Вода под землей: Откуда под землей появляется вода. Как пополняются подземные источники воды

Содержание

Что такое Подземные воды? | International Groundwater Resources Assessment Centre

Когда дождая вода выпадает на землю, часть ее стекает вдоль поверхности земли в ручьи, реки или озера, часть ее увлажняет почву. Часть этой воды используется растительностью; часть испаряется и возвращается в атмосферу. Часть воды также просачивается в землю, протекает в зону аэрации и достигает водное зеркало, воображаемую поверхность, ниже которой почва насыщена водой (смотри рисунок ниже).

Последнее и является подземными водами: вся вода, найденная под поверхностью земли в зоне насыщения.

Иллюстрация водного зеркала, насыщенной зоны и зоны аэрации

Подземные воды содержатся в так называемых «водоносных горизонтах». Водоносный горизонт (аквифер) представляет собой геологическую формацию или ее часть, состоящую из проницаемого материала, способного хранить/получать значительное количество воды. Водоносные горизонты могут состоять из различных материалов: рыхлых песков и гравия, проницаемых осадочных пород, таких как песчаники или известняки, обломков вулканических или кристаллических пород и. т.д.

Подземные воды (в природе) пополняются дождевой водой и таянием снега, или водой, которая просачивается через дно некоторых озер и рек. Подземные воды также могут пополняться, когда происходит утечка системы водоснабжения или когда посевы орошаются большим количеством воды, чем требуется. Также существуют методы управления питанием водоносного горизонта и увеличения количества воды, просачивающейся в почву.

Подземные воды могут быть найдены практически везде. Водное зеркало может залегать глубоко или неглубоко, в зависимости от ряда факторов, таких, как физические особенности региона, метеорологические условия, питание и степень эксплуатации. Сильные дожди могут привести к пополнению и вызвать повышение уровня водного зеркала. С другой стороны, длительная засуха может привести к падению уровня водного зеркала.

Когда подземные воды достигают водоносный горизонт, они не стоят на месте. Как правило, они продолжают течь, но гораздо медленнее, чем до достижения водоносного горизонта. Скорость движения подземных вод зависит от характеристики водоносного горизонта. А движутся они, как правило, от высоких к низким уровням под действием гравитации, при условии отсутствия антропогенного воздействия, например насосных скважин. Подземные воды будут двигаться, пока они не втекут в другой водоносный горизонт или в другой водоем, например в озеро, реку, океан, или до тех пор, пока их не извлекут из колодца.

Для того, чтобы иметь возможность хранить и производить подземные воды, водоносный горизонт должен обладать определенными физическими характеристиками. Он должен иметь пустоты (поры или трещины), в котором подземные воды могут храниться, и эти пустоты должны быть соединены между собой, что позволит подземным водам протекать через них. С технической точки зрения, при наличии соединенных между собой пустот, подобная геологическая формация является проницаемой. Когда пустот нет или они не связаны между собой, то такая геологическая формация является непроницаемой. Чем выше пористость и проницаемость водоносного горизонта, тем больше подземных вод хранится и производится в нем.

Проницаемые и непроницаемые геологические формации

Почему подземные воды так важны?

Подземные воды представляют собой около 30% мирового запаса пресной воды. Из других 70%, почти 69% содержатся в ледяном покрове и горных снегах/ледняках и лишь 1 % в реках и озерах. Подземные воды представляют собой в среднем одну треть потребляемой людьми пресной воды, а в некоторых частях мира этот процент может достигать 100%. На рисунке ниже дается краткий обзор распределения воды на Земле.

Распределение воды на Земле

Подземные воды являются очень важным природным ресурсом и играют значительную роль в экономике. Это основной источник воды для орошения и пищевой промышленности. В целом, подземные воды являются надежным источником воды для сельского хозяйства и могут гибко использоваться: когда сухо и спрос выше, может быть извлечено больше подземных вод, а при выпадании достаточного количества осадков необходимость извлечения подземных вод будет меньше. Во всем мире, на орошение приходится более 70 % всего забора воды (как поверхностных, так и подземных вод). По оценкам, примерно 43 % общего объема воды, используемой для орошения, приходится на подземные воды.

Для окружающей среды подземные воды играют очень важную роль в поддержании уровня воды, они пополняют реки, озера и водно-болотные угодья. Особенно во период сухих месяцев, когда происходит очень мало прямого пополнения от дождевых осадков, они обеспечивают окружающую среду потоком подземных вод через дно этих водоемов и становятся существенными для диких животных и растений, обитающих в этой среде. Подземные воды также играют значимую роль в устойчивой навигации через внутренние воды в сухие сезоны. Выход подземных вод в реки помогает поддеживает более высокий уровень воды.

