Using Telepresence and New Learning Platforms for Engagement in Ocean Exploration

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Keener, P.; Pomponi, S. A.; Hanisak, D.; Kelley, C.; Etnoyer, P. J.; Sautter, L.

2016-02-01

Telepresence technologies are changing the way the ocean science community engages with multiple audiences, including scientists, formal and informal educators, students and the public. As such, there are a variety of platforms for engaging in learning about why and how the ocean is explored through the eyes and voices of scientists in real time as they are conducing deep-sea exploration of these little known and unknown areas of the ocean planet. The National Oceanic and Atmospheric Administration's (NOAA's ) Ship Okeanos Explorer conducted expeditions off Puerto Rico and in the Northwestern Hawaiian Islands during the 2015 field season. Novel and existing partnerships were leveraged to bring live video from the seafloor and audio from the ship and Exploration Command Centers in real time into colleges, universities, aquariums, and research centers around the country. This presentation will give a brief overview of the live feed venues for the Oceano Profundo 2015: Exploring Puerto Rico's Seamounts, Trenches and Troughs and the Hohonu Moana: Exploring Deep waters off Hawaii Expeditions, and will focus on "hybrid" Exploration Command Centers established at institutions of higher education that were engaged during the expeditions, including Florida Atlantic University, the University of Hawaii at Manoa, and the College of Charleston and how they can be used to support graduate level courses on ocean exploration. Input for the development for an upcoming online course designed around the methods and content for these new learning styles will be solicited during the session.

Behavioral Patterns in Special Education. Good Teaching Practices

PubMed Central

Rodríguez-Dorta, Manuela; Borges, África

2017-01-01

Providing quality education means to respond to the diversity in the classroom. The teacher is a key figure in responding to the various educational needs presented by students. Specifically, special education professionals are of great importance as they are the ones who lend their support to regular classroom teachers and offer specialized educational assistance to students who require it. Therefore, special education is different from what takes place in the regular classroom, demanding greater commitment by the teacher. There are certain behaviors, considered good teaching practices, which teachers have always been connected with to achieve good teaching and good learning. To ensure that these teachers are carrying out their educational work properly it is necessary to evaluate. This means having appropriate instruments. The Observational Protocol for Teaching Functions in Primary School and Special Education (PROFUNDO-EPE, v.3., in Spanish) allows to capture behaviors from these professionals and behavioral patterns that correspond to good teaching practices. This study evaluates the behavior of two special education teachers who work with students from different educational stages and educational needs. It reveals that the analyzed teachers adapt their behavior according the needs and characteristics of their students to the students responding more adequately to the needs presented by the students and showing good teaching practices. The patterns obtained indicate that they offer support, help and clear guidelines to perform the tasks. They motivate them toward learning by providing positive feedback and they check that students have properly assimilated the contents through questions or non-verbal supervision. Also, they provide a safe and reliable climate for learning. PMID:28512437

Behavioral Patterns in Special Education. Good Teaching Practices.

PubMed

Rodríguez-Dorta, Manuela; Borges, África

2017-01-01

Providing quality education means to respond to the diversity in the classroom. The teacher is a key figure in responding to the various educational needs presented by students. Specifically, special education professionals are of great importance as they are the ones who lend their support to regular classroom teachers and offer specialized educational assistance to students who require it. Therefore, special education is different from what takes place in the regular classroom, demanding greater commitment by the teacher. There are certain behaviors, considered good teaching practices, which teachers have always been connected with to achieve good teaching and good learning. To ensure that these teachers are carrying out their educational work properly it is necessary to evaluate. This means having appropriate instruments. The Observational Protocol for Teaching Functions in Primary School and Special Education (PROFUNDO-EPE, v.3., in Spanish) allows to capture behaviors from these professionals and behavioral patterns that correspond to good teaching practices. This study evaluates the behavior of two special education teachers who work with students from different educational stages and educational needs. It reveals that the analyzed teachers adapt their behavior according the needs and characteristics of their students to the students responding more adequately to the needs presented by the students and showing good teaching practices. The patterns obtained indicate that they offer support, help and clear guidelines to perform the tasks. They motivate them toward learning by providing positive feedback and they check that students have properly assimilated the contents through questions or non-verbal supervision. Also, they provide a safe and reliable climate for learning.

Transient hyperphosphatemia: a benign laboratory disorder in a boy with Gitelman syndrome.

PubMed

Skalova, Sylva; Kutilek, Stepan

2016-01-01

Transient hyperphosphatasemia of infancy and early childhood (THI) is characterized by transiently increased activity of serum alkaline phosphatase (S-ALP), predominantly its bone or liver isoform, in children under five years of age. There are no signs of metabolic bone disease or hepatopathy corresponding with the increased S-ALP. THI is benign disorder, rather laboratory than clinical disorder, which is usually accidentally detected in both healthy and sick children. When encountered in a child with either chronic bone, liver or kidney disease, it might concern the physician. We present a three year old boy with genetically confirmed Gitelman syndrome where THI was detected accidentally during periodic check-up. S-ALP peaked to 41.8 µkat/L, there were neither laboratory or clinical signs of liver or bone disease; the S-ALP dropped to normal value of 4 µkat/L 60 days later. Therefore, the patient fulfilled the criteria for THI. There were no further increases in S-ALP. Resumo A hiperfosfatasemia transitória benigna da infância (HTBI) é caracterizada por elevação transitória da atividade da fosfatase alcalina sérica (S-ALP), predominantemente em sua isoforma óssea ou hepática, em crianças com menos de cinco anos de idade. Não há sinais de patologia óssea metabólica ou hepatopatia correspondentes ao aumento da S-ALP. A HTBI é um distúrbio benigno, mais laboratorial que clínico, normalmente detectado acidentalmente em crianças saudáveis e acometidas por alguma patologia. Quando encontrada em crianças com doença crônica óssea, hepática ou renal, maiores preocupações são justificadas. O presente relato descreve o caso de um menino de três anos de idade com síndrome de Gitelman geneticamente confirmada, em que a HTBI foi detectada acidentalmente durante um exame periódico. A S-ALP atingiu o pico de 41,8 µkat/L, sem sinais laboratoriais ou clínicos de doença hepática ou óssea. O valor de S-ALP caiu para o nível normal de 4 µkat/L 60 dias mais tarde. Portanto, o paciente satisfazia os critérios para HTBI. Não houve outros aumentos na S-ALP.

The migration, dissolution, and fate of chlorinated solvents in the urbanized alluvial valleys of the southwestern USA

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jackson, R. E.

The migration, dissolution, and subsequent fate of spilled chlorinated solvents in the urban alluvial valleys of the southwestern U.S. appear to be governed by a unique set of hydrogeologic and geochemical processes occurring within terrigeneous clastic depositional systems. The alluvial and lacustrine fill of the basins, the trapping of solvents in fine-grained sediments beneath the urbanized valley centers, the oxic conditions typical of the deeper alluvium, and the contaminant-transport patterns produced by large-scale basin pumping combine to produce long aqueous-phase plumes derived from the dissolution of trapped chlorinated solvents. Although of limited aqueous solubility, these dense solvents are sufficiently mobile and soluble in the southwestern alluvial valleys to have produced aqueous plumes that have migrated several kilometers through the deeper alluvium and have contaminated valuable water-supply well fields in California, Arizona, and New Mexico. The typical length of these plumes and the presence of oxic groundwater indicate that it is unlikely that natural attenuation will be a practical remedial option in the southwestern alluvial valleys or in other alluvial systems in which similar hydrogeologic and geochemical conditions exist. Résumé La migration, la dissolution et l'évolution consécutive des rejets de solvants chlorés dans les vallées alluviales du sud-ouest des États-Unis paraissent déterminées par un même ensemble de processus hydrogéologiques et géochimiques intervenant dans des formations de dépôts clastiques terrigènes. Les remplissages alluviaux et lacustres des bassins, le piégeage des solvants par des sédiments fins sous les centres des vallées urbanisées, les conditions oxiques typiques des alluvions plus profondes et les types de transport de contaminants provoqués par le pompage à l'échelle du bassin se combinent pour produire des panaches, étendus dans la phase aqueuse, provenant de la dissolution de solvants chlorés piégés. Malgré leur faible solubilité dans l'eau, ces solvants denses sont suffisamment mobiles et solubles pour avoir produit, dans le sud-ouest des vallées alluviales, des panaches aqueux qui ont migré de plusieurs kilomètres dans les alluvions plus profondes et ont contaminé des champs captants pour l'eau potable en Californie, en Arizona et au Nouveau-Mexique. La longueur de ces panaches et la présence d'eau souterraine en conditions oxiques indiquent qu'il est peu probable que la décroissance naturelle soit un recours pratique de décontamination dans les vallées alluviales du sud-ouest ou dans d'autres systèmes alluviaux dans lesquels existent des conditions hydrogéologiques et géochimiques semblables. Resumen La migración, disolución y transporte de compuestos clorados en valles aluviales urbanos del sudoeste de los Estados Unidos de América parecen estar gobernados por un conjunto único de procesos hidrogeológicos y geoquímicos que tienen lugar en los depósitos clásticos. El relleno aluvial y lacustre de las cuencas, la inmovilización de los solutos en sedimentos de grano fino bajo las zonas urbanizadas, los condiciones óxicas típicas del aluvial profundo y las direcciones de transporte regidas por los fuertes bombeos en las cuencas se combinan para producir grandes penachos en fase acuosa procedentes de la disolución de los compuestos clorados atrapados en el medio. Aunque la solubilidad de estos compuestos clorados densos es pequeña, es suficiente para producir penachos que en algunos casos se han desplazado varios kilómetros a través del aluvial profundo y han llegado a contaminar zonas de extracción muy productivas en California, Arizona y Nuevo México. La longitud de estos penachos y la presencia de agua subterránea oxidante indican que es improbable que la degradación natural sea un buen método de limpieza de estos acuíferos o de otros sistemas aluviales que presenten características hidrogeológicas y geoquímicas semejantes.

Vegetation-induced soil water repellency as a strategy in arid ecosystems. A geochemical approach in Banksia woodlands (SW Australia)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Muñoz-Rojas, Miriam; Jiménez-Morillo, Nicasio T.; González-Pérez, Jose Antonio; Zavala, Lorena M.; Stevens, Jason; Jordan, Antonio

