American Geophysical Union (AGU)

Các phương pháp địa hình học định lượng được phát triển trong vài năm qua cung cấp các phương tiện để đo lường kích thước và hình dạng của các lưu vực thoát nước. Hai loại số mô tả chung là (1) đo lường tỷ lệ tuyến tính, qua đó các đơn vị địa hình tương tự có thể được so sánh về kích thước; và (2) các số vô hướng, thường là góc hoặc tỷ lệ của các đo lường chiều dài, qua đó hình dạng của các đơn vị tương tự có thể được so sánh bất kể tỷ lệ.

Các phép đo tỷ lệ tuyến tính bao gồm chiều dài của các dòng suối có thứ tự nhất định, mật độ thoát nước, hằng số duy trì kênh, chu vi lưu vực và độ cao địa hình. Diện tích bề mặt và diện tích mặt cắt ngang của các lưu vực là sản phẩm chiều dài. Nếu hai lưu vực thoát nước có hình dạng giống nhau về mặt hình học, tất cả các kích thước chiều dài tương ứng sẽ có tỷ lệ cố định.

Các thuộc tính vô hướng bao gồm số thứ tự dòng suối, chiều dài dòng suối và tỷ lệ phân nhánh, các góc giao nhau, độ dốc tối đa của hai bên thung lũng, độ dốc trung bình của bề mặt lưu vực, độ dốc kênh, tỷ lệ độ cao, và các thuộc tính và tích của đường cong hypsometric. Nếu tồn tại sự tương đồng hình học ở hai lưu vực thoát nước, tất cả các số vô hướng tương ứng sẽ giống nhau, mặc dù có thể có sự khác biệt về kích thước lớn. Các thuộc tính vô hướng có thể được tương quan với dữ liệu thủy văn và lưu lượng trầm tích được phát biểu dưới dạng tỷ lệ khối lượng hoặc thể tích dòng chảy trên mỗi đơn vị diện tích, độc lập với tổng diện tích của lưu vực nước.

Bài báo này phác thảo những nguyên tắc cơ bản nhất trong một quy trình đồ họa, được cho là công cụ hiệu quả trong việc phân tách dữ liệu phân tích cho nghiên cứu chuyên sâu về nguồn gốc của các thành phần hòa tan trong nước, sự thay đổi tính chất của nước khi nó đi qua một khu vực, và các vấn đề địa hóa học liên quan. Quy trình này dựa trên một biểu đồ đa trilinear (Hình 1) mà hình thức của nó đã dần dần được phát triển độc lập bởi tác giả trong nhiều năm qua thông qua thử nghiệm và sửa đổi các hình thức trước đó ít toàn diện hơn. Cả biểu đồ và quy trình được mô tả ở đây đều không phải là phương pháp huyền diệu cho việc giải quyết dễ dàng tất cả các vấn đề địa hóa học. Nhiều vấn đề diễn giải chỉ có thể được giải đáp thông qua nghiên cứu chuyên sâu các dữ liệu phân tích quan trọng bằng các phương pháp khác.

Một lý thuyết về chuyển động độ ẩm trong các vật liệu xốp dưới gradient nhiệt độ được phát triển, lý giải thông tin thực nghiệm dường như không đồng nhất, bao gồm (a) giá trị lớn của sự truyền hơi nước rõ rệt, (b) ảnh hưởng của hàm lượng độ ẩm lên sự truyền độ ẩm ròng, và (c) sự truyền nhiệt tiềm ẩn qua quá trình chưng cất.

Lý thuyết đơn giản trước đây về khuếch tán hơi nước trong môi trường xốp dưới gradient nhiệt độ đã bỏ qua tương tác giữa pha hơi, pha lỏng và pha rắn, cũng như sự khác biệt giữa gradient nhiệt độ trung bình trong các lỗ rỗng chứa không khí và trong toàn bộ đất. Với việc xem xét các yếu tố này, một phân tích (mặc dù có phần xấp xỉ) được phát triển, dự đoán được các thứ nguyên và hành vi tổng quát phù hợp với các sự kiện thực nghiệm.

Một hàm ý quan trọng của phương pháp hiện tại là các phương pháp thực nghiệm được sử dụng để phân biệt giữa sự truyền lỏng và hơi đã không thành công, vì những gì được cho là sự truyền hơi thực ra lại là dòng chảy tuần tự song song qua các ‘hòn đảo’ lỏng nằm trong một continuum hơi nước.

Các phương trình mô tả sự truyền độ ẩm và nhiệt trong các vật liệu xốp dưới các gradient độ ẩm và nhiệt độ kết hợp đã được phát triển. Bốn hệ số khuếch tán phụ thuộc độ ẩm phát sinh trong mối liên hệ này được thảo luận một cách ngắn gọn.

Một quy trình tương đối đơn giản được trình bày để tính toán năng lượng động học của một cơn mưa dựa trên thông tin từ biểu đồ ghi mưa. Một phương trình được phát triển để mô tả năng lượng mưa như một hàm của cường độ mưa. Các ảnh hưởng của năng lượng mưa và sự tương tác của nó với các biến khác được đánh giá trong các phân tích hồi quy đa biến dựa trên dữ liệu đại diện cho bốn loại đất. Việc ứng dụng thông tin này để tách biệt ảnh hưởng của mưa khỏi ảnh hưởng của các đặc điểm vật lý và quản lý trong dữ liệu thửa đất được thảo luận ngắn gọn.

