Cíle lekce

• Definujte podzemní vodu.
• Vysvětlete umístění, použití a význam vodonosných vrstev.
• Definujte prameny.
• Popište, jak studny fungují a proč jsou důležité.

Slovník

• aquifer
• kapilární účinek
• nepropustný
• propustnost
• pórovitost
• pružina
• poklesy
• vodní hladina
• studna

úvod

Ačkoli se to může zdát překvapivé, voda pod zemí je běžná. Podzemní voda obvykle pod povrchem proudí pomalu a tiše, ale na některých místech bubliny na povrch pramení. Produkty eroze a depozice podzemní vodou byly popsány v kapitole Eroze a depozice.

Podzemní voda

Podzemní voda je největší rezervoár čerstvé sladké vody na Zemi a nachází se ve vodonosných vrstvách, porézních skála a sediment s vodou mezi nimi. Voda je přitahována k půdním částicím a kapilární působení, které popisuje, jak se voda pohybuje porézním médiem, přemisťuje vodu z mokré půdy do suchých oblastí.

Akvifery se nacházejí v různých hloubkách. Některé jsou těsně pod povrchem a některé se nacházejí mnohem hlouběji pod povrchem země. Oblast může mít pod sebou více než jednu zvodněnou vrstvu a dokonce i většina pouští je nad zvodněnými vrstvami. Zdrojová oblast vodonosné vrstvy pod pouští je pravděpodobně daleko od místa, kde se vodonosná vrstva nachází; může to být například v horské oblasti.

Množství vody, které je k dispozici pro vstup do podzemní vody v regionu, je ovlivněno místním podnebím, sklonem země, typem horniny nalezené na povrch, vegetační kryt, využití půdy v této oblasti a zadržování vody, což je množství vody, které zůstává v zemi. Více vody pronikne do země, kde je hodně deště, rovinaté půdy, porézní horniny, odkryté půdy a kde voda ještě neplní půdu a kamení.

Doba pobytu vody v podzemní vodě aquifer může být od minut do tisíců let. Podzemní voda se často nazývá „fosilní voda“, protože zůstávala v zemi tak dlouho, často od konce ledových dob.

Akviferi

Vlastnosti aquifer

Chcete-li být dobrou vodonosnou vrstvou, musí být hornina ve vodonosné vrstvě dobrá:

• pórovitost: malé mezery mezi zrny
• propustnost: spojení mezi póry

Tato animace ukazuje pórovitost a propustnost. Kapky vody se nacházejí v pórech mezi zrny sedimentu, což je pórovitost. Když může voda cestovat mezi rudami, je to propustnost. http://www.nature.nps.gov/GEOLOGY/usgsnps/animate/POROS_3.MPG

K dosažení zvodnělé vrstvy se povrchová voda infiltruje dolů do země malými prostorami nebo póry ve skále. Voda prochází dolů propustnou horninou, dokud nedosáhne vrstvy, která nemá póry; tato hornina je nepropustná (obrázek níže). Tato nepropustná horninová vrstva tvoří základ zvodnělé vrstvy. Horní povrch, kde podzemní voda dosahuje, je hladina podzemní vody.

Vodní hladina

Aby podzemní vodonosná vrstva obsahovala stejné množství vody, musí se množství dobití rovnat množství vypouštění . Jaké jsou pravděpodobné zdroje dobití? Jaké jsou pravděpodobné zdroje vypouštění?

Ve vlhkých oblastech jsou toky napájeny podzemními vodami; povrch potoka je horní část vodní hladiny (obrázek níže). V suchých oblastech voda prosakuje z proudu do zvodnělé vrstvy. Tyto proudy jsou po většinu roku často suché. Voda opouští nádrž podzemní vody v potokech nebo pramenech. Lidé berou vodu také z vodonosných vrstev.

Co se stane s vodní hladinou, když je hodně srážek? Co se stane, když je sucho? I když hladiny podzemní vody nestoupají a neklesají tak rychle jako na povrchu, postupem času bude hladina vody stoupat ve vlhkých obdobích a klesat během sucha.

Jeden z nejzajímavějších, ale extrémně netypických typů vodonosných vrstev se nachází na Floridě. Ačkoli zvodnělé vrstvy jsou velmi zřídka podzemní řeky, na Floridě voda rozpustila vápenec, takže proudy cestují pod zemí i nad zemí (obrázek níže).

