Oppitunnin tavoitteet

• Määritä pohjavesi.
• Selitä pohjavesien sijainti, käyttö ja merkitys.
• Määritä jouset.
• Kuvaile kuinka kaivot toimivat ja miksi ne ovat tärkeitä.

Sanasto

• pohjavesi
• kapillaarivaikutus
• läpäisemätön
• läpäisevyys
• huokoisuus
• kevät
• vajoaminen
• vesipohja
• kaivo

Johdanto

Vaikka tämä saattaa tuntua yllättävältä, maan alla oleva vesi on yleistä. Yleensä pohjavesi kulkee hitaasti ja hiljaa pinnan alla, mutta joissakin paikoissa se kuplii pintaan lähteillä. Eroosion ja pohjaveden laskeuman tuotteet on kuvattu eroosion ja laskeuman luvussa.

Pohjavesi

Pohjavesi on maapallon suurin nestemäisen makean veden säiliö, ja sitä esiintyy pohjavesissä, huokoisissa kallio ja sedimentti veden välissä. Vesi vetää puoleensa maaperän hiukkasia ja kapillaaritoimintaa, joka kuvaa kuinka vesi liikkuu huokoisen väliaineen läpi, siirtää vettä märästä maaperästä kuiviin alueisiin.

Pohjakerroksia esiintyy eri syvyydessä. Jotkut ovat hieman pinnan alapuolella ja jotkut paljon syvemmällä maanpinnan alapuolella. Alueen alapuolella voi olla useampi kuin yksi pohjavesi ja jopa suurin osa aavikoista on pohjavesien yläpuolella. Aavikon alapuolella olevan pohjaveden lähde on todennäköisesti kaukana pohjaveden sijainnista; se voi olla esimerkiksi vuoristoalueella.

Veden määrään, joka on käytettävissä pohjaveden sisäänpääsyyn alueella, vaikuttaa paikallinen ilmasto, maan kaltevuus, pinta, kasvillisuus, alueen maankäyttö ja vedenkestävyys, joka on maahan jäävän veden määrä. Enemmän vettä menee maahan, jossa on paljon sateita, tasaista maata, huokoista kiveä, paljasta maaperää ja joissa vesi ei vielä täytä maata ja kiveä.

Veden viipymisaika pohjavedessä pohjavesi voi olla minuuteista tuhansiin vuosiin. Pohjavettä kutsutaan usein ”fossiiliseksi vedeksi”, koska se on pysynyt maassa niin kauan, usein jääkauden lopusta lähtien.

Pohjavedet

Pohjaveden ominaisuudet

Ollakseen hyvä pohjavesikerros pohjavesikiven kivellä on oltava hyvä:

• huokoisuus: pienet tilat jyvien välillä
• läpäisevyys: huokosten väliset yhteydet

Tämä animaatio osoittaa huokoisuuden ja läpäisevyyden. Vesipisarat löytyvät sedimenttijyvien välisestä huokosesta, mikä on huokoisuus. Kun vesi voi kulkea malmien välillä, se on läpäisevyys. http://www.nature.nps.gov/GEOLOGY/usgsnps/animate/POROS_3.MPG

Päästäkseen pohjakerrokseen pintavesi tunkeutuu alaspäin maahan pienissä kalliotiloissa tai huokosissa. Vesi kulkee alas läpäisevän kallion läpi, kunnes se saavuttaa kerroksen, jolla ei ole huokoset; tämä kallio on läpäisemätön (Kuva alla). Tämä läpäisemätön kivikerros muodostaa pohjaveden pohjan. Yläpinta, johon pohjavesi ulottuu, on vesipohja.

Vedenpinta

Jotta pohjavesikerroksessa olisi sama määrä vettä, latausmäärän on oltava yhtä suuri kuin purkauksen määrä . Mitkä ovat todennäköiset latauslähteet? Mitkä ovat todennäköiset päästölähteet?

Märillä alueilla virrat syötetään pohjaveteen; virran pinta on vesitason yläosa (kuva alla). Kuivilla alueilla vesi imeytyy virtauksesta pohjavesiin. Nämä virrat ovat usein kuivia suurimman osan vuodesta. Vesi jättää pohjavesisäiliön puroihin tai lähteisiin. Ihmiset ottavat vettä myös pohjavesistä.

Mitä vesipöydälle tapahtuu, kun sateita on paljon? Mitä tapahtuu kuivuuden sattuessa? Vaikka pohjaveden pinnat eivät nouse ja laske yhtä nopeasti kuin pinnalla, ajan myötä vesipohja nousee märällä ajalla ja laskee kuivuuden aikana.

Yksi mielenkiintoisimmista, mutta äärimmäisen epätyypillisistä vesikerrostyypeistä löytyy Floridasta. Vaikka pohjavedet ovat hyvin harvoin maanalaisia jokia, Floridassa vesi on liuennut kalkkikiven siten, että purot kulkevat maan alla ja maanpinnan yläpuolella (kuva alla).

