ISSN:
1435-0157
Keywords:
Key words USA
;
hydrochemistry
;
confining units
;
numerical modeling
;
salt-water/fresh-water relations
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
Description / Table of Contents:
Résumé Un modèle déterministe, non à l'équilibre, à deux cheminements fonctionnant en régime transitoire à une dimension en advection-dispersion, a été utilisé pour analyser la distribution des concentrations en chlorures (43–100 mg/L) et en sulfates (57–894 mg/L) dans une section, épaisse de 35 m, de l'unité aquifère inférieure captive (Plaine côtière atlantique, New Jersey, États-Unis). Le modèle a été utilisé pour contraindre les hypothèses concernant la façon dont évolue au cours du temps le chimisme de l'eau des pores. Les différentes explications des concentrations en solutés ont été explorées par des méthodes inverses et directes, à partir d'un petit nombre de contraintes connues, parmi lesquelles les constituants de l'eau des pores de 12 échantillons carottés, les débits simulés et les caractéristiques hydrogéologiques estimées. L'hypothèse répondant le mieux aux résultats du modèle est celle selon laquelle la distribution des concentrations en chlorures et en sulfates dans l'unité captive reflète l'histoire du système aquifère depuis qu'il a été envahi par l'eau de mer lors du dernier stade eustatique haut, il y a environ 84,000 ans. Le modèle simule la chasse de l'eau douce des silts envahis par l'eau de mer à une vitesse constante de l'eau des pores vers le haut de 8,8×10–6 m/j, avec un coefficient de dispersion de 9,2×10–7 m2/j, un coefficient sans dimension de partition des chlorures βCl=0,981, et un coefficient d'échange, ωCl=0,31×10–2. Les concentrations en sulfates ont été simulées, le long des directions d'écoulement, au moyen de valeurs de flux et de dispersion calculées pour le transport des chlorures, moyennant un facteur de retard. Les paramètres pour le transport des sulfates sont, avec un coefficient de retard égal à 4.51, βSO4=0.994 et ωSO4=0.31×10–2. L'analyse de sensibilité indique que le modèle est le plus sensible à la vitesse de l'écoulement, et que la chasse de l'eau douce de l'unité captive est simulée le mieux avec des niveaux de concentration de l'eau de mer à la limite d'entrée de l'unité captive qui décroissent exponentiellement selon une "demi-vie" de 825 ans.
Abstract:
Resumen Para examinar la distribución de las concentraciones de cloruro (43–100 mg/L) y sulfato (57–894 mg/L) en una sección de 35 m de espesor de la unidad confinante de la Llanura Costera Atlántica, en New Jersey (EEUU), se utilizó un modelo unidimensional, determinista, con flujo transitorio, y en el que se consideraba advección-dispersión en condiciones de no-equilibrio. El modelo se usó para centrar las hipótesis sobre los cambios de la química del agua intersticial con el tiempo. Se exploraron los valores de concentraciones de solutos mediante métodos directos e inversos a partir de unas pocas restricciones que incluían los valores de concentraciones de solutos en 12 testigos, caudales de flujo y parámetros hidrogeológicos estimados. La hipótesis que mejor concuerda con los resultados del modelo es la de que las distribuciones de cloruro y sulfato reflejan la historia del sistema acuífero, desde que se rellenó de agua salada durante el último máximo eustático, hará unos 84,000 años. El modelo simula el lavado mediante agua dulce de los limos por un flujo vertical ascendente de 8.8×10–6 m/d, un coeficiente de dispersión de 9.2×10–7 m2/d, un coeficiente de partición adimensional para el cloruro de 0.981, y un coeficiente de intercambio adimensional de 0.31×10–2. Se simularon las concentraciones de sulfato a lo largo de una línea de flujo a partir de los valores de disperión calculados para el cloruro y añadiendo un término de retardo. Los parámetros finalmente usados fueron coeficiente de retardo=3D4.51, bSO4 =3D0.994 y wSO4=3D0.31=D710-2. Del análisis de sensibilidad se desprende que el modelo es muy sensible a la velocidad del flujo y que el lavado de los limos mediante agua dulce se representa mejor considerando en el borde de la unidad confinante una concentración que disminuye de modo exponencial, con un valor inicial igual al correspondiente a agua salada y una vida media de 825 años.
Notes:
Abstract A transient 1-D, two-pathway non-equilibrium deterministic advective dispersion model was used to examine the distribution of chloride (43–100 mg/L) and sulfate (57–894 mg/L) concentrations in the 35-m-thick section of the Lower confining unit, Atlantic Coastal Plain, New Jersey, USA. The model was used to constrain hypotheses about how pore-water chemistry changed over time. Explanations of the solute concentrations were explored by inverse and direct methods given a few known constraints, including concentrations of pore-water constituents from 12 core samples, reported simulated flow rates, and estimated hydrogeologic properties. The hypothesis that is best supported by the model results is that the distribution of chloride and sulfate concentrations in the confining unit reflect the history of the aquifer system since it was filled with seawater at the last eustatic high, about 84×103yr BP. The model simulates fresh-water flushing of the seawater-permeated silts at a steady upward pore-water flow velocity of 8.8×10–6 m/d, with a dispersion coefficient of 9.2×10–7 m2/d, a dimensionless partition expression for chloride, βCl=0.981, and a dimensionless exchange coefficient, ωCl=0.31×10–2. Sulfate concentrations were simulated over the flow path using flow and dispersion values calculated for chloride transport plus a retardation term. Parameters for sulfate transport include retardation coefficient=4.51, βSO4=0.994, and ωSO4=0.31×10–2. Sensitivity analysis indicates that the model is most sensitive to flow velocity, and that fresh-water flushing of the confining unit is best simulated by having seawater concentration levels at the inflow boundary of the confining unit exponentially decrease with a concentration half-life rate of 825 yr.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/s100400050199
Permalink