2016-04-01

Introduction Banksia woodlands (BW) are iconic ecosystems of Western Australia (WA) composed by an overstorey dominated by Proteaceae, e.g. Banksia menziesii and Banksia attenuata, in combination with other species, such as Eucalyptus spp., Verticordia spp. or Melaleuca spp. Although located in very poor dune soils, BW provide numerous ecosystem services and sustain a high biodiversity. In this area, annual rainfall is relatively high (about 800 mm) but permeability of the sandy substrate leads to a functionally arid ecosystem. Currently, BW are threatened by sand mining activities and urban expansion; therefore conservation and restoration of these woodlands are critical. Despite numerous efforts, the success of restoration plans is usually poor mostly due to the high sensitivity to drought stress and poor seedling survival rates (5-30%) (Benigno et al., 2014). A characteristic feature of BW is their root architecture, formed by a proteoid (cluster) system that spreads to form thick mats below the soil surface, favouring the uptake of nutrients (especially, P), and preventing soil erosion. Root exudates are related to numerous plant functions, as they facilitate penetration of roots in soil and enhance the extraction of scarce mineral nutrients and its further assimilation. Exudates may also interact directly with soil or indirectly through microbial mediated events being also related to soil water repellency (SWR; Lozano et al, 2014). Knowledge about the specific compounds able to induce SWR is limited (Doerr et al., 2000), but it is generally accepted that is caused by organic molecules coating the surface of soil mineral particles and aggregates (Jordán et al., 2013). Proteaceae release short-chained organic acids to enhance phosphate acquisition, which have been also reported to be related with SWR (Jiménez-Morillo et al., 2014). It is hypothesized that disruption of water dynamics in mature BW soils is underlying the failure of restoration plans. This research aims to study SWR and its impact on water economy in relation with soil functioning and plant strategies for water uptake in pristine BW. Results are expected to shed light on the origin and implications of SWR in the area and provide useful information for improving ongoing restoration plans. Materials and methods The study was conducted in natural BW of WA. Soil samples were collected at different soil depths (0-1, 1-10, 20-30 and 40-50 cm). Rationale for sampling depths was based on the different severities of SWR at each layer under field conditions. Soil water repellency was assessed under laboratory conditions in oven-dry samples (48 h, 105 °C) and the chemical organic assemblage of bulked soil subsamples from each layer was analysed by direct analytical pyrolysis (Py-GC/MS). Results and discussion Soil water repellency distributed discontinuously through the soil profile. The first thin layer (0-1 cm) composed of coarse sand and litter, located immediately above Banksia root clusters, showed wettable conditions. In contrast, the relatively well aggregated soil layer where the Banksia cluster root system is located (1-10 cm) was severely water-repellent. The 20-30 and 40-50 cm deep layers rendered wettable or subcritically water-repellent. After Py-GC/MS analysis, major compounds were identified and grouped according to their probable biogenic origin (lignin, polysaccharides, peptides, etc.). Among other soil organic compounds, well resolved bimodal alkane/akene (C8-C31, maxima at C13 and C26) and fatty acids series (short-chained, C5-C9, and long-chained even-numbered C12-C18) were associated to the root cluster soil layer (1-10 cm). Also, a relatively high contribution of fire-derived polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was observed (7%), which is consistent with frequent fires occurring in BW. These results point to possible indirect links between organic substances released by roots and soil wettability involving soil microorganisms. Further discussion should shed light on possible ecological plant strategies and specific adaptations for water uptake in such arid ecosystems of WA. Acknowledgements This research has been funded by the University of Western Australia (Research Collaboration Award 2015: 'Soil water repellence in biodiverse semi arid environments: new insights and implications for ecological restoration') and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (research projects GEOFIRE, CGL2012-38655-C04-01, and POSTFIRE, CGL 2013-47862-C2-1-R. References Benigno SM, Dixon KW, Stevens JC. 2014. Seedling mortality during biphasic drought in sandy Mediterranean soils. Funct Plant Biol 41: 1239-1248 DOI: 10.1071/FP13366 Doerr SH, Shakesby RA, Walsh RPD. 2000. Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance. Earth-Sci Rev 51: 33-65. DOI: 10.1016/S0012-8252(00)00011-8. Jordán A, Zavala LM, Mataix-Solera J, Doerr SH. 2013. Soil water repellency: origin, assessment and geomorphological consequences. Catena 108: 1-8. DOI: 10.1016/j.catena.2013.05.005. Jiménez-Morillo NT, González-Pérez JA, Jordán A, Zavala LM, de la Rosa JM, Jiménez-González MA, González-Vila FJ. 2014 Organic matter fractions controlling soil water repellency in sandy soils from the Doñana National Park (Southwestern Spain). Land Degrad. Develop. published online. DOI: 10.1002/ldr.2314 Lozano E, Garcia-Orenes F, Barcenas-Moreno G, Jimenez-Pinilla P, Mataix-Solera J, Arcenegui V, Morugan-Coronado A, Mataix-Beneyto J. 2014. Relationships between soil water repellency and microbial community composition under different plant species in a Mediterranean semiarid forest. J Hydrol Hydromech 62: 101-107. DOI: 10.2478/johh-2014-0017

Spatial characteristics of groundwater temperature in the Ishikari Lowland, Hokkaido, northern Japan: analytical and numerical applications

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Dim, J. R.; Sakura, Y.; Fukami, H.; Miyakoshi, A.

2002-03-01

In porous sediments of the Ishikari Lowland, there is a gradual increase in the background geothermal gradient from the Ishikari River (3-4 °C 100 m-1) to the southwest highland area (10 °C 100 m-1). However, the geothermal gradient at shallow depths differs in detail from the background distribution. In spite of convective heat-flow loss generally associated with groundwater flow, heat flow remains high (100 mW m-2) in the recharge area in the southwestern part of the Ishikari basin, which is part of an active geothermal field. In the northeastern part of the lowland, heat flow locally reaches 140 mW m-2, probably due to upward water flow from the deep geothermal field. Between the two areas the heat flow is much lower. To examine the role of hydraulic flow in the distortion of the isotherms in this area, thermal gradient vs. temperature analyses were made, and they helped to define the major components of the groundwater-flow system of the region. Two-dimensional simulation modeling aided in understanding not only the cause of horizontal heat-flow variations in this field but also the contrast between thermal properties of shallow and deep groundwater reservoirs. Résumé. Dans les sédiments poreux des basses terres d'Ishikari, on observe une augmentation graduelle du gradient géothermal général depuis la rivière Ishikari (3-4 °C 100 m-1) vers la zone élevée située au sud-ouest (10 °C 100 m-1). Toutefois, le gradient géothermal aux faibles profondeurs diffère dans le détail de la distribution générale. Malgré la perte de flux de chaleur par convection, généralement associée aux écoulements souterrains, le flux de chaleur reste élevé (100 mW m-2) dans la zone de recharge de la partie sud-ouest du bassin de l'Ishikari, qui appartient à un champ géothermal actif. Dans la partie nord-est des basses terres, le flux de chaleur atteint localement 140 mW m-2, probablement à cause d'un écoulement souterrain ascendant depuis le champ géothermal profond. Entre les deux zones, le flux de chaleur est beaucoup plus faible. Afin de déterminer le rôle du flux d'eau souterraine dans la distorsion des isothermes dans cette zone, des analyses du gradient thermal en fonction de la température ont été réalisées elles ont permis de définir les composantes majeures du système aquifère régional. Une modélisation deux-dimensionnelle pour la simulation a ensuite contribué à la compréhension non seulement de la cause des variations horizontales du flux de chaleur dans cette région, mais également du contraste entre les propriétés des réservoirs superficiel et profond. Resumen. En los sedimentos porosos de las tierras bajas de Ishikari, hay un incremento gradual en el gradiente geotérmico desde el río Ishikari (3-4 °C 100 m-1) hacia la zona elevada del sudoeste (10 °C 100 m-1). Sin embargo, el gradiente geotérmico a profundidades someras difiere de la distribución de fondo. A pesar de las pérdidas por el flujo convectivo de calor asociadas generalmente al flujo de aguas subterráneas, el flujo de calor permanece elevado (100 mW m-2) en el área de recarga, hacia el sudoeste de la cuenca del Ishikari, la cual pertenece a un campo geotérmico activo. Al nordeste de las tierras bajas, el flujo de calor alcanza 140 mW m-2, probablemente por el flujo ascendente de agua procedente del campo geotérmico profundo. Entre ambas áreas, el flujo de calor es mucho menor. Para examinar el papel del flujo hidráulico en la distorsión de las isotermas de esta región, se ha comparado el gradiente térmico con la temperatura, con lo cual se ha podido definir los componentes mayoritarios del sistema de flujo de las aguas subterráneas. El uso de modelos bidimensionales ha servido para comprender no sólo del origen de las variaciones horizontales del flujo de calor en este campo, sino también el contraste entre las propiedades térmicas de los reservorios someros y profundos de aguas subterráneas.

Groundwater evolution beneath Hat Yai, a rapidly developing city in Thailand

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Lawrence, A. R.; Gooddy, D. C.; Kanatharana, P.; Meesilp, W.; Ramnarong, V.

2000-09-01

Many cities and towns in South and Southeast Asia are unsewered, and urban wastewaters are often discharged either directly to the ground or to surface-water canals and channels. This practice can result in widespread contamination of the shallow groundwater. In Hat Yai, southern Thailand, seepage of urban wastewaters has produced substantial deterioration in the quality of the shallow groundwater directly beneath the city. For this reason, the majority of the potable water supply is obtained from groundwater in deeper semi-confined aquifers 30-50 m below the surface. However, downward leakage of shallow groundwater from beneath the city is a significant component of recharge to the deeper aquifer, which has long-term implications for water quality. Results from cored boreholes and shallow nested piezometers are presented. The combination of high organic content of the urban recharge and the shallow depth to the water table has produced strongly reducing conditions in the upper layer and the mobilisation of arsenic. A simple analytical model shows that time scales for downward leakage, from the surface through the upper aquitard to the semi-confined aquifer, are of the order of several decades. Résumé. De nombreuses villes du sud et du sud-est de l'Asie ne possèdent pas de réseaux d'égouts et les eaux usées domestiques s'écoulent souvent directement sur le sol ou dans des canaux et des cours d'eau de surface. Ces pratiques peuvent provoquer une contamination dispersée de la nappe phréatique. A Hat Yai (sud de la Thaïlande), les infiltrations d'eaux usées domestiques sont responsables d'une détérioration notable de la qualité de la nappe phréatique directement sous la ville. Pour cette raison, la majorité de l'eau potable est prélevée dans des aquifères semi-captifs plus profonds, situés entre 30 et 50 m sous la surface. Cependant, une drainance à partir de la nappe phréatique sous la ville constitue une composante significative de la recharge de l'aquifère plus profond, ce qui aura, à long terme, des implications sur la qualité de l'eau. Les résultats fournis par des forages carottés et des piézomètres peu profonds sont présentés. La combinaison entre une concentration élevée en matières organiques, provenant de la recharge par les eaux usées domestiques, et la faible profondeur de la nappe a produit des conditions fortement réductrices dans le niveau supérieur et une mobilisation de l'arsenic. Un modèle analytique simple montre que les échelles de temps pour la drainance vers le bas, à partir de la surface au travers de l'imperméable supérieur vers l'aquifère semi-captif, sont de l'ordre de quelques dizaines d'années. Resumen. Muchas ciudades en el sur y sudeste de Asia carecen de sistemas de saneamiento, por lo que las aguas residuales urbanas son a menudo vertidas bien directamente al suelo o bien a canales de aguas superficiales. Esta práctica puede provocar la contaminación difusa de las aguas subterráneas someras. En Hat Yai, al sur de Tailandia, la percolación de aguas residuales urbanas ha producido un deterioro substancial de la calidad del acuífero somero sobre el que se sitúa la ciudad. Por ello, la mayor parte del suministro de agua potable se obtiene a partir de aguas subterráneas de acuíferos semiconfinados más profundos, localizados entre 30 y 50 m bajo la superficie. No obstante, el goteo desde el acuífero freático constituye una fracción importante de la recarga al acuífero profundo, hecho que tiene implicaciones en lo que respecta a la calidad del agua a largo plazo. Se presentan en este artículo los resultados de testigos de sondeos y de multi-piezómetros someros. El alto contenido en materia orgánica de las aguas urbanas, unido a la cercanía del nivel freático, ha producido la movilización de arsénico al crearse condiciones altamente reductoras. Un modelo matemático sencillo indica que el tiempo de tránsito desde la superficie hasta el acuífero semiconfinado es del orden de varias décadas.

