Physical Modelling of Wave-Driven Groundwater Flows in a Sand Beach Using Transparent Soil
Notice bibliographique
Résumé
The characteristics of waves breaking on a beach can have significant impacts on how water infiltrates and influences coastal groundwater flows. The effects of continuous wave action on groundwater in coastal aquifers is important to understand to predict subsurface flows in beaches. This investigation will study how coastal wave dynamics in the swash zone impact the groundwater table using physical laboratory modelling and detailed image analysis that allows for high density spatial and temporal resolution degree of saturation measurements using unsaturated transparent soil as illustrated in Figure 1. Transparent soil methods will be applied to observe simulated wavedriven subsurface flows in a cross-section of a sandy beach. The objective of this study is to extend the current knowledge of how waves drive groundwater fluctuations by experimentally quantifying the time and length scales of flow within a beach. Figure 1. Transparent soil can be used to experimentally measure subsurface fluid/air flow and is used to quantify spatial and temporal saturation conditions every few seconds during an experiment. Digital image analysis allows for millimeter spatial resolution throughout the domain. Transparent soil is formed are applied by using crushed quartz rock in place of sand and an oil mixture with an identical refractive index to the grains (Peters et al. 2011). When the pores of the crushed quartz are saturated with the oil, the mixture appears transparent. When dry, the crushed quartz appears opaque. Change in colour is quantified, through digital image analysis, to measure degree of saturation throughout the domain (Sills et al. 2017) This study applied transparent soil techniques in its first application to understand coastal processes by observing how incident waves infiltrate beaches and induce groundwater table fluctuations. Four tests are reported with variations in beach slope and wave properties, and the images are processed to quantify spatial and temporal degree of saturation variation. In each test, the swash interacted with the groundwater table by forming a partially saturated zone above the saturated zone of the beach. This partially saturated mound followed a consistent shape, that varied in size and rate of change primarily due to beach slope. The partially saturated zone is formed by a combination of capillary forces and downward infiltration, forming a continuously dampened zone in the beach. Finally, the results show a strong inverse correlation between the wetting front formed in a beach and the slope of the swash zone. Steeper slopes displayed much larger partially saturated mounds and were observed to do so in a slower manner compared to flatter slopes. Peters, S. B., Siemens, G., and Take, W. A. (2011). “Characterization of Transparent Soil for Unsaturated Applications.” Geotechnical Testing Journal, 34(5). Sills, L.-A. K., Mumford, K. G., and Siemens, G. A. (2017). “Quantification of Fluid Saturations in Transparent Porous Media.” Vadose Zone Journal, 16(2), 1–9.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».