Подземные воды можно найти практически везде и качество их, как правило, очень хорошее. Тот факт, что подземные воды хранятся в слоях под поверхностью, и иногда на очень высокой глубине, помогает защитить их от загрязнения и сохранить их качество. Кроме того, подземные воды являются природным ресурсом, который часто может быть найден вблизи конечных потребителей и поэтому не требует больших вложений с точки зрения инфраструктуры и обработки, что часто бывает необходимым при добыче поверхностных вод. Самое главное в использовании подземных вод, это найти правильный баланс между водозабором и предоставлением водоносному горизонту возможности восстановиться, чтобы избежать чрезмерной эксплуатации и загрязнения этого важнейшего ресурса.

Источники

USGS – Вода в мире
USGS – Что такое подземные воды – Д. В. Кларк и Д.В. Брайэр. Открытый файл отчет 93-643, переиздан в апреле 2001
Значимость подземных вод — Д – ЛОНГВУДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Откуда берется вода под землей

Главная страница Бурение скважин Статьи Откуда берется вода под землей

Карта глубин

Вода попадает под землю, просачиваясь после дождя через песчаный или галечный грунт. Этот способ появления воды под землей называется инфильтрационным образованием воды под землей. Таким же способом может просачиваться вода из озер и рек, а не только от дождя.

Как происходит просачивание воды

После дождя капли воды, попадая на песок или гальку, просачиваются через них, но как только эти слои заканчиваются, вода доходит до слоя глины (водоупорного слоя), начинает накапливаться в нем и растекается в горизонтальной плоскости. Таким образом, происходит накопление воды в глинистой породе. Если не будет регулярных выпадений осадков, то слой воды может быстро истощиться, особенно, если на нем установлена буровая скважина. Водяные скважины чаще всего устанавливаются на дачных участках именно до этого слоя залегания воды, которая прошла минимальную очистку, поэтому ее нельзя использовать в качестве питьевой воды.

Где скапливается большое количество подземной воды

Большие объемы воды образуются на водонепроницаемом слое, если в нем имеется углубления. Водоупорный пласт может быть не сплошным, а иметь сливные отверстия (окна), через которые вода попадает на нижний уровень. Таким образом, вода попадает в нижние водоносные слои почв, которые могут находиться на глубине до 300 метров. Чем глубже залегает водный пласт, тем чище в нем вода. Так как вода обладает текучестью, она проникает еще глубже или выходит на поверхность земли в виде ключей, родников или гейзеров.

Источники подземных вод

Источниками подземных вод являются родники, ключи и гейзеры. Месторождение воды – это объем воды на водоносном грунте. Добыча воды из подземного месторождения ограничивается экологическим законодательством и охранными природными зонами.

Как пополняются подземные воды

за счет атмосферных осадков и талых вод;

за счет конденсата, который оседает на горных породах в горной местности, где наблюдается большой перепад дневных и ночных температур;

реликтовые воды, оставшиеся от древних океанов. Эти воды запечатаны пластом осадочных пород. В реликтовой воде содержится много соли, поэтому она не годится для питья;

ювенальные воды, которые образовываются при землетрясениях и извержениях вулканов.

Главным наполнителем подземных вод являются атмосферные осадки. Интенсивность проникновения осадков под землю зависит от обилия и продолжительности дождей.

Как образовывается залегание воды

Породы, которые хорошо пропускают воду, называются водопроницаемыми породами и к ним относятся:

песок;

щебень;

гравий;

песчаник.

Водоупорные породы представлены базальтом, гранитом и другими плотными минералами. На этих водоупорных породах происходит основное скопление воды Название и характеристики подземных вод:

почвенные воды;

верховодка;

грунтовые;

артезианские.

Закажите бурение скважин у нас!

Наша компании, профессионально занимается бурением скважин на воду по всему Подмосковью. Вы сможете получить консультацию по любому интересующему вас вопросу по телефону: +7 (495) 532-88-46. Или сделать заявку на сайте на осуществление работ.

26.04.2021

Вернуться к списку

Подземные воды: что такое подземные воды? | Геологическая служба США

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА • Темы грунтовых вод •

Что такое грунтовые воды?

Источники/использование: общественное достояние.

Дети с помощью насоса откачивают воду из-под земли.

