Грунтовой называют воду: Какие воды называются грунтовыми? Чем грунтовые воды отличаются от межпластовых?

Что такое грунтовые воды?

Подземные гравитационные воды самого первого от поверхности земли водоносного горизонта,  который существует постоянно и располагается на первом водоупорном слое, называют грунтовыми водами. Их формирование происходит благодаря атмосферным осадкам и просачиванию под землю воды из поверхностных водоемов (прудов, речек, водохранилищ и озер).

Подземные воды формируются так же в результате превращения водяного пара из атмосферы, скапливающегося в грунте и его отверстиях, в жидкое состояние. Это, так называемые, конденсационные воды. Правда, особое значение они представляют лишь в высокогорных районах.

Как известно, земная кора состоит из нескольких пластов различных горных пород. Горная порода пласта, способная давать воду при открытии ее шахтой, называется водоносной. Если же порода не дает и не пропускает воду, то ее называют водоупорной (водонепроницаемой).

Но если разобраться, то водоупорных пород на самом деле вообще не бывает, так как в абсолютно любой породе есть пустоты и чем их больше, тем выше водопроницаемость горной породы. К примеру, крупные и средние пески, галечники, трещиноватые породы и гравий имеют довольно высокую водопроницаемость. А вот глина и не выветриваемые скальные породы, наоборот – водоупорные. Есть и «промежуточные» породы, которые называют полупроницаемыми. К ним относятся суглинки, лесс, глинистые пески и мергели.

Каждый пласт горной породы, лежащий выше другого пласта, является для второго крышей и совсем не важно, водопроницаем он или нет.

Все подземные воды  по своим гидравлическим свойствам делятся на артезианские (напорные) и грунтовые (безнапорные).

Место расположения напорных вод – водоносный пласт, который находится посередине двух водонепроницаемых пластов, нижний пласт называют подстилающим, а верхний – кровлей. Пустоты водоносного пласта полностью заполнены водой  и когда этот пласт открывают пробуренной шахтой, вода поднимается намного выше уровня вскрытия. Данный уровень воды в шахте получил свое название — пьезометрический.

Иногда из открытой шахты вода выходит под большим напором в виде фонтана. Именно такой фонтан впервые наблюдался в провинции Артуа (Artesiura) на юге Франции несколько веков тому назад. От французского названия провинции напорные воды и получили свое необычное название – артезианские.

Довольно часто при возведении колодца или скважины можно попасть на подземные воды, которые проходят на небольшой глубине. Такие воды принято называть верховодкой. Она проходит  выше водоупорного пласта. Верховодку, практически, никогда не используют из-за некачественной фильтрации, которую она проходит через грунт, и из-за маленьких запасов воды, так как они напрямую зависят от количества выпавших атмосферных осадков. Верховодка пропадает в местах, где прерывается водоупорный слой. Она теряется в слоях, которые проходят ниже. Это бывает, в основном, при сильной засухе или же наоборот — холодах.

Местонахождение безнапорных вод

– это первый от поверхности земли  водонепроницаемый или слабопроницаемый слой. Безнапорные воды имеют свободную поверхность с давлением, равным атмосферному. Ее граница проходит на глубине, соответствующей уровню воды в водоносном слое.

Химический состав, изменения расхода и уровня грунтовых вод вблизи поверхностных водоемов определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами, а так же режимом этих вод. За многие годы величина стока грунтовых вод примерно приравнивается к количеству воды, которая поступила из поверхностных вод  и атмосферных осадков (то есть поступила путем инфильтрации). Усиленные процессы инфильтрации и подземного стока наблюдаются именно в условиях влажного климата. Они, как правило, сопровождаются перколяцией горных пород и почв. Легко растворимые соли – сульфаты и хлориды, содержащиеся в почвах и породах, оттуда выносятся. На протяжении долгого времени происходит водообмен, в результате которого формируются уже пресные грунтовые воды.

Они минерализованы, в основном, только малорастворимыми солями (гидрокарбонаты кальция). В пустынях, полупустынях и сухих степях сток грунтовых вод почти не развивается из-за кратковременного и очень маленького количества атмосферных осадков, а так же из-за слишком слабой дренированности такой местности. Грунтовые воды испаряются, и происходит их  засоление.

В различных географических широтах грунтовые воды формируются по своему, их условия формирования тесно связаны с имеющимся климатом, и зависят от почвенного покрова и растительного мира. В лесостепях преобладают пресные грунтовые воды, в пустынях и полупустынях – соленые. Правда, в пустынях есть места, где встречается и пресная вода, но таких участков очень мало.

Подземные воды. Какие воды называются грунтовыми? Чем грунтовые воды отличаются от межпластовых?

6 класс

Подземные воды. Какие воды называются грунтовыми? Чем грунтовые воды отличаются от межпластовых?

Воды, содержащиеся в водоносном слое, не прикрытом сверху водоупорными породами, называются грунтовыми водами. Если водоносный слой оказывается между двумя водоупорными слоями, образуются межпластовые воды.

6 класс
География
Простая
2141

Ещё по теме

Разнообразие и распространение организмов на Земле. Какие царства живых организмов вам известны?

