Lektionsmål

• Definiera grundvatten.
• Förklara akviferernas placering, användning och betydelse.
• Definiera fjädrar.
• Beskriv hur brunnar fungerar och varför de är viktiga.

Ordförråd

• akvifer
• kapilläråtgärd
• ogenomtränglig
• permeabilitet
• porositet
• vår
• insjukning
• vattentabell
• väl

Inledning

Även om detta kan verka överraskande är vatten under marken vanligt. Vanligtvis rör sig grundvattnet långsamt och tyst under ytan, men på vissa platser bubblar det till ytan vid källor. Produkterna från erosion och deponering av grundvatten beskrevs i kapitlet Erosion och Deposition.

Grundvatten

Grundvatten är den största reservoaren av flytande sötvatten på jorden och finns i porösa akviferer. sten och sediment med vatten däremellan. Vatten lockas till jordpartiklarna och kapillärverkan, som beskriver hur vatten rör sig genom ett poröst medium, flyttar vatten från våt mark till torra områden.

Vattenläggare finns på olika djup. Vissa ligger strax under ytan och andra finns mycket djupare under markytan. En region kan ha mer än en akvifer under den och till och med de flesta öknar ligger över akviferer. Källregionen för en akvifer under en öken är sannolikt långt ifrån där akviferen ligger; Det kan till exempel vara i ett bergsområde.

Mängden vatten som är tillgänglig för att komma in i grundvattnet i en region påverkas av det lokala klimatet, landets sluttning, den typ av sten som finns vid ytan, vegetationsskyddet, markanvändning i området och vattenretention, vilket är den mängd vatten som finns kvar i marken. Mer vatten går in i marken där det finns mycket regn, platt mark, porös sten, utsatt jord och där vatten inte redan fyller jorden och berget.

Vistelsens uppehållstid i ett grundvatten akviferer kan vara från minuter till tusentals år. Grundvatten kallas ofta ”fossilt vatten” eftersom det har stannat i marken så länge, ofta sedan istidens slut.

Vattenläggare

Funktioner hos en akvifer

För att vara en bra akvifer måste berget i akviferen ha bra:

• porositet: små mellanrum mellan korn
• permeabilitet: förbindelser mellan porerna

Denna animation visar porositet och permeabilitet. Vattendropparna finns i porerna mellan sedimentkornen, vilket är porositet. När vattnet kan röra sig mellan malm är det permeabilitet. http://www.nature.nps.gov/GEOLOGY/usgsnps/animate/POROS_3.MPG

För att nå en akvifer infiltrerar ytvatten nedåt i marken genom små utrymmen eller porer i berget. Vattnet rinner ner genom den permeabla berget tills det når ett lager som inte har porer, denna sten är ogenomtränglig (figur nedan). Detta ogenomträngliga berglager utgör basen för akviferen. Den övre ytan där grundvattnet når är vattentabellen.

Vattentabellen

För att en grundvattenlevande vatten ska innehålla samma mängd vatten måste mängden laddning vara lika med utsläppsmängden . Vilka är de troliga källorna till laddning? Vilka är de troliga utsläppskällorna?

I våta områden matas vattendrag av grundvatten; bäckens yta är toppen av vattentabellen (figur nedan). I torra områden sipprar vatten ner från bäcken till akviferen. Dessa strömmar är ofta torra stora delar av året. Vatten lämnar en grundvattentank i vattendrag eller källor. Människor tar också vatten från akviferer.

Vad händer med vattenbordet när det är mycket nederbörd? Vad händer när det finns en torka? Även om grundvattennivån inte stiger och faller lika snabbt som vid ytan, kommer vattentabellen över tid att stiga under våta perioder och falla under torka.

En av de mest intressanta men extremt atypiska vattendragen finns i Florida. Även om akviferer är mycket sällan underjordiska floder, har vatten i Florida löst upp kalkstenen så att strömmar rör sig under jorden och över marken (figur nedan).

Användning av grundvatten

Grundvatten är en mycket viktig vattenkälla för människor. Grundvatten är en förnybar resurs och dess användning är hållbar när vattnet som pumpas från akviferen fylls på. Det är viktigt för alla som avser att gräva en brunn att veta hur djupt under ytan vattnet är.Eftersom grundvatten involverar växelverkan mellan jorden och vattnet kallas studien av grundvatten hydrogeologi.

Vissa akviferer är överanvända; människor pumpar ut mer vatten än som byts ut. När vattnet pumpas ut sjunker vattenbordet långsamt och kräver att brunnar grävs djupare, vilket tar mer pengar och energi. Brunnar kan bli helt torra om de inte är tillräckligt djupa för att nå in i det sänkta vattentabellen.

Ogallala Aquifer levererar ungefär en tredjedel av bevattningsvattnet i USA (figur nedan). Akviferen finns från 30 till 100 meters djup över cirka 440 000 kvadratkilometer! Vattnet i akviferen är främst från den senaste istiden.

Ogallala Aquifer används ofta av människor för kommunala och jordbruksbehov.

Cirka åtta gånger mer vatten tas från Ogallala Aquifer varje år än som fylls på. Mycket av vattnet används för bevattning (figur nedan).

Att sänka vattentabellen kan göra att markytan sjunker. Sänkning kan förekomma under hus och andra strukturer (figur nedan).

När kustnära akviferer är överanvända kan saltvatten från havet komma in i akviferen, förorena akviferen och göra den mindre användbar för dricka och bevattning. Saltvattenintrång är ett problem i utvecklade kustregioner, till exempel på Hawaii.

Källor

Grundvatten möter ytan i en ström, som visas ovan, eller en källa (figur nedan) . En fjäder kan vara konstant eller bara flyta vid vissa tider på året.

Städer på många platser är beroende av vatten från källor. Källor kan vara en extremt viktig vattenkälla på platser där ytvattnet är knappt (figur nedan).

Brunnar

En brunn skapas genom grävning eller borrning för att nå grundvatten. När vattenbordet ligger nära ytan är källor en lämplig metod för att extrahera vatten. När vattenbordet ligger långt under ytan måste specialutrustning användas för att gräva en brunn. De flesta brunnar använder motoriserade pumpar för att föra upp vatten till ytan, men vissa kräver fortfarande att människor använder en hink för att dra upp vatten (figur nedan).

Lektionsöversikt

• Grundvatten är störst reservoar med sötvatten.
• Vattentabellen är toppen av en akvifer under vilken vatten är och ovanför är sten eller jord blandad med luft.
• Akviferer är underjordiska områden med sediment eller sten som håller grundvatten.
• En akvifer behöver god porositet och permeabilitet.
• Där grundvattnet korsar markytan kan en källa bildas.
• Människor gräver eller borrar brunnar för att få tillgång till grundvatten.

Granskningsfrågor

1. Vad är grundvatten?

2. Vad är vattentabellen?

3. Vad är akviferer och varför är de så viktiga?

4. Att fylla på en akvifer är viktigt eftersom det gör akviferen till en resurs som kan hålla länge. Vad tror du är sätt att hålla mängden vatten som används och hur mycket vatten som fylls på samma?

5. Hur fungerar en brunn?

6. Eftersom grundvattnet i stort sett är osynligt från ytan, hur kan du övervaka hur människor påverkar mängden grundvatten i en akvifer?

Ytterligare läsning / kompletterande länkar

Poäng att tänka på

• Är det mer troligt att vatten från en flod eller en källa är rent att dricka?
• Varför är överanvändning av grundvatten ett stort problem?
• Vilka policyer kan människor som är på plats för att bevara vattennivån i sjöar och vattendrag?