تخزين محدد

بالنسبة للخزان الجوفي المحصور أو الطبقة الكتيمة، فإنّ معامل التخزين هو قيمة التخزين النوعي المتكاملة رأسيًا. التخزين النوعي هو حجم الماء المنطلق من وحدة حجم واحدة من الخزان الجوفي عند انخفاض الضغط بمقدار وحدة واحدة. ويرتبط هذا بكلٍّ من انضغاطية الخزان الجوفي وانضغاطية الماء نفسه. بافتراض أن الخزان الجوفي أو الطبقة الكتيمة متجانسة :

${\displaystyle S=S_{s}b\,}$

بالنسبة للخزان الجوفي غير المحصور، فإن قدرة التخزين تساوي تقريبًا الإنتاجية النوعية (${\displaystyle S_{y}}$) منذ الإفراج من وحدة تخزين محددة (${\displaystyle S_{s}}$) عادة ما يكون أقل بمقدار عدة مراتب (${\displaystyle S_{s}b\ll \!\ S_{y}}$).

${\displaystyle S=S_{y}\,}$

التخزين المحدد هو كمية المياه التي يطلقها جزء من طبقة المياه الجوفية من التخزين، لكل وحدة كتلة أو حجم من طبقة المياه الجوفية، لكل وحدة تغيير في الضغط الهيدروليكي، مع الحفاظ على التشبع الكامل.

التخزين النوعي للكتلة هو كتلة المياه التي يطلقها الخزان الجوفي من التخزين، لكل كتلة من الخزان الجوفي، لكل وحدة انخفاض في الضغط الهيدروليكي:

${\displaystyle (S_{s})_{m}={\frac {1}{m_{a}}}{\frac {dm_{w}}{dh}}}$

أين

${\displaystyle (S_{s})_{m}}$وهي سعة التخزين النوعية للكتلة ([L ⁻¹ ])؛

${\displaystyle m_{a}}$هي كتلة ذلك الجزء من الخزان الجوفي الذي يتم إطلاق الماء منه ([M])؛

${\displaystyle dm_{w}}$هي كتلة الماء المنطلقة من الخزان ([M])؛ و

${\displaystyle dh}$هو انخفاض الضغط الهيدروليكي ([L]).

التخزين النوعي الحجمي (أو التخزين النوعي الحجمي ) هو حجم المياه التي يطلقها الخزان الجوفي من التخزين، لكل حجم من الخزان الجوفي، لكل وحدة انخفاض في الضغط الهيدروليكي (فريز وشيري، 1979):

${\displaystyle S_{s}={\frac {1}{V_{a}}}{\frac {dV_{w}}{dh}}={\frac {1}{V_{a}}}{\frac {dV_{w}}{dp}}{\frac {dp}{dh}}={\frac {1}{V_{a}}}{\frac {dV_{w}}{dp}}\gamma _{w}}$

أين

${\displaystyle S_{s}}$وهي سعة التخزين النوعية الحجمية ([L ⁻¹ ])؛

${\displaystyle V_{a}}$يمثل الحجم الإجمالي لذلك الجزء من الخزان الجوفي الذي يتم إطلاق المياه منه ([L ³ ])؛

${\displaystyle dV_{w}}$حجم الماء المنطلق من التخزين ([L ³ ])؛

${\displaystyle dp}$هو الانخفاض في الضغط ( N •m ⁻² أو [ML ⁻¹ T ⁻² ])  ؛

${\displaystyle dh}$هو انخفاض الضغط الهيدروليكي ([L]) و

${\displaystyle \gamma _{w}}$هو الوزن النوعي للماء ( N •m ⁻³ أو [ML ⁻² T ⁻² ]).

في علم المياه الجوفية ، يُعد التخزين النوعي الحجمي أكثر شيوعاً من التخزين النوعي الكتلي . ونتيجة لذلك، يشير مصطلح التخزين النوعي عموماً إلى التخزين النوعي الحجمي .

من حيث الخصائص الفيزيائية القابلة للقياس، يمكن التعبير عن التخزين النوعي على النحو التالي:

${\displaystyle S_{s}=\gamma _{w}(\beta _{p}+n\cdot \beta _{w})}$

أين

${\displaystyle \gamma _{w}}$الوزن النوعي للماء ( N •m ⁻³ أو [ML ⁻² T ⁻² ])

${\displaystyle n}$هي مسامية المادة (نسبة لا بعدية بين 0 و 1)

${\displaystyle \beta _{p}}$هي قابلية انضغاط مادة الخزان الجوفي (م² ^{نيوتن⁻¹ أو} [ LM⁻¹ ^T² ] ⁾ ، و

${\displaystyle \beta _{w}}$هي قابلية انضغاط الماء (م ² نيوتن ⁻¹ أو [LM ⁻¹ T ² ])

تربط مصطلحات الانضغاطية تغيراً معيناً في الإجهاد بتغير في الحجم (انفعال). ويمكن تعريف هذين المصطلحين على النحو التالي:

${\displaystyle \beta _{p}=-{\frac {dV_{t}}{d\sigma _{e}}}{\frac {1}{V_{t}}}}$

${\displaystyle \beta _{w}=-{\frac {dV_{w}}{dp}}{\frac {1}{V_{w}}}}$

أين

${\displaystyle \sigma _{e}}$هو الإجهاد الفعال (نيوتن/متر مربع ^أو [MLT ⁻² /L ² ])

تربط هذه المعادلات التغير في الحجم الكلي أو حجم الماء (${\displaystyle V_{t}}$أو${\displaystyle V_{w}}$) لكل تغيير في الإجهاد المطبق (الإجهاد الفعال —${\displaystyle \sigma _{e}}$أو ضغط المسام —${\displaystyle p}$) per unit volume. The compressibilities (and therefore also S_s) can be estimated from laboratory consolidation tests (in an apparatus called a consolidometer), using the consolidation theory of soil mechanics (developed by Karl Terzaghi).

Aquifer-test analyses provide estimates of aquifer-system storage coefficients by examining the drawdown and recovery responses of water levels in wells to applied stresses, typically induced by pumping from nearby wells.^[4]

Elastic and inelastic skeletal storage coefficients can be estimated through a graphical method developed by Riley.^[5] This method involves plotting the applied stress (hydraulic head) on the y-axis against vertical strain or displacement (compaction) on the x-axis. The inverse slopes of the dominant linear trends in these compaction-head trajectories indicate the skeletal storage coefficients. The displacements used to build the stress-strain curve can be determined by extensometers,^[5][6]InSAR^[7] or levelling.^[8]

Laboratory consolidation tests yield measurements of the coefficient of consolidation within the inelastic range and provide estimates of vertical hydraulic conductivity.^[9] The inelastic skeletal specific storage of the sample can be determined by calculating the ratio of vertical hydraulic conductivity to the coefficient of consolidation.

Simulations of land subsidence incorporate data on aquifer-system storage and hydraulic conductivity. Calibrating these models can lead to optimized estimates of storage coefficients and vertical hydraulic conductivity.^[8][10]