목차 일부

CONTENTS
CHAPTER ONE
Water 1  ... 1
  1.1 Water  ... 1
  1.2 Hydrology and Hydrogeology  ... 3
  1.3 The Hydrologic cycle  ... 4
  1.4 Energy Transformations  ... 8
  1.5 The Hydrologic Equation  ... ...

더보기

목차 전체

CONTENTS
CHAPTER ONE
Water 1  ... 1
  1.1 Water  ... 1
  1.2 Hydrology and Hydrogeology  ... 3
  1.3 The Hydrologic cycle  ... 4
  1.4 Energy Transformations  ... 8
  1.5 The Hydrologic Equation  ... 9
  Case : Mono Lake  ... 10
  1.6 Hydrogeologists  ... 12
  1.7 Applied Hydrogeology  ... 12
  1.8 The Business of Hydrogeology (What Do Hydrogeologists Do All Day?)  ... 13
    1.8.1 Application of Hydrogeology to Human Concerns  ... 13
    1.8.2 Business Aspects of Hydrogeology  ... 16
    1.8.3 Ethical Aspects of Hydrogeology  ... 17
  1.9 Sources of Hydrogeologic Information  ... 19
  1.10 working the Problems  ... 21
CHAPTER TWO 
Evaporation and Precipitation  ... 27
  2.1 Evaporation  ... 27
  2.2 Transpiration  ... 31
  2.3 Evapotranspiration  ... 32
  2.4 Condensation  ... 36
  2.5 Formation of Precipitation  ... 36
  2.6 Measurement of Precipitation  ... 38
  2.7 Snow Measurements  ... 39
  2.8 Effective Depth of Precipitation  ... 40
CHAPTER THREE
Runoff and Streamflow  ... 47
  3.1 Events During Precipitation  ... 47
  3.2 Hydrograph Separation  ... 53
    3.2.1 Baseflow Recessions  ... 53
    3.2.2 Storm Hydrograph  ... 53
    3.2.3 Gaining and Losing Streams  ... 58
  3.3 Rainfall-Runoff Relationships  ... 61
  3.4 Duration Curves  ... 62
  3.5 Determining Ground-Water Recharge from Baseflow  ... 64
  3.6 Measurement of Streamflow  ... 67
    3.6.1 Stream Gaging  ... 67
    3.6.2 Weirs  ... 69
  3.7 Manning Equation  ... 70
CHAPTER FOUR
Properties of Aquifers  ... 77
  4.1 Matter and Energy  ... 77
  4.2 Porosity of Earth materials  ... 80
    4.2.1 Definition of Porosity  ... 80
    4.2.2 Porosity and Classification of Sediments  ... 82
    4.2.3 Porosity of Sedimentary Rocks  ... 86
    4.2.4 Porosity of Plutonic and Metamorphic Rocks  ... 88
    4.2.5 Porosity of Volcanic Rocks  ... 89
  4.3 Specific Yield  ... 90
  4.4 Hydraulic conductivity of Earth Materials  ... 93
    4.4.1 Darcys Experiment  ... 94
    4.4.2 Hydraulic conductivity  ... 95
    4.4.3 Permeability of Sediments  ... 98
    Case Study : Hydraulic conductivity Estimates in Glacial Outwash  ... 101
    4.4.4 Permeability of Rocks  ... 102
  4.5 Permeameters  ... 103
  4.6 Water Table  ... 107
  4.7 Aquifers  ... 109
  4.8 Water Table and Potentiometric Surface Maps  ... 114
  4.9 Aquifer Characteristics  ... 115
  4.10 Compressibility and Effective Stress  ... 119
  4.11 Homogeneity and Isotropy  ... 120
  4.12 Gradient of the Potentiometric Surface  ... 124
CHAPTER FIVE
Principles of Ground-Water Flow  ... 131
  5.1 Introduction  ... 131
  5.2 Mechanical Energy  ... 132
  5.3 Hydraulic Head  ... 134
  5.4 Head in Water of Variable Density  ... 137
  5.5 Force Potential and Hydraulic Head  ... 141
  5.6 DarcyLaw  ... 142
    5.6.1 Darcys Law in Terms of Force and Potential  ... 142
    5.6.2 The Applicability of Darcys Law  ... 143
    5.6.3 Specific Discharge and Average Linear Velocity  ... 145
  5.7 Equations of Ground-Water Flow  ... 146
    5.7.1 Confined Aquifers  ... 146
    5.7.2 Unconfined Aquifers  ... 150
  5.8 Solution of Flow Equations  ... 151
  5.9 Gradient of Hydraulic Head  ... 151
  5.10 Relationship of Ground-Water Flow Direction to grad h  ... 153