6 класс
География
Простая
701

Изображение на плане неровностей земной поверхности. Объясните своим родителям, как с помощью нивелира измерить относительную глубину оврага.

6 класс
География
Простая
1316

Водяной пар в атмосфере. Облака и атмосферные осадки. Опишите облака любого яруса по плану: 1) название; 2) высота образования; 3) влияние на погоду.

6 класс
География
Простая
593

Открытие, изучение и преобразование Земли. Какую форму имеет Земля?

6 класс
География
Простая
676

Рельеф дна Мирового океана. Познакомьтесь с картой океанов в атласе. Пользуясь картой океанов, приведите примеры котловин и хребтов ложа океана.

6 класс
География
Простая
1197

Рельеф дна Мирового океана. Назовите самые высокие горы: а) Евразии; б) Северной Америки; в) Южной Америки; г) Африки. Каковы их преобладающие высоты; максимальная высота?

6 класс
География
Простая
671

Понятие о плане местности. Какие условные знаки надо использовать для изображения местности вокруг вашей школы, вашего дома?

6 класс
География
Простая
1337

Движения земной коры. Вулканизм. Назовите причину землетрясений. Объясните, что такое очаг и эпицентр землетрясения.

6 класс
География
Простая
534

Равнины суши. Расскажите о равнинах, которые вы видели в природе, по телевизору или на картине. Какими горными породами они сложены, каков их рельеф?

6 класс
География
Простая
377

Атмосферное давление. Ветер. Как изменяется атмосферное давление с наступлением: а) холодной погоды; б) тёплой погоды? Объясните причины изменения атмосферного давления с изменением температуры.

6 класс
География
Простая
2696

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

Подземные воды — Энциклопедия Нового Света

Подземные воды находятся в зоне насыщения

Подземные воды или подземные воды — это воды, находящиеся в пределах зоны насыщения грунта, где поровые пространства почвы и трещины в породе полностью заполнены вода. Он отличается от почвенной воды , которая представляет собой воду, находящуюся в ненасыщенной зоне или зоне аэрации, где поры почвы содержат воздух и воду, но не полностью насыщены. Термин «подземные воды» также использовался в более широком смысле, как любая вода под поверхностью земли в почве; однако приведенное выше определение согласуется с определениями, предоставленными такими источниками, как Геологическая служба США, Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк и Образовательный проект по политике в отношении подземных вод Пенсильвании.

Глубина, на которой поры почвы или трещины и пустоты в породе полностью насыщаются водой, называется уровнем грунтовых вод; иными словами, ниже уровня грунтовых вод поры почвы и трещины горных пород насыщены водой. Водоносный горизонт представляет собой слой в пределах зоны насыщения, который может легко давать и хранить воду, например, во взаимосвязанных пространствах (трещины, трещины, бедные пространства и т. д.), которые могут служить источником воды для колодца.

В рамках гидрологического цикла подземные воды накапливают и передают воду, отфильтрованную с поверхности, которая также медленно течет обратно на поверхность с естественным сбросом в таких местах, как родники, выходы и заболоченные места. Подземные воды, впадающие в ручей, обеспечивают воду, позволяющую ручью течь в течение всего года. Подземные воды также изымаются для сельскохозяйственных, коммунальных и промышленных нужд путем строительства и эксплуатации добывающих скважин.

Несмотря на то, что запасы подземных вод являются жизненно важным возобновляемым ресурсом, который служит многим важным экономическим и экологическим потребностям, в различных регионах они сталкиваются с такими угрозами, как истощение из-за перерасхода и загрязнения.

Содержание

• 1 Определения
• 2 водоносных горизонта
• 3 Водяной цикл
• 4 Важность
• 5 выпусков
  • 5.1 Обзор
  • 5.2 Овердрафт
  • 5. 3 Проседание
  • 5.4 Загрязнение
• 6 Каталожные номера
• 7 кредитов

Определения

Джерело, обычный источник питьевой воды в украинском селе.

Термин «подземные воды» в широком смысле применяется к любой воде, находящейся под поверхностью земли в почве, и, таким образом, включает такие характеристики, как влажность почвы и вечная мерзлота (мерзлый грунт) в районах, не полностью насыщенных водой (ненасыщенная зона). Однако этот термин применяется более технически и конкретно к воде ниже уровня грунтовых вод, где поры почвы и трещины в породе полностью насыщены водой (зона насыщения).

Ниже приведены некоторые определения подземных вод и связанных с ними терминов.

Геологическая служба США (Langbein and Iseri 1960)

• «Подземные воды. Воды в грунтах, находящихся в зоне водонасыщения, от которых питаются колодцы, родники, подземный сток.»
• «Зона аэрации. Зона над уровнем грунтовых вод. Вода в зоне аэрации не поступает в колодец.»
• «Зона насыщения. Зона, в которой функциональные проницаемые породы насыщаются водой под гидростатическим давлением… Вода в зоне насыщения будет поступать в скважину и называется подземной водой.»

Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк (NYS-DEC 2013).