Hydrogeology of a fractured shale (Opalinus Clay): Implications for deep geological disposal of radioactive wastes

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Gautschi, Andreas

2001-01-01

As part of the Swiss programme for high-level radioactive-waste disposal, a Jurassic shale (Opalinus Clay) is being investigated as a potential host rock. Observations in clay pits and the results of a German research programme focusing on hazardous waste disposal have demonstrated that, at depths of 10-30 m, the permeability of the Opalinus Clay decreases by several orders of magnitude. Hydraulic tests in deeper boreholes (test intervals below 300 m) yielded hydraulic conductivities <10-12 m/s, even though joints and faults were included in some of the test intervals. These measurements are consistent with hydrogeological data from Opalinus Clay sections in ten tunnels in the Folded Jura of northern Switzerland. Despite extensive faulting, only a few indications of minor water inflow were encountered in more than 6,600 m of tunnel. All inflows were in tunnel sections where the overburden is less than 200 m. The hydraulic data are consistent with clay pore-water hydrochemical and isotopic data. The extensive hydrogeological data base - part of which derives from particularly unfavourable geological environments - provides arguments that advective transport through faults and joints is not a critical issue for the suitability of Opalinus Clay as a host rock for deep geological waste disposal. Résumé. Dans le cadre du programme suisse de stockage de déchets hautement radioactifs, une formation argileuse du Jurassique, l'argile à Opalinus, a été étudiée en tant que roche hôte potentielle. Des observations dans des cavités dans l'argile et les résultats du programme de recherche allemand consacré au stockage de déchets à risques ont démontré que, à des profondeur de 10 à 30 m, la perméabilité des argiles à Opalinus décroît de plusieurs ordres de grandeur. Des essais hydrauliques dans des forages plus profonds (intervalles de test á une profondeur de plus de 300 m) ont donné des conductivités hydrauliques inférieures à 10-12 m/s, même lorsque des fractures et des failles existaient dans certains des intervalles d'essais. Ces mesures sont conformes aux données hydrogéologiques tirées du recoupement des argiles à Opalinus par dix tunnels du Jura plissé du nord de la Suisse. Malgré une tectonique intense, peu de manifestations de faibles venues d'eau ont été rencontrées dans plus de 6600 m de tunnel. Toutes les venues d'eau se sont produites dans des sections de tunnel où le recouvrement est inférieur à 200 m. Les données hydrauliques sont en bon accord avec les données hydrochimiques et isotopiques de l'eau porale des argiles. En se basant sur le grand nombre de données hydrogéologiques, qui portent en partie sur les environnements géologiques particulièrement peu propices, on peut avancer que le transport advectif le long des failles et des fractures n'est pas un facteur susceptible de remettre en question le choix de l'argile à Opalinus comme roche hôte pour le stockage de déchets radioactifs en formation géologique profonde. Resúmen. Dentro del programa suizo de eliminación de residuos radiactivos de alta actividad, se está investigando la posibilidad de utilizar unos esquistos Jurásicos (Arcilla Opalina) como depósito geológico. Las observaciones efectuadas en pozos en arcilla y los resultados de un programa de estudio alemán sobre eliminación de residuos peligrosos han demostrado que, a profundidades de entre 10 y 30 m, la permeabilidad de la Arcilla Opalina decrece en varios órdenes de magnitud. Los ensayos hidráulicos realizados en sondeos más profundos (en intervalos situados a más de 300 m) proporcionaron conductividades hidráulicas inferiores a 10-12 m/s, pese a que algunos de los intervalos interceptaban juntas y fallas. Estas medidas son coherentes con los datos hidrogeológicos de las secciones de Arcilla Opalina existentes en 10 túneles del Jurásico Plegado, al norte de Suiza. A pesar de las fallas extensivas, apenas se hallaron indicios de entrada de agua en los más de 6.600 m de túnel. Todos los flujos tenían lugar en secciones del túnel que soportan sobrecargas inferiores a 200 m. Los datos hidráulicos son coherentes con los datos hidroquímicos e isotópicos del agua intersticial de las arcillas. Los abundantes datos hidrogeológicos -parte de los cuales proceden de medios particularmente desfavorables desde el punto de vista geológico- proporcionan argumentos de que el transporte advectivo a través de fallas y juntas no es un aspecto crítico en lo que respecta a la idoneidad de la Arcilla Opalina como almacenamiento geológico profundo de residuos.

Subterranean Ants: The Case of Aphaenogaster cardenai (Hymenoptera: Formicidae)

PubMed Central

Ortuño, Vicente M.; Gilgado, José D.; Tinaut, Alberto

2014-01-01

Abstract Recently, a series of systematized studies of the Milieu Souterrain Superficiel (MSS) are being carried in several enclaves of the Iberian Peninsula, which have entailed the finding of the enigmatic ant Aphaenogaster cardenai Espadaler, 1981, hitherto considered as hypogean, in a mountain range far away from its known distribution area. Its ecological role and its possible area of distribution are discussed due to this finding, as well as its known morphology, distribution, habitat use, flight ability of the sexual forms, and moment of activity. This enabled reviewing and discussing the actual knowledge on the possible adaptations and exaptations of the Formicidae to the subterranean environments in wide sense and concretely to the MSS. According to all above, ants might adapt to the deepest hypogean environments by means of changes in their social structure, but without those changes, the MSS would be their last frontier in their process of colonization of hypogean environments. RESUMEN. En la actualidad, una serie de estudios sistematizados en el Medio Subterráneo Superficial (MSS), se están llevando a cabo en diversos enclaves de la península Ibérica, lo que ha propiciado el descubrimiento de la enigmática hormiga Aphaenogaster cardenai Espadaler, 1981 en un macizo montañoso muy alejado de su área de distribución conocida. Esta especie ha sido considerada, hasta el momento, como una especie hipogea. Se discute su rol ecológico y su posible área de distribución real de acuerdo con este nuevo hallazgo, así como la morfología de las castas conocidas, corología, capacidad de vuelo de las formas sexuadas y su período de actividad. Esto ha permitido revisar y discutir el estado actual del conocimiento sobre las posibles adaptaciones y exaptaciones de los Formicidae a los ambientes subterráneos (sensu lato), y concretamente al MSS. De acuerdo con todo lo anterior, las hormigas podrían adaptarse a los ambientes hipogeos más profundos mediante la modificación de su estructura social, pero sin dichos cambios, el MSS sería su última frontera en su proceso de colonización de los ambientes hipogeos. PMID:25502024

Bacterial genus is a risk factor for major amputation in patients with diabetic foot.

PubMed

Cardoso, Natália Anício; Cisneiros, Lígia DE Loiola; Machado, Carla Jorge; Cenedezi, Juliana Merlin; Procópio, Ricardo Jayme; Navarro, Túlio Pinho

2017-01-01

to evaluate whether bacterial genus is a risk factor for major amputation in patients with diabetic foot and infected ulcer. we conducted a case-control, observational study of 189 patients with infected ulcers in diabetic feet admitted to the Vascular Surgery Service of the Risoleta Tolentino Neves Hospital, from January 2007 to December 2012. The bacteriological evaluation was performed in deep tissue cultures from the lesions and amputation was considered major when performed above the foot'smiddle tarsus. the patients'mean age was 61.9±12.7 years; 122 (64.6%) were men. The cultures were positive in 86.8%, being monomicrobial in 72% of the cases. In patients with major amputation, Acinetobacter spp. (24.4%), Morganella spp. (24.4%), Proteus spp. (23.1%) and Enterococcus spp. (19.2%) were the most frequent types of bacteria. The most commonly isolated species were Acinetobacter baumannii, Morganella morganii, Pseudomonas aeruginosa and Proteus mirabilis. As predictors of major amputation, we identified the isolation of the generaAcinetobacter spp. and Klebsiella spp., serum creatinine ≥1.3mg/dl and hemoglobin <11g/dl. the bacterial genera Acinetobacter spp. and Klebsiella spp. identified in infected ulcers of patients with diabetic foot were associated with a higher incidence of major amputation. avaliar se gênero bacteriano é fator de risco para amputação maior em pacientes com pé diabético e úlcera infectada. estudo observacional do tipo caso-controle de 189 pacientes com úlcera infectada em pé diabético admitidos pelo Serviço de Cirurgia Vascular do Hospital Risoleta Tolentino Neves, no período de janeiro de 2007 a dezembro de 2012. A avaliação bacteriológica foi realizada em cultura de tecido profundo das lesões e a amputação foi considerada como maior quando realizada acima do médio tarso do pé. a média de idade dos pacientes foi 61,9±12,7 anos e 122 (64,6%) eram homens. As culturas foram positivas em 86,8%, sendo monomicrobianas em 72% dos casos. Nos pacientes com amputação maior, os gêneros de bactérias mais frequentes foram Acinetobacter spp. (24,4%), Morganella spp. (24,4%), Proteus spp. (23,1%) e Enterococcus spp. (19,2%) e as espécies mais isoladas foram Acinetobacter baumannii, Morganella morganii, Pseudomonas aeruginosa e Proteus mirabilis. Identificou-se como fatores preditivos para amputação maior o isolamento dos gêneros Acinetobacter spp. e Klebsiella spp.,e níveis séricos de creatinina ≥1,3mg/dl e de hemoglobina <11g/dl. os gêneros bacterianos Acinetobacter spp. e Klebsiella spp. identificados nas úlceras infectadas dos pacientes com pé diabético associaram-se a maior incidência de amputação maior.

Age-related changes in bone architecture.

PubMed

Giordano, Vincenzo; Franco, José Sérgio; Koch, Hilton Augusto; Labronici, Pedro José; Pires, Robinson Esteves S; Amaral, Ney Pecegueiro DO

2016-01-01

: to evaluate the histologic and morphometric characteristics of bone biopsies of the anterior iliac crest of patients of different age groups. : we studied 30 bone samples from the iliac crest, using brightfield optical microscopy. We divided the samples by donors' age groups in three groups: Group 1 (n = 10), subjects aged between 25 and 39 years; Group 2 (n = 10), subjects aged between 40 and 64 years; Group 3 (n = 10), individuals aged 65 years and over. We randomly divided the samples into two sets with 15 specimens. In the first study segment (n = 15), we used histological to assess the osteogenic property of the graft, through the analysis of cell reserve in the periosteum, the number of osteocytes in the lacunae and the number of Haversian and Volkmann's canals. In the second study segment (n = 15), we investigated the morphology of osteoconductive property of the graft, through quantification of the trabecular meshwork (Vv) and trabecular area (Sv). : histologically, we observed degeneration of bone occurring with age, characterized by thinning of the periosteum, with gradual replacement of the steogenic layer by fibrous tissue, small amount of Haversian and Volkmann's canals, osteocyte lacunae voids and fine spongy bone trabeculae, allowing ample medullary space, usually occupied by fat cells and adipocytes. Morphologically, with respect to the quantification of the trabecular meshwork (Vv), we found statistically significant differences between Groups 1 and 3 and between Groups 2 and 3, with reduction of the trabecular meshwork of about 45% in the elderly over 65 years old ; there was no statistically significant difference between Groups 1 and 2. There was also no statistical difference between the Groups regarding Sv. : the results of this experiment suggest that, in the elderly (over 65 years old), the osteogenic property of autologous bone graft decreases and the osteoconductive property is compromised. avaliar as características histológicas e morfométricas de biópsias ósseas da região anterior da crista ilíaca de pacientes de diferentes faixas etárias. foram estudadas 30 amostras de osso da crista ilíaca, utilizando-se microscopia óptica de campo claro. As amostras foram divididas pela faixa etária dos doadores em três grupos: Grupo 1 (n = 10), indivíduos com idade entre 25 e 39 anos; Grupo 2 (n = 10), indivíduos com idade entre 40 e 64 anos; Grupo 3 (n = 10), indivíduos com idade igual ou superior a 65 anos. As amostras foram separadas aleatoriamente em dois conjuntos com 15 peças. No primeiro segmento do estudo (n = 15), foi avaliada histologicamente a propriedade osteogênica do enxerto, através da análise da reserva celular no periósteo, do número de osteócitos nas lacunas e da quantidade de canais de Havers e de Volkmann. No segundo segmento do estudo (n = 15), investigou-se morfologicamente a propriedade osteocondutora do enxerto, através da quantificação da rede trabecular (Vv) e da área trabecular (Sv). histologicamente, observou-se que ocorre degeneração do tecido ósseo com a idade, caracterizada pelo adelgaçamento do periósteo, com substituição gradual da camada osteogênica por tecido fibroso, pequena quantidade de canais de Havers e de Volkmann, osteoplastos vazios e trabéculas finas de osso esponjoso, permitindo amplo espaço medular, em geral ocupado por células lipídicas e adipócitos. Morfologicamente, com relação à quantificação da rede trabecular (Vv), foi observada diferença estatisticamente significante entre os Grupos 1 e 3 e entre os Grupos 2 e 3, com redução da rede trabecular de cerca de 45% no idoso acima de 65 anos de idade; não foi observada diferença estatisticamente significante entre os Grupos 1 e 2. Não foi observada diferença estatística entre os grupos quanto à Sv. os achados do presente experimento sugerem que nos indivíduos idosos (acima de 65 anos de idade), a propriedade osteogênica do enxerto ósseo autólogo diminui e a propriedade osteocondutora está comprometida.

