Войти
Весь поверхностный водный поток реки Алапаха около Дженнингса, Флорида, впадающий в воронку ведущие к Флоридскому водоносному горизонту грунтовые воды Подземные воды - это вода, находящаяся под поверхностью Земли в поровых пространствах почвы и в трещинах горных пород. Единица породы или рыхлое отложение называется водоносным горизонтом, если она может дать пригодное для использования количество воды. Глубина, на которой почва поровые пространства или трещины и пустоты в породе становятся полностью насыщенными водой, называется уровнем грунтовых вод. Подземные воды подпитываются с поверхности; он может разливаться с поверхности естественным путем из источников и просачиваний и может образовывать оазисы или водно-болотные угодья. Подземные воды также часто забираются для сельского, муниципального и промышленного использования путем строительства и эксплуатации добычных скважин. Изучение распределения и движения подземных вод - это гидрогеология, также называемая подземными водами гидрология.
Обычно подземные воды представляют собой воду, протекающую через неглубокие водоносные горизонты, но с технической точки зрения это возможно. также содержат почвенную влагу, вечную мерзлоту (мерзлый грунт), неподвижную воду в очень низкой проницаемости коренных пород и глубокие геотермальные источники или нефтесодержащий пласт вода. Предполагается, что грунтовые воды обеспечивают смазку, которая может влиять на движение разломов. Вероятно, что большая часть недр Земли содержит немного воды, которая в некоторых случаях может смешиваться с другими жидкостями. Подземные воды не могут ограничиваться только Землей. На формирование некоторых из форм рельефа, наблюдаемых на Марсе, возможно, повлияли грунтовые воды. Есть также свидетельства того, что жидкая вода может также существовать в недрах спутника Юпитера Европы.
Подземные воды часто дешевле, удобнее и менее уязвимы для загрязнения, чем поверхностная вода. Поэтому его обычно используют для водоснабжения общего пользования. Например, подземные воды являются крупнейшим источником пригодных для использования водных ресурсов в Соединенных Штатах, а Калифорния ежегодно забирает наибольшее количество подземных вод из всех штатов. Подземные водоемы содержат гораздо больше воды, чем вместимость всех поверхностных водохранилищ и озер в США, включая Великие озера. Многие городские источники водоснабжения получают исключительно из подземных вод.
Загрязненные подземные воды менее заметны и их труднее очистить, чем загрязнения в реках и озерах. Загрязнение подземных вод чаще всего происходит в результате неправильной утилизации отходов на суше. Основными источниками являются промышленная и бытовая химия и мусор свалки, избыточные удобрения и пестициды, используемые в сельском хозяйстве, отстойники промышленных отходов, хвостохранилища и технологические сточные воды шахт, промышленный гидроразрыв, нефтяные промысловые ямы, протекающие подземные резервуары для хранения нефти и трубопроводы, ил сточных вод и септические системы.
Подземные воды скорость забора воды из водоносного горизонта Огаллала в центральной части США Водоносный горизонт - это слой пористого субстрата, который содержит и пропускает грунтовые воды. Когда вода может течь непосредственно между поверхностью и насыщенной зоной водоносного горизонта, водоносный горизонт является неограниченным. Более глубокие части неограниченных водоносных горизонтов обычно более насыщены, поскольку сила тяжести заставляет воду течь вниз.
Верхний уровень этого насыщенного слоя неограниченного водоносного горизонта называется уровнем грунтовых вод или фреатической поверхностью. Ниже уровня грунтовых вод, где в целом все поровые пространства насыщены водой, находится фреатическая зона.
. Подложка с низкой пористостью, которая допускает ограниченную передачу грунтовых вод, известна как водоупорный слой. Водоупорный грунт - это субстрат с настолько низкой пористостью, что он практически непроницаем для грунтовых вод.
Замкнутый водоносный горизонт - это водоносный горизонт, перекрытый относительно непроницаемым слоем породы или субстрата, например водоупором или водоносным слоем. Если ограниченный водоносный горизонт наклоняется вниз от зоны подпитки, грунтовые воды могут оказаться под давлением по мере их протекания. Это может создать артезианские скважины, которые свободно протекают без использования насоса и поднимаются на более высокую отметку, чем статический уровень грунтовых вод в указанном выше неограниченном водоносном горизонте.
