以马萨诸塞州普利茅斯市为例预测盐水入侵地下水

As the world warms and ice sheets melt, the ocean continually rises. The greater Boston area can expect to see between one and six feet of sea level rise by 2100, according to recent estimates. To find out what this rise might mean for freshwater supplies

当世界上的陆地和冰盖融化时,海洋就会继续融化根据数据估计,到2100年,更大的Bostona反应堆预计将达到两倍,并将达到密封水平为了找出这一增长对淡水供应的意义,马萨诸塞州大学的一位水文地质学家与东南部马萨诸塞州平原联盟(SEMPBA)合作,由地球、地理和气候教授DavidBoutt领导和13其他基层环境组织开发一种创新的新模型,该模型不仅可以预测未来75年的盐水入侵,还可以确定当今盐污染的主要来源——道路和人类发展该团队在马萨诸塞州普利茅斯的盐水入侵脆弱性评估中心发布了他们的研究结果

“多年来,我一直在与马萨诸塞州东南部的公民利益相关者合作,”Outt说,“2021年,作为一个旨在保留‘阳光环境特征’的环境专家组,PineBarensAlliance通过一个项目来帮助评估生态项目中的社区如何最好地为气候变化做准备。”

许多同事,包括麻省理工大学的毕业生和研究助理Alexander Kirshen、本科生RachelKing和Carly Lombardo、毕业生DanielCorkran和博士后研究员Brendan Moran,抓住了应用国际学术研究来解决现实世界问题的机会

普利茅斯是该镇唯一的水源由于普利茅斯一直延伸到海洋的边缘,它对海洋的高度极为敏感在他们的研究中,Boutt、Kirshena和同事们深入研究了什么是上诉

流经陆地表面的地下水和同样单向流动的海水相互推挤,达到平衡状态淡水侧的所有钻孔都将与淡水一起流动,但其中一个钻孔向下进入淡水之间的支架接合点,则会出现盐水从海洋的角度来看,地下水的地下水流会在陆地上流动,而那些被海水淹没的油井可能会突然变咸

尽管理论可能看起来很恰当,但实际上,为了避免预测,淡水的流量和相互作用是一个非常复杂的问题

开始时,采集来自普利茅斯地区地下水水井和地表水(如池塘和溪流)的所有可用数据,并测量盐度这为我们对当前位置和可能的高盐度水源的理解奠定了基础

接下来,BouttandKirshenadodoptedanexistingUs地质调查水文地质模型,只关注水文地质方程的海岸一半,延伸到海岸5公里模型包括相应的、溪流、地表径流——或者大量渗入设备的沉积物——以及从设备中抽取的各种井和通过渗透或光学系统返回到设备的废水

最后,他们进行了一系列的模型运行,以考虑未来降水、海平面上升、地下水使用和返回设备的水的变化等方面的各种情况

Kirshen说:“我们发现,在高海平面上升的情况下,到2100年,冰川面积将不稳定地增加17亿克/升,而海洋和淡水的半兴区将迁移到陆地200米。”8米,大多数池塘的盐度不会因为这种盐度的来源而增加

研究小组还了解到,通过败血症系统返回设备的水显示出同样的作用,有助于限制盐水入侵Kirshen说:“大约66%的水被冲到了设备上。”

也许今天盐度最高的最大的企业不会接近过去,但在陆地上,尤其是在陆地上“这让我很惊讶,”布特说,“而且看起来每天都有上升的物质来源。”

“在与麻省大学阿默斯特分校的合作中,我们一直在考虑普利茅斯的市政基础设施,”斯坦福大学副校长FrankMand说“我们与同一核心地区的30多个社区有着良好的地理基础。因此,考虑到普利茅斯的新情况很好,更重要的是,我们没有一个科学基础——以及评估地下水入侵敏感性的新方法——可以转移到其他社区,并将有助于为普利茅斯和其他社区未来几年的计划提供信息。”

“我们没有指望科学来帮助我们从错误中恢复过来,”Mandadds说“我们正在努力避免未来的问题。这本身就很有价值。”

Bouttan和Kirshen建议,为了应对未来,进一步细化并分析该地区的水文地理,建立一个早期预警系统,以监测最严重的盐水入侵风险,在最容易受到盐污染的地区开发新井,并考虑到一些做法,如在室内测试吸附剂,这是目前主要的盐水接触问题耳