Salt skråkant
En salt kil (eller saltinntrenging ) er inntrenging av brakkvann eller saltvann i en vannmasse.
Saltvann er tyngre og tyktflytende enn ferskvann. Hvis det er ubalanse, kan det (tettere) saltvannet "skyve" ferskvannsbordet innover i landet.
Teoretisk sett, på grunn av en betydelig forskjell i tetthet, etter en likevektstid, kan det hende at disse to vannmassene ikke blandes (i fravær av bevegelser av vannmasser eller av blandinger av geotermisk opprinnelse , kan blanding gjøres ved dispersjon / diffusjon, som kan bremset ned i visse underlag, for eksempel i litt feil kalkstein). I nærheten av kysten kan episodiske eller sesongmessige bevegelser (for eksempel indusert av tidevann eller ved pumping, eller ved tilstrømning av vann fra regn eller snøsmelting eller isbre) også blande disse farvannene og / eller forskyve saltkilen, noe som kan utgjøre et problem når saltvannet truer et vannbord (under bakken eller overflaten) eller vannet i et reservoar beregnet på å produsere drikkevann eller vanningsvann eller stiger mot bakken når det når røttene til trær eller dyrkede planter.
Mulig opprinnelse
Dannelsen av en saltkile innebærer en “hydraulisk forbindelse” (i det minste midlertidig eller episodisk) mellom grunnvann og sjøvann (eller vann fra et annet saltvannsbord).
En saltkile, eller mer generelt en saltinntrenging, kan ha flere opprinnelser, hovedsakelig:
- marint innbrudd etter en bølge , med eller uten molo (for eksempel på et polder- eller lavlandsområde under stormflo eller en tsunami );
- bevegelsen av en saltvannsmasse fra havet til et grunnvannsbord via et permeabelt (typisk sand) eller feilaktig geologisk underlag under kysten.
I kystområder er ferskvannsbordet i direkte kontakt med det tettere saltvannsbordet. Det enkle faktum med å pumpe for mye i ferskvannsbordet, eller manglende mating av et vannbord etter en periode med mindre regn, er nok til at saltvannet kan "forurense" et vannbord. Ferskvann som brukes som vannførende vann til vanning , tilførsel av industrielt vann eller drikkevann , eller fremfor alt fører til forskyvning av saltvann / ferskvannsgrensesnittet . Pumping av ferskvann nær sjøen plasserer vannet i depresjon, og reduserer evnen til å balansere saltvannets trykk, som deretter blir påtrengende. Denne situasjonen utvikler seg allerede i mange kystregioner (for eksempel Florida).
Økende havnivå kan bli kilden til nye salte kiler (eller deres innvendige fortrengning); - tilførsel av saltvann til landet via navigasjonskanaler eller vannings- eller avløpskanaler koblet til sjøen uten lås eller tilbakeslagsventil;
- utilsiktet tilkobling av et saltvannsbord til et ferskvannsbord (via for eksempel et dårlig forseglet borehull ). Noen ganger eksisterer denne risikoen også til sjøs; for eksempel, i 1979, boret en boring av olje- og gassproduksjon som ligger 55 miles utenfor St. Marys , sørøstlige Georgia , toppen av en dyp del av den øvre Florida-akviferen.
I nærheten av en bukt eller et elvemunning synker saltkilen generelt lenger fra kystlinjen (mer eller mindre langt avhengig av kystlinjens form, substratets permeabilitet og ferskvannstrykket.). Når det er en horisontal eller skrånende rekkefølge av permeable og ugjennomtrengelige lag, kan en saltkile synke mer eller mindre fremover i hvert av disse permeable lagene.
Hvis det er en eller flere vanntabeller under en løve , en halvøy eller en marine øy , er tilstedeværelsen av klorider i vannet generelt høyere på grunn av nærheten til sjøen og en lavere vannforsyning som kommer fra fastlandet.
Hydrologi
Saltvann med høyere saltinnhold (hovedsakelig klorider), det er tettere enn ferskvann, noe som gir det en høyere hydraulisk belastning enn ferskvann.
Det hydrauliske hode her refererer til væsketrykket som utøves av en søyle av vann; en vannsøyle med et høyere hydraulisk hode vil bevege seg i en vannsøyle med et lavere hydraulisk hode (hvis disse kolonnene er koblet sammen).
De første fysiske formuleringene av saltvannsinntrenging ser ut til å ha blitt laget av W. Badon-Ghijben ( 1888 , 1889 ) og A. Herzberg ( 1901 ), av denne grunn kjent som forholdet Ghyben-Herzberg. De har avledet analytiske løsninger for tilnærmet inntrengingsadferd, som er basert på en rekke antagelser som imidlertid ikke er gyldige i alle geologiske sammenhenger.
Ghyben-Herzberg-formelen
I ligningen,
tykkelsen på ferskvannsområdet over havet er representert med og høyden under havnivået er representert med . Disse to tykkelsene og er relatert til og hvor er tettheten av ferskvann og densiteten til saltvann. Ferskvann har en tetthet på ca. 1000 gram per kubikkcentimeter (g / cm 3 ) ved 20 ° C , mens sjøvannet er ca. 1,025 g / cm 3 . Ligningen kan forenkles med
.
Med andre ord, i henhold til formelen i Ghyben-Herzberg-rapporten: for hver meter ferskvann i en ikke-begrenset akvifer over havet, vil det være førti meter ferskvann i akviferen under havnivået.