Характеристики водоносных горизонтов зависят от геологии, структуры субстрата и топографии, в которой они встречаются. Как правило, наиболее продуктивные водоносные горизонты находятся в осадочных геологических формациях. Для сравнения, выветрившиеся и трещиноватые кристаллические породы дают меньшее количество подземных вод во многих средах. От неконсолидированных до слабоцементированных аллювиальных материалов, которые накопились в виде долин отложений, заполняющих основные речные долины и геологически опускающиеся структурные бассейны, входят в число наиболее продуктивных источников подземных вод.
Высокая удельная теплоемкость воды и изолирующий эффект почвы и горных пород могут смягчить воздействие климата и поддерживать грунтовые воды при относительно постоянной температуре. В некоторых местах, где температура грунтовых вод поддерживается этим эффектом на уровне около 10 ° C (50 ° F), грунтовые воды можно использовать для регулирования температуры внутри конструкций на поверхности. Например, в жаркую погоду относительно прохладные грунтовые воды можно перекачивать через радиаторы отопления в доме, а затем возвращать в землю в другом колодце. В холодное время года, поскольку она относительно теплая, вода может использоваться в качестве источника тепла для тепловых насосов, что намного эффективнее, чем использование воздуха.
Объем подземных вод в водоносном горизонте можно оценить путем измерения уровня воды в местных колодцах и изучения геологических данных, полученных при бурении скважин, для определения протяженности, глубины и толщины водоносных отложений и горных пород. До того, как будут сделаны инвестиции в добывающие скважины, можно пробурить испытательные скважины, чтобы измерить глубины, на которых встречается вода, и собрать образцы почвы, горных пород и воды для лабораторных анализов. Для определения характеристик потока в водоносном горизонте могут проводиться испытания откачки воды.
Относительное время прохождения грунтовых вод 
Джерело, распространенный источник питьевой воды в Украине деревня Подземные воды составляют около тридцати процентов мировых запасов пресной воды, что составляет около 0,76% всей воды в мире, включая океаны и вечный лед. Глобальные запасы подземных вод примерно равны общему количеству пресной воды, хранящейся в снежном и ледяном покровах, включая северный и южный полюса. Это делает его важным ресурсом, который может действовать как естественное хранилище, которое может служить буфером против нехватки поверхностных вод, как в периоды засухи.
подземные воды естественным образом пополняются поверхностными водами из осадки, ручьи и реки, когда эта подпитка достигает уровня грунтовых вод.
Подземные воды могут быть долгосрочным 'резервуаром 'естественного круговорота воды (с временем пребывания от дней до тысячелетий), в отличие от краткосрочных водоемов, таких как атмосфера и пресная поверхностная вода (время пребывания которых составляет от минут до лет). На рисунке показано, насколько глубоким грунтовым водам (которые находятся на значительном удалении от поверхностного источника питания) может потребоваться очень много времени, чтобы завершить свой естественный цикл.
Большой артезианский бассейн в центральной и восточной Австралии - одна из крупнейших замкнутых водоносных систем в мире, простирающаяся почти на 2 миллиона км. Анализируя микроэлементы в воде, поступающей из глубоких подземных слоев, гидрогеологи смогли определить, что возраст воды, извлеченной из этих водоносных горизонтов, может быть более 1 миллиона лет.
Сравнивая возраст грунтовых вод, полученных из разных частей Большого Артезианского бассейна, гидрогеологи обнаружили, что возраст грунтовых вод увеличивается по всему бассейну. Там, где вода подпитывает водоносные горизонты вдоль Восточного водораздела, возраст молодой. 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 в среднем примерно на 1 метр в год.
Светоотражающий ковер, улавливающий водяной пар почвы Недавние исследования показали, что испарение грунтовых вод может играть значительную роль в местном круговороте воды, особенно в засушливых регионах. Ученые из Саудовской Аравии предложили планы по улавливанию и переработке этой испаряющейся влаги для орошения сельскохозяйственных культур. На противоположной фотографии отражающий ковер площадью 50 сантиметров, сделанный из небольших прилегающих к нему пластиковых конусов, был помещен в сухую пустыню, свободную от растений, на пять месяцев без дождя и орошения. Ему удалось уловить и сконденсировать достаточно пара земли, чтобы оживить естественным образом захороненные семена под ним, с зеленой площадью около 10% площади ковра. Ожидается, что, если семена были положены перед тем, как положить этот ковер, более широкая область станет зеленой.
