Как образуются грунтовые воды
Как образуются грунтовые воды
Трудно себе представить воду под землей. Некоторые люди считают, что грунтовые воды накапливается в подземных озерах или в подземных реках. На самом деле, грунтовые воды насыщает поры и трещины грунтов и горных пород.
Грунтовые воды преимущественно пополняется за счет осадков. Когда идет дождь или тает снег, часть воды испаряется, некоторое количество усваивается растениями, еще доля осадков стекает по поверхности и собирается в ручьи, а основная попадает через инфильтраты в поры и трещины грунтовых пород.
После засушливого периода осадки первоначально восполняют в почве испарившуюся и используемую растениями воду.
Между поверхностью земли и водоносным горизонтом имеется слой грунта, его гидрологи называют ненасыщенная зона. Так же она называется зона аэрации, где небольшое количество воды задерживается в мелких порах почвы и пород, а крупные трещины содержат только воздух.
После обильных дождей, зона аэрации может быть насыщена, а после долгой засухи - может быть почти сухой.
Немного воды в зоне аэрации удерживается за счет молекулярного притяжения, но в ней не будет работать скважина на воду. Силы притяжения удерживают достаточно воды во влажном полотенце, после того как вода перестает капать.
Как образуются грунтовые воды в горных породах
После потребления воды из почвы растениями, избытки воды проникают в грунтовые воды - в верхнюю часть водоносного горизонта, ниже которой зона насыщенная.
Ниже уровня грунтовых вод, все поры и трещины в скалах полны воды, которая движется по водоносным горизонтам к области разгрузки: родники, колодцы, скважины на воду.
Природное питание водоносных горизонтов на глубине (артезианские бассейны) представляет собой длительный процесс, потому что грунтовые воды медленно движутся через зоны аэрации и водоносные горизонты. Скорость перезарядки артезианских вод является важным фактором.
Было подсчитано, что если водоносный горизонт питается в основном с высоких равнин, где мало осадков, потребуются столетия до выхода воды на поверхность. Таким образом, артезианская скважина сегодня дает нам воду, которая выпала на землю в виде осадков сотни, а то и тысячи лет тому назад… впечатляет?
В отличие от артезианских бассейнов, неглубокий водоносный горизонт в зоне быстрой фильтрации может быть пополнен почти сразу. На этих водоносных горизонтах устанавливают копаные или абиссинские колодцы.
Водоносные горизонты могут быть пополнены искусственно. Например, большие объемы подземных вод, используемые для кондиционирования воздуха, возвращаются в водоносные горизонты через скважины.
Водоносные горизонты могут искусственно пополняться двумя основными способами:
Один из способов - заполнение водой углублений в грунте (борозды, канавы) или возведение небольших дамб на ручьях, чтобы задержать поверхностный сток, тем самым позволяя воде проникнуть в водоносный горизонт
Другой способ заключается в пополнении непосредственно водоносного горизонта водой через скважины
Последний является более дорогим способом, но может быть оправдан, если способ первый не возможен. Некоторые проекты искусственного пополнения были успешными, а другие, к сожалению, принесли разочарования.
Что будет, если через углубление или скважину наполнять водой горизонт примерно до уровня грунтовых вод. При откачивании из колодца, гравитация заставит воду из насыщенных пород перейти в колодец, чтобы заменить утраченную воду.
Это приводит к вопросу: сможет ли вода при откачивании насосом достаточно быстро пополняться?
Некоторые породы, такие как глины или граниты, могут иметь мало мелких трещин, по которым вода может перемещаться. Очевидно, что это бедные водоносные горизонты, и они будут отдавать небольшое количество воды
Для сравнения, породы, такие как трещиноватые песчаники и кавернозные известняки имеют большую пористость, которая позволяют воде двигаться более свободно. Эти породы передают большие количества воды и являются хорошими водоносными горизонтами.
Объем пополнения скважины на воду из водоносного горизонта может варьироваться от нескольких сотен до несколько миллионов литров в день.
Ученым еще много предстоит узнать о различных средах грунтовых вод и их восприимчивости к практике искусственного пополнения.
