wody podziemne


2. WODY PODZIEMNE

Pochodzenie wód podziemnych:

Strefowość pionowa:

Woda w strefie aeracji:

woda higroskopowa- adsorpcja pary wodnej na powierzchni cząsteczki gruntu, nie odpływa; przemieszczać się może jedynie w postaci pary wodnej

woda błonkowata- warstewki wody tworzące otoczki ziaren gruntu w większej odległości niż wody higroskopijne (do 0,5 mikrona) pojawia się po osiągnięciu stanu maksymalnej wilgotności higroskopijnej, nie podlega ruchowi pod wpływem siły ciężkości, zwykle niedostępna dla roślin.

Strefa saturacji, strefa nasycenia - warstwa skalna, w której wolne przestrzenie (szczeliny, pory) są całkowicie wypełnione wodą. Od strefy aeracji oddzielona jest zwierciadłem wód podziemnych[1]. Wody w strefie saturacji dzielimy na przypowierzchniowe zaskórne , gruntowe, wgłębne i głębinowe.

Strefa aeracji - (inaczej strefa napowietrzenia) strefa pomiędzy powierzchnią terenu a zwierciadłem wód podziemnych. Wolne przestrzenie pomiędzy skałami są częściowo wypełnione wodą lub powietrzem. Woda w postaci ciekłej może występować jako woda związana (higroskopijna, błonkowata lub kapilarna) lub jako woda wolna (wsiąkowa lub zawieszona). Woda w strefie aeracji może także występować w postaci pary wodnej. Wody w tej strefie pozostają w ścisłym kontakcie z powietrzem i nie tworzą ciągłego horyzontu.

WODA KAPILARNA:

Forma pośrednia między wodą związaną fizycznie oraz wodą wolną.Występuje w drobnych porach i szczelinach w dwóch postaciach:

bezpośrednio ponad strefą saturacji( nad zwierciadłem wody wolnej, podsiąkającą ze strefy saturowanej)

jako woda kapilarna zawieszona- powstająca podczas wnikania wody opadowej do kapilar lub podczas szybkiego opadania zwierciadła wód wolnych i oderwania się od strefy wzniosu kapilarnego

Cechy wód kapilarnych:

mogą przemieszczać się we wszystkich kierunkach od stref silniej nawilgotnionych do mniej

cechują się znaczną ruchliwością

w dużej mierze decydują o dystrybucji wody w strefie aeracji i zwłaszcza pod wpływem opadów oraz transpiracji roślin

rozpuszczają i transportują sole oraz drobne zawiesiny

występują zarówno w strefie aeracji, jak i saturacji

podlega przemieszczeniu w strefie aeracji ku zwierciadłu wód podziemnych pod wpływem sił grawitacyjnych (infiltracja, wsiąkanie)

wypełnia przestrzenie nadkapilarne

może występować w formie zawieszonej- ponad nieciągłymi wkładkami skał słabo przepuszczalnych

Woda wolna w strefie saturacji:

Przemieszczać się może, gdy spełnione są następujące warunki:

Ruch wody w strefie saturacji:

strefa zasilania- obszar wychodni warstwy wodonośnej na powierzchnię terenu, gdzie może następować infiltracja wód opadowych lub powierzchniowych

strefa spływu- pośrednia pomiędzy strefą zasilania oraz drenażu, dominuje tu poziomy ruch wody bez zmian ilościowych

strefa drenażu- część warstwy wodonośnej gdzie następuje odpływ wód podziemnych do odbiorników powierzchniowych( źródła, mokradła, rzeki, jeziora, morza) lub do głębszych poziomów wodonośnych.