Использование грунтовые воды по всему миру. Подобно тому, как речные воды были чрезмерно использованы и загрязнены во многих частях мира, водоносные горизонты тоже. Большая разница в том, что водоносные горизонты находятся вне поля зрения. Другая серьезная проблема заключается в том, что агентства по управлению водными ресурсами при расчете «устойчивого выхода » 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 понимаемая веками, сохраняется, отчасти по инерции в государственных учреждениях. В Австралии, например, до законодательных реформ, инициированных Советом австралийских правительств рамкой водной реформы в 1990-х годах, многие австралийские штаты управляли подземными и поверхностными водами через отдельные правительственные учреждения, и этот подход был сопряжен с соперничеством и плохое общение.
В целом, временные лагы, присущие динамической реакции грунтовых вод на развитие, игнорировались агентствами по управлению водными ресурсами, спустя десятилетия после того, как научное понимание проблемы было укреплено. Короче говоря, эффекты овердрафта грунтовых вод (хотя они, несомненно, реальны) могут проявиться через десятилетия или столетия. В классическом исследовании 1982 года Бредехофт и его коллеги смоделировали ситуацию, когда добыча подземных вод в межгорной котловине полностью прекратила ежегодное пополнение запасов, не оставив «ничего» для сообщества естественной растительности, зависящей от грунтовых вод. Даже когда буровое поле было расположено близко к растительности, 30% первоначального спроса на растительность все еще могло быть удовлетворено за счет задержки, присущей системе, через 100 лет. К 500 году этот показатель снизился до 0%, что свидетельствует о полной гибели зависимой от грунтовых вод растительности. Наука была доступна для выполнения этих расчетов десятилетиями; однако в целом агентства по управлению водными ресурсами проигнорировали эффекты, которые проявятся за пределами приблизительных временных рамок политических выборов (от 3 до 5 лет). Мариос Софоклеус решительно утверждал, 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 эффектов на десятилетия, иногда столетия в будущем.
Когда вода движется по ландшафту, она собирает растворимые соли, в основном хлорид натрия. Когда такая вода попадает в атмосферу через эвапотранспирацию, эти соли остаются. В ирригационных районах плохой дренаж почв и поверхностных водоносных горизонтов может привести к выходу грунтовых вод на поверхность в низинных районах. Основные деградация земель проблемы, связанные с засолением почвы и заболачиванием, в сочетании с повышением уровня солей в поверхностных водах. Как следствие, был нанесен серьезный ущерб местной экономике и окружающей среде.
Четыре важных последствия заслуживают краткого упоминания. Во-первых, схемы смягчения последствий наводнений, предназначенные для защиты инфраструктуры, построенной на поймах, привели к непредвиденным последствиям в виде сокращения подпитки водоносного горизонта, связанной с естественными наводнениями. Во-вторых, длительное истощение грунтовых вод в обширных водоносных горизонтах может привести к оседанию земли с соответствующим повреждением инфраструктуры, а также, в-третьих, вторжению солей. В-четвертых, осушение кислых сульфатных почв, которые часто встречаются на низинных прибрежных равнинах, может привести к подкислению и загрязнению ранее пресноводных и эстуариновых ручьев.
Еще одной причиной для беспокойства является истощение грунтовых вод из чрезмерно выделенные водоносные горизонты могут нанести серьезный ущерб как наземным, так и водным экосистемам - в некоторых случаях очень заметно, а в других - совершенно незаметно из-за длительного периода, в течение которого наносится ущерб.
