Wody podziemne w cyklu hydrologicznym (z wykresem)

Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się więcej o wodzie gruntowej w cyklu hydrologicznym.

Wody podziemne są jednym z elementów pełnego cyklu hydrologicznego Ziemi. Ze względów praktycznych woda podziemna pochodzi ze źródła wód powierzchniowych. Woda przenika do ziemi przez naturalny proces ładowania. Opady, woda z potoku, zbiorniki i jeziora są źródłem infiltracji. Również nawadnianie powierzchni przyczynia się do sztucznego ładowania.

Ta infiltrowana woda następnie przesuwa się dalej w głąb ziemi - pod wpływem siły grawitacji. Po osiągnięciu strefy nasycenia woda zaczyna płynąć w kierunku poprzecznym. Kierunek przepływu jest kontrolowany przez hydrauliczne warunki brzegowe.

Zrzut wód podziemnych oznacza powrót wody nad powierzchnią ziemi, głównie w zbiornikach wodnych, w postaci sprężyn i przesączania do strumieni. Parowanie i transpiracja są innymi sposobami wydzielania. Sztuczne wyładowanie ma postać pompowania wody gruntowej. Cykl hydrologiczny pokazany na ryc. 16.2 sprawia, że ​​udział wód gruntowych jest wyraźny.

Zasadniczo cała woda podziemna jest w ruchu. Woda gruntowa porusza się w odpowiedzi na gradient hydrauliczny w taki sam sposób jak woda przepływająca przez otwarty kanał lub rurę. Jednakże przepływ wody gruntowej jest znacznie ograniczony przez tarcie z porowatym medium, przez które przepływa. Powoduje to małe prędkości i duże straty w głowicy. Prędkości mogą się różnić od kilku centymetrów na rok do kilku metrów dziennie.

Jak można zobaczyć na ryc. 16.2 przepuszczalne warstwy podścieliska służy jako kanał do przesyłania wody. Działa również jako zbiornik wód gruntowych, przechowując wodę przez różne okresy czasu. Tak więc cykl hydrologiczny jest zakończony. Kiedy wystarczająca ilość pary wodnej gromadzi się w atmosferze, cykl ponownie się powtarza.

Składniki wód podziemnych w cyklu hydrologicznym dla dowolnego obszaru można przedstawić równaniem:

Δs = ładowanie - rozładowanie

W tym równaniu Δs reprezentuje zmianę w magazynowaniu wód podziemnych podczas badanego okresu. Z naukowego punktu widzenia, przez długi okres czasu i w warunkach naturalnych Δs będzie wynosić zero, ponieważ ponowne naładowanie jest równe rozładowaniu. Jednak z powodu działalności człowieka zdarza się to rzadko, co powoduje sztuczne ładowanie, a także powoduje rozładowanie, aby równanie było złożone.

Jeżeli ilość wody gruntowej w danym obszarze jest niższa pod koniec wybranego okresu czasu, niż na początku, wskazane jest, że zrzut został przekroczony. Przeciwnie, jeśli na początku okresu magazynowanie wód gruntowych przekracza wartość początkową, oznacza to, że ładowanie zostało przekroczone.

Terminy po prawej stronie równania (1) powyżej, a mianowicie, ładowanie i rozładowywanie są tworzone jak opisano poniżej:

Naładuj do wodonośnych:

Doładowania z naturalnych źródeł obejmują:

(i) Głęboka perkolacja z opadów atmosferycznych:

Głęboka perkolacja opadów jest jednym z najważniejszych źródeł doładowania wód podziemnych. Ilość doładowania w danym obszarze zależy od pokrywy wegetatywnej, topografii i charakteru gleb; a także rodzaj, intensywność i częstotliwość opadów.

(ii) Seepage ze strumieni i jezior:

Seepage ze strumieni, jezior i innych zbiorników wodnych jest kolejnym ważnym źródłem doładowania. W sezonie wilgotnym, gdy poziom wód gruntowych może być wysoki, wpływ przesączania może być ograniczony. Jednak w regionach i regionach, w których cały przepływ strumieni może zostać utracony w warstwie wodonośnej, wyciek może mieć duże znaczenie.

(iii) niedomiar z innej warstwy wodonośnej:

Warstwę wodonośną można naładować przez dolny strumień z pobliskiej, połączonej hydraulicznie warstwy wodonośnej.

(iv) Sztuczne ładowanie:

Sztuczne ładowanie do wód gruntowych może być osiągnięte za pomocą planowanych systemów lub może być nieprzewidziane lub niezamierzone. Planowane znaczące udziały w zbiorniku wód podziemnych mogą być spowodowane przez rozlewiska, stawy do infiltracji i doładowywanie studni.

Zastosowania nawadniające i inne działania sanitarne i domowe mają podobny, ale zazwyczaj niezamierzony skutek. Seepage ze zbiorników, kanałów, rowów odwadniających, stawów i podobnych konstrukcji zatrzymujących wodę i transportowych może być lokalnymi źródłami doładowania wody gruntowej. Naładowanie z takich źródeł może całkowicie zmienić reżim wody gruntowej na znacznym obszarze.

Zrzut wody gruntowej:

Straty w zbiorniku wód podziemnych występują na cztery następujące sposoby:

(i) Przejście do strumieni:

W niektórych odcinkach potoków i m pewnych porach roku woda gruntowa może wypływać do strumieni i utrzymywać ich przepływy podstawowe. Ten stan jest bardziej powszechny w obszarach wilgotnych niż w obszarach suchych lub półsuchej.

(ii) Przepływ ze sprężyn:

Źródła istnieją tam, gdzie strop wodny przecina powierzchnię lądu lub zamknięte ujścia wodonośne na powierzchnię.

(iii) Odparowanie i transpiracja:

Wody podziemne mogą zostać utracone przez odparowanie, jeśli poziom wody w pobliżu jest wystarczający do powierzchni lądu, aby utrzymać przepływ przez podwyższenie kapilarne. Rośliny mogą również przechodzić przez wody gruntowe z frędzli kapilarnej lub strefy nasyconej.

(iv) Sztuczne wyładowanie:

Studzienki i dreny są narzucane na wody podziemne, a na niektórych obszarach są odpowiedzialne za duże wyczerpanie.