• «Подземные воды: вода, находящаяся в промежутках между частицами грунта и трещинами в горных породах под землей, расположенных в зоне насыщения. Трещины в горных породах могут возникать из-за трещин, разломов и т. д.»
• «Насыщенная зона: расположена непосредственно под ненасыщенной зоной (см. определение ниже), где поры полностью насыщены водой. То же, что и «подземные воды».
• «Ненасыщенная зона: расположена непосредственно под поверхностью земли, где поры содержат как воду, так и воздух, но не полностью насыщены водой. Корни растений могут улавливать влагу, проходящую через эту зону, но она не может обеспечивать водой колодцы. Также известна как ненасыщенная зона или зона аэрации».

Пенсильванский образовательный проект по политике в отношении подземных вод (PA-GPEP) (Stevens n.d.)

• «Вода, фильтрующаяся через почву, сначала проходит через ненасыщенную зону … В этом состоянии вода называется почвенной водой , и часть ее будет поглощаться растениями. Остальная часть продолжается, притягиваемая силой тяжести. , в целом по нисходящей траектории и в конце концов достигает зоны насыщения . Здесь бедные пространства полностью заполнены водой, это подземные воды ».

Водоносные горизонты

Расходы подземных вод из водоносного горизонта Огаллала в центральной части США

Водоносный горизонт представляет собой подземное геологическое образование в зоне насыщения, состоящее из слоя пористого и дают подземные воды.

Водоносные горизонты могут быть классифицированы как безнапорные водоносные горизонты и замкнутые водоносные горизонты. Безнапорный водоносный горизонт — это водоносный горизонт, в котором давление грунтовых вод находится на уровне или близком к атмосферному давлению, и вода может вытекать прямо на поверхность. Скважина, проходящая через безнапорный водоносный горизонт, будет иметь тот же уровень воды, что и уровень грунтовых вод за пределами скважины. А напорный водоносный горизонт или артезианский водоносный горизонт – это водоносный горизонт, в котором грунтовые воды ограничены слоями непроницаемых веществ, таких как плотная порода или глина, и очень часто находятся под давлением. Таким образом, если бы колодец был подключен к ограниченному водоносному горизонту, артезианское давление заставляло бы воду подниматься в колодце до уровня выше уровня грунтовых вод, в том числе иногда над поверхностью земли, как в случае с артезианской скважиной, где вода течет без насоса (Stevens, nd; (NYS-DEC 2013).

Водоносные горизонты также могут быть классифицированы как консолидированные водоносные горизонты и неконсолидированные водоносные горизонты. Консолидированный водоносный горизонт удерживает воду во взаимосвязанных пространствах между слоями горных пород, разломами, небольшими трещинами, порами и/или отверстиями каналов растворения. Известняк, гранит и песчаник являются одними из типов горных пород с консолидированными водоносными горизонтами. В частности, водоносные горизонты известняка могут содержать и давать значительное количество воды, тогда как небольшое количество гранита и умеренное количество песчаника. рыхлый водоносный горизонт включает обломки горных пород или выветренную коренную породу, где частицы почвы удерживают воду в промежутках между частицами. Глина и ил могут удерживать много воды, но отдавать ее очень медленно, в то время как крупнозернистый песок и гравий могут удерживать меньше воды, но отдавать ее более свободно (Stevens, n.d.; (NYS-DEC 2013).

В зоне насыщения может быть несколько различных водоносных горизонтов, разделенных геологическими формациями, называемыми водоупорами . Водоупоры представляют собой слои, препятствующие перетоку воды из одного водоносного горизонта в другой, например, из непористой породы или глины с крошечными, плохо связанными порами (Stevens n.d.). aquiclude представляет собой субстрат с настолько низкой пористостью, что практически непроницаем для грунтовых вод.

Характеристики водоносных горизонтов зависят от геологии и структуры субстрата и рельефа, в котором они залегают. Как правило, более продуктивные водоносные горизонты встречаются в осадочных геологических формациях. Для сравнения, выветрелые и трещиноватые кристаллические породы во многих средах дают меньшее количество грунтовых вод. Неконсолидированные или плохо сцементированные аллювиальные материалы, накопившиеся в виде заполняющих долины отложений в долинах крупных рек и геологически проседающих структурных бассейнах, относятся к наиболее продуктивным источникам подземных вод.

Высокая удельная теплоемкость воды и изолирующий эффект почвы и горных пород могут смягчить воздействие климата и поддерживать относительно постоянную температуру грунтовых вод. В некоторых местах, где благодаря этому эффекту температура подземных вод поддерживается на уровне около 10°C (50°F), подземные воды можно использовать для регулирования температуры внутри конструкций на поверхности. Например, в жаркую погоду относительно прохладные грунтовые воды можно прокачивать через радиаторы в доме, а затем возвращать в землю в другом колодце. В холодное время года, поскольку она относительно теплая, воду можно использовать так же, как источник тепла для тепловых насосов, что намного эффективнее, чем использование воздуха.

Круговорот воды

Относительное время движения грунтовых вод.

Круговорот воды — технически известный как гидрологический цикл — представляет собой непрерывную циркуляцию воды в гидросфере Земли. Гидросфера включает атмосферу, сушу, поверхностные и подземные воды. По мере того, как вода движется по круговороту, она меняет свое состояние между жидкой, твердой и газообразной фазами. Вода движется через различные резервуары, включая океан, атмосферу, подземные воды, реки и ледники, посредством физических процессов испарения (включая транспирацию растений), сублимации, осадков, инфильтрации, стока и подповерхностного течения.