Водно-болотные угодья контрастируйте с засушливым ландшафтом вокруг Мидл-Спринг, Национальный заповедник дикой природы Фиш-Спрингс, Юта Подземные воды - очень полезный и часто богатый ресурс. Однако чрезмерное использование, чрезмерное абстрагирование или овердрафт может вызвать серьезные проблемы для пользователей-людей и окружающей среды. Наиболее очевидная проблема (с точки зрения использования подземных вод человеком) - это снижение уровня грунтовых вод за пределы досягаемости существующих колодцев. Как следствие, скважины необходимо бурить глубже, чтобы достичь грунтовых вод; в некоторых местах (например, Калифорния, Техас и Индия ) уровень грунтовых вод упал на сотни футов из-за обширной откачки скважин. Например, в регионе Пенджаб в Индии уровень грунтовых вод упал на 10 метров с 1979 года, и скорость истощения увеличивается. Понижение уровня грунтовых вод, в свою очередь, может вызвать другие проблемы, такие как проседание, связанное с грунтовыми водами, и вторжение соленой воды.
Грунтовые воды также имеют важное экологическое значение. Важность подземных вод для экосистем часто упускается из виду даже биологами и экологами, занимающимися вопросами пресной воды. Подземные воды поддерживают реки, водно-болотные угодья и озера, а также подземные экосистемы в пределах карстовых или аллювиальных водоносных горизонтов.
Конечно, не всем экосистемам нужны грунтовые воды. Некоторые наземные экосистемы - например, экосистемы открытых пустынь и подобных засушливых средах - существуют за счет нерегулярных осадков и влаги, которую они доставляют в почву, а также влаги в воздухе. Хотя существуют и другие наземные экосистемы в более благоприятных условиях, где грунтовые воды не играют центральной роли, на самом деле грунтовые воды имеют фундаментальное значение для многих основных экосистем мира. Вода течет между подземными и поверхностными водами. Большинство рек, озер и водно-болотных угодий в той или иной степени питаются грунтовыми водами (в других местах и в другое время). Подземные воды питают почвенную влагу за счет просачивания, и многие наземные растительные сообщества напрямую зависят либо от грунтовых вод, либо от просочившейся влажности 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 грунтовых вод.
Проседание происходит, когда из-под земли откачивается слишком много воды, сдувая пространство под поверхностью и тем самым вызывая обрушение грунта. В результате на участках земли могут появиться кратеры. Это происходит потому, что в его естественном равновесном состоянии гидравлическое давление грунтовых вод в поровых пространствах водоносного горизонта и водоема поддерживает часть веса вышележащих отложений. Когда грунтовые воды удаляются из водоносных горизонтов за счет чрезмерной откачки, могут возникнуть поровые давления в водоносном горизонте, падение и сжатие водоносного горизонта. Это сжатие может быть частично восстановлено, если давление восстановится, но большая его часть - нет. Когда водоносный горизонт сжимается, это может вызвать проседание земли, падение поверхности земли. Город Новый Орлеан, штат Луизиана на самом деле сегодня находится ниже уровня моря, и его проседание частично вызвано удалением грунтовых вод из различных водоносных горизонтов / систем водоносных горизонтов под ним. В первой половине 20 века долина Сан-Хоакин испытала значительное проседание, в некоторых местах до 8,5 метров (28 футов) из-за удаления грунтовых вод. Города в дельтах рек, включая Венецию в Италии и Бангкок в Таиланде, испытали оседание поверхности; В Мехико, построенном на бывшем дне озера, скорость опускания достигает 40 см (1'3 дюйма) в год.
Вторжение морской воды - это поток или присутствие морской воды в прибрежные водоносные горизонты; это случай вторжения соленой воды. Это естественное явление, но может быть вызвано или усугублено антропогенными факторами. В случае однородных водоносных горизонтов вторжение морской воды образует соленый клин ниже
Окрашивание оксидом железа (III) (после подъема капилляров воды в стене), вызванное окислением растворенного железа (II) и его последующим осадки из безграничного водоносного горизонта в карстовой топографии. Перт, Западная Австралия.Загрязненные подземные воды менее заметны, но их труднее очистить, чем загрязнения в реках и озерах. Чаще всего загрязнение подземных вод является результатом ненадлежащего размещения отходов на суше. Основные источники включают промышленную и бытовую химию. лы и мусор свалки, отстойники промышленных отходов, хвосты и технологические сточные воды из шахт, нефтяных промысловых ям, протекающие подземные резервуары для хранения нефти и трубопроводы, осадок сточных вод и септические системы. Загрязненные подземные воды наносятся на карту путем отбора проб почвы и подземных вод вблизи предполагаемых или известных источников загрязнения, чтобы определить степень загрязнения и помочь в проектировании систем восстановления подземных вод. Предотвращение загрязнения подземных вод вблизи потенциальных источников, таких как свалки, требует облицовки дна свалки водонепроницаемыми материалами, сбора любых сточных вод через дренаж и предотвращения попадания дождевой воды в любые потенциальные загрязнители, а также регулярный мониторинг близлежащих подземных вод, чтобы убедиться, что загрязнители не просочились в подземные воды.
