Leerdoelen

• Definieer grondwater.
• Leg de locatie, het gebruik en het belang van watervoerende lagen uit.
• Definieer bronnen.
• Beschrijf hoe putten werken en waarom ze belangrijk zijn.

Woordenschat

• watervoerende laag
• capillaire werking
• ondoordringbaar
• doorlaatbaarheid
• porositeit
• veer
• verzakking
• grondwaterstand
• goed

Inleiding

Hoewel dit misschien verrassend lijkt, is water onder de grond alledaags. Gewoonlijk reist grondwater langzaam en geruisloos onder de oppervlakte, maar op sommige plaatsen borrelt het bij bronnen naar de oppervlakte. De producten van erosie en depositie door grondwater zijn beschreven in het hoofdstuk Erosie en afzetting.

Grondwater

Grondwater is het grootste reservoir van vloeibaar zoet water op aarde en wordt aangetroffen in watervoerende lagen, poreus gesteente en sediment met daartussen water. Water wordt aangetrokken door de bodemdeeltjes en capillaire werking, die beschrijft hoe water door een poreus medium beweegt, water van natte grond naar droge gebieden verplaatst.

Aquifers worden op verschillende diepten aangetroffen. Sommige bevinden zich net onder het oppervlak en sommige bevinden zich veel dieper onder het landoppervlak. Een regio kan meer dan één watervoerende laag eronder hebben en zelfs de meeste woestijnen liggen boven watervoerende lagen. Het brongebied voor een watervoerende laag onder een woestijn is waarschijnlijk ver verwijderd van de plaats waar de watervoerende laag zich bevindt; het kan bijvoorbeeld in een berggebied zijn.

De hoeveelheid water die beschikbaar is om het grondwater in een regio in te gaan, wordt beïnvloed door het plaatselijke klimaat, de helling van het land, het soort gesteente dat wordt aangetroffen het oppervlak, de vegetatiebedekking, het landgebruik in het gebied en het vasthouden van water, de hoeveelheid water die in de grond achterblijft. Er gaat meer water de grond in waar veel regen is, vlak land, poreus gesteente, blootgestelde grond en waar water de grond en het gesteente nog niet vult.

De verblijftijd van water in een grondwater aquifer kan van minuten tot duizenden jaren zijn. Grondwater wordt vaak “fossiel water” genoemd omdat het zo lang in de grond heeft gezeten, vaak sinds het einde van de ijstijden.

Aquifers

Kenmerken van een Aquifer

Om een goede watervoerende laag te zijn, moet het gesteente in de watervoerende laag goede:

• porositeit hebben: kleine ruimtes tussen korrels
• doorlaatbaarheid: verbindingen tussen poriën

Deze animatie toont porositeit en permeabiliteit. De waterdruppels worden aangetroffen in de poriën tussen de sedimentkorrels, wat porositeit is. Wanneer het water zich tussen ertsen kan verplaatsen, is dat permeabiliteit. http://www.nature.nps.gov/GEOLOGY/usgsnps/animate/POROS_3.MPG

Om een watervoerende laag te bereiken, infiltreert oppervlaktewater naar beneden in de grond door kleine ruimtes of poriën in de rots. Het water stroomt door de doorlatende rots totdat het een laag bereikt die geen poriën; dit gesteente is ondoordringbaar (figuur hieronder). Deze ondoordringbare rotslaag vormt de basis van de watervoerende laag. Het bovenoppervlak waar het grondwater uitkomt, is de grondwaterspiegel.

De grondwaterspiegel

Wil een grondwaterlaag dezelfde hoeveelheid water bevatten, dan moet de hoeveelheid bijgevuld worden gelijk aan de hoeveelheid geloosd water . Wat zijn de waarschijnlijke bronnen van opladen? Wat zijn de waarschijnlijke bronnen van afvoer?

In natte streken worden beken gevoed door grondwater; het oppervlak van de stroom is de bovenkant van de grondwaterspiegel (figuur hieronder). In droge streken sijpelt water uit de stroom naar beneden in de watervoerende laag. Deze beekjes staan vaak het grootste deel van het jaar droog. Water verlaat een grondwaterreservoir in beken of bronnen. Mensen halen ook water uit watervoerende lagen.

Wat gebeurt er met de grondwaterspiegel als er veel regen valt? Wat gebeurt er als er droogte is? Hoewel het grondwaterpeil niet zo snel stijgt en daalt als aan de oppervlakte, zal het grondwaterpeil na verloop van tijd stijgen tijdens natte periodes en dalen tijdens droogte.

Een van de meest interessante, maar uiterst atypische soorten watervoerende lagen is te vinden in Florida. Hoewel watervoerende lagen zeer zelden ondergrondse rivieren zijn, heeft water in Florida de kalksteen opgelost, zodat beken ondergronds en bovengronds reizen (figuur hieronder).