Zwierciadła wód podziemnych: Dwa typy:

zwierciadło swobodne- podlegające wahaniom położenia, występuje nad nim część aerowana warstwy wodonośnej, a powierzchnia terenu nad nią stanowi strefę zasilania wód podziemnych

zwierciadło napięte- jego położenie jest wymuszone występowaniem warstwy nieprzepuszczalnej nad warstwą wodonośną, strefa zasilania leży w pewniej odległości poziomej

Ciągłość zwierciadła swobodnego:

w utworach przepuszczalnych o przewodnictwie porowym zwierciadło uważamy za ciągłe

w utworach o przepuszczalności szczelinowej zwierciadło jest nieciągłe i ogranicza się tylko do szczelin wypełnionych wodą

Zwierciadło piezometryczne:

dotyczy stref niezawodnionych leżących ponad zwierciadłem napiętym

ma charakter potencjalny- w szczególności ujawnia się studniach przebijających warstwę nieprzepuszczalną leżącą nad ośrodkiem zawodnionym

wykazuje obniżenie się w kierunku ruchu wody w strefie spływu w ośrodku wodonośnym

Przedstawianie obrazu zwierciadła wód podziemnych:

Zasilanie rzek przez wody podziemne:Wyróżniamy dwa typy wód podziemnych w relacji do zasilania wód powietrznych:

Rodzaje wód podziemnych:Ze względu na głębokość występowania wody podziemne dzielimy następująco:

wody przypowierzchniowe

wody gruntowe

wody wgłebne

wody głebinowe

Wody przypowierzchniowe:

Wody gruntowe:

Wody wgłębne:

wody wgłębne subartezyjskie:

wody wgłębne artezyjskie:

Wody głębinowe:

Wody krasowe:

Wody podziemne stanowią jeden z bardzo istotnych  elementów obiegu wody w przyrodzie. Szacuje się że swoją objętością kilkakrotnie przekraczają one wszystkie wody wszechoceanu. Całkowita objętość wolnych wód podziemnych, czyli nie związanych w skałach jest szacowana na 60 mln km3. Znaczna ich część należy do wód głębinowych, które nie biorą aktywnego udziału w krążeniu. Woda zgromadzona w szczelinach, soczewkach między warstwami, w pułapkach skalnych, tworzy niekiedy całe jeziora podziemne. Bardzo często są to wody zasolone, które mają charakter solanki. Zasoby tych wód  ze względu na bardzo długi okres wymiany, trwającej tysiące a nawet miliony lat należy uznać za nieodnawialne. Wody podziemne, które występują płycej pod powierzchnią Ziemi aktywnie uczestniczą w obiegu wody w przyrodzie. Okres ich odnawiania waha się w bardzo dużych granicach: od corocznej wymiany wilgoci zawartej w glebie, po setki i tysiące lat dla głębszych poziomów wodonośnych. Średnio przyjmuje się, że wymiana wód podziemnych zachodzi co 300—500 lat. Źródłem ich zasilania są przede wszystkim opady, stąd też są to wody słodkie (poza nielicznymi wyjątkami). Ich zasoby szacuje się na ok. 4 mln km3, co stanowi
7 % wód podziemnych, a jednocześnie 14 % wszystkich wód słodkich.

Rozmiary zasilania wód podziemnych zależą zarówno od warunków klimatycznych, jak również od ukształtowania terenu, oraz przepuszczalności podłoża. Przepuszczalność wodna to zdolność do przewodzenia wody przez skały. Zależy ona od wielkości porów w skale, oraz od występowania połączeń pomiędzy tymi porami. Niektóre skały np. bazalty praktycznie nie wykazują przepuszczalności wodnej, inne (np. żwiry) są bardzo przepuszczalne. Przepuszczalność podłoża, oraz nachylenie terenu decydują o tym, jaka część odpływu przypadnie na zasilanie podziemne. Na stopień przepuszczalności podłoża ma wpływ nie tylko rodzaj skały, jej porowatość, lecz również stopień nawilgocenia oraz charakter pokrycia roślinnością. Na przykład gleby suche mogą w pierwszej fazie deszczu przyjmować cały opad. Po nasączeniu wodą stają się one mniej przepuszczalne i woda opadowa zaczyna spływać powierzchniowo. Spływowi powierzchniowemu sprzyja również pokrycie terenu roślinnością darniową. Pokrywa leśna sprzyja wsiąkaniu wody wzdłuż rozbudowanych korzeni. Warunki klimatyczne decydują o wielkości opadów, ich intensywności i rozłożeniu w ciągu roku, a także o rozmiarach parowania. Decydują one zatem o wielkości odpływu całkowitego. Ruchy wody podziemnej są rezultatem mechanicznych właściwości tych wód, sił którym one podlegają a także warunków środowiska. To, że woda występuje w ciekłym stanie skupienia