Загрязнение подземных вод от загрязняющих веществ, выбрасываемых в землю, которые могут проникать в грунтовые воды, может создавать загрязняющие шлейфы в водоносном горизонте. Загрязнение может происходить от свалок, встречающегося в природе мышьяка, местных систем канализации или других точечных источников, таких как заправочные станции с протекающими подземными резервуарами или протекающими канализационными коллекторами.
Движение воды и рассеивание в водоносном горизонте распространяет загрязняющее вещество на более обширную территорию, его продвигающуюся границу часто называют кромкой шлейфа, которая затем может пересекаться с колодцами грунтовых вод или дневным светом в поверхностные воды, такие как просачивания и источники, делая источники воды небезопасными для людей и диких животных. Различные механизмы влияют на перенос загрязняющих веществ, например диффузия, адсорбция, осаждение, распад в грунтовых водах. Взаимодействие загрязнения подземных вод с поверхностными водами анализируется с использованием гидрологических моделей переноса.
. Опасность загрязнения муниципальных водопроводов сводится к минимуму путем размещения колодцев в районах с глубокими грунтовыми водами и непроницаемыми почвами, а также тщательного тестирования и мониторинга водоносный горизонт и близлежащие потенциальные источники загрязнения.
Около одной трети населения мира пьет воду из подземных источников. Из них около 10 процентов, примерно 300 миллионов человек, получают воду из ресурсов подземных вод, которые сильно загрязнены мышьяком или фторидом. Эти микроэлементы поступают в основном из природных источников в результате выщелачивания из горных пород и отложений.
В 2008 году Швейцарский институт водных исследований, Eawag, представил новый метод, с помощью которого можно было составить карты опасностей для геогенных токсичных веществ в подземных водах.. Это обеспечивает эффективный способ определения, какие скважины следует тестировать.
В 2016 году исследовательская группа сделала свои знания в свободном доступе на Платформе оценки подземных вод GAP. Это дает специалистам по всему миру возможность загружать свои собственные данные измерений, визуально отображать их и создавать карты рисков для областей по своему выбору. GAP также служит форумом для обмена знаниями, позволяя развивать методы удаления токсичных веществ из воды.
В Соединенных Штатах законы, касающиеся владения и использования подземных вод, обычно являются законами штата; однако регулирование подземных вод с целью минимизации загрязнения подземных вод осуществляется как штатами, так и федеральным Агентством по охране окружающей среды. Права владения и использования подземных вод обычно следуют одной из трех основных систем:
Другие правила в Соединенных Штатах включают:
В Индии орошение на 65% осуществляется за счет грунтовых вод. Регулирование подземных вод контролируется и поддерживается центральным правительством и четырьмя организациями; 1) Центральная водная комиссия, 2) Центральные подземные воды, 3) Центральное управление подземных вод, 4) Центральный совет по контролю за загрязнением.
Законы, правила и схемы, касающиеся подземных вод Индии:
A значительная часть канадского населения использует подземные воды. В Канаде примерно 8,9 миллиона человек или 30% населения Канады используют подземные воды для бытового использования, и примерно две трети этих пользователей живут в сельских районах.
Крупная инициатива федерального правительства по подземным водам - это разработка многобарьерного подхода. Многобарьерный подход - это система процессов, предотвращающих порчу питьевой воды из источника. Многобарьер состоит из трех основных элементов:
Согласно согласно Закону о распределении воды (5-я глава), эти предметы являются преступлением (наказание : от 10 до 50 ударов плетью или от 15 дней до трех месяцев тюремного заключения):
 | На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Подземными водами. |