  5.11 Flow Lines and Flow Nets  ... 153
  5.12 Refraction of Flow Nets  ... 159
  5.13 Steady Flow in a Confined Aquifer  ... 161
  5.14 Steady Flow in an Unconfined Aquifer  ... 163
CHAPTER SIX
Soil Moisture and Ground-Water Recharge  ... 175
  6.1 Introduction  ... 175
  6.2 Porosity and Water Content of Soil  ... 175
  6.3 Capillarity and the Capillary Fringe  ... 180
  6.4 Pore-Water Tension in the Vadose Zone  ... 183
  6.5 soil Moisture  ... 183
  6.6 Theory of Unsaturated Flow  ... 187
  6.7 Water-Table Recharge  ... 191
CHAPTER SEVEN
Ground-Water Flow to Wells  ... 197
  7.1 Introduction  ... 197
  7.2 Basic Assumptions  ... 198
  7.3 Computing Drawdown Caused by a Pumping Well  ... 198
    7.3.1 Unsteady Radial Flow  ... 198
    7.3.2 Flow in a Completely Confined Aquifer  ... 200
    7.3.3 Flow in a Leaky, Confined Aquifer  ... 203
    7.3.4 Flow in an Unconfined Aquifer  ... 212
  7.4 Determining Aquifer Parameters from Time-Drawdown Data  ... 214
    7.4.1 Introduction  ... 214
    7.4.2 Steady-State Conditions  ... 215
    7.4.3 Nonequilibrium Flow Conditions  ... 219
    7.4.4 Nonequilibrium Radial Flow in a Leaky Aquifer with Storage in the Aquitard  ... 236
    7.4.5 Nonequilibrium Radial Flow in an Unconfined Aquifer  ... 237
    7.4.6 Effect of Partial Penetration of Wells  ... 241
  7.5 Slug Tests  ... 243
    7.5.1 Determination of Aquifer Parameters with Slug Tests  ... 243
    7.5.2 Cooper-Bredehoeft-Papadopulos Method for a Confined Aquifer  ... 244
    7.5.3 Hvorslev Slug-Test Method  ... 247
    7.5.4 Bouwer and Rice Slug-Test Method  ... 251
  7.6 Estimating Aquifer Transmissivity from Specific Capacity Data  ... 256
  7.7 Intersecting Pumping Cones and Well Interference  ... 257
  7.8 Effect of Hydrogeologic Boundaries  ... 258
  7.9 Aquifer-Test Design  ... 261
    7.9.1 Single-Well Aquifer Tests  ... 261
    7.9.2 Aquifer Tests with Observation Wells  ... 264
CHAPTER EIGHT
Regional Ground-Water Flow  ... 275
  8.1 Introduction  ... 275
  8.2 Steady Regional Ground-Water Flow in Unconfined Aquifers  ... 275
    8.2.1 Recharge and Discharge Areas  ... 275
    8.2.2 Ground-Water Flow Patterns in Homogeneous Aquifers  ... 276
    8.2.3 Effect of Buried Lenses  ... 283
    8.2.4 Nonhomogeneous and Anisotropic Aquifers  ... 284
  8.3 Transient Flow in Regional Ground-Water Systems  ... 287
  8.4 Noncyclical Ground Water  ... 288
  8.5 Springs  ... 289
  8.6 Geology of Regional Flow Systems  ... 291
  Case Study : Regional Flow Systems in the Great Basin  ... 291
  Case Study : Regional Flow Systems in the Coastal zone of the Southeastern United States  ... 293
  Case Study : Regional Flow Systems of the High Plains Aquifer  ... 303
  8.7 Interactions of Ground Water and Lakes or Wetlands  ... 308
CHAPTER NINE
Geology of Ground-Water Occurrence  ... 319
  9.1 Introduction  ... 319
  9.2 Unconsolidated Aquifers  ... 320
    9.2.1 Glaciated Terrain  ... 321
    Case Study : Hydrogeology of a Buried Valley Aquifer at Dayton, Ohio  ... 325
    9.2.2 Alluvial Valleys  ... 328
    9.2.3 Alluvium in Tectonic Valleys  ... 329
    Case Study : Tectonic Valleys - San Bernardine Area  ... 331
  9.3 Lithified Sedimentary Rocks  ... 335
  Case Study : Sandstone Aquifer of Northeastern Illinois - Southeastern Wisconsin  ... 335
    9.3.1 Complex Stratigraphy  ... 338
    9.3.2 Folds and Faults  ... 340
    9.3.3 Clastic Sedimentary Rocks  ... 343
    9.3.4 Carbonate Rocks  ... 345