Эти дети, наверное, думают, что здесь происходит какое-то волшебство… они тянут вниз рычаг, и из-под земли под их ногами выходит чистая, прохладная пресная вода . Они (и, возможно, вы) могут не осознавать, что в 9 0003 водоносные горизонты ниже поверхности земли. На самом деле, в земле воды в раз больше, чем во всех реках и озерах мира.

Некоторое количество воды залегает под поверхностью Земли почти везде, под холмами, горами, равнинами и пустынями. Он не всегда доступен или достаточно свеж для использования без обработки, и иногда его трудно найти, измерить и описать. Эта вода может располагаться близко к поверхности земли, как в болоте, или может лежать на много сотен футов ниже поверхности, как в некоторых засушливых районах западной части Соединенных Штатов. Воде на очень мелкой глубине может быть всего несколько часов; на средней глубине ему может быть 100 лет; а на большой глубине или после прохождения больших расстояний от мест входа вода могла находиться в земле несколько тысяч лет.

Подземные воды являются частью естественного круговорота воды (см. нашу интерактивную диаграмму круговорота воды ). Некоторая часть осадков, попадающих на поверхность земли , проникает в недра. Часть, которая продолжается вниз через почву, пока не достигнет насыщенного скального материала, является пополнением грунтовых вод. Вода в насыщенной системе подземных вод движется медленно и в конечном итоге может сбрасываться в ручьи, озера и океаны .

Источники/использование: общественное достояние.

Вот упрощенная диаграмма, показывающая, как почва насыщена водой ниже уровня грунтовых вод (сплошная синяя область внизу). Земля над уровнем грунтовых вод (розовая область) может быть в определенной степени влажной, но она не остается насыщенной. Грязь и скалы в этой ненасыщенной зоне содержат воздух и немного воды и поддерживают растительность на Земле. В насыщенной зоне ниже уровня грунтовых вод есть вода, которая заполняет крошечные пространства (поры) между частицами горных пород и трещинами (разломами) горных пород.

Почему там грунтовые воды?

За существование подземных вод отвечает пара важных факторов:

ТЯЖЕСТИ

Здесь ничего удивительного — гравитация притягивает воду и все остальное к центру Земли. Это означает, что вода на поверхности будет пытаться просочиться в землю под ней.

КАМНИ ПОД НАШИМИ НОГАМИ

Горная порода под поверхностью Земли – это коренная порода. Если бы вся коренная порода состояла из плотного материала, такого как твердый гранит, то даже гравитации было бы трудно тянуть воду вниз. Но коренная порода Земли состоит из многих типов горных пород, таких как песчаник, гранит и известняк. Коренные породы имеют разное количество пустот, в которых скапливаются грунтовые воды. Коренная порода также может сломаться и расколоться, создавая пространства, которые могут заполняться водой. А некоторые коренные породы, такие как известняк, растворяются в воде, что приводит к большие полости, заполняемые водой .

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Здесь грунтовые воды просачиваются из-под слоев горных пород и замерзают при зимних температурах. Они были сделаны в ущелье в государственном парке Баттермилк-Фолс в Итаке, штат Нью-Йорк.

Авторы и права: Линн Дэвис

Во многих местах, если вы посмотрите на вертикальный разрез земли, вы увидите, что горная порода отложена слоями, особенно в областях осадочных пород. В одних слоях породы более пористые, чем в других, и здесь вода движется более свободно (горизонтально) сквозь землю. Иногда можно увидеть, как вода просачивается сквозь открытые слои горных пород, как видно на фотографии.

Как бы вы ни старались, гравитация не притягивает воду к центру Земли. Глубоко в скальной породе есть слои горных пород, сделанные из плотного материала, такого как гранит, или материала, который трудно проникает воде, такого как глина. Эти слои могут находиться под слоями пористых пород и, таким образом, действовать как удерживающий слой, замедляющий вертикальное движение воды. Поскольку воде труднее проникнуть глубже, она имеет тенденцию скапливаться в пористых слоях и течь в более горизонтальном направлении через водоносный горизонт к открытому поверхностному водоему, подобному 0003 река .

Представьте это так: возьмите две губки и положите одну на другую. Налейте воду (осадок) сверху, и она будет просачиваться через верхнюю губку вниз в нижнюю губку. Если вы перестанете добавлять воду, верхняя губка высохнет, и, когда вода будет капать из нижней губки, она тоже высохнет. Теперь поместите кусок полиэтиленовой пленки между губками, создав «удерживающий слой» (сделав нижнюю губку непроницаемым каменным слоем, слишком плотным, чтобы через него могла течь вода). Теперь, когда вы наливаете воду на верхнюю губку, вода будет просачиваться вниз, пока не попадет на полиэтиленовую пленку. Верхняя губка пропитается водой, и когда вода попадет на полиэтиленовую пленку, она не сможет просочиться во вторую губку. Вместо этого он начнет течь в стороны и выйдет по краям губки ( горизонтальный поток подземных вод ). Это происходит в земле все время — и это важная часть круговорота воды.

Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Вы думаете, что знаете о подземных водах?
Пройдите наш тест Верно/неверно для грунтовых вод , часть нашего Центр научных исследований в области водных ресурсов .

_{Значок викторины, созданный mynamepong с сайта www.flaticon.com}

Источники/использование: общественное достояние.

Хотите узнать больше о подземных водах? Следуйте за мной на веб-сайт Основы грунтовых вод!

Водоносные и подземные воды | Геологическая служба США

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы подземных вод •

Подземные воды и водоносные горизонты

Источники/использование: общественное достояние.

Яма, вырытая на пляже, иллюстрирует концепцию того, как земля, если она достаточно проницаема, может удерживать воду. Верхняя поверхность этой зоны насыщения называется зеркалом грунтовых вод.

Авторы и права: Говард Перлман, Геологическая служба США

Подземные воды — один из наших самых ценных ресурсов, даже если вы, вероятно, никогда не видите его и даже не подозреваете, что он там есть.

Вы когда-нибудь копали яму на пляже и наблюдали, как она частично наполняется водой из подстилающего песка? Это отличный способ проиллюстрировать концепцию того, как земля, если она достаточно проницаема, может удерживать воду, но при этом оставаться твердой. Верхняя поверхность этой заполненной водой области или «зоны насыщения» называется уровнем грунтовых вод. Насыщенная область под уровнем грунтовых вод называется водоносным горизонтом, а водоносные горизонты представляют собой огромные хранилища воды. В нашем примере с песчаной дырой вы, по сути, вырыли «колодец», который обнажает уровень грунтовых вод с водоносным горизонтом под ним. На пляже уровень грунтовых вод всегда находится на одном уровне с океан , который находится чуть ниже поверхности пляжа.

Как вы, возможно, читали, большая часть пустот в скалах ниже уровня грунтовых вод заполнена водой. Эти породы имеют разные характеристики пористости и проницаемости, а это означает, что вода не движется одинаково во всех породах под землей.

Когда водоносная порода легко пропускает воду к колодцам и родникам , она называется водоносным горизонтом. Скважины можно бурить в водоносных горизонтах и откачивать воду. Осадки в конечном итоге добавляют воду ( пополнение ) в пористую породу водоносного горизонта. Однако скорость пополнения не одинакова для всех водоносных горизонтов, и это необходимо учитывать при откачивании воды из колодца. Перекачка слишком большого количества воды слишком быстро вытягивает воду из водоносного горизонта и в конечном итоге приводит к тому, что скважина дает все меньше и меньше воды и даже пересыхает . На самом деле, чрезмерная откачка из вашей скважины может даже привести к тому, что скважина вашего соседа пересохнет, если вы оба качаете воду из одного и того же водоносного горизонта.

Визуализация грунтовых вод

На приведенной ниже диаграмме видно, как земля ниже уровня грунтовых вод (синяя область) насыщена водой. «Ненасыщенная зона» над уровнем грунтовых вод (серая область) все еще содержит воду (ведь в этой области живут корни растений), но не полностью насыщена водой. Вы можете видеть это на двух рисунках в нижней части диаграммы, на которых крупным планом показано, как вода хранится между частицами подземной породы.

Источники/использование: общественное достояние.

Как образуются подземные воды

Источники/использование: общественное достояние.

Изучите основы воды с помощью наших учебников по воде! Учебник по воде (PDF)Учебник по грунтовым водам (PDF)Подземные воды и сельский домовладелец

Иногда слои пористых пород наклоняются в земле. Как выше, так и ниже пористого слоя может быть ограничивающий слой менее пористой породы. Это пример замкнутого водоносного горизонта. В этом случае породы, окружающие водоносный горизонт, ограничивают давление в пористой породе и ее воде. Если в этот «находящийся под давлением» водоносный горизонт пробурить скважину, внутреннего давления может (в зависимости от способности породы транспортировать воду) быть достаточно, чтобы вытолкнуть воду вверх по скважине и на поверхность без помощи насоса, иногда совсем из колодца. Такой тип скважин называется артезианским. Давление воды из 9Артезианская скважина 0003 может быть весьма драматичной.