New estimated Holocene denudation rates for non-glaciated areas in the southernmost Patagonian Andes (53°S), Chile

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Breuer, Sonja; Kilian, Rolf; Baeza, Oscar; Arz, Helge

2010-05-01

Cenozoic denudation rates are sparsely known for the southernmost Patagonian Andes. One of the scientific approaches is to calculate long-term denudation rates based on fission track analyses. Though, these average rates comprise a long period with distinct climate conditions and very different extend of glaciation. These integrated denudation rates include extensive surface areas with different morphological, glacial and vegetational properties. In contrast, our approach is restricted to relative short Holocene periods and small catchment areas, for which the denudation and its controlling surface characteristics could be defined more precisely. Thus a more precise evaluation of the influencing parameters like climate, morphology and vegetation cover was possible. We concentrated on three restricted and nearly closed areas of denudation and accumulation. In those catchments we determined the sediment masses of lakes, based on sediment drilling, echosounding and computer based interpolation of the siliciclastic sediment masses. These masses were transferred to the denudation areas which have been characterised and measured by remote sensing. The westernmost Tamar Lake is located on the Tamar Island in the western part of the Magellan Strait, where the annual precipitation is about 4,000 mm. The catchment area has a dense vegetation cover. The lake surrounding slopes reach an elevation of 400 m a.s.l and they are up to 60° steep. The calculated denudation rate for this catchment is about 2.56 mm/ka, which represents a minimum value, because the postglacial weathering horizon is only partly removed into the lake. The highest elevated lake Muy Profundo (500 m a.s.l.) possesses a denudation area with a nearly vegetation-free zone up to 750 m a.s.l. within the Patagonian Batholith. The catchment area of this lake is characterised by a roche moutonnée landform with steep slopes and active fracture zones. The precipitation varies between 5,000 and 8,000 mm/a. The denudation rates of the catchment amount to 0.42 mm/ka. Despite the high precipitation and the exposed position this denudation rate is unexpectedly low. Along the active fracture zones a stronger denudation could be observed by the occurrence of restricted gullies. The removed predominantly coarse clastic material is stored in alluvial cones and not included in our mass balance. The elevation of the catchment of the easternmost Chandler does not exceed 200 m a.s.l. and the area is characterised by a moderate relief with relatively flat slopes. The roche moutonnée landscape is interspersed with tracts of peat land and Magellanic rainforest. The precipitation ranges between 3,500 and 5,000 mm/a. Circulating acid soil water cause an intense chemical weathering and formed a 10-20 cm thick weathering horizon at the interface between bedrock and peaty soil. Due to the sediment core and the echosound stratigraphy, the denudation could be determined for two periods of time. The 2,040 cal. a BP tephra layer of the Mt. Burney volcano is the most distinct reflector in the echosound data. Therefore it was used as a sedimentation boundary. The denudation rates for the period 12,100 to ~2,000 and for the last 2000 years are very similar with ~2.55 mm/ka. On the basis of e.g. Ti/U enrichment in the weathering horizon, we conclude that the chemical denudation is very important in areas with vegetation cover in the superhumid Andes. In a long-term perspective, the relatively high denudation rates of low elevated peat land compared to the exposed rock surfaces may further increase the relief even during interglacial periods, like the Holocene. On the basis of our results we could state that the precipitation plays only a subordinated role as a control mechanism concerning the denudation in ice-free, but low temperate areas of the Patagonian Andes.

A geochemical and geophysical approach to derive a conceptual circulation model of CO2-rich mineral waters: A case study of Vilarelho da Raia, northern Portugal

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Marques, J. M.; Santos, Monteiro; Graça, R. C.; Castro, R.; Aires-Barros, L.; Mendes Victor, L. A.

2001-11-01

The Vilarelho da Raia-Chaves region, located in northern Portugal adjacent to the Spanish border, is characterized by both hot and cold CO2-rich mineral waters issuing from springs and drilled wells. The present paper updates the conceptual circulation model of the Vilarelho da Raia cold CO2-rich mineral waters. Vilarelho da Raia mineral waters, dominated by Na and HCO3 ions, have formed mainly by interaction with CO2 of deep-seated mantle origin. The δ18O, δ2H and 3H values indicate that these waters are the result of meteoric waters infiltrating into Larouco Mountain, NW of Vilarelho da Raia, circulating at shallow depths in granitic rocks and moving into Vilarelho da Raia area. The conceptual geochemical and geophysical circulation model indicates that the hot and cold CO2-rich mineral waters of Chaves (76 °C) and Vilarelho da Raia (17 °C) should be considered manifestations of similar but not the same geohydrological systems. Résumé. La région de Vilarelho da Raia - Chaves, située au Portugal près de la frontière Espagnole, est caractérisée par des eaux carbogazeuses, chaudes et froides, émergeant à des sources et dans des puits. Ce travail constitue une mise au point du modèle conceptuel de circulation des eaux minérales carbogazeuses froides de Vilarelho da Raia. Les eaux minérales de Vilarelho da Raia, dans lesquelles les ions Na and HCO3 sont dominants, résultent principalement d'interactions avec du CO2 d'origine mantellique. Les δ18O, les δ2H, et les teneurs en 3H indiquent que ces eaux proviennent de l'infiltration d'eaux météoriques dans le Mont Larouco au NW de Vilarelho da Raia, circulant à faible profondeur dans les granites en direction de la région de Vilarelho da Raia. Le modèle de circulation géochimique et géophysique conduit à penser que les eaux minérales carbogazeuses chaudes et froides de Chaves (76 °C) et de Vilarelho da Raia (17 °C) doivent être considérées comme des manifestations de systèmes hydrogéologiques similaires, mais non identiques. Resumen. La región de Vilarelho-Chaves está situada en el Norte de Portugal, junto a la frontera con España. Se caracteriza por la existencia de aguas minerales calientes y frías enriquecidas en CO2, que descargan mediante manantiales y pozos. El artículo tiene como objetivo la actualización del modelo conceptual de flujo de las aguas frías de Vilarelho de Raia, que son ricas en CO2. Dichas aguas se han formado fundamentalmente por la interacción con el CO2 procedente del manto profundo, y son del tipo bicarbonatado sódico. Los valores de δ18O, δ2H y 3H indican que proceden de la infiltración de agua meteórica en la Montaña Larouco -al Noroeste de Vilarelho de Raia-, que circulan a poca profundidad en un medio formado por de rocas graníticas y se mueven hacia el área de Vilarelho de Raia. El modelo conceptual de flujo, basado en datos geoquímicos y geofísicos, indica que las aguas minerales calientes de Chaves (76 °C) y las frías de Vilarelho de Raia (17 °C), ambas enriquecidas en CO2, no deben ser consideradas como manifestaciones de un único sistema hidrogeológico, sino de dos similares.

Land subsidence caused by groundwater exploitation in Suzhou City, China

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Chen, Chongxi; Pei, Shunping; Jiao, Jiu Jimmy

2002-09-01

Suzhou City, located at the lower reaches of the Yangtze River in southeastern Jiangsu Province, is one of the few cities in China which suffer from severe ground settlement. A research project was carried out to investigate this problem. Geological and hydrogeological studies show that there is a multi-layered aquifer system with three distinct, soft mud layers of marine and lagoonal origins. An examination of historical records of groundwater extraction, water levels, and ground settlement shows that the ground subsidence is associated with the continuously increasing groundwater extraction in the deep, confined aquifer. It is believed that the consolidation of the soft mud layers, especially the third layer which is thick and close to the main pumped aquifer, contributes to the ground settlement. A three-dimensional finite difference numerical model representing the multi-layered aquifer system was developed to study the ground settlement in response to groundwater extraction. By calibrating the model with both the measured groundwater level and ground settlement, the aquifer parameters were estimated. The model outputs fit reasonably well with the observed results, which indicates that the numerical model can reproduce the dynamic processes of both groundwater flow and soil consolidation. The hydraulic conductivity of the third mud layer near the center of the ground settlement has been reduced by over 30% in the last 14 years. The gradual deterioration in the hydraulic conductivity of the mud may have significant adverse effect on the sustainable groundwater resource of the deep confined aquifer, since the recharge from the shallow aquifers through the mud layer is the only source of water to the deep aquifer. An analysis of the spatial distributions of groundwater drawdown and ground settlement shows that the area with maximum drawdown is not necessarily the area with maximum ground settlement due to the occurrence of the soft mud layer. A simple reallocation in pumping rates on the basis of the spatial distribution of the thick mud layer could significantly reduce the ground settlement. Résumé. La ville de Suzhou, située dans la basse vallée du fleuve Yangtsé dans le sud-est de la province de Jiangsu, est l'une des rares villes de Chine qui souffrent cruellement de tassements du sol. Un projet de recherche a été mené pour étudier ce problème. Des études géologiques et hydrogéologiques montrent qu'il existe un système aquifère multicouche constitué de trois niveaux distincts de limons non consolidés d'origine marine et lagunaire. Un examen des historiques des prélèvements d'eau souterraine, des niveaux de nappe et des tassements de sol montrent que la subsidence du sol est associée à des prélèvements continuellement croissants d'eau souterraine dans l'aquifère captif profond. On pense que le compactage des couches limoneuses non consolidées, en particulier de la troisième couche qui est épaisse et proche du principal aquifère pompé, contribue aux tassements du sol. Un modèle numérique aux différences finies en trois dimensions, représentant l'aquifère multicouche, a été réalisé pour étudier les tassements du sol en réponse aux prélèvements d'eau souterraine. Les paramètres de l'aquifère ont été estimés par calibration du modèle au moyen à la fois des niveaux piézométriques et des tassements du sol. Les résultats de la simulation s'ajustent convenablement aux résultats observés, ce qui indique que le modèle numérique peut reproduire les processus dynamiques aussi bien des écoulements souterrains que de compactage du sol. La conductivité hydraulique de la troisième couche de limon non consolidé au voisinage du centre du tassement de sol a été réduit de plus de 30% au cours des 14 dernières années. La dégradation progressive de la conductivité hydraulique du limon peut avoir un effet significatif néfaste sur la pérennité de la ressource en eau souterraine dans l'aquifère captif profond, puisque la recharge à partir des aquifères superficiels au travers de la couche de limon est la seule alimentation de l'aquifère profond. Une analyse des distributions spatiales de l'abaissement du niveau piézométrique et des tassements du sol montre que la région soumise à l'abaissement maximal de piézométrie n'est pas nécessairement celle des tassements maximaux du sol liés à la présence de la couche de limon non consolidé. Une simple révision des débits de pompage basée sur la distribution spatiale de la couche de limon épaisse peut réduire significativement les tassements du sol. Resumen. La ciudad de Suzhou, situada en el tramo inferior del Río Yangtze, al sudeste de la provincia de Jiangsu, es una de las pocas ciudades chinas que padece problemas serios de subsidencia. Esto ha motivado la realización de un proyecto de investigación en la zona. Estudios geológicos e hidrogeológicos apuntan a un modelo de acuífero multicapa, con tres niveles distintos de lodos blandos de orígenes marino y lacustre. Examinando los registros históricos de extracciones de agua subterránea, así como de nivel piezométrico y de subsidencia, se observa que ésta se halla asociada al bombeo cada vez mayor del acuífero confinado profundo. La hipótesis es que las capas de lodos blandos se van consolidando, si bien la que más contribuye a ello es la tercera, potente y próxima al acuífero más explotado. Se ha realizado un modelo numérico tridimensional en diferencias finitas que representa el sistema acuífero multicapa, con lo que se puede estudiar el efecto de la extracción de agua subterránea en la subsidencia. Calibrando el modelo con niveles piezométricos medidos y con datos de subsidencia, se ha podido estimar los parámetros del acuífero. Los resultados del modelo ajustan de forma razonable con los datos medidos, por lo que el modelo numérico es capaz de reproducir los procesos dinámicos de flujo de aguas subterráneas y consolidación del terreno. La conductividad hidráulica de la tercera capa de lodo cerca del centro de asentamiento se ha reducido en más del 30% durante los últimos 14 años. El deterioro gradual de la conductividad hidráulica del lodo puede tener efectos adversos notables en la sustentabilidad de los recursos de agua subterránea del acuífero confinado profundo, ya que se recarga exclusivamente de acuíferos más someros a través de la capa de lodo. El análisis de la distribución espacial de descenso del nivel piezométrico y de subsidencia muestra que el área de extracción máxima no coincide necesariamente con la de máxima subsidencia, debido a la existencia de la capa de lodos blandos. Una mera redistribución de los caudales de bombeo en función de las propiedades espaciales de la gruesa capa de lodos podría reducir drásticamente los problemas de subsidencia.