Около двадцати процентов пресной воды в мире состоит из подземных вод (около 0,61% воды в мире, включая океаны и вечные льды). Запасы подземных вод в мире примерно равны количеству пресной воды, хранящейся в ледяном покрове и снеге во всем мире, включая южный и северный полюса. Таким образом, это важный резервуар в гидрологическом цикле, который может помочь защитить от нехватки поверхностных вод и периодов засухи (ЮНЕСКО, 2011 г.).

Подземные воды глубоко под землей и под океанами могут быть солеными. По оценкам, 12,9миллионов кубических километров (3,1 миллиона кубических миль) соленых подземных вод по сравнению с примерно 10,5 миллионами кубических километров (2,6 миллиона кубических миль) пресных подземных вод (Gleick 1996).

В рамках гидрологического цикла подземные воды постоянно пополняются из участков на поверхности и сами возвращаются на поверхность. Пополнение происходит по мере того, как осадки от дождя и снега выпадают на поверхность земли и фильтруются через почву. Та вода, которая не поглощается растениями, попадает в зону насыщения, становясь подземными водами. Как и поверхностные воды, подземные воды продолжают двигаться, хотя и медленнее из-за субстрата, через который они движутся. Эта скорость может варьироваться от нескольких дюймов в год до футов в день в зависимости от характера породы или почвы, через которую он движется. Вода перемещается из горных областей питания в низинные области разгрузки, где уровень грунтовых вод встречается с поверхностью земли, а грунтовые воды сбрасываются обратно на поверхность через родники, ручьи, озера, водно-болотные угодья и т. д. В конце концов, она будет возвращаться обратно в атмосферу, когда вода испаряется из поверхностных вод или испаряется растениями, которые собирают воду (Стивенс).

Подземные воды могут быть долгосрочным «резервуаром» естественного круговорота воды (с временем пребывания от нескольких дней до тысячелетий), в отличие от краткосрочных водных резервуаров, таких как атмосфера и пресные поверхностные воды (которые имеют время пребывания от минут до годы).

Большой артезианский бассейн в центральной и восточной Австралии является одной из крупнейших замкнутых систем водоносных горизонтов в мире, протяженностью почти 2 млн км ² . Анализируя микроэлементы в воде из глубоких подземных источников, гидрогеологи смогли определить, что возраст воды, извлеченной из этих водоносных горизонтов, может превышать 1 миллион лет. Сравнивая возраст подземных вод, полученных из разных частей Большого Артезианского бассейна, гидрогеологи обнаружили, что он увеличивается по всему бассейну. Там, где вода пополняет водоносные горизонты вдоль Восточного Водораздела, века молоды. По мере того, как подземные воды текут на запад через континент, их возраст увеличивается, причем самые старые подземные воды встречаются в западных частях. Это означает, что для того, чтобы пройти почти 1000 км от источника подпитки за 1 миллион лет, подземные воды, протекающие через Большой артезианский бассейн, перемещаются со средней скоростью около 1 метра в год.

Светоотражающий ковер, улавливающий пары почвы

Исследования показали, что испарение грунтовых вод может играть важную роль в локальном круговороте воды, особенно в засушливых регионах (Hassan 2008). Ученые из Саудовской Аравии предложили планы повторного сбора и повторного использования этой испаряющейся влаги для орошения сельскохозяйственных культур. Светоотражающий ковер площадью 50 квадратных сантиметров, сделанный из небольших соседних пластиковых конусов, был помещен в сухую пустынную зону без растений на пять месяцев, без дождя и орошения. Ему удалось уловить и сконденсировать достаточно паров земли, чтобы оживить естественно зарытые под ним семена, с зеленой площадью около 10% площади ковра. Ожидается, что если семена положить перед укладкой этого ковра, то зеленой станет гораздо более широкая площадь (Аль-Касими, 2002).

Важность

Подземные воды являются возобновляемым ресурсом, который служит многим важным экономическим и экологическим потребностям.

С экономической точки зрения это источник питьевой воды для многих населенных пунктов (около половины населения США и почти всего сельского населения), а также обеспечения водой сельскохозяйственных и промышленных нужд (USGS 2013).

Подземные воды также важны с экологической точки зрения. Важность подземных вод для экосистем часто упускается из виду. Подземные воды поддерживают ручьи, водно-болотные угодья и озера, а также подземные экосистемы в пределах карстовых или аллювиальных водоносных горизонтов. В то время как ливень или таяние снега могут дать ручью много воды, в другое время года ручей снабжается всей водой за счет просачивания грунтовых вод через берега и русла ручьев (так называемый базовый сток), что позволяет ручьям течь. круглый год (Стивенс).

Конечно, не всем экосистемам нужны подземные воды. Некоторые наземные экосистемы, например открытые пустыни и подобные засушливые среды, существуют за счет нерегулярных осадков и влаги, которую они доставляют в почву, а также за счет влаги воздуха. В то время как существуют другие наземные экосистемы в более благоприятной среде, где подземные воды не играют центральной роли, подземные воды на самом деле имеют основополагающее значение для многих основных мировых экосистем. Вода течет между подземными водами и поверхностными водами. Большинство рек, озер и водно-болотных угодий питаются и (в других местах или в другое время) питаются грунтовыми водами в разной степени. Подземные воды питают почву влагой путем просачивания, и многие сообщества наземной растительности напрямую зависят либо от грунтовых вод, либо от просачивающейся влаги почвы над водоносным горизонтом, по крайней мере, часть каждого года. Гипорейные зоны (зона смешения речных и подземных вод) и прибрежные зоны являются примерами экотонов, в значительной степени или полностью зависящих от подземных вод.