Между водоносной способностью горных пород и глубиной их залегания не обязательно существует зависимость. Очень плотный гранит, который будет давать мало или вообще не будет давать воды в колодец, может быть обнажен на поверхности земли. И наоборот, пористый песчаник может лежать на сотнях или тысячах футов ниже поверхности земли и может давать сотни галлонов воды в минуту. Камни, дающие 90 003 пресноводных 90 004, были обнаружены на глубине более 6000 футов, а 9Соленая вода 0003 поступает из нефтяных скважин на глубине более 30 000 футов. Однако в среднем пористость и проницаемость горных пород уменьшаются по мере увеличения их глубины от поверхности земли; поры и трещины в породах на больших глубинах закрыты или сильно уменьшены в размерах из-за веса вышележащих пород.

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

На иллюстрации показаны артезианская скважина и проточная артезианская скважина, пробуренные в напорный водоносный горизонт, и скважина с грунтовыми водами, пробуренная в безнапорный водоносный горизонт. Также показаны пьезометрические поверхности в напорном водоносном горизонте и непроницаемый водоупорный слой между напорным и безнапорным водоносным горизонтом.

Кредит: Окружающая среда и изменение климата Канада

Откачка может повлиять на уровень грунтовых вод

Грунтовые воды находятся в насыщенной почве и горных породах ниже уровня грунтовых вод. Если водоносный горизонт достаточно мелкий и достаточно проницаемый, чтобы вода могла проходить через него с достаточно высокой скоростью, тогда люди могут бурить в нем скважины и забирать воду. Уровень грунтовых вод может естественным образом меняться с течением времени из-за изменений погодных циклов и характера осадков , речного стока и геологических изменений и даже антропогенных изменений, таких как увеличение осадков. 0003 непроницаемые поверхности на ландшафте.

Откачка колодцев может иметь большое влияние на уровень воды под землей , особенно вблизи колодца, как показано на этой диаграмме. Если вода забирается из-под земли быстрее, чем пополняется, либо за счет инфильтрации с поверхности, либо из потоков , то уровень грунтовых вод может стать ниже, что приведет к образованию «конуса депрессии» вокруг колодца. В зависимости от геологических и гидрологических условий водоносного горизонта воздействие на уровень грунтовых вод может быть кратковременным или длиться десятилетиями, и оно может падать на небольшую величину или на многие сотни футов. Чрезмерная откачка может настолько понизить уровень грунтовых вод, что колодцы перестанут подавать воду — они могут «высохнуть».

Движение воды в водоносных горизонтах

Источники/использование: общественное достояние.

Схема, показывающая конус депрессии вокруг колодца, обычно в результате перекачки.

Кредит: Тара Гросс, Геологическая служба США

Движение воды в водоносных горизонтах сильно зависит от проницаемости материала водоносного горизонта. Проницаемый материал содержит взаимосвязанные трещины или пространства, которые достаточно многочисленны и достаточно велики, чтобы вода могла свободно двигаться. В некоторых водопроницаемых материалах грунтовые воды могут перемещаться на несколько метров в сутки; в других местах он смещается всего на несколько сантиметров за столетие. Подземные воды движутся очень медленно через относительно непроницаемые материалы, такие как глина и сланец. (Источник: Министерство окружающей среды Канады)

После входа в водоносный горизонт вода медленно перемещается в более низкие места и в конечном итоге выходит из водоносного горизонта из родников, просачивается в ручьи или извлекается из-под земли колодцами. Подземные воды в водоносных горизонтах между слоями плохо проницаемой породы, такой как глина или сланец, могут находиться под давлением. Если такой замкнутый водоносный горизонт будет вскрыт колодцем, вода поднимется выше верхней части водоносного горизонта и может даже вытекать из колодца на поверхность земли. О воде, заключенной таким образом, говорят, что она находится под артезианским давлением, а водоносный горизонт называется артезианские водоносные горизонты .

Визуализация артезианского давления

Вот небольшой эксперимент, который покажет вам, как работает артезианское давление. Наполните пластиковый пакет для сэндвичей водой, вставьте соломинку в отверстие, заклейте отверстие вокруг соломинки, направьте соломинку вверх (но не направляйте соломинку на учителя или родителей! ), а затем сожмите мешок. Артезианская вода выталкивается через соломинку.

Вы думаете, что знаете о подземных водах?
Пройдите наш тест «Верно/неверно» в подземных водах , часть нашего Центра активности .