地球科学
レッスンの目的
- 地下水を定義します。
- 帯水層の場所、用途、重要性を説明します。
- 湧水を定義します。
- 井戸がどのように機能し、なぜ重要なのかを説明します。
語彙
- 帯水層
- 毛細管現象
- 不浸透性
- 浸透性
- 多孔性
- 湧水
- 沈下
- 地下水面
- 井戸
はじめに
これは意外に思われるかもしれませんが、地下水は一般的です。通常、地下水はゆっくりと静かに地表下を移動しますが、場所によっては、湧水で地表に泡立ちます。地下水による侵食と堆積の生成物は、侵食と堆積の章で説明されています。
地下水
地下水は、地球上で最大の液体淡水の貯留層であり、帯水層に見られ、多孔質です。岩と堆積物の間に水があります。水は土壌粒子に引き付けられ、水が多孔質媒体を通ってどのように移動するかを表す毛細管現象が、水を湿った土壌から乾燥した領域に移動させます。
帯水層はさまざまな深さにあります。いくつかは地表のすぐ下にあり、いくつかは地表のはるか下にあります。地域にはその下に複数の帯水層がある場合があり、ほとんどの砂漠でさえ帯水層の上にあります。砂漠の下の帯水層の発生源地域は、帯水層が位置する場所から遠く離れている可能性があります。たとえば、山岳地帯にある可能性があります。
ある地域の地下水に入ることができる水の量は、地域の気候、土地の傾斜、で見つかった岩の種類によって影響を受けます。地表、植生被覆、その地域の土地利用、および地中に残っている水の量である保水。雨が多く、平坦な土地、多孔質の岩、露出した土壌があり、水がまだ土壌や岩を満たしていない場所では、より多くの水が地面に流れ込みます。
地下水中の水の滞留時間帯水層は数分から数千年になることがあります。地下水は、多くの場合氷河期の終わり以来、長い間地面にとどまっているため、「化石水」と呼ばれることがよくあります。
帯水層
帯水層の特徴
良好な帯水層であるためには、帯水層の岩石は良好でなければなりません：
- 多孔性：粒子間の小さなスペース
- 浸透性：細孔間の接続
このアニメーションは、多孔性と浸透性を示しています。水滴は、多孔性である堆積物粒子間の細孔にあります。水が鉱石間を移動できる場合、それは浸透性です。http://www.nature.nps.gov/GEOLOGY/usgsnps/animate/POROS_3.MPG
帯水層に到達するために、地表水は岩の小さなスペースまたは細孔を通って地面に下向きに浸透します。水は浸透性の岩を通り抜けて、浸透性のない岩層に到達します。細孔;この岩は不浸透性です（下の図）。この不浸透性の岩層は帯水層の基盤を形成します。地下水が到達する上面は地下水面です。
地下水は固体表面の下にあります。地下水面は、土地の表面の傾斜を大まかに反映していることに注意してください。井戸は地下水面を貫通します。
地下水面
同じ量の水を含む地下水帯水層の場合、涵養量は排出量と等しくなければなりません。 。涵養の可能性のある原因は何ですか？可能性のある排出源は何ですか？
湿った地域では、小川は地下水によって供給されます。ストリームの表面は地下水面の上部です（下の図）。乾燥した地域では、水が小川から帯水層に浸透します。これらの小川は、一年のほとんどが乾燥していることがよくあります。水は小川や湧水で地下水貯水池を離れます。人々も帯水層から水を取ります。
降雨量が多いと地下水面はどうなりますか？干ばつが発生するとどうなりますか？地下水位は地表ほど急速に上下することはありませんが、時間の経過とともに地下水面は雨季には上昇し、干ばつ時には下降します。
ストリームの上部は、地下水面の上部です。ストリームは帯水層に供給します。
最も興味深いが非常に非定型の帯水層の1つは、フロリダにあります。帯水層が地下水になることはめったにありませんが、フロリダでは水が石灰岩を溶かして、小川が地下と地上を移動するようになっています（下図）。
フロリダでは、地下水が地下にない場合があります。
地下水の使用