Risiko
For overflatevannstabeller er risikoen for forsaltning forbundet med svært negativ innvirkning på biologisk mangfold knyttet til ferskvanns våtmarker .
For menneskelige samfunn kan risikoen for å gå tom for drikkevann og vanning være forbundet med høye kostnader for avledning av ferskvann og lagring eller avsaltning og / eller død av trær og jordbruksavlinger, vind- eller hydraulisk erosjon av jord, endringer i landskapet , etc.
Oppgangen av den salte kilen mot det indre er et fenomen som ofte er vanskelig å reversere, saltvannet oppfører seg som en vanntett grense . Når skråningen har beveget seg, er den hydrauliske gradienten som kreves for å flytte den tilbake mye større enn den opprinnelige likevektssituasjonen.
Fremtidig
Med økningen i befolkningstettheten ved kysten, økningen av havet og den økte risikoen for sommertørke (indusert av global oppvarming ), kan risikoen for innbrudd øke i tiårene som kommer.
Kunnskap mangler fortsatt
Hvordan vann blandes i akviferer, avhenger av mange faktorer; det er fremdeles dårlig forstått: hydrogeologiske strukturer og ofte komplekse kapillaritetsvariasjoner, sesongmessige fôrstrømmer, marint trykk som varierer i henhold til flere sykluser (tidevannsområde, høyvann) under kystkanten, etc. Men i den andre halvdel av det XX th århundre, har den tilgjengelige datakraft økes betraktelig, slik at digitale modeller mindre hypotetisk og mer anvendelig generelt.
Vurdering, beskyttelse
Problemet har vært kjent i mer enn et århundre, men vi prøver å foredle hydrogeologiske og hydrodynamiske modeller for å forklare det og komme med spådommer for å vurdere risikoen eller effekten av saltinntrenging i en akvifer.
Mange nasjonale eller flere nasjonale lover beskytte visse nedslagsfelter , hvorav noen sies å være “uerstattelig”, via nedslags eller nedslagsbeskyttelses omkretser ( nær og langt perimetre , buffersone , etc. ). Arbeid som kan introdusere saltvann er forbudt, men generelt bare i et nært eller begrenset område.
Merknader og referanser
- (in) Ted Johnson, " Battling Seawater Intrusion in the Central & West Coast Basins " [PDF] (teknisk bulletin) på wrd.org , Water Replenishment District of Southern California (WRD)høsten 2007.
- (i) Gilbert W. Leve, " Forholdet mellom skjulte feil til vannkvaliteten og dannelsen av løsningsegenskaper i Floridan-akviferen, nordøstlige Florida, USA " , Journal of Hydrology , Vol. 61, n bein 1-3,Februar 1983, s. 251-264 ( ISSN 0022-1694 , OCLC 4646237721 , DOI 10.1016 / 0022-1694 (83) 90252-4 ).
- Barlow 2003 .
- (in) Richard H. Johnston, Peter W. Bush, Richard E. Krause, James A. Miller og Craig L. Sprinkle, Sammendrag av Hydrologic Testing in Tertiary Limestone Aquifer, Tenneco Offshore Exploratory Well-Atlantic OCS Lease-block 427 ( Jacksonville NH 17–5) , US Institute for Geological Studies , koll. "Water Supply papir" ( n o 2180)1982, 15 s. ( DOI 10.3133 / wsp2180 , les online ).
- Barlow 2003 , se figur 19, med eksempel på fire overliggende littvannmagasiner i Florida.
- Barlow 2003 , se figur 20, med eksempel på Florida.
- (en) Arnold Verruijt , “ A Note on the Ghyben-Herzberg Formula ” , Bulletin of the International Association of Scientific Hydrology , vol. 13, n o 4,Desember 1968, s. 43-46 ( ISSN 0020-6024 , e-ISSN 2150-3435 , DOI 10.1080 / 02626666809493624 , les online , konsultert 27. desember 2020 ).
- (i) Faye Anderson og Najla Al-Thani , " Effect of Sea Level Rise and Groundwater Withdrawing we Seawater Intrusion in the Gulf Coast Aquifer: Implications for Agriculture " , Journal of Geoscience and Environment Protection , vol. 4, n o 4,april 2016, s. 116-124 ( ISSN 2327-4336 , e-ISSN 2327-4344 , OCLC 6032311878 , DOI 10.4236 / gep.2016.44015 , lest online , åpnet 27. desember 2020 ).
- Jean-Philippe Bellot, " Forstå saltvannsinntrenging i kystnære akviferer " , på actu-environnement.com ,19. oktober 2012.
- (in) A. Romanazzi F. Gentile og Mr. Polemio , " Modellering og forvaltning av en kystkarquistvann fra Middelhavet under påvirkning av inntrenging av sjøvann og klimaendringer " , Environmental Earth Sciences , vol. 74, n o 1,juli 2015, s. 115-128 ( ISSN 1866-6280 , e-ISSN 1866-6299 , DOI 10.1007 / s12665-015-4423-6 , les online , konsultert 27. desember 2020 ).
Se også
Bibliografi
: dokument brukt som kilde til denne artikkelen.
-
(fr) Paul M. Barlow, grunnvann i ferskvanns-saltvannsmiljøer ved Atlanterhavskysten , Reston , US Institute for Geological Studies , koll. "Circular" ( n o 1262)2003, 113 s. ( ISBN 060795194X , les online [PDF] ).
