潮汐如何影响地下水

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潮汐如何影响地下水
                               
                               

当你在海洋里游完一个来回时，偶尔会发现你的毛巾好像被移动过。当然，这只是水位线发生了变化。
海滩上海洋的自然起伏是太阳和月亮产生引力的极好的证明。虽然潮汐力很小，但它足以造成大量海水上升或下降。
你可能不知道的是，太阳和月亮带来的潮汐能也会影响我们呼吸的空气和我们脚下坚实的地面。这些效应被称为大气潮汐和地球潮汐。
虽然我们不太能留意到地球和大气潮汐，但它们确实影响到我们脚下的土地和世界上最大的淡水资源：地下水。就像厨房海绵里的水一样，地下水占据了如沙子和土壤这类地质材料间的孔隙。
我们设计出了一种无需抽水，钻孔或取岩芯,只需要结合潮汐影响来检测我们珍贵的地下水资源的方法。
在我们脚下的水
据估计，地下水占地球上可用淡水的99%。如果提取地球的全部地下水并汇集在世界陆地表面，它足以建造一个180米深的湖泊。
不过，虽然听起来确实有很多水存在，但是要记住，不是所有的地下水都可以使用。事实上，地下水目前在全球范围内开采，尤其是在干旱地区，在干旱时期地下水是人类活动的基础。
地下水提取，尤其是从包含软粘土的地下区域中提取地下水，可能会导致地表下降（称为“沉降”）。由于城市化和相关的水需求，特别是在沿海地区，这是一个重大的全球性问题。
另外，长时间雨水过多也会导致地下水上升并引起洪水。
潮汐对地下水的影响
埋在不同类型沉积物下面的深层地下水受到巨大的压力（地下水术语称为“封闭含水层”）。地球潮汐挤压沉积物，从而导致重力的变化进而改变了孔中水分的压力。
大气潮汐增加了位于地下水顶部的重量，导致压力的变化，从而造成了向下的挤压。
处于该层的地下水受压力的变化而变化，这可以通过地下水孔隙内微小的水位变化来测量。
我们还设计了一种利用这些潮汐影响来计算重要的地下物质属性的新方法。例如，可以预测当地下水被抽取时压力会如何下降，以及地下物质的压缩会导致地面下降多少（就像挤压厨房海绵一样）。
这种方法基本上可以准确计算出地下水受地球和大气潮汐影响而导致的地表下岩石被压缩的特性。
这一测量方法上的进步很重要，因为它将允许人们直接对地下水库（即含水层）进行分析，而不需要采取抽水，通过钻井来提取物质的实物样本或者钻孔取岩芯等人为施压的手段。
这种分析需要连续16天每小时测量地下水位和大气压力。
在世界各地，地下水位常规记录是水位监测项目的一部分，正如在澳大利亚，是由联邦政府NCRIS(澳大利亚生物能源国家合作研究平台建设战略) 地下水计划资助。大气压力则是气象站测量的标准参数之一。
对我们来说，潮汐能对地下水的影响可能不如它们对海洋的影响那么明显。但它们同样重要。我们了解潮汐对地下水影响的新方法，明显减少了预测抽水或地面沉降可能产生影响的精力。
这种技术可以利用现有的钻孔，并可以应用于全球的地下水位文档，以便未来更多可持续的地下水资源开发。
作者：Gabriel C Rau
翻译：蒲天宁  审校：海带丝
原文链接：https://theconversation.com/squeezed-by-gravity-how-tides-affect-the-groundwater-under-our-feet-74928