Введение
Американская последовательность карбонатных пород. Система водоносных горизонтов Флориды, состоящая из верхнего и нижнего водоносных горизонтов Флориды, представляет собой последовательность палеогеновых карбонатных пород, занимающую площадь около 100 000 квадратных миль (258 999 км²) в юго-восточной части Соединенных Штатов. Она залегает под всей территорией штата Флорида и частями штатов Алабама, Джорджия, Миссисипи и Южная Каролина. Флоридская система водоносных горизонтов – один из самых продуктивных водоносных горизонтов в мире, обеспечивающий питьевой водой почти 10 миллионов человек. Согласно Геологической службе США, общий объем водозабора из системы водоносных горизонтов Флориды в 2000 году занял 5-е место среди всех основных водоносных горизонтов страны и составил 3640 миллионов галлонов в день (Mgal/d). Из общего объема 49% (1949 Mgal/d) использовалось для орошения, 33% (1329 Mgal/d) – для централизованного водоснабжения, 14% (576 Mgal/d) – для промышленных нужд, и 4% – для индивидуального водозабора. Флоридская система водоносных горизонтов является основным источником питьевой воды для большинства городов в центральной и северной Флориде, а также восточной и южной Джорджии, включая Брансуик, Саванну и Валдосту. В 1944 году М.А. Уоррен из Геологической службы Джорджии описал расширение этой системы на юге Джорджии и применил термин «главный артезианский водоносный горизонт» к участвующим карбонатным породам. В 1953 и 1966 годах Стрингфилд также использовал термин «главный артезианский водоносный горизонт» по отношению к этим породам. В 1955 году Геральд Г. Паркер отметил гидрологическое и литологическое сходство третичных карбонатных образований на юго-востоке Флориды, пришел к выводу, что они представляют собой единую гидрологическую систему, и назвал эту систему «Флоридским водоносным горизонтом». По мере получения дополнительных данных были выявлены новые зоны с высокой и низкой гидравлической проводимостью. В результате название «Флоридский водоносный горизонт» эволюционировало в «систему водоносных горизонтов Флориды», включающую верхний и нижний водоносные горизонты Флориды. Водозабор из системы водоносных горизонтов Флориды начался в 1887 году, когда город Саванна (Джорджия) начал дополнять поверхностный водозабор из реки Саванна подземными водами. В то время артезианский напор в системе превышал уровень земли на 12 метров, и насосы не требовались; к 1898 году, по оценкам, на юге Джорджии было пробурено от 200 до 300 скважин, а к 1943 году – около 3500 скважин в шести прибрежных округах Джорджии. Около 1910–1912 годов разработка системы водоносных горизонтов Флориды уже велась в Фернандине и Джексонвилле, а также на юге вдоль восточного побережья Флориды и от Тампы на юг до Форт-Майерса на западном побережье. Со временем количество скважин увеличивалось, как и глубина их бурения, в связи с ростом спроса. Промышленные поставки для целлюлозно-бумажных комбинатов стали значительной частью забираемой воды, начиная с конца 1930-х годов. В 1950-х годах все муниципальное, бытовое и промышленное водоснабжение (за исключением охлаждения), а также около половины сельскохозяйственного водоснабжения в Орландо (Флорида) были переведены на подземные воды из системы водоносных горизонтов Флориды. Водозабор подземных вод из системы водоносных горизонтов Флориды неуклонно рос с 630 Mgal/d в 1950 году до 3430 Mgal/d в 1990 году. Введение разрешительной системы и нормативных актов в 1990-х годах замедлило ежегодный рост водозабора; однако в 2000 году водозабор увеличился до 4020 Mgal/d из-за экстремальной засухи в период с 1999 по 2001 год, охватившей большую часть юго-восточных Соединенных Штатов. Большая часть этого увеличения была обусловлена ростом спроса со стороны сельского хозяйства.