Použití podzemní vody

Podzemní voda je pro lidi nesmírně důležitým zdrojem vody. Podzemní voda je obnovitelný zdroj a její využívání je udržitelné, když se doplní voda čerpaná z vodonosné vrstvy. Je důležité, aby každý, kdo má v úmyslu kopat studnu, věděl, jak hluboko pod hladinou je vodní hladina.Protože podzemní voda zahrnuje interakci mezi Zemí a vodou, studium podzemní vody se nazývá hydrogeologie.

Některé zvodnělé vrstvy jsou nadměrně využívány; lidé odčerpávají více vody, než je vyměněno. Jak je voda odčerpávána, hladina podzemní vody pomalu klesá, což vyžaduje hloubení studní, což vyžaduje více peněz a energie. Studny mohou úplně vyschnout, pokud nejsou dostatečně hluboké, aby se dostaly do snížené hladiny podzemní vody.

Ogallala Aquifer dodává asi jednu třetinu zavlažovací vody ve Spojených státech (obrázek níže). Vodonosná vrstva se nachází od 30 do 100 metrů hluboko na asi 440 000 kilometrech čtverečních! Voda ve zvodnělé vrstvě je většinou z poslední doby ledové.

Aqual Ogallala je široce používán lidmi pro komunální a zemědělské potřeby.

Každý rok se z aquaparku Ogallala dostává přibližně osmkrát více vody než se doplní. Velká část vody se používá k zavlažování (obrázek níže).

Snížení hladiny podzemní vody může způsobit pokles povrchu země. Pod domy a jinými strukturami může dojít k poklesu (obrázek níže).

Při nadměrném využívání pobřežních vodonosných vrstev může do zvodnělé vrstvy proniknout slaná voda z oceánu, která kontaminuje vodonosnou vrstvu užitečné pro pití a zavlažování. Invaze slané vody je problémem v rozvinutých pobřežních oblastech, například na Havaji.

Prameny

Podzemní voda se setkává s povrchem v proudu, jak je znázorněno výše, nebo v prameni (obrázek níže) . Jaro může být konstantní nebo může proudit pouze v určitých ročních obdobích.

Města na mnoha místech závisí na vodě z pramenů. Prameny mohou být nesmírně důležitým zdrojem vody v místech s nedostatkem povrchové vody (obrázek níže).

Studny

Studna se vytváří hloubením nebo vrtáním k dosažení podzemní vody. Když je hladina podzemní vody blízko povrchu, jsou studny vhodnou metodou pro extrakci vody. Pokud je hladina podzemní vody hluboko pod povrchem, musí se k vykopání studny použít speciální zařízení. Většina studní používá k dopravě vody na povrch motorová čerpadla, ale některé stále vyžadují, aby lidé k čerpání vody používali kbelík (obrázek níže).

Shrnutí lekce

• Podzemní voda je největší rezervoár čerstvé vody.
• Hladina podzemní vody je vrchol zvodnělé vrstvy, pod kterou je voda a nahoře je hornina nebo půda smíchaná se vzduchem.
• Podzemní vrstvy jsou podzemní oblasti sedimentu nebo horniny které drží podzemní vodu.
• Vodonosná vrstva potřebuje dobrou pórovitost a propustnost.
• Tam, kde podzemní voda protíná povrch země, může se vytvořit pramen.
• Lidé kopají nebo vrtají studny pro přístup k podzemní vodě.

Otázky ke kontrole

1. Co je to podzemní voda?

2. Co je vodní hladina?

3. Co jsou zvodnělé vrstvy a proč jsou tak důležité?

4. Doplnění vodonosné vrstvy je důležité, protože díky ní je vodonosná vrstva zdrojem, který může trvat dlouho. Jaké jsou podle vás způsoby, jak zachovat stejné množství použité vody a stejné množství doplněné vody?

5. Jak studna funguje?

6. Vzhledem k tomu, že podzemní voda je z povrchu do značné míry neviditelná, jak byste mohli sledovat, jak lidé ovlivňují množství podzemní vody ve zvodnělé vrstvě? >

• Je pravděpodobné, že voda z řeky nebo ze studny bude čistá k pití?
• Proč je nadužívání podzemních vod velkým problémem?
• Jaké politiky by mohly být lidé zavádějí, aby udržovali hladinu vody v jezerech a zvodněných vrstvách?