Проблемы

Обзор

Две ключевые проблемы, с которыми сталкиваются запасы подземных вод: (1) истощение запасов подземных вод; и (2) загрязнение.

Подземные воды истощаются, поскольку выкачиваются и используются быстрее, чем пополняются. Это может привести к снижению уровня грунтовых вод, что, в свою очередь, может вызвать высыхание колодцев и необходимость для владельца колодца углублять колодец, опустить насос или пробурить новую скважину, а также увеличить затраты энергии на эксплуатацию насоса. ; сокращение количества воды, возвращающейся в ручьи и озера, и утрата мест обитания диких животных и растительности; и оседание земли. Эта последняя проблема может возникнуть, когда потеря воды приводит к уплотнению, обрушению и оседанию почвы и, таким образом, к потере опоры под землей для конструкций на поверхности (USGS 2013).

Загрязнение грунтовых вод может происходить из нескольких источников. Токсины могут просачиваться и отбрасываться со свалок и сельскохозяйственных стоков. По мере снижения уровня грунтовых вод загрязнение соленой воды может увеличиваться, поскольку граница пресной и соленой воды нарушается, и соленая вода мигрирует внутрь, а также вверх из соленых грунтовых вод.

Кроме того, по мере того, как вода перемещается по ландшафту, она собирает растворимые соли, в основном хлорид натрия. Когда вода попадает в атмосферу в результате эвапотранспирации, эти соли остаются. В ирригационных районах плохой дренаж почв и поверхностных водоносных горизонтов может привести к выходу уровня грунтовых вод на поверхность в низменных районах. Основные проблемы деградации земель, связанные с засолением почвы и заболачиванием, возникают в сочетании с повышением уровня соли в поверхностных водах. Как следствие, местной экономике и окружающей среде был нанесен серьезный ущерб (Ludwig et al. 19).93).

В отличие от чрезмерного использования и загрязнения речных вод, проблемы с грунтовыми водами менее очевидны, так как водоносные горизонты находятся вне поля зрения. Другая проблема заключается в том, что агентства по управлению водными ресурсами при расчете «устойчивой добычи» водоносного горизонта и речной воды часто учитывают одну и ту же воду дважды, один раз в водоносном горизонте и один раз в связанной с ним реке. Эта проблема, хотя и осознаваемая на протяжении столетий, сохраняется, отчасти из-за инерции государственных органов.

В целом временные задержки, присущие динамической реакции подземных вод на развитие, игнорировались водохозяйственными агентствами спустя десятилетия после того, как научное понимание проблемы было консолидировано. Короче говоря, последствия чрезмерного расхода грунтовых вод (хотя они, несомненно, реальны) могут проявляться через десятилетия или столетия. В классическом исследовании 1982, Бредехофт и его коллеги (Sophocleous, 2002) смоделировали ситуацию, когда добыча подземных вод в межгорном бассейне сводит на нет все годовое пополнение, не оставляя «ничего» для естественного растительного сообщества, зависящего от подземных вод. Даже когда буровое поле располагалось близко к растительности, 30% первоначального спроса на растительность все еще можно было удовлетворить за счет отставания, присущего системе через 100 лет. К 500 году этот показатель снизился до 0%, что свидетельствует о полной гибели растительности, зависящей от грунтовых вод. Наука была готова сделать эти расчеты на протяжении десятилетий; однако в целом агентства по управлению водными ресурсами игнорировали последствия, которые проявятся вне жестких временных рамок политических выборов. Sophocleous (2002) утверждает, что управляющие агентства должны определять и использовать соответствующие временные рамки при планировании подземных вод. Это будет означать расчет разрешений на забор подземных вод на основе прогнозируемых последствий на десятилетия, а иногда и на столетия вперед.

Овердрафт

Водно-болотные угодья контрастируют с засушливым ландшафтом вокруг Мидл-Спрингс, Национальный заповедник дикой природы Фиш-Спрингс, Юта

Чрезмерное использование подземных вод, известное как овердрафт , может привести к истощению и вызвать серьезные проблемы для пользователей и окружающей среды. . Наиболее очевидной проблемой (с точки зрения использования подземных вод человеком) является понижение уровня грунтовых вод за пределы досягаемости существующих колодцев. Как следствие, скважины должны быть пробурены глубже, чтобы достичь грунтовых вод; в некоторых местах (например, в Калифорнии, Техасе и Индии) уровень грунтовых вод опустился на сотни футов из-за интенсивной откачки воды из скважин. В штате Пенджаб в Индии уровень грунтовых вод упал на 10 метров с 19 сентября.79, и скорость истощения ускоряется (Lall 2009). Пониженный уровень грунтовых вод может, в свою очередь, вызвать другие проблемы, такие как оседание грунтовых вод и проникновение соленых вод.

