Methods. Alpha Science International Ltd, United Kingdom
Bansal RK, Das SK (2011) Response of an unconfined sloping aquifer to constant recharge and seepage from the stream of varying water level. Water Resour Manag 25:893–911. https://doi.org/10.1007/s11269-010-9732-7
Bansal RK, Lande CK, Warke A (2016) Unsteady groundwater flow over sloping beds: Analytical quantification of stream – aquifer interaction in presence of thin vertical clogging layer. J Hydrol Eng 21:1–15. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001362
Baumann P (1952) Groundwater movement controlled through spreading. Trans Am Soc Civ Eng 117:1024–1074
Bear J (1979) Hydraulics of Groundwater. Mc-Graw-Hill, New York
Broda S, Larocque M, Paniconi C, Haitjema H (2012) A low-dimensional hillslope-based catchment model for layered groundwater flow. Hydrol Process 26(18):2814–2826. https://doi.org/10.1002/hyp.8319
Brutsaert W (1994) The unit response of groundwater outflow from a hillslope. Water Resour Res 30:2759–2763. https://doi.org/10.1029/94WR01396
Cartwright N, Nielsen P, Li L (2004) Experimental observations of water table waves in an unconfined aquifer with a sloping boundary. Adv Water Resour 27:991–1004. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2004.08.006
Chapman TG (1980) Modeling groundwater flow over sloping beds. Water Resour Res 16:1114–1118
Chuang MH, Yeh HD (2007) An analytical solution for the head distribution in a tidal leaky confined aquifer extending an infinite distance under the sea. Adv Water Resour 30:439–445. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.05.011
Chuang MH, Yeh HD (2008) Analytical solution for tidal propagation in a leaky aquifer extending finite distance under the sea. J Hydraul Eng 134:447–454. https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9429(2008)134:4(447)
Du Fort EC, Frankel SP (1953) Stability conditions in the numerical treatment of parabolic differential equations. Math Comput 7:135–135. https://doi.org/10.1090/S0025-5718-1953-0059077-7
Guo H, Jiao JJ, Li H (2010) Groundwater response to tidal fluctuation in a two-zone aquifer. J Hydrol 381:364–371. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2009.12.009
Hsieh PC, Hsu HT, Liao CB, Chiueh PT (2015) Groundwater response to tidal fluctuation and rainfall in a coastal aquifer. J Hydrol 521:132–140. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.11.069
Huang F, Chuang M, Wang GS, Yeh H (2015) Tide-induced groundwater level fluctuation in a U-shaped coastal aquifer. J Hydrol 530:291–305. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.09.032
Jeng DS, Li L, Barry DA (2002) Analytical solution for tidal propagation in a coupled semi-confined/phreatic coastal aquifer. Adv Water Resour 25:577–584 https://doi.org/10.1016/S0309-1708(02)00016-7
Kong J, Song ZY, Xin P, Shen CJ (2011) A new analytical solution for tide-induced groundwater fluctuations in an unconfined aquifer with a sloping beach. China Ocean Eng 25:479–494. https://doi.org/10.1007/s13344-011-00390
Lathashri UA, Mahesha A (2016) Groundwater sustainability assessment in coastal aquifers. J Earth Syst Sci 125(6):1103–1118. https://doi.org/10.1007/s12040-016-0719-5
Li H, Jiao JJ (2001) Tide-induced groundwater fluctuation in a coastal leaky confined aquifer system extending under the sea. Water Resour Res 37:1165–1171. https://doi.org/10.1029/2000WR900296
Li H, Jiao JJ (2002) Tidal groundwater level fluctuations in L-shaped leaky coastal aquifer system. J Hydrol 268:234–243. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(02)00177-4
Li H, Li G, Cheng J, Boufadel MC (2007) Tide-induced head fluctuations in a confined aquifer with sediment covering its outlet at the sea floor. Water Resour Res 43:1–12. https://doi.org/10.1029/2005WR004724
Mancuso M, Carol E, Kruse E, Mendes Rodrigues F (2016) Coastal aquifer hydrodynamics and salinity in response to the tide: case study in Lisbon, Portugal. Hydrol Res 48:240–252. https://doi.org/10.2166/nh.2016.203
Marino M (1973) Water-table fluctuation in semipervious stream–unconfined aquifer systems. J Hydrol 19:43–52 http://doi.org/00221694
Mehnert E, Jennings AA (1985) The effect of salinity-dependent hydraulic conductivity on saltwater intrusion Episodes. J Hydrol 80:283–297. https://doi.org/10.1016/0022-1694(85)90122-2
Moutsopoulos KN (2013) Solutions of the Boussinesq equation subject to a nonlinear Robin boundary condition. Water Resour Res 49:7–18. https://doi.org/10.1029/2012WR012221
Polubarinova-Kochina PY (1962) Theory of Groundwater Movement. Princeton University Press, Princeton, N.J
van Rijn LC (2010) Tidal Phenomena in the Scheldt Estuary. Report, Deltares, 105
Su N, Liu F, Anh V (2003) Tides as phase-modulated waves inducing periodic groundwater flow in coastal aquifers overlaying a sloping impervious base. Environmental Model Soft 18:937–942. https://doi.org/10.1016/S1364-8152(03)00058-6
Sun H (1997) A two-dimensional analytical solution of groundwater response to tidal loading in an estuary. Water Resour Res 33:1429–1435. https://doi.org/10.1029/97WR00482
Tang Z, Jiao JJ (2001) A two-dimensional analytical solution for groundwater flow in a leaky confined aquifer system near open tidal water. Hydrol Process 15:573–585. https://doi.org/10.1002/hyp.166
Upadhyaya A, Chauhan HS (1998) Solutions of Boussinesq equation in semiinfinite flow region. J Irrig Drain Eng 124(5):265–270. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1998)124:5(265)
Wang Q, Zhan H, Tang Z (2014) A new package in MODFLOW to simulate unconfined groundwater flow in sloping aquifers. Groundwater 52(6):924–935. https://doi.org/10.1111/gwat.12142
White JK, Roberts TOL (1994) The significance of groundwater tidal fluctuations. In: Groundwater Problems in Urban Areas: Proc Int Conf Organised by Inst Civ Eng. Thomas, Telford Publishing, London, pp 31–42
Ye M, Khaleel R (2008) A Markov chain model for characterizing medium heterogeneity and sediment layering structure. Water Resour Res 44(9). https://doi.org/10.1029/2008WR006924
Zissis TS, Teloglou IS (2003) Discussion of 'Interaction of stream and sloping aquifer receiving constant recharge' by A. Upadhyaya and H. S. Chauhan. J Irrig Drain Eng 129:299–301 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(2003)129:4(299