Estudio de la influencia de la refrigeracion con aire de forma natural e inducida en el comportamiento de instalaciones fotovoltaicas

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mazon Hernandez, Rocio

The aim is to analyse the negative influence of high panel temperatures on electrical production when they are placed on steel roofs of industrial buildings and greenhouse roofs. Different configurations have been tested in order to allow cooling of photovoltaic panels to decrease panel temperature and improve electrical performance. To research this problem two experimental facilities have been built. The first facility includes two panels fixed on a structure. A panel is integrated on a parallel steel plate which does not allow sufficient cooling. Between both surfaces, there is an open air channel in which an air flow is created by the chimney effect thus cooling the panel by natural convection or inducing air, using a fan, by forced convection. The other panel has not any plate underneath it and is used as a referent. The electrical behaviour of the integrated panel has been studied for different air gaps and induced velocities, being also compared with the reference panel. An experimental model was developed to establish correlations which allow determine the panel temperature depending on the influential variables on the cooling ability. This research also analyses the data of a working solar plant, with the same panel model, obtaining the correlations between electrical variables and panel temperature. A comparison with the electrical behaviour in the experimental facility and the solar plant is also presented. The second experimental facility is a replica of a photovoltaic greenhouse. It consists of four photovoltaic panels placed on the plastic roof, providing an open and divergent channel between both surfaces thus creating an air flow by natural convection. This research studies the effect of high temperatures within the greenhouse which is transferred by the roof and thus affects the electrical production. In addition, two air gaps were used and the effect of adding insulating material to the plastic roof was studied. The electrical variables of the panels are analysed to compare and select the best configuration. The presented research provides a deep knowledge of how they work as well as information and results for an improvement in future designs of building integrated photovoltaic systems. Este estudio se centra en analizar la influencia negativa de la temperatura en la produccion electrica de paneles fotovoltaicos al estar emplazados sobre cubierta de acero, como sucede en naves industriales y sobre un invernadero. Se estudian diferentes configuraciones que permitan refrigerar los paneles, reduciendo su temperatura y mejorar su rendimiento. Para abordar este problema, se han construido dos instalaciones experimentales, fieles a plantas solares en funcionamiento. Una instalacion engloba dos paneles fotovoltaicos sobre estructura fija al suelo. Uno de los paneles esta integrado sobre una superficie paralela y metalica. Entre ambas superficies existe un espacio que posibilita circular aire, permitiendo refrigerar el panel por conveccion natural, o conveccion forzada impulsando el aire con un ventilador. El otro panel, libre por su cara posterior y se ha considerado de referencia. Se ha estudiado el comportamiento del panel integrado sobre cubierta para diferentes secciones de aire y velocidades inducidas, comparandolo con el panel de referencia. Se ha desarrollado un modelo experimental que nos permite determinar la temperatura del panel en funcion de las variables que influyen en su refrigeracion. Adicionalmente, se han analizado los datos de una planta solar en funcionamiento, con paneles de igual caracteristicas, obteniendo correlaciones entre la temperatura del panel y las variables electricas y comparandolos con las obtenidas en la instalacion experimental. La segunda instalacion experimental reproduce parte de una instalacion solar sobre un invernadero, formada por cuatro paneles fotovoltaicos colocados sobre el plastico del invernadero, existiendo un canal divergente entre ambas superficies. Se estudia la influencia de las altas temperaturas en el interior del invernadero sobre la produccion electrica de los paneles, decido a la transferencia de calor del interior del invernadero. Ademas, se han ensayado dos separaciones diferentes y para cada una se ha comparado con la misma, utilizando un aislante sobre la cubierta. El estudio realizado sobre ambas instalaciones ha proporcionado un conocimiento profundo del funcionamiento de cada una de ellas, asi como informacion valida para una mejora de futuros disenos de instalaciones fotovoltaicas sobre cubiertas.

Estimation of the depth to the fresh-water/salt-water interface from vertical head gradients in wells in coastal and island aquifers

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Izuka, Scot K.; Gingerich, Stephen B.

An accurate estimate of the depth to the theoretical interface between fresh, water and salt water is critical to estimates of well yields in coastal and island aquifers. The Ghyben-Herzberg relation, which is commonly used to estimate interface depth, can greatly underestimate or overestimate the fresh-water thickness, because it assumes no vertical head gradients and no vertical flow. Estimation of the interface depth needs to consider the vertical head gradients and aquifer anisotropy that may be present. This paper presents a method to calculate vertical head gradients using water-level measurements made during drilling of a partially penetrating well; the gradient is then used to estimate interface depth. Application of the method to a numerically simulated fresh-water/salt-water system shows that the method is most accurate when the gradient is measured in a deeply penetrating well. Even using a shallow well, the method more accurately estimates the interface position than does the Ghyben-Herzberg relation where substantial vertical head gradients exist. Application of the method to field data shows that drilling, collection methods of water-level data, and aquifer inhomogeneities can cause difficulties, but the effects of these difficulties can be minimized. Résumé Une estimation précise de la profondeur de l'interface théorique entre l'eau douce et l'eau salée est un élément critique dans les estimations de rendement des puits dans les aquifères insulaires et littoraux. La relation de Ghyben-Herzberg, qui est habituellement utilisée pour estimer la profondeur de cette interface, peut fortement sous-estimer ou surestimer l'épaisseur de l'eau douce, parce qu'elle suppose l'absence de gradient vertical de charge et d'écoulement vertical. L'estimation de la profondeur de l'interface requiert de prendre en considération les gradients verticaux de charge et l'éventuelle anisotropie de l'aquifère. Cet article propose une méthode de calcul des gradients verticaux de charge à partir des mesures de niveau piézométrique faites en cours de foration d'un puits incomplet; le gradient est alors utilisé pour estimer la profondeur de l'interface. L'application de cette méthode à un système eau douce - eau salée simulé numériquement montre que la méthode est la plus précise lorsque le gradient est mesuré dans un puits pénétrant profondément dans l'aquifère. Même en utilisant un puits peu profond, la méthode estime la position de l'interface avec plus de précision que ne le fait la relation de Ghyben-Herzberg lorsqu'il existe un gradient vertical de charge bien marqué. L'application de la méthode à des données de terrain montre que la foration, les méthodes de mesure de niveau et les hétérogénéités au sein de l'aquifère peuvent être la cause de difficultés, mais que les effets de ces difficultés peuvent être réduits. Resumen Para la estimación de la productividad de pozos en acuíferos costeros y en islas es necesaria una estimación precisa de la profundidad de la interfaz teórica entre agua dulce y agua salada. La relación de Ghyben-Herzberg, usada habitualmente para estimar la profundidad de la interfaz, puede subestimar o sobrestimar el espesor de agua dulce, al asumir la ausencia de flujos y gradientes verticales. La estimación de la profundidad de la interfaz debe considerar tanto estos gradientes verticales, como la posible anisotropía del acuífero. En este artículo se presenta un método para calcular los gradientes verticales de niveles a partir de las medidas obtenidas durante la perforación de un pozo parcialmente penetrante para, a partir de este gradiente, estimar la profundidad de la interfaz. La aplicación del método a un sistema de agua dulce/agua salada simulado numéricamente muestra que el método es más preciso cuando el gradiente se mide en un pozo profundo. Incluso en el caso de un pozo superficial, el método permite una estimación más precisa de la profundidad de la interfaz que la aplicación de la fórmula de Ghyben-Herzberg, en los casos en los que existen gradientes verticales significativos. La aplicación del método a datos reales muestra que la perforación, la recogida de datos de niveles y la heterogeneidad en el acuífero pueden causar dificultades en la aplicación del método, pero que estas pueden minimizarse.

A participatory approach to integrated aquifer management: The case of Guanajuato State, Mexico

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sandoval, Ricardo

Guanajuato State, located in central Mexico, with less than 2% of the country's area, has almost 17,000 deep water wells, from which nearly 4,000 cubic hectometers (hm3) per year are being extracted, more than 1,000 hm3 over the estimated renewable yield. Since, in Mexico, water is administered under federal jurisdiction by the National Water Commission (CNA, for its Spanish acronym), the state government faces the challenge of ensuring its population's economic development without formal means of intervention. Being thus limited to apply mandatory policies and measures, the state water program has focused on the implementation of a two-sided strategy. First, basic hydrogeological studies and mathematical groundwater hydrodynamic models were developed upon a comprehensive survey of existing wells and a general revision of the state's geological framework. Second, a structure for water user's participation in water management actions was promoted (from the dissemination of information to the implementation of pilot efficient water use projects) with financial, technical and political support from the state. Simultaneously, a coordinated effort towards the completion of the water user's registry was performed with the federal authority along with other supporting measures such as training and monitoring programs. In this paper, a general overview of the project's achievements and challenges is presented. L'État de Guanajuato, situé dans la partie centrale du Mexique, avec moins de 2% de la surface du pays, a près de 17 000 puits profonds, d'où sont extraits près de 4 000 hm3 par an, soit plus de 1 000 hm3 de plus que le débit renouvelable estimé. Comme au Mexique l'eau est administrée dans le cadre d'une juridiction fédérale, le gouvernement de l'État fait tout son possible pour assurer le développement de sa population sans moyens formels d'intervention. Étant ainsi limité à appliquer des politiques et des mesures de recommandations, le programme Eau de l'État s'est appliqué à développer une stratégie sur deux plans. Tout d'abord, des études hydrogéologiques de base et des modèles mathématiques d'écoulement et de transport de nappe ont été réalisés à partir d'un suivi d'ensemble des puits existants et d'une révision générale du contexte géologique de l'État. Ensuite, on a soutenu une structure de participation des usagers de l'eau aux actions de gestion de l'eau, à partir de la dissémination de l'information pour la mise en place de projets pilotes efficaces d'utilisation de l'eau, avec des aides financières, techniques et politiques de l'État. Simultanément, un effort coordonné en vue de l'achèvement de l'enregistrement des usagers de l'eau a été fait avec l'autorité fédérale, en même temps que d'autres mesures de soutien, telles que des programmes de formation et des campagnes de surveillance. Cet article présente une vue d'ensemble des réalisations de projets et des défis. Resumen El Estado de Guanajuato, situado en el centro de México, ocupa menos del 2% de la superficie del país. Tiene casi 17.000 pozos profundos, de los cuales se extrae cerca de 4.000 hm3/a, lo que supone un exceso de 1.000 hm3/a respecto a la recarga anual. Puesto que el agua es administrada a nivel federal en México, el gobierno del Estado afronta el reto de asegurar el desarrollo de la población sin disponer de medios formales de intervención. Dadas las limitaciones para aplicar políticas y medidas reguladoras, el programa del agua en el Estado tiene como objetivo principal la implantación de una doble estrategia. Por un lado, desarrollar estudios hidrogeológicos básicos y modelos matemáticos de flujo y transporte de los acuíferos, basándose en una campaña exhaustiva de pozos existentes y en una revisión del marco geológico del Estado. Por otro lado, promover-con soporte financiero, técnico y político-una estructura de participación de los usuarios en las acciones de gestión, incluyendo desde la difusión de la información hasta la implantación de proyectos piloto para un uso eficiente del agua. Simultáneamente, se ha llevado a cabo un esfuerzo coordinado con la autoridad federal para completar el registro de usuarios del agua, además de promover otras medidas de ayuda, como programas de capacitación y campañas de muestreo. En este artículo, se ofrece una visión general de los logros y retos del proyecto.