Проседание

Проседание происходит, когда из-под земли выкачивается слишком много воды, что приводит к выкачиванию пространства под поверхностью земли и, таким образом, к обрушению грунта. Результат может выглядеть как кратеры на участках земли. Это происходит потому, что в естественном равновесном состоянии гидравлическое давление грунтовых вод в поровых пространствах водоносного горизонта и водоупора поддерживает часть веса вышележащих отложений. Когда подземные воды удаляются из водоносных горизонтов путем чрезмерной откачки, поровое давление в водоносном горизонте падает и может произойти сжатие водоносного горизонта. Это сжатие может быть частично восстановлено, если давление восстановится, но большая его часть не восстановится. Когда водоносный горизонт сжимается, это может вызвать просадку земли, понижение поверхности земли. Город Новый Орлеан, штат Луизиана, на самом деле сегодня находится ниже уровня моря, и его опускание частично вызвано удалением грунтовых вод из различных систем водоносных горизонтов и водоносных горизонтов под ним. В первой половине 20-го века город Сан-Хосе, штат Калифорния, упал на 13 футов из-за оседания земли, вызванного чрезмерной откачкой; это опускание было остановлено благодаря улучшению управления грунтовыми водами.

Загрязнение

Окрашивание оксидом железа, вызванное сеткой из безнапорного водоносного горизонта в карстовой топографии. Перт, Западная Австралия.

Загрязнение грунтовых вод загрязняющими веществами, выбрасываемыми на поверхность, которые могут проникнуть в грунтовые воды, может создать шлейф загрязняющих веществ в водоносном горизонте. Движение воды и дисперсия в пределах водоносного горизонта распространяют загрязняющее вещество на более широкую территорию, его продвигающуюся границу часто называют краем шлейфа, который затем может пересекаться с скважинами подземных вод или выходить в поверхностные воды через такие средства, как просачивание и родники, что делает водоснабжение небезопасным. для человека и дикой природы. Взаимодействие загрязнения подземных вод с поверхностными водами анализируется с использованием гидрологических моделей переноса.

Стратиграфия района играет важную роль в переносе этих загрязняющих веществ. На участке могут быть слои песчаной почвы, трещиноватой породы, глины или твердого грунта. Области карстового рельефа на известняковых породах иногда уязвимы для поверхностного загрязнения грунтовыми водами. Сейсмические разломы также могут быть путями проникновения загрязняющих веществ вниз. Состояние грунтовых вод имеет большое значение для снабжения питьевой водой, сельскохозяйственного орошения, удаления отходов (включая ядерные отходы), среды обитания диких животных и других экологических проблем.

В Соединенных Штатах при сделках с коммерческой недвижимостью как грунтовые воды, так и почва являются предметом тщательного изучения, при этом обычно готовится Фаза I экологической оценки объекта для изучения и выявления потенциальных проблем загрязнения. В долине Сан-Фернандо в Калифорнии договоры о передаче собственности ниже Полевой лаборатории Санта-Сусаны (SSFL) и в восточном направлении содержат положения, освобождающие продавца от ответственности за последствия загрязнения подземных вод в результате существующего или будущего загрязнения водоносного горизонта долины.

Канал Любви был одним из наиболее широко известных примеров загрязнения подземных вод. В 1978 году жители района Love Canal в северной части штата Нью-Йорк заметили высокий уровень заболеваемости раком и вызывающее тревогу количество врожденных дефектов. В конечном итоге это было связано с органическими растворителями и диоксинами с промышленной свалки, вокруг которой был построен район, которые затем проникли в систему водоснабжения и испарились в подвалах, еще больше загрязнив воздух. Восемьсот семей получили компенсацию за свои дома и переехали после обширных юридических баталий и освещения в СМИ.

Другой пример широко распространенного загрязнения подземных вод находится на равнине Ганга в северной Индии и Бангладеш, где серьезное загрязнение подземных вод природным мышьяком затрагивает 25% колодцев в более мелководном из двух региональных водоносных горизонтов. Загрязнение происходит из-за того, что отложения водоносного горизонта содержат органические вещества, которые создают анаэробные условия в водоносном горизонте. Эти условия приводят к микробному растворению оксидов железа в осадке и, таким образом, к высвобождению мышьяка, обычно прочно связанного с оксидами железа, в воду.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов. Страницы 105–119 в Трудах Шестой инженерной конференции в Саудовской Аравии, том 3 .

• Глейк, П. Х., 1996 г. Водные ресурсы. Страницы 817–823 в SH Schneider (ed.), Encyclopedia of Climate and Weather, vol. 2 . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0195104412.

• Хассан, С.М.Т. 2008. Оценка испарения подземных вод с помощью модели подземных вод с пространственно-временно переменными потоками. РС. Тезис. Международный институт геоинформатики и наблюдения Земли (Энсхеде, Нидерланды). Проверено 5 января 2014 г.

• Лалл, У. Пенджаб, 2009 г.: история процветания и упадка. Состояние планеты 28 июля 2009 г. Институт Земли, Колумбийский университет. Проверено 5 января 2014 г.