The Floridan aquifer system, composed of the Upper and Lower Floridan aquifers, is a sequence of Paleogene carbonate rock which spans an area of about 100,000 square miles (258,999 km2) in the southeastern United States. It underlies the entire state of Florida and parts of Alabama, Georgia, Mississippi, and South Carolina. The Floridan aquifer system is one of the world's most productive aquifers and supplies drinking water for nearly 10 million people. According to the United States Geological Survey, total withdrawals from the Floridan aquifer system in 2000 were ranked 5th highest of all principal aquifers in the nation at 3,640 million gallons per day (Mgal/d) Of the total, 49% (1,949 Mgal/d; ) was used for irrigation, 33% (1,329 Mgal/d; ) was used for public water supply, 14% (576 Mgal/d, ) was used for industrial purposes, and 4% were domestic self supplied withdrawals. The Floridan aquifer system is the primary source of drinking water for most cities in central and northern Florida as well as eastern and southern Georgia, including Brunswick, Savannah, and Valdosta. In 1944, M. A. Warren of the Georgia Geological Survey described an extension of this system in south Georgia and applied the term "principal artesian aquifer" to the carbonate units involved. In 1953 and 1966 Stringfield also applied the term "principal artesian aquifer" to these rocks. In 1955, Garald G. Parker noted the hydrologic and lithologic similarities of the Tertiary carbonate formations in southeast Florida, concluded that they represented a single hydrologic unit, and named that unit the "Floridan aquifer". With additional information collection, more zones of high and low hydraulic conductivity have been identified. As a result, the name Floridan Aquifer has evolved into "Floridan aquifer system", which contains the Upper and Lower Floridan aquifers. Withdrawals from the Floridan aquifer system began in 1887 when the City of Savannah, Georgia, began to supplement surface water withdrawals from the Savannah River with groundwater. At that time artesian heads in the system were 40 feet (12 m) above land surface and no pumps were needed; by 1898, it was estimated that between 200 and 300 wells had been finished in South Georgia, and by 1943, about 3,500 wells had been completed in the six coastal counties of Georgia. By around 1910–1912, development of the Floridan aquifer system had already occurred in Fernandina and Jacksonville and south along the east coast of Florida, as well as from Tampa south to Fort Myers on the west coast. Over time, the number of wells increased, as did the finished depths, as demand increased. Industrial supply for pulp and paper mills became a large proportion of the water withdrawn starting in the late 1930s. In the 1950s, all municipal, domestic, and industrial supply (except cooling), and about half of agricultural supply in Orlando, Florida had been converted to groundwater from the Floridan aquifer system. Groundwater withdrawals from the Floridan aquifer system increased steadily from 630 Mgal/d in 1950 to 3,430 Mgal/d in 1990. Permitting and regulations enacted during the 1990s curtailed the year on year increases in withdrawal; however, withdrawals in 2000 increased to 4,020 Mgal/d due to extreme drought conditions between 1999 and 2001 that prevailed over much of the Southeastern United States. Much of the increase was due to increased agricultural demand.
Местоположение
Система водоносных горизонтов Флориды охватывает площадь около в юго-восточных Соединенных Штатах и залегает под всей территорией Флориды, а также частями южной Алабамы, юго-восточной Джорджии и южной Каролины. Некоторые из трещин и каналов внутри водоносного горизонта достаточно велики, чтобы в них могли проплыть дайверы.
Гидрология и геология
Карбонатные породы, формирующие систему водоносного горизонта Флориды, относятся к позднему палеоцену – раннему олигоцену и перекрыты глинами с низкой проницаемостью миоценового возраста (верхний водоупорный слой) и поверхностными песками плиоценового и голоценового возраста (приповерхностная система водоносных горизонтов). В западной центральной Флориде, северной Флориде и вдоль зоны выхода на поверхность по залеганию известняк обнажается, и система водоносных горизонтов является незакрытой. В местах присутствия мощных слоев глин с низкой проницаемостью верхнего водоупорного слоя система становится закрытой, и грунтовые воды находятся под давлением. Верхний водоупорный слой особенно мощный в прибрежной Джорджии и Южной Флориде; фильтрация воды вниз через верхний водоупорный слой в этих районах минимальна, и система водоносного горизонта Флориды характеризуется значительным перекрытием. Низкопроницаемые известняки палеоценового возраста (например, формация Cedar Keys) образуют основание системы водоносного горизонта Флориды. Мощность системы водоносного горизонта Флориды варьируется от менее 30 метров в зонах выхода на поверхность, где породы перекрываются, до более 1128 метров в юго-западной Флориде. В районах, где система водоносного горизонта Флориды выходит на поверхность или находится близко к ней (на изображении выше обозначены коричневым цветом), глины тонкие или отсутствуют, растворение известняка интенсивно, и наблюдается множество источников и карстовых воронок. Проницаемость водоносного горизонта в карстовых районах, таких как эти, значительно выше благодаря развитию крупных, хорошо связанных между собой каналов в породе (см. изображение справа). Источники образуются там, где давление воды достаточно велико для выхода грунтовых вод на поверхность. На территории Флориды картировано более 700 источников. Источники Вакулла в округе Вакулла являются одним из крупных водосбросов водоносного горизонта с расходом воды в сутки. Рекордный пик расхода из источника, зафиксированный 11 апреля 1973 года, составил в секунду, что эквивалентно в сутки. Система водоносного горизонта Флориды состоит из двух основных водоносных горизонтов: Верхнего Флоридского и Нижнего Флоридского. Эти водоносные горизонты разделены отложениями, варьирующимися от глин с низкой проницаемостью в северной части штата (глина Букатунна) и доломитов с низкой проницаемостью и гипса в западной центральной Флориде до проницаемых известняков вдоль восточного побережья Флориды и в других местах. В тех случаях, когда эти промежуточные отложения и породы проницаемы, Верхний и Нижний Флоридские водоносные горизонты ведут себя как единое целое. Напротив, при меньшей проницаемости промежуточных отложений гидравлическая связь между Верхним и Нижним Флоридскими водоносными горизонтами ослабевает.
Спрингс
По результатам инвентаризации, в системе фторидского водоносного горизонта насчитывается 824 источника, из которых 751 расположен во Флориде, 17 – в Алабаме и 56 – в Джорджии. Источники классифицируются по медианному значению всех доступных измерений дебита.