地下水は人々にとって非常に重要な水源です。地下水は再生可能な資源であり、帯水層から汲み上げられた水が補充されても、その使用は持続可能です。井戸を掘ろうとする人は誰でも、地下水面が水面下にどれだけ深いかを知ることが重要です。地下水は地球と水との相互作用を伴うため、地下水の研究は水文地質学と呼ばれます。
一部の帯水層は乱用されています。人々は取り替えられるより多くの水を汲み出します。水が汲み出されると、地下水面がゆっくりと下がり、井戸を深く掘る必要があり、より多くのお金とエネルギーが必要になります。井戸が地下水面に達するほど深くない場合、井戸は完全に乾く可能性があります。
オガララ帯水層は、米国の灌漑用水の約3分の1を供給しています（下図）。帯水層は、深さ30〜100メートル、約440,000平方キロメートルにわたって発見されています。帯水層の水は、ほとんどが最終氷期のものです。
オガララ帯水層は、地方自治体や農業のニーズに広く利用されています。
オガララ帯水層は8つの州の下にあり、頻繁に使用されています。
毎年約8倍の水がオガララ帯水層から取水されています。補充されるより。水の多くは灌漑に使用されます（下図）。
カンザス州の農場では、中央ピボット灌漑を使用しています。これは、水が空中で撃たれるのではなく、作物に直接落ちるので、より効率的です。これらのフィールドの直径は800〜1600メートル（0.5〜1マイル）です。
地下水面を下げると、地面が沈む可能性があります。地盤沈下は家やその他の構造物の下で発生する可能性があります（下図）。
カリフォルニアのサンウォーキンバレーはその1つです。世界の主要な農業地域の。大量の地下水が汲み上げられたため、土地は数十フィート沈下しました。
沿岸帯水層が使いすぎると、海からの塩水が帯水層に入り、帯水層を汚染して減少させる可能性があります。飲用や灌漑に役立ちます。塩水侵入は、ハワイなどの先進沿岸地域で問題になっています。
春
地下水は、上に示すように小川、または春に水面に出会う（下図）。 。春は一定である場合もあれば、特定の時期にのみ流れる場合もあります。
（a）ビッグスプリングミズーリ州では、毎秒12,000リットルの水を排出します。 （b）他の泉は、このような小さな出口です。
多くの場所の町は、泉からの水に依存しています。湧水は、地表水が不足している場所では非常に重要な水源になる可能性があります（下図）。
乾燥したアリゾナ砂漠では、オーククリークや他の多くの小川が湧水しています。
井戸
井戸は、地下水に到達するために掘ったり掘削したりすることで作られます。地下水面が地表に近い場合、井戸は水を抽出するための便利な方法です。地下水面が水面下にある場合は、専用の設備を使用して井戸を掘る必要があります。ほとんどの井戸は電動ポンプを使用して水を地表に運びますが、それでも一部の井戸ではバケツを使用して水を汲み上げる必要があります（下図）。
手で作ったバケツを使った昔ながらの井戸。
レッスンのまとめ
- 地下水が最大です淡水の貯留層。
- 地下水面は帯水層の上部であり、その下は水であり、上は岩または空気と混合した土壌です。
- 帯水層は堆積物または岩の地下領域です。地下水を保持します。
- 帯水層には十分な多孔性と透過性が必要です。
- 地下水が地表と交差する場所で、湧水が形成される可能性があります。
- 人々は井戸を掘ったり掘削したりします。地下水にアクセスするため。
質問の確認
1。地下水とは何ですか？
2。地下水面とは何ですか？
3。帯水層とは何ですか？なぜそれほど重要なのですか？
4。帯水層を補充することは、帯水層を長期間持続できる資源にするために重要です。使用する水の量と補充する水の量を同じに保つ方法は何だと思いますか？
5。井戸はどのように機能しますか？
6。地下水は地表からはほとんど見えないので、人間が帯水層の地下水の量にどのように影響しているかをどのように監視できますか？
参考資料/補足リンク
考慮事項
- 川や井戸からの水は、きれいに飲むことができるのでしょうか？
- 地下水の乱用が大きな懸念事項であるのはなぜですか？
- どのような政策が考えられますか？人々は湖や帯水層の水位を節約するために設置しましたか？