• Лангбейн В. Б. и К. Т. Изери. 1960. Общее введение и гидрологические определения. In Langbein and Iseri, Руководство по гидрологии: Часть 1. Общие методы исследования поверхностных вод . Акт геологоразведки по водоснабжению 1541-А. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. Проверено 3 января 2014 г.

• Людвиг Д., Р. Хилборн и К. Уолтерс. 1993. Неопределенность, эксплуатация ресурсов и сохранение: уроки истории. Наука 260(5104): 17–36. PMID 17793516.

• Мейнцер, О. Е. 1923. Очерк гидрологии подземных вод с определениями. Геол. Survey Water-Supply Paper 494.

• Мейнцер, О. Э. (ред.). 1949. Физика Земли. IX. Гидрология. Нью-Йорк: Дувр.

• Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк (NYS-DEC). 2013. Определения подземных вод. Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк . Проверено 2 января 2013 г.

• Софоклеус, М. 2002. Взаимодействие между грунтовыми и поверхностными водами: состояние науки. Гидрогеология 10: 52-67.

• Stevens, E. n.d. Подземные воды. Учебник для пенсильванцев. Образовательный проект по политике в отношении подземных вод в Пенсильвании (PA-GPEP). Напечатано Лигой женщин-избирательниц Пенсильванского фонда гражданского образования и кооперативного расширения штата Пенсильвания.

• Бюро ЮНЕСКО в Ташкенте. 2011. Ученые обсудили роль подземных вод. ЮНЕСКО . Проверено 4 января 2013 г.

• Геологическая служба США (USGS). 2013. Истощение подземных вод. USGS . Проверено 4 января 2014 года.

Авторы

New World Encyclopedia авторы и редакторы переписали и дополнили статью Wikipedia
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на Энциклопедия Нового Света участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

• Подземные воды  ^{история}

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

• История «Подземных вод»

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Подземные воды

Подземные воды

Глава 12: Подземные воды

Гидрологический цикл

1. Рисунок 12.1 : Вода на Земле хранится в различных резервуарах, включая океаны, ледники/полярные льды, подземные воды, озера, реки, атмосферу и биосферу.

2. Рисунок 12.2: Вода непрерывно циркулирует в этих различных резервуарах на Земле. Это циклическое движение воды через различные резервуары можно представить с помощью гидрологический цикл .

3. В гидрологическом цикле происходит перенос воды из одного водоема в другой посредством процессов испарения, осадков и стока.

Подземные воды

Определение

1. Часть воды, выпадающей на сушу, впитывается в землю. Вода проникает в землю через швы или небольшие поры между частицами посредством процесса, известного как инфильтрация .

2. Вода, содержащаяся в пространствах коренных пород и реголита, называется Подземные воды .

Подземные воды

(a) составляет ~1% воды на Земле

(b)) В 40 раз больше, чем у пресноводных озер и ручьев

(c) 1/3 объема воды, содержащейся в ледниках и полярных льдах

(d) в основном образуется в виде осадков

(e) в основном встречается в пределах ~750 м от поверхности Земли

(f) когда-то под землей, медленно мигрирует в сторону океана

Уровень грунтовых вод

1. Рисунок 12.8 : Распределение воды в почве и реголите можно представить в виде зон:

2. Самый верхний слой представляет собой ненасыщенную зону, которая может содержать некоторое количество воды, но не является насыщенной. Это известно как зона аэрации .

3. Зона насыщения лежит ниже зоны аэрации и представляет собой слой, в котором поры почвы или горной породы полностью заполнены водой.

4. Уровень грунтовых вод – это верхняя поверхность зоны насыщения.

5. Рисунок 12.9: Уровень грунтовых вод:

(а) пересекает поверхность земли у озер, болот и ручьев

(б) несколько имитирует топографию вышележащей поверхности земли

(c) может снижаться во время засухи и повышаться после сильных дождей.

Движение подземных вод

1. Подземные воды проходят через почву, реголит и горную породу через открытые поровые пространства между зернами или трещинами.

2 . Рисунок 12.7 и Таблица 12.2: Пористость — процент открытых пространств в общем объеме тела реголита или коренных пород. Пористость в большинстве пород обычно < 20%, но может достигать 50%.

3. Проницаемость является мерой того, насколько легко порода пропускает через себя флюиды. Песчаники обычно более проницаемы, чем глины.

4. Удельный дебит относится к той части подземных вод, которая дренируется под действием силы тяжести и, следовательно, доступна для использования.

5. Удельное удержание относится к той части грунтовых вод, которая остается связанной в материале и не может пройти через него.

6. Движение подземных вод в зоне насыщения называется просачиванием . Вода движется медленно, просачиваясь через очень маленькие поры по параллельным нитевидным путям.

7. Рисунок 12.9 : Вода просачивается из районов с высоким уровнем грунтовых вод в районы с самым низким уровнем (к поверхностным ручьям или озерам).

8. Рисунок 12.9 : Большая часть потока грунтовых вод течет по длинным извилистым путям под действием силы тяжести. Восходящий поток под ручьями или озерами возникает из-за того, что вода находится под большим давлением под холмом, чем под ручьем. Вода течет в области с более низким давлением.

Зоны перезарядки и разгрузки

1. Пополнение подземных вод происходит на участках ландшафта, где осадки просачиваются вниз под поверхность и достигают зоны насыщения. Вода течет до разряда областей.