    9.3.5 Coal and Lignite  ... 355
  9.4 Igneous and Metamorphic Rocks  ... 356
    9.4.1 Intrusive igneous and Metamorphic Rocks  ... 356
    9.4.2 Volcanic Rocks  ... 358
    Case Study : Volcanic Plateaus - Columbia River Basalts  ... 358
    Case Study : Volcanic Domes - Hawaiian Islands  ... 359
  9.5 Ground Water in Permafrost Regions  ... 361
  Case Study : Alluvial Aquifers - Fairbanks, Alaska  ... 363
  9.6 Ground Water in Desert Areas  ... 364
  9.7 Coastal Plain Aquifers  ... 364
  9.8 Fresh-Water - Saline-Water Relations  ... 368
    9.8.1 Coastal Aquifers  ... 368
    9.8.2 Oceanic Islands  ... 373
  9.9 Tidal Effects  ... 376
  9.10 Ground-Water Regions of the United States  ... 377
CHAPTER TEN
Water Chemistry  ... 389
  10.1 Introduction  ... 389
  10.2 Units of Measurement  ... 390
  10.3 Types of Chemical Reactions in Water  ... 391
  10.4 Law of Mass Action  ... 392
  10.5 common-Ion Effect  ... 394
  10.6 Chemical Activities  ... 394
  10.7 Ionization Constant of Water and Weak Acids  ... 398
  10.8 Carbonate Equilibrium  ... 401
    10.8.1 Carbonate Reactions  ... 401
    10.8.2 Carbonate Equilibrium in Water with Fixed partial Pressure of C O2  ... 403
    10.8.3 Carbonate Equilibrium with External pH Control  ... 406
  10.9 Free Energy  ... 407
  10.10 Oxidation Potential  ... 408
  10.11 Ion Exchange  ... 412
  10.12 Isotope Hydrology  ... 414
    10.12.1 Stable Isotopes  ... 415
    10.12.2 Radioactive Isotopes Used for Age Dating  ... 419
  10.13 Major Ion Chemistry  ... 420
  10.14 Presentation of Results of Chemical Analyses  ... 421
    10.14.1 Piper Diagram  ... 421
    10.14.2 Stiff Pattern  ... 424
    10.14.3 Schoeller Semilogarithmic Diagram  ... 425
    Case Study : Chemical Geohydrology of the Floridan Aquifer System  ... 426
CHAPTER ELEVEN
Water Quality and Ground-Water Contamination  ... 433
  11.1 Introduction  ... 433
  11.2 Water-Quality Standards  ... 437
  11.3 Collection of Water Samples  ... 441
  11.4 Ground-Water Monitoring  ... 442
    11.4.1 Planning a Ground-Water Monitoring Program  ... 442
    11.4.2 Installing Ground-Water Monitoring Wells  ... 443
    11.4.3 Withdrawing Water Samples from Monitoring Wells  ... 447
  11.5 Vadose-Zone Monitoring  ... 450
  11.6 Mass Transport of Solutes  ... 453
    11.6.1 Introduction  ... 453
    11.6.2 Diffusion  ... 453
    11.6.3 Advection  ... 454
    11.6.4 Mechanical Dispersion  ... 455
    11.6.5 Hydrodynamic Dispersion  ... 455
    11.6.6 Retardation  ... 461
    11.6.7 Degradation of Organic Compounds  ... 471
  11.7 Ground-Water Contamination  ... 472
    11.7.1 Introduction  ... 472
    11.7.2 Septic Tanks and Cesspools  ... 473
    11.7.3 Landfills  ... 475
    11.7.4 Chemical Spills and Leaking Underground Tanks  ... 481
    11.7.5 Mining  ... 484
    Case Study : Contamination from Uranium Tailings Ponds  ... 486
    11.7.6 Other Sources of Ground-Water Contamination  ... 487
  11.8 Ground-Water Restoration  ... 487
    11.8.1 Introduction  ... 487
    11.8.2 Source-Control Measures  ... 487
    11.8.3 Plume Treatment  ... 490
  11.9 Case History : Ground-Water Contamination at a Superfund Site  ... 493
    11.9.1 Background  ... 493
    11.9.2 Geology  ... 495
    11.9.3 Hydrogeology  ... 495
    11.9.4 Ground-Water Contamination  ... 497
    11.9.5 Site Remediation  ... 499
  11.10 Capture Zone Analysis  ... 501
CHAPTER TWELVE
Ground-Water Development and Management  ... 511