Pohjaveden käyttö

Pohjavesi on erittäin tärkeä vesilähde ihmisille. Pohjavesi on uusiutuva luonnonvara ja sen käyttö on kestävää, kun pohjavedestä pumpattua vettä täydennetään. Kaivoa kaivavan jokaisen on tärkeää tietää kuinka syvällä pinnan alla vesipohja on.Koska pohjavesi liittyy maan ja veden väliseen vuorovaikutukseen, pohjaveden tutkimusta kutsutaan hydrogeologiaksi.

Jotkut pohjavedet ovat liikaa; ihmiset pumppaavat enemmän vettä kuin korvataan. Kun vesi pumpataan ulos, vesipinta putoaa hitaasti, mikä vaatii kaivojen kaivamista syvemmälle, mikä vie enemmän rahaa ja energiaa. Kaivot voivat kuivua kokonaan, jos ne eivät ole riittävän syviä päästäkseen alempaan vesipohjaan.

Ogallala-vesikerros toimittaa noin kolmanneksen Yhdysvaltojen kasteluvedestä (kuva alla). Pohjakerros on 30–100 metriä syvä noin 440 000 neliökilometrillä! Pohjaveden vesi on enimmäkseen viimeisestä jääkaudesta.

Ihmiset käyttävät Ogallalan vesikerrosta laajalti kunnallisiin ja maatalouden tarpeisiin.

Noin kahdeksan kertaa enemmän vettä otetaan Ogallalan vesikerroksesta vuosittain kuin täydennetään. Suuri osa vedestä käytetään kasteluun (kuva alla).

Vedenpinnan lasku voi aiheuttaa maanpinnan uppoamisen. Talojen ja muiden rakenteiden alla voi esiintyä vajoamista (kuva alla).

Kun rannikkokerroksia käytetään liikaa, merestä peräisin oleva suolavesi voi päästä pohjakerrokseen, mikä saastuttaa pohjaveden ja vähentää sen hyödyllinen juomiseen ja kasteluun. Suolaveden tunkeutuminen on ongelma kehittyneillä rannikkoalueilla, kuten Havaijilla.

Lähteet

Pohjavesi kohtaa pinnan virrassa, kuten yllä on esitetty, tai lähteenä (Kuva alla) . Jousi voi olla vakio tai se voi virrata vain tiettyinä aikoina vuodesta.

Kaupungit monissa paikoissa ovat riippuvaisia lähteiden vedestä. Lähteet voivat olla erittäin tärkeä vesilähde paikoissa, joissa pintavettä on niukasti (kuva alla).

Kaivot

Kaivo luodaan kaivamalla tai poramalla pohjaveden saavuttamiseksi. Kun vesikerros on lähellä pintaa, kaivot ovat kätevä menetelmä veden ottamiseksi. Kun vesitaso on kaukana pinnan alapuolella, kaivon kaivamiseen on käytettävä erikoislaitteita. Suurin osa kaivoista käyttää moottoripumppuja veden saamiseksi pinnalle, mutta jotkut vaativat silti ihmisiä käyttämään ämpäriä veden imemiseen (kuva alla).

Oppitunnin yhteenveto

• Pohjavesi on suurin makean veden säiliö.
• Vedenpohja on pohjaveden yläosa, jonka alapuolella on vettä ja sen yläpuolella on ilmaa sekoitettua kalliota tai maaperää.
• Pohjakerrokset ovat sedimentin tai kiven maanalaisia alueita. jotka pitävät pohjavesiä.
• Pohjavesi tarvitsee hyvän huokoisuuden ja läpäisevyyden.
• Siellä, missä pohjavesi leikkaa maanpintaa, voi muodostua lähde.
• Ihmiset kaivavat tai poraa kaivoja. päästäksesi pohjaveteen.

Tarkastuskysymykset

1. Mikä on pohjavesi?

2. Mikä on vesipöytä?

3. Mitä ovat pohjavesialueet ja miksi ne ovat niin tärkeitä?

4. Pohjaveden lisääminen on tärkeää, koska se tekee pohjavedestä resurssin, joka voi kestää kauan. Mitkä ovat mielestäsi tapoja pitää käytetyn veden määrä ja täydennetyn veden määrä samana?

5. Kuinka kaivo toimii?

6. Koska pohjavesi on suurelta osin näkymättä pinnalta, miten voisit seurata, miten ihmiset vaikuttavat pohjaveden pohjaveden määrään?

Lisää luku- / täydennyslinkkejä

Huomioitavia seikkoja

• Onko joen tai kaivon vesi todennäköisemmin puhdasta juotavaa?
• Miksi pohjaveden liikakäyttö on suuri huolenaihe?
• Mitä politiikkoja saattaa olla ihmiset asettavat järvien ja pohjavesien vesitasojen säilyttämiseksi?