2. Время, необходимое воде для прохождения через землю от пополнения до сброса, зависит от проницаемости, расстояния прохождения и пути потока. Варьируется от дней до тысяч лет.

3. Рисунок 12.10a : Во влажных регионах области питания охватывают почти весь ландшафт за пределами ручьев. Сточные потоки питаются водой из зоны насыщения.

4. Рисунок 12.10b : В засушливых регионах пополнение происходит в основном в горах и конусах выноса. Перезарядка также происходит ниже Приток ручьев, подстилаемый водопроницаемым аллювием.

Разряд и скорость

1. Рисунок 12.16 : При заданной проницаемости скорость грунтовых вод увеличивается по мере увеличения уклона уровня грунтовых вод.

2. Гидравлический градиент [= (h2-h3)/l] является мерой наклона уровня грунтовых вод.

В = скорость грунтовых вод

В пропорционально (h2 — h3)/л

(h2-h3) = разница в высоте двух точек на уровне грунтовых вод

l = горизонтальное расстояние между двумя точками

В = К(h2-h3)/л

К = коэффициент проницаемости, характеризующий легкость, с которой вода проходит через горные породы или отложения. Функция проницаемости, ускорения силы тяжести и вязкости воды.

Q = АВ

Q = расход подземных вод (объем в единицу времени)

А = площадь поперечного сечения

замена V = Q/A на V

Q = AK(h2-h3) / l (Закон Дарси)

3. Скорость грунтовых вод обычно колеблется от 1/2 м в сутки до нескольких метров в год.

Пружины

1. Рис. 12.9 и 12.12: Родник — это естественный сток воды, возникающий, когда уровень грунтовых вод пересекает поверхность земли. Вода выходит на поверхность земли. Большинство крупных источников вытекают из расколотой лавы, известняка или гравия.

2. Водоупор представляет собой совокупность непроницаемой или заметно менее проницаемой породы, примыкающую к проницаемой.

Уэллс

1. Рисунок 12.13 : Колодец подает воду, когда он пересекает уровень грунтовых вод.

2. Скорость забора воды из новой скважины может первоначально превышать скорость местного стока подземных вод, создавая конус депрессии вокруг скважины. Со временем скорость притока уравновешивается скоростью изъятия.

Водоносные горизонты

1. Водоносный горизонт представляет собой высокопроницаемую породу или реголит, лежащий в зоне насыщения.

2. Водоносные горизонты могут быть безнапорными или напорными . Напорные водоносные горизонты ограничены водоупорами.

3. Рисунок 12.11 : Вода, просачивающаяся в замкнутый водоносный горизонт, стекает вниз под действием силы тяжести и подвергается возрастающему гидростатическому давлению.

4. Гидростатическое давление – это вес вышележащего столба воды на определенной глубине.

5. Вода под давлением стремится подняться на ту же высоту, что и уровень грунтовых вод в зоне подпитки, за вычетом величины, определяемой потерей энергии из-за сопротивления трения во время просачивания.

6. Рисунок 12.11 : Вода в артезианском водоносном горизонте находится под давлением и будет вытекать из артезианской скважины без откачки.

Изменения регионального уровня грунтовых вод со временем

1. В регионах, где забор воды превышает пополнение, уровень грунтовых вод будет постепенно снижаться.

2. Рисунок 12.14 : Если уровень грунтовых вод значительно упадет, то произойдет оседание земли .

Подземные воды могут быть искусственно пополнены:

(a) распространение биоразлагаемых жидких отходов по поверхности земли. Вода просачивается до уровня грунтовых вод.

(b) Направление стоков в городских районах в бассейны, где вода будет просачиваться вниз и пополнять водоносный горизонт.

(c) Рисунок 12.22 : Подземные воды, забираемые промышленностью, могут закачиваться обратно в землю с помощью нагнетательных скважин.

Способы сделать подземные воды непригодными для питья

(a) Значительное количество соли растворяется в окружающих коренных породах.

(b) Подземные воды проходят через богатые серой породы (растворенные H ₂ S).

(c) Рисунок 12.22 : Дренаж из септиктенков, сломанных коллекторов и скотных дворов. Загрязненные сточными водами подземные воды в некоторых случаях можно очистить, если они просачиваются через песок или песчаник.

(d) Сельскохозяйственные яды.

(e) Подземное хранение опасных отходов.

(f) Рисунок 12.15 : Загрязнение морской водой прибрежных районов.

Геологическая активность подземных вод

1. Рисунок 12.21: Карбонатные породы легко подвергаются растворению подземными водами, поскольку многие подземные воды слабокислые из-за реакций с CO ₂ .

2. Рисунок 12.20 : Пещеры в основном высечены в самых мелких частях зоны насыщения. Реакция между кислыми грунтовыми водами и карбонатными породами приводит к растворению карбонатных пород, оставляя после себя подземные полости, называемые пещерами.

3. Рисунок 12.18 : Осаждение кальцита из капающей воды в пещерах может привести к образованию различных особенностей пещеры, включая сталактитов , сталагмитов , колонн и известняка. Сталактиты представляют собой сосульки из карбоната кальция, которые свисают с потолка пещеры, тогда как сталагмиты выступают вверх из пола пещеры.