Environmental isotopes (18O, 2H, and 87Sr/86Sr) as a tool in groundwater investigations in the Keta Basin, Ghana

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jørgensen, Niels; Banoeng-Yakubo, Bruce

2001-03-01

Analyses of environmental isotopes (18O, 2H, and 87Sr/86Sr) are applied to groundwater studies with emphasis on saline groundwater in aquifers in the Keta Basin, Ghana. The 87Sr/86Sr ratios of groundwater and surface water of the Keta Basin primarily reflect the geology and the mineralogical composition of the formations in the catchments and recharge areas. The isotopic compositions of 18O and 2H of deep groundwater have small variations and plot close to the global meteoric water line. Shallow groundwater and surface water have considerably larger variations in isotopic compositions, which reflect evaporation and preservation of seasonal fluctuations. A significant excess of chloride in shallow groundwater in comparison to the calculated evaporation loss is the result of a combination of evaporation and marine sources. Groundwaters from deep wells and dug wells in near-coastal aquifers are characterized by relatively high chloride contents, and the significance of marine influence is evidenced by well-defined mixing lines for strontium isotopes, and hydrogen and oxygen stable isotopes, with isotopic compositions of seawater as one end member. The results derived from environmental isotopes in this study demonstrate that a multi-isotope approach is a useful tool to identify the origin and sources of saline groundwater. Résumé. L'analyse des isotopes du milieu (18O, 2H, et 87Sr/86Sr) a été mise en œuvre pour des études hydrogéologiques portant sur des eaux souterraines salées des aquifères du bassin de Keta (Ghana). Les rapports isotopiques 87Sr/86Sr de l'eau souterraine et de l'eau de surface du bassin de Keta reflètent principalement la géologie et la composition minéralogique des formations des bassins d'alimentation et des zones de recharge. Les compositions isotopiques en 18O et en 2H des eaux souterraines profondes présentent de faibles variations et se placent près de la droite des eaux météoriques mondiales. Les eaux des nappes peu profondes et les eaux de surface subissent des variations beaucoup plus fortes de leurs compositions isotopiques, dues à l'évaporation et aux fluctuations saisonnières. Un excès significatif en chlorures dans les eaux souterraines peu profondes, compte tenu de l'évaporation calculée, résulte à la fois de l'évaporation et d'apports marins. Les eaux souterraines de forages profonds et de puits dans les aquifères proches de la côte sont caractérisées par des concentrations relativement élevées en chlorure; une influence marine significative est mise en évidence par des droites de mélange bien définies pour les isotopes du strontium et les isotopes stables de l'oxygène et de l'hydrogène, avec les compositions de l'eau de mer pour l'un des termes du mélange. Les résultats fournis par les isotopes du milieu dans cette étude montrent qu'une approche multi-isotopique est un outil pertinent pour identifier l'origine et les sources d'eaux souterraines salées. Resumen. Se ha aplicado el análisis de los isótopos ambientales (18O, 2H y 87Sr/86Sr) al estudio de las aguas subterráneas en la Cuenca de Keta (Ghana), haciendo énfasis en acuíferos salinizados. Las proporciones de 87Sr/86Sr en las aguas subterráneas y superficiales de la Cuenca de Keta reflejan, fundamentalmente, la geología y la composición mineralógica de las formaciones dominantes en las zonas de captación y de recarga. La composición isotópica de las aguas subterráneas profundas presenta variaciones pequeñas en 18O y 2H y se acerca a la línea meteórica mundial. Las aguas subterráneas someras y las superficiales presentan variaciones considerablemente mayores en la composición isotópica, hecho que refleja la evaporación y las fluctuaciones estacionales. Como resultado de la combinación entre evaporación e influencia marina, se observa un exceso significativo de cloruros en las aguas subterráneas someras en comparación con las pérdidas por evaporación. Las aguas subterráneas de pozos profundos y de pozos excavados en acuíferos cercanos a la costa se caracterizan por sus contenidos relativamente altos de cloruros. La influencia marina se evidencia por las líneas de mezcla bien definidas por los isótopos del estroncio y los isótopos estables del hidrógeno y oxígeno, mientras que la composición isotópica del agua marina se comporta como punto extremo de dichas líneas. Los resultados obtenidos en este trabajo a partir de los isótopos ambientales demuestran que el enfoque multi-isotópico es una herramienta útil para identificar el origen y las fuentes de aguas subterráneas salinas.

Chlorine-36 and the initial value problem

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Davis, Stanley N.; Cecil, DeWayne; Zreda, Marek; Sharma, Pankaj

Chlorine-36 is a radionuclide with a half-life of 3.01×105a. Most 36Cl in the hydrosphere originates from cosmic radiation interacting with atmospheric gases. Large amounts were also produced by testing thermonuclear devices during 1952-58. Because the monovalent anion, chloride, is the most common form of chlorine found in the hydrosphere and because it is extremely mobile in aqueous systems, analyses of both total Cl- as well as 36Cl have been important in numerous hydrologic studies. In almost all applications of 36Cl, a knowledge of the initial, or pre-anthropogenic, levels of 36Cl is useful, as well as essential in some cases. Standard approaches to the determination of initial values have been to: (a) calculate the theoretical cosmogenic production and fallout, which varies according to latitude; (b) measure 36Cl in present-day precipitation and assume that anthropogenic components can be neglected; (c) assume that shallow groundwater retains a record of the initial concentration; (d) extract 36Cl from vertical depth profiles in desert soils; (e) recover 36Cl from cores of glacial ice; and (f) calculate subsurface production of 36Cl for water that has been isolated from the atmosphere for more than one million years. The initial value from soil profiles and ice cores is taken as the value that occurs directly below the depth of the easily defined bomb peak. All six methods have serious weaknesses. Complicating factors include 36Cl concentrations not related to cosmogenic sources, changes in cosmogenic production with time, mixed sources of chloride in groundwater, melting and refreezing of water in glaciers, and seasonal groundwater recharge that does not contain average year-long concentrations of 36Cl. Résumé Le chlore-36 est un radionucléide de période 3.01×105a. Pour l'essentiel, le 36Cl dans l'hydrosphère provient des effets du rayonnement cosmique sur les gaz atmosphériques. De grandes quantités de 36Cl ont aussi été produites au cours des essais thermonucléaires entre 1952 et 1958. Du fait que l'anion chlorure est la forme la plus courante de chlore rencontrée dans l'hydrosphère et parce qu'il est extrêmement mobile en solution aqueuse, les analyses à la fois de Cl- total et de 36Cl ont montré leur intérêt dans de nombreuses études hydrologiques. Dans presque toutes les applications du 36Cl, une connaissance des teneurs initiales, ou "pré-anthropogéniques", en 36Cl est utile, sinon même nécessaire dans certains cas. Les approches classiques pour déterminer les teneurs initiales ont été: (a) le calcul de la production cosmique théorique et la retombée, variable en fonction de la latitude; (b) la mesure de 36Cl dans les précipitations actuelles et l'hypothèse que les composantes anthropogéniques peuvent être négligées (c) l'hypothèse que l'eau souterraine peu profonde est marquée par la concentration initiale; (d) l'extraction de 36Cl d'un profil vertical dans des sols de régions désertiques (e) l'extraction de 36Cl de carottes de glace; et (f) le calcul de la production souterraine de 36Cl pour de l'eau qui a été isolée de l'atmosphère pendant plus d'un million d'années. La valeur initiale tirée des profils de sol et de glace est prise comme la valeur qui apparaît immédiatement au-dessous du pic facilement identifiable des essais thermonucléaires. Ces six méthodes présentent toutes des défauts majeurs. Des facteurs de complication concernent des teneurs en 36Cl indépendantes de la production cosmique, des changements dans la production cosmique au cours du temps, des mélanges de chlorures d'origines différentes dans l'eau souterraine, la fonte et le regel de l'eau des glaciers, la recharge saisonnière des nappes dont la teneur en 36Cl est différente de la moyenne annuelle. Resumen El Cloro-36 es un radionúclido con una vida media de 3.01×105 años. La mayoría del 36Cl en la hidrosfera se origina por la interacción de la radiación cósmica con los gases atmosféricos. También se produjeron grandes cantidades en las pruebas termonucleares que tuvieron lugar entre 1952-58. Al tratarse de un anión monovalente, el cloruro es la forma más común en que se presenta el cloro en la hidrosfera, y al ser extremadamente móvil en sistemas acuosos, los análisis tanto de Cl- total como de 36Cl han tenido gran importancia en muchos estudios hidrológicos. En la mayoría de aplicaciones del 36Cl, el conocimiento de los niveles iniciales (pre-antropogénicos) de 36Cl es esencial. Los métodos tradicionales para la determinación de los valores iniciales han sido: (a) calcular la producción cosmogénica teórica y su aporte a la superficie de la Tierra, que varía en función de la latitud; (b) medir el 36Cl en las precipitaciones actuales, asumiendo que las contribuciones antropogénicas son despreciables; (c) asumir que las aguas subterráneas más superficiales mantienen la concentración inicial; (d) extraer los contenidos de 36Cl en perfiles verticales profundos en suelos desérticos (e) realizar la misma operación en muestras de hielo glaciar; y (f) calcular la producción subsuperficial de 36Cl para un agua que lleva sin contacto con la atmósfera durante más de un millón de años. El valor inicial de los perfiles de suelo y de las muestras de hielo se toma como el valor que se presenta directamente por debajo del punto que marca el pico producido por las bombas, y que es fácilmente identificable. Los seis métodos tienen sus puntos débiles. Entre los factores que complican la interpretación se incluyen las concentraciones de 36Cl no relacionadas con fuentes cosmogénicas, las variaciones temporales en la producción cosmogénica, la mezcla de fuentes de cloruro en las aguas subterráneas, el deshielo y recongelación del agua en los glaciares, y la recarga estacional que contiene concentraciones de 36Cl que no se corresponden con el promedio anual.

The Pliocene Yafo Formation in Israel: Hydrogeologically inert or active?

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Avisar, D.; Rosenthal, E.; Shulman, H.; Zilberbrand, M.; Flexer, A.; Kronfeld, J.; Ben Avraham, Z.; Fleischer, L.