  12.1 Introduction  ... 511
  12.2 Dynamic Equilibrium in Natural Aquifers  ... 512
  Case Study : Deep Sandstone Aquifer of Northeastern Illinois  ... 513
  12.3 Ground-Water Budgets  ... 514
  12.4 Management Potential of Aquifers  ... 516
  12.5 Paradox of Safe Yield  ... 518
  12.6 Water Law  ... 519
    12.6.1 Legal Concepts  ... 519
    12.6.2 Laws Regulating Quantity of Surface Water  ... 520
    12.6.3 Laws Regulating Quantity of Ground Water  ... 523
    Case Study : Arizonas Ground-Water Code  ... 526
    12.6.4 Laws Regulating the Quality of Water  ... 527
    Case Study : Wisconsins Ground-Water Protection Law  ... 530
  12.7 Artificial Recharge  ... 531
  12.8 Protection of Water Quality in Aquifers  ... 533
  12.9 Ground-Water Mining and cyclic Storage  ... 536
  12.10 Conjunctive Use of Ground and Surface Water  ... 538
  12.11 Trends in Water Resources Management  ... 540
CHAPTER THIRTEEN
Field Methods  ... 543
  13.1 Introduction  ... 543
  13.2 Fracture-Trace Analysis  ... 543
  13.3 Surficial Methods of Geophysical Investigations  ... 549
    13.3.1 Direct-Current Electrical Resistivity  ... 549
    13.3.2 Electromagnetic Conductivity  ... 555
    13.3.3 Seismic Methods  ... 559
    13.3.4 Ground-Penetrating Radar and Magnetometer Surveys  ... 566
    13.3.5 Gravity and Aeromagnetic Methods  ... 568
  13.4 Geophysical Well Logging  ... 571
    13.4.1 Caliper Logs  ... 573
    13.4.2 Temperature Logs  ... 574
    13.4.3 Single-Point Resistance  ... 574
    13.4.4 Resistivity  ... 576
    13.4.5 Spontaneous Potential  ... 576
    13.4.6 Nuclear Logging  ... 576
  13.5 Hydrogeologic site Evaluations  ... 582
  13.6 Responsibilities of the field Hydrogeologist  ... 584
  13.7 Project Reports  ... 588
CHAPTER FOURTEEN
Ground-Water Models  ... 593
  14.1 Introduction  ... 593
  14.2 Applications of Ground-Water Models  ... 596
  14.3 Data Requirements for Models  ... 597
  14.4 Finite-Difference Models  ... 598
    14.4.1 Finite-Difference Grids  ... 598
    14.4.2 Finite-Difference Notation  ... 600
    14.4.3 Boundary conditions  ... 600
    14.4.4 Methods of Solution for Steady-State Case for Square Grid Spacing  ... 602
    14.4.5 Methods of Solution for the Transient Case  ... 604
  14.5 Finite-Element Models  ... 605
  14.6 Method of Characteristics  ... 606
  14.7 Use of Published Models  ... 606
  Case Study : Ground-Water Modeling for a Planned Underground Mine  ... 610
Appendices  ... 617
  1 Values of the function W(u) for various values of u  ... 618
  2 Values of the function F(n,μ) for various values of n and μ  ... 619
  3 Values of the functions W(u, r／B) and W( uA , r／B) for various values of u or uA  ... 620
  4 Values of the function H( μ , β )  ... 621
  5 Values of the function K0 (x) and exp (x) K0 (x)  ... 622
  6 Values of the function W( uA , Γ ) and W( uB , Γ ) for water-table aquifers  ... 623
  7 Table for length conversion  ... 625
  8 Table for area conversion  ... 625
  9 Table for volume conversion  ... 626
  10 Table for time conversion  ... 626
  11 Solubility Products for selected minerals and compounds  ... 627
  12 Atomic weights and numbers of naturally occurring elements  ... 628
  13 Table of values of erf (x) and erfc(x)  ... 630
  14 Absolute density and absolute viscosity of water  ... 631
  15 Loading and running computer programs  ... 632
Glossary  ... 635
Answers to Selected Problems  ... 651
References  ... 655
Index  ... 681

더보기 닫기