Phân bố mức nước hạ thấp không ổn định gần một giếng đang khai thác nước từ một tầng nước lỗ rỗng vô hạn được trình bày. Sự biến đổi của mức nước hạ thấp theo thời gian và khoảng cách do một giếng có lưu lượng không đổi trong cát bị hạn chế có độ dày đồng nhất và độ thấm đồng nhất được xác định. Lưu lượng được cung cấp bởi sự giảm trữ lượng thông qua sự giãn nở của nước và sự nén đồng thời của cát, cũng như do sự rò rỉ qua lớp chắn. Sự rò rỉ được giả định là tỷ lệ thuận với mức nước hạ thấp tại bất kỳ điểm nào. Trữ lượng nước trong lớp chắn được bỏ qua. Hai hình thức của nghiệm được phát triển. Một hình thức phù hợp để tính toán cho những giá trị thời gian lớn và một hình thức khác phù hợp cho những giá trị thời gian nhỏ. Giải pháp này được so sánh với các giải pháp trước đó cho các điều kiện biên hơi khác nhau.

Chảy lỏng không bão hòa của hỗn hợp chất lỏng và khí qua các loại cát và các môi trường xốp tương tự ở số Reynolds thấp tuân theo định luật Darcy. Độ thấm tương đối của chất lỏng K không phải là hằng số, mà là một hàm phổ quát của mức độ bão hòa của chất lỏng. Một lý thuyết gần đúng đưa ra dạng của nó, đó là một hình parabol bậc ba. Một biểu thức tương tự cũng được tìm thấy cho độ thấm khí. Nhiều thí nghiệm của Wyckoff và Botset xác nhận lý thuyết này. Điều này phù hợp với giả thuyết của Gardner rằng K là một hàm của nồng độ trong nước, và gián tiếp với giả thuyết của Richards rằng nó là một hàm của thế mao dẫn. Mức độ bão hòa của chất lỏng dường như là một đơn vị hữu ích hơn cho tỷ lệ phần trăm chất lỏng so với bất kỳ đơn vị nào khác.

Bài báo này trình bày một quy trình đồ họa nhằm xác định các hằng số hình thành của một tầng nước artesian từ dữ liệu kiểm tra bơm. Quy trình này dựa trên nguyên lý rằng hệ số truyền dẫn được xác định bởi tỷ lệ giữa độ tụt nước và tỷ lệ thay đổi của nó liên quan đến logarit của thời gian kể từ khi bắt đầu bơm, hoặc s/(δ s/δ log₁₀t), với việc sử dụng lý thuyết không cân bằng. Việc tính toán các hằng số hình thành có thể được thực hiện theo hai cách và kết quả của chúng nên được kiểm tra đối chiếu với nhau. Một ví dụ định lượng được đưa ra để minh họa cho việc áp dụng quy trình này.

Trong một bài báo trước đây có tiêu đề "dòng chảy từ lượng mưa theo phương pháp đơn vị" (Tạp chí Kỹ thuật, ngày 7 tháng 4 năm 1932), tác giả đã định nghĩa đồ thị đơn vị là thủy đồ của sự thoát nước từ một khu vực nhất định, do một độ sâu thoát nước một inch được áp dụng trong một ngày hoặc trong bất kỳ đơn vị thời gian tiện lợi nào khác. Một quy trình để suy ra đồ thị đơn vị từ các số liệu quan sát về lượng mưa và dòng chảy đã được trình bày. Sau khi đồ thị đơn vị được suy ra, một hồ sơ dòng chảy cho khu vực đã cho, cho bất kỳ trận mưa hoặc chuỗi mưa nào, có thể được tính toán bằng một quy trình tổng hợp đơn giản. Hình 1, từ bài báo đã đề cập, minh họa một cách đồ họa quy trình tổng hợp này và sẽ không được mô tả thêm ở đây.

Phía nam mũi Hatteras, một dòng chảy ven biển chuyển động theo hướng nam, như thường thấy ở phía bắc, là một hiện tượng tạm thời. Dòng chảy này, khi có mặt, chỉ tồn tại trong một phần rất hẹp của thềm lục địa. Độ dốc áp suất động lực do tác động kết hợp của nước thải và độ dốc nhiệt xuyên thềm cùng với gió thịnh hành và ma sát do Dòng chảy Florida tạo ra, dẫn đến một dòng chảy đi về phía đông bắc trên một phần rộng lớn của thềm lục địa Carolina.

Sự phân bố của tiềm năng hóa học trong một chất rắn chịu căng thẳng không tĩnh thủy đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng trong các thể rắn có độ bền kéo, tiềm năng phải có cùng một giá trị tại tất cả các điểm trong chất rắn; và một biểu thức đơn giản liên quan đến tiềm năng hóa học với các thành phần của ứng suất được đưa ra. Ảnh hưởng của độ cắt tinh khiết lên cân bằng hóa học của các thể rắn đàn hồi dường như là nhỏ. Đối với các thể rắn không đàn hồi chưa đạt được cấu hình ổn định dưới áp lực, có một thuật ngữ bổ sung trong tiềm năng hóa học, là hàm liên tục của vị trí trong chất rắn. Giá trị số của thuật ngữ này không thể được tính toán mà không cần đưa ra những giả định bổ sung liên quan đến cơ chế biến dạng hoặc dòng chảy; nhưng nó dường như là nhỏ, ít nhất là đối với các thể rắn gần như đàn hồi. Tính bất đối xứng đàn hồi có thể không phải là yếu tố quan trọng trong việc phát triển vải có định hướng trong các loại đá. Sự tái tinh thể như có thể được gây ra bởi áp lực không tĩnh thủy (cắt) được cho là chủ yếu xuất phát từ sự phân bố ứng suất không đồng đều ban đầu trong các hạt của đá, hoặc từ tác động của độ cắt lên tốc độ của một số phản ứng nhất định.