Linking the Surface and Subsurface in River Deltas—Part 2: Relating Subsurface Geometry to Groundwater Flow Behavior
Linking the Surface and Subsurface in River Deltas—Part 2: Relating Subsurface Geometry to Groundwater Flow Behavior
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连接河流三角洲的地表和地下 - 第 2 部分：地下几何形状与地下水流行为的关系
DOI：
10.1029/2020wr029281
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发表时间：
2021
影响因子：
5.4
通讯作者：
Michael, Holly A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Zhongyuan;Hariharan, Jayaram;Passalacqua, Paola;Steel, Elisabeth;Paola, Chris;Michael, Holly A.
了解三角洲含水层的地下结构和地下水流是评估三角洲系统地下水资源脆弱性的关键。三角洲含水层包含粗粒古河道，保留了以前地表河道的记录以及细粒洪泛平原沉积物。这些沉积物的分布以及它们之间的相互联系控制着地下水的流动和污染物的迁移。在这项工作中，我们将三角洲含水层的沉积环境与地层（静态）和流量和运输（动态）连通性指标联系起来。三角洲地层的数值模型是使用简化的数值模型（DeltaRCM）与不同的输入砂分数（ISF）和海平面上升率（SLR）。利用MODFLOW和MODPATH软件模拟了这些三角洲的地下水流和平流输运行为。通过比较从这些数值模型计算的静态和动态指标，我们表明，地下水的行为可以预测的地下结构的特定方面，水平和垂直连接显示不同的特点。我们还评估了连接指标和两个环境控制三角洲演变：ISF和SLR率之间的关系。结果表明，地质背景强烈影响静态和动态连接在不同的方向。这些结果提供了对不同外部强迫（ISF和SLR速率）下形成的三角洲之间定量差异的地下水力行为的见解，并且它们是使用三角洲表面网络和沉积历史信息来预测含水层污染脆弱性的潜在联系。
Understanding subsurface structure and groundwater flow in deltaic aquifers is essential for evaluating the vulnerability of groundwater resources in delta systems. Deltaic aquifers contain coarse‐grained paleochannels that preserve a record of former surface river channels as well as fine‐grained floodplain deposits. The distribution of these deposits and how they are interconnected control groundwater flow and contaminant transport. In this work, we link depositional environments of deltaic aquifers to stratigraphic (static) and flow and transport (dynamic) connectivity metrics. Numerical models of deltaic stratigraphy were generated using a reduced‐complexity numerical model (DeltaRCM) with different input sand fractions (ISF) and rates of sea‐level rise (SLR). The groundwater flow and advective transport behavior of these deltas were simulated using MODFLOW and MODPATH. By comparing the static and dynamic metrics calculated from these numerical models, we show that groundwater behavior can be predicted by particular aspects of the subsurface architecture, and that horizontal and vertical connectivity display different characteristics. We also evaluate relationships between connectivity metrics and two environmental controls on delta evolution: ISF and SLR rate. The results show that geologic setting strongly influences both static and dynamic connectivity in different directions. These results provide insights into quantitatively differentiated subsurface hydraulic behavior between deltas formed under different external forcing (ISF and SLR rate) and they are a potential link in using information from delta surface networks and depositional history to predict vulnerability to aquifer contamination.
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