Grondwatergebruik

Grondwater is een uiterst belangrijke waterbron voor mensen. Grondwater is een hernieuwbare hulpbron en het gebruik ervan is duurzaam wanneer het water dat uit de watervoerende laag wordt gepompt, wordt aangevuld. Voor iedereen die van plan is een put te graven, is het belangrijk om te weten hoe diep onder het oppervlak de grondwaterspiegel is.Omdat grondwater interactie tussen de aarde en het water inhoudt, wordt de studie van grondwater hydrogeologie genoemd.

Sommige watervoerende lagen worden te veel gebruikt; mensen pompen meer water uit dan er wordt vervangen. Terwijl het water wordt weggepompt, zakt de grondwaterspiegel langzaam, waardoor putten dieper moeten worden gegraven, wat meer geld en energie kost. Putten kunnen helemaal droog worden als ze niet diep genoeg zijn om in de verlaagde grondwaterspiegel te reiken.

De Ogallala Aquifer levert ongeveer een derde van het irrigatiewater in de Verenigde Staten (figuur hieronder). De watervoerende laag wordt gevonden van 30 tot 100 meter diep over ongeveer 440.000 vierkante kilometer! Het water in de watervoerende laag is grotendeels afkomstig uit de laatste ijstijd.

De Ogallala Aquifer wordt veel gebruikt door mensen voor gemeentelijke en agrarische behoeften.

Elk jaar wordt ongeveer acht keer meer water uit de Ogallala Aquifer gehaald dan wordt bijgevuld. Veel van het water wordt gebruikt voor irrigatie (figuur hieronder).

Door het verlagen van de grondwaterspiegel kan het grondoppervlak zinken. Verzakking kan optreden onder huizen en andere constructies (figuur hieronder).

Wanneer kustwatervoerende lagen te veel worden gebruikt, kan zout water uit de oceaan de watervoerende laag binnendringen, waardoor de watervoerende laag wordt verontreinigd en minder wordt handig voor drinken en irrigatie. Het binnendringen van zout water is een probleem in ontwikkelde kustgebieden, zoals op Hawaï.

Bronnen

Grondwater ontmoet het oppervlak in een beek, zoals hierboven weergegeven, of een bron (figuur hieronder) . Een veer kan constant zijn, of kan alleen stromen op bepaalde tijden van het jaar.

Steden op veel locaties zijn afhankelijk van water uit bronnen. Bronnen kunnen een uiterst belangrijke waterbron zijn op locaties waar oppervlaktewater schaars is (figuur hieronder).

Putten

Een put wordt gecreëerd door te graven of te boren om het grondwater te bereiken. Wanneer de grondwaterspiegel zich dicht bij het oppervlak bevindt, zijn putten een handige methode om water te onttrekken. Als de grondwaterspiegel ver onder het oppervlak ligt, moet speciale apparatuur worden gebruikt om een put te graven. De meeste putten gebruiken gemotoriseerde pompen om water naar de oppervlakte te brengen, maar bij sommige is het nog steeds nodig dat mensen een emmer gebruiken om water op te zuigen (afbeelding hieronder).

Samenvatting van de les

• Grondwater is het grootste reservoir met zoet water.
• De grondwaterspiegel is de bovenkant van een watervoerende laag waaronder water is en daarboven rots of grond vermengd met lucht.
• Watervoerende lagen zijn ondergrondse gebieden met sediment of gesteente die grondwater vasthouden.
• Een watervoerende laag heeft een goede porositeit en doorlaatbaarheid nodig.
• Waar grondwater het grondoppervlak kruist, kan zich een bron vormen.
• Mensen graven of boren putten om toegang te krijgen tot grondwater.

Herzieningsvragen

1. Wat is grondwater?

2. Wat is de grondwaterspiegel?

3. Wat zijn watervoerende lagen en waarom zijn ze zo belangrijk?

4. Het aanvullen van een watervoerende laag is belangrijk omdat het de watervoerende laag een hulpbron maakt die lang meegaat. Wat zijn volgens jou manieren om de hoeveelheid gebruikt water en de hoeveelheid bijgevuld water gelijk te houden?

5. Hoe werkt een put?

6. Aangezien grondwater grotendeels onzichtbaar is vanaf het oppervlak, hoe zou u kunnen controleren hoe mensen de hoeveelheid grondwater in een watervoerende laag beïnvloeden?

Meer informatie / aanvullende links

Punten om te overwegen

• Is het waarschijnlijker dat water uit een rivier of uit een bron schoon is om te drinken?
• Waarom is overmatig gebruik van grondwater een grote zorg?
• Welk beleid zou mensen opgezet om het waterpeil in meren en watervoerende lagen te behouden?