For several decades the ``Saqiye beds'' (later renamed Yafo Formation) underlying the Coastal Plain aquifer (Kurkar Group) aquifer of Israel, were regarded as an extremely thick, tectonically undisturbed, and absolutely impervious aquiclude. Following intensive groundwater exploitation from the overlying Kurkar Group aquifer, brackish and saline waters were locally encountered in the lower parts of this aquifer and always at the contact with the underlying Yafo Formation aquiclude. The present study revealed that this aquiclude is not a uniform and impervious rock unit, but rather an alternation of pervious and impervious strata within the Yafo Formation containing highly pressured fluids of different - mostly high - salinities. The permeable beds are at an angular unconformity and in direct contact with the overlying Kurkar Group aquifer. The Yafo Formation and the underlying and overlying rock units are dislocated by numerous fault systems, which facilitate accessibility of brines into the Kurkar Group aquifer. The mobilization of the saline fluids and their injection into the Kurkar Group aquifer could be due either to diffusion of saline fluids occurring in the permeable horizons of the Petah Tiqva Member through the clays of the Yafo Formation or to their upconing following intensive pumping in the Coastal Plain aquifer. It could have also been caused by up-dip movement of saline water as the result of overpressure generated by major accumulation of gas in the permeable horizons. Another possible mechanism could be hydraulic contact with pressurized brines up-flowing along fault zones from deep-seated Jurassic or Cretaceous reservoirs. The squeezing of saline interstitial water from the clays of the Yafo Formation into the overlying Kurkar Group aquifer, is of secondary importance for groundwater salinization (its input is comparable with salt input from rain). Depuis longtemps, les «couches de Saqiye», nommées maintenant formation de Yafo, constituant le mur de l'aquifère côtier (série de Kurkar) d'Israël, ont été considérées comme un ensemble extrêmement épais, sans déformation tectonique et totalement imperméable. À la suite de l'exploitation intensive de l'eau souterraine de l'aquifère sus-jacent de la série de Kurkar, des eaux salées et des saumures sont rencontrées occasionnellement dans les parties les plus profondes de cet aquifère et toujours au contact de l'imperméable sous-jacent de la formation de Yafo. Cette étude a révélé que cet imperméable n'est pas une unité géologique uniforme et imperméable, mais qu'il s'agit plutôt d'une alternance de couches perméables et imperméables dans la formation de Yafo contenant des fluides sous des pressions fortes avec des salinités différentes (?) et en général élevées (?). Les niveaux perméables sont en discordance angulaire et en contact direct avec l'aquifère sus-jacent de la série de Kurkar. La formation de Yafo et les unités géologiques situées dessous et dessus sont disloquées par de nombreuses systèmes de failles, qui facilitent le passage des saumures dans l'aquifère de la série de Kurkar. La mobilisation des fluides salins et leur injection dans l'aquifère de Kurkar pourraient être dues soit à la diffusion des fluides salins dans les horizons perméables du Petah Tiqva au travers des argiles de la formation de Yafo, soit leur remontée par upconing sous l'effet de pompages intensifs dans l'aquifère de la plaine côtière. Il peut aussi être causé par la remontée des eaux salines selon le pendage sous l'effet d'une surpression provoquée par une accumulation considérable de gaz dans les horizons imperméables. Un autre mécanisme possible pourrait être un contact hydraulique avec des saumures sous pression, remontant le long des zones de faille depuis des réservoirs profonds jurassiques ou crétacés. L'expulsion d'eau saline interstitielle des argiles de la formation de Yafo dans l'aquifère de Kurkar est d'importance secondaire pour la salinisation de l'eau souterraine cet apport est comparable à celui de sels par les pluies. Durante décadas, las ``Saqiyebeds'' (rebautizadas como Formación Yafo) que se sitúan bajo el acuífero Costero (Grupo Kurkar) de Israel fueron consideradas como un acuicludo extremadamente potente, tectónicamente inalterado y totalmente impermeable. Como resultado de la explotación intensiva del Grupo Kurkar, se produjo la mezcla de aguas salobres y salinas en la zona inferior de dicho acuífero y siempre en el contacto con el acuicludo subyaciente de la Formación Yafo. Este estudio reveló que el acuicludo no es una unidad rocosa uniforme e impermeable, sino que consiste en una alternancia de estratos permeables e impermeables dentro de la Formación Yafo, que contiene fluidos a alta presión de salinidades diferentes pero generalmente elevadas. Las capas permeables se hallan en inconformidad angular y en contacto directo con el acuífero superior del Grupo Kurkar. La Formación Yafo y las unidades rocosas infra- y suprayacentes están dislocadas por numerosos sistemas de fallas, lo que facilita el acceso de las salmueras al acuífero del Grupo Kurkar. Los fluidos de los horizontes permeables del Miembro Petah Tiqva a través de las arcillas de la Formación Yafo o hacia el ascenso de los domos salinos en respuesta a la extracción intensiva en el acuífero del Llano Costero. Podría también haber sido causado por el movimiento a favor del buzamiento de las aguas salinas como resultado de la sobrepresión generada por una acumulación mayor de gas en los horizontes permeables. Otro posible mecanismo podría basarse en el contacto hidráulico con salmueras presurizadas, que fluyen hacia arriba a favor de zonas de falla desde los reservorios profundos del Jurásico o del Cretácico. La extracción de agua salina intersticial desde las arcillas de la Formación Yafo hacia el acuífero superior del Grupo Kurkar es de importancia secundaria para la salinización de las aguas subterráneas, ya que su aportación es comparable a la procedente del agua de lluvia.

Geochemical and stable isotopic evolution of the Guarani Aquifer System in the state of São Paulo, Brazil

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sracek, Ondra; Hirata, Ricardo

2002-09-01

The purpose of this report is to explain geochemical and stable isotopes trends in the Brazilian unit of the Guarani Aquifer System (Botucatu and Piramboia aquifers) in São Paulo State, Brazil. Trends of dissolved species concentrations and geochemical modeling indicated a significant role of cation exchange and dissolution of carbonates in downgradient evolution of groundwater chemistry. Loss of calcium by the exchange for sodium drives dissolution of carbonates and results in Na-HCO3 type of groundwater. The cation-exchange front moves downgradient at probably much slower rate compared to the velocity of groundwater flow and at present is located near to the cities of Sertãozinho and Águas de Santa Barbara (wells PZ-34 and PZ-148, respectively) in a shallow confined area, 50-70 km from the recharge zone. Part of the sodium probably enters the Guarani Aquifer System. together with chloride and sulfate from the underlying Piramboia Formation by diffusion related to the dissolution of evaporates like halite and gypsum. High concentrations of fluorine (up to 13.3 mg/L) can be explained by dissolution of mineral fluoride also driven by cation exchange. However, it is unclear if the dissolution takes place directly in the Guarani Aquifer System or in the overlying basaltic Serra Geral Formation. There is depletion in δ2H and δ18O values in groundwater downgradient. Values of δ13C(DIC) are enriched downgradient, indicating dissolution of calcite under closed system conditions. Values of δ13C(DIC) in deep geothermal wells are very high (>-6.0‰) and probably indicate isotopic exchange with carbonates with δ13C about -3.0‰. Future work should be based on evaluation of vertical fluxes and potential for penetration of contamination to the Guarani Aquifer System. Résumé. Cet article a pour objet d'expliquer l'évolution de la géochimie et des isotopes stables dans l'unité brésilienne du système aquifère du Guarani (aquifères de Botucatu et Piramboia), dans l'État de Sao Paulo (Brésil). L'évolution des concentrations des espèces dissoutes et la modélisation géochimique ont fait apparaître le rôle notable des échanges de cations et de la dissolution des carbonates de l'amont vers l'aval des nappes. La perte de calcium par échange de cation avec le sodium pilote la dissolution des carbonates et donne naissance à des eaux souterraines à faciès Na-HCO3. Le front d'échange de cation se déplace vers l'aval probablement plus lentement que la vitesse d'écoulement de l'eau souterraine et est actuellement situé à proximité des villes de Sertaozinho et de Aguas de Santa Barbara (respectivement puits PZ-34 et PZ-148), dans une zone captive proche de la surface, à 50-70 km de la zone de recharge. Une partie du sodium provient probablement du système aquifère du Guarani, associée aux chlorures et aux sulfates de la formation Piramboia sous-jacente, par diffusion liée à la dissolution d'évaporites comme la halite et le gypse. De fortes concentrations en fluorures (jusqu'à 13,3 mg/L) peuvent être expliquées par la dissolution d'un minéral fluoré également pilotée par l'échange de cations. Cependant, on ne sait pas bien si la dissolution intervient directement dans le système aquifère du Guarani ou dans la formation basaltique sus-jacente de Serra Geral. Les valeurs de δ2H et δ18O décroissent vers l'aval de la nappe. Les valeurs de δ13C du carbone minéral dissous sont enrichies vers l'aval, indiquant qu'il se produit une dissolution de calcite en système fermé. Les valeurs de δ13C du carbone minéral dissous dans les puits géothermaux profonds sont très élevées (supérieures à -6,0‰) et rendent probablement compte d'échanges isotopiques avec des carbonates possédant un δ13C d'environ -3,0‰. De prochaines études devront s'attacher à évaluer les flux verticaux et le potentiel de pénétration de contamination du système aquifère du Guarani. Resumen. El propósito de este informe es explicar las tendencias geoquímicas y de los isótopos estables en la unidad brasileña del Sistema Acuífero Guaraní (acuíferos de Botucatu y Piramboya), en el Estado de Sao Paulo. Las concentraciones de especies disueltas y los resultados de modelaciones geoquímicas indican que el intercambio catiónico y la disolución de carbonatos desempeñan un papel importante en la evolución aguas abajo del acuífero. La disminución de calcio por el intercambio con sodio origina la disolución de carbonatos, dando lugar a aguas subterráneas de tipo bicarbonatado sódico. El frente de intercambio catiónico se desplaza a una velocidad probablemente mucho más lenta que la del flujo de agua; actualmente, se halla cerca de las ciudades de Sertaozinho y Aguas de Santa Bárbara (pozos PZ-34 y PZ-148, respectivamente), en una zona confinada somera que dista entre 50 y 70 km del área de recarga. Parte del sodio entra probablemente en el Sistema Acuífero Guaraní junto con el cloruro y el sulfato procedentes de la Formación Piramboia inferior, debido a la difusión relacionada con la disolución de evaporitas como la halita y los yesos. Se puede explicar las elevadas concentraciones de flúor (hasta 13,3 mg/L) por la disolución de fluoruro mineral, que sucede también por intercambio catiónico. Sin embargo, no está claro si la disolución ocurre directamente en el Sistema Acuífero Guaraní o en la Formación basáltica superior de Serra Geral. Hay una reducción de δ2H y de δ18O a favor del gradiente hidráulico. Hay un enriquecimiento en δ13C inorgánico aguas abajo, lo que indica que la calcita se disuelve en condiciones de sistema cerrado. Los valores de δ13C inorgánico en pozos geotérmicos profundos son muy altos (mayores que -6,0‰), y probablemente apuntan a un intercambio isotópico con carbonatos de δ13C que tiene un valor del orden del -3,0‰. Las líneas de investigación deberían centrarse en evaluar los flujos verticales y el potencial de penetración de contaminantes en el Sistema Acuífero Guaraní.

Using environmental isotopes in the study of the recharge-discharge mechanisms of the Yarmouk catchment area in Jordan

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Salameh, Elias

The recharge sources, the flow mechanisms and discharge areas of the different groundwater bodies underlying the Yarmouk River catchment area in Jordan, have, until now, not been adequately explained, although a wide range of hydrological, hydrogeological, and hydrochemical studies have been done. Along the Jordanian part of the catchment area of the Yarmouk River, groundwater issues from different aquifers with a variety of chemistries and types within the same aquifer and in between the different aquifers. Conventional recharge/discharge mechanisms, water balances and chemical analyses did not adequately explain the chemical variations and the different water types found in the area. Applying environmental isotopic tools combined with their altitude effects due to topographic variations (250-1,300 m a.s.l. within a distance of 20 km), and taking into consideration re-evaporation effects on the isotopic depletion and enrichment of rainwater, has greatly helped in understanding the recharge discharge mechanisms of the different aquifers. Precipitation along the highlands of an average of 600 mm/year is found to be depleted in its isotopic content of δO18 = -7.0 to -7.26 and δD = -32.2 to -33.28, whereas that of the Jordan Valley of 350 mm/year is highly enriched in isotopes with δO18 = -4.06 and δD = -14.5. The groundwater recharged along the highlands is depleted in isotopes (δO18 = -6, δD = -30), groundwater at the intermediate elevations is enriched (δO18 = -5, δD = -23) and that of the Jordan Valley aquifers containing meteoric water is highly enriched (δO18 -3.8, δD = -18). The deep aquifers in the Jordan Valley foothills are depleted in isotopes (δO18 -18 = -6, δD = -30) and resemble those of the highland aquifers. Only through using isotopes as a tool, were the sources of the different groundwater bodies and recharge and discharge mechanisms unambiguously explained. It was found that recharge takes place all over the study area and produces groundwater, which, from the highlands towards the Jordan Valley, shows increasing enrichment in isotopes. The highlands aquifer, with its groundwater depleted in isotopes, becomes confined towards the Jordan Valley; and, due to its confining pressure, leaks water upwards into the overlying aquifers causing their water to become less enriched in isotopes. Water depleted in its isotopic composition also seeps upward to the ground surface at the mountain foothills through faults and fissures. Les zones de recharge, les mécanismes d'écoulement et les zones de décharges des différentes masses d'eau souterraine sous le bassin versant de la rivière Yarmouk en Jordanie, étaient expliquées de manière ambiguë par les seuls outils isotopiques. Le long de la parti Jordanienne du bassin versant de la rivière Yarmouk l'eau souterraine provient de différents aquifères et se distinguent par leur type et leur composition chimique, selon que l'eau provient du même ou des différents aquifères. Les mécanismes conventionnels de recharge et de décharge, bilan hydrologique ne donnaient pas d'explications satisfaisantes concernant les variations chimiques et les différents types d'eau. En appliquant les isotopes environnementaux combinés aux effets de l'altitude sur les variations des teneurs isotopiques (l'altitude varie de 250 à 1,300 m sur une distance de 20 km.) et en prenant en considération les effets de ré-évaporation sur l'appauvrissement et l'enrichissement isotopique des eaux pluviales ont fortement contribués à une meilleure compréhension des mécanismes de recharge des différents aquifères. Les précipitations annuelles sont comprises entre 600 mm dans les zones en altitude et 350 mm dans la vallée de la Jordanie. Les écoulements de l'eau souterraine sont dirigés des zones en altitude vers la vallée de la Jordanie. Les eaux souterraines des zones en altitude sont isotopiquement appauvries (δO18 = -6, δD = -30), les eaux souterraines des zones de moyenne altitude sont enrichies (δO18 = -5, δD = -23) et les eaux de la vallée très enrichies (δO18 -3.8, δD = -18). Les aquifers profonds dans la vallée de la Jordanie sont appauvris (δO18 -18 = -6, δD = -30) et se confondent avec les eaux des zones situées en altitude. En appliquant uniquement les isotopes environnementaux comme des outils de compréhension des phénomènes hydrogéologiques, la source des différentes masses d'eau souterraines, les mécanismes de la recharge et de la décharge pourraient être expliqués de manière ambiguë. Las fuentes de recarga, los mecanismos de flujo y las áreas de descarga de los diferentes cuerpos de agua subterránea que subyacen el área de la cuenca del Río Yarmouk en Jordania, se han explicado de manera no ambigua únicamente mediante la aplicación de los isótopos como herramienta. A lo largo de la parte Jordana del área de la cuenca del Río Yarmouk el agua subterránea emerge de diferentes acuíferos con una variedad de tipos y composiciones, ya sea que provengan del mismo acuífero o de diferentes acuíferos. Los mecanismos convencionales de recarga/descarga, balances hídricos y variaciones químicas no han podido explicar las variaciones químicas y los diferentes tipos de aguas. La aplicación de herramientas de isótopos ambientales combinadas con los efectos de altitud derivados de variaciones topográficas (250 hasta 1,300 m s.n.m. en una distancia de 20 km) y tomando en consideración los efectos de re-evaporación en el empobrecimiento de isótopos y enriquecimiento del agua de lluvia han ayudado fuertemente en el entendimiento de los mecanismos de recarga/descarga de los diferentes acuíferos. La precipitación en el área varía de 600 mm/año, a lo largo de las tierras altas, a 350 mm/año en el área del Valle Jordán. El flujo de agua subterránea ocurre de las tierras altas hacia el Valle Jordán. El agua subterránea de las tierras altas está empobrecida en isótopos (δO18 = -6, δD = -30), el agua subterránea de elevaciones intermedias está enriquecida (δO18 = -5, δD = -23), y el agua de los acuíferos del Valle Jordan contiene agua meteórica que se encuentra altamente enriquecida (δO18 = -3.8, δD = -18). Los acuíferos profundos que se localizan al pie de las tierras altas del Valle Jordán están empobrecidos en isótopos (δO18 = -6, δD = -30) y son similares a los acuíferos de las tierras altas. Solo al aplicar los isótopos ambientales como herramienta pudo explicarse de manera inequívoca las fuentes de los diferentes cuerpos de agua subterránea y los mecanismos de recarga y descarga.

Hydrodynamic characteristics of the western Doñana Region (area of El Abalario), Huelva, Spain

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Trick, Thomas; Custodio, Emilio

The Doñana region, in southwestern Spain, comprises a large and important nature reserve, the wetlands of which are affected by human activity. Planting of an extensive eucalyptus forest in the 1950s and, more recently, the use of aquifers for irrigation and water supply for some coastal tourist resorts, have altered the natural groundwater-flow system. The area of the study is the western sector of the region, called El Abalario, which is a gentle topographic elevation between the Atlantic coast and La Rocina Creek (Arroyo de la Rocina). Underneath a variable layer of eolian sands with high dunes near the coast, thick Plio-Quaternary detritic strata, mostly fine silica sands, overlie marls. Near the base there is a variable, deltaic-origin layer of coarse sands and gravels. The dome-shaped water table, inside the sands, is close to the surface everywhere except beneath the dune belt, and small, temporary, shallow lagoons are numerous. The coarse sand and gravel layer conditions groundwater flow and behaves as a semiconfined layer between sands. A cross section through the area was simulated with a model to check the validity of the conceptual groundwater-flow pattern and its sensitivity to the hydraulic parameters. The model was calibrated using parameter values obtained by pumping tests and multilevel piezometric data, and checked against the estimated groundwater discharge into La Rocina Creek. Groundwater flows peripherally to the sea coast, to La Rocina Creek, or directly east and southeastward into the Doñana marshlands, in the Guadalquivir River delta. The average net aquifer recharge rate was calculated to be between 100 and 200 mm year-1 for the area covered by brush, but is remarkably lower in the areas of eucalyptus trees. The transient-state model shows that recharge varies spatially and is not clearly proportional to annual precipitation. Phreatic evapotranspiration plays an important role in decreasing the net value of aquifer recharge to approximately 0.4-0.6 of that calculated with a soil-balance model. The cross section model was used to study the effect of groundwater ion on water-table depth by subtracting the contribution of vertical flow, calculated by a well-hydraulics formula, to the semiconfined deep aquifer. The result was a decrease in phreatic evapotranspiration, flow into La Rocina Creek, and lagoon-inundation frequency. Replacement of the eucalyptus forest with native vegetation may raise water-table levels and even reactivate old tributaries to La Rocina Creek. La région de Doñana, située dans le sud ouest de l'Espagne, comprend une importante réserve naturelle avec des zones humides, affectée par l'activité humaine. L'exploitation de vastes plantations d'eucalyptus pendant les années 50 et l'usage plus récent des nappes souterraines pour l'irrigation et l'alimentation en eau des centres touristiques côtiers ont modifié le système de flux d'eau souterraine dans cette zone. La présente étude a été réalisée dans le secteur occidental, appelé El Abalario. Ce secteur consiste en une légère élévation située entre l'Océan Atlantique et la ravine de La Rocina. Une couverture variable de sables éoliens, formant une haute crête dunaire côtière, recouvre des sédiments detritiques plio-quaternaires, déposés eux même sur des sables siliceux lesquels reposent à leur tour sur des marnes. Près de la base se trouvent des sables grossiers et des graviers d'origine deltaïque, dont l'épaisseur varie spatialement. Le flux d'eau souterraine est conditionné par l'aquifère semi confinés des graviers et des sables grossiers. Le niveau phréatique de l'aquifère libre des sables fluvio-marins est peu profond, excepté sous les dunes. On y trouve souvent des petites lagunes temporaires peu profondes. Le flux de l'eau souterraine a été simulé dans une section verticale pour vérifier le modèle hydrogéologique conceptuel et la sensibilité aux variations des paramètres. Le modèle a été calé en utilisant d'une part les valeurs des paramètres hydrauliques obtenus par des essais de pompage et d'après les données piezométriques mesurées à différentes profondeurs, et d'autre part l'apport estimé de la ravine de La Rocina. L'écoulement d'eau souterraine s'effectue par drainage latérale dans trois directions, d'une part vers la côte, d'autre part à travers la ravine de La Rocina et finalement directement vers les Marais de Doñana situés à l'est et sud-est dans le delta du fleuve Guadalquivir. Avec une pluviométrie moyenne comprise entre 550 et 600 mm, la recharge nette moyenne annuelle des nappes, pour des périodes de temps assez longues, est estimée entre 100 et 200 mm dans les aires de végétation autochtone, et elle est nettement inférieure dans les aires plantées deucalyptus. Le modèle transitoire montre que la recharge varie dans l'espace et qu'elle n'est pas clairement proportionnelle aux précipitations annuelles. L'évapotranspiration phréatique joue un rôle important et diminue la valeur nette de la recharge des nappes de 0,4 à 0,6 de la valeur calculée avec un modèle de bilan d'eau dans le sol. La section modélisée est utilisée pour étudier l'effet de l'extraction d'eau souterraine sur la profondeur du niveau phréatique en soustrayant le flux vertical, calculé grâce à une formule d'hydraulique des puits, de la nappe profonde semi-confinée. Le résultat de cette extraction est une diminution de l'évapotranspiration phréatique, du flux au niveau de la ravine de La Rocina et de la fréquence d'inondation des lagunes. La substitution de forêts d'eucalyptus par de la végétation autochtone peut permettre la remonté des niveaux phréatiques et même réactiver d'anciens ravins affluents à La Rocina. La región de Doñana, situada en el sudoeste de España, incluye una gran e importante reserva natural, cuyos humedales están siendo afectados por la actividad humana. La extensa plantación de eucaliptus en la década de 1950 y el uso más reciente de los acuíferos para riego y para abastecimiento de centros turísticos costeros han modificado el sistema de flujo del agua subterránea en esta zona. Este estudio se ha realizado en el sector occidental, llamado El Abalario. Se trata de una elevación suave situada entre el océano Atlántico y el arroyo de La Rocina. Debajo de un manto variable de arenas eólicas, que forma un alto cordón dunar costero, se encuentran sedimentos detríticos plio-cuaternarios formados por arenas silíceas finas, que hacia la base incluyen una capa de arenas gruesas y gravas de origen deltrico, los que a su vez yacen sobre margas. El flujo de agua subterránea está relacionado con niveles de gravas y gravillas semiconfinadas por las arenas fluvio-marinas que contienen el nivel freático. El nivel freático es somero excepto debajo del cordón dunar. Son frecuentes pequeñas lagunas temporales. Se ha simulado el flujo de agua subterránea en una sección para comprobar el modelo de flujo conceptual y la sensibilidad a variaciones de los parámetros. El modelo fue calibrado usando los valores de los parámetros hidráulicos obtenidos en ensayos de bombeo y datos piezométricos medidos a diferentes profundidades, y la descarga estimada al arroyo de La Rocina. La recarga de agua subterránea drena lateralmente, por un lado hacia la costa y por otro lado a través del arroyo de La Rocina, o directamente hacia las Marismas de Doñana situadas en el delta del río Guadalquivir. Con una lluvia media anual entre 550 y 600 mm, la recarga neta media estacionaria anual del acuífero, considerando periodos de tiempo largos, se estima entre 100 y 200 mm en las zonas de vegetación autóctona, y es notablemente menor en las zonas de plantación de eucaliptos. El modelo transitorio indica que la recarga varia espacialmente y no es claramente proporcional a la precipitación para periodos de un año. La evapotranspiración freática varia espacialmente y juega un papel importante; disminuye el valor neto de la recarga al acuífero para dejarlo en 0,4 a 0,6 de lo que se calcula mediante un balance de agua en el suelo. La sección modelada sirve para estudiar el efecto de la extracción de agua subterránea sobre la profundidad del nivel freático mediante la substracción del flujo vertical, que se calcula mediante una fórmula de hidráulica de pozos para el acuífero semiconfinado profundo. El resultado es una disminución de la evapotranspiración freática, del flujo al arroyo de la Rocina y de la frecuencia de inundación de las lagunas. La substitución del bosque de eucaliptus por vegetación nativa puede elevar los niveles freáticos e incluso reactivar antiguos "caños" tributarios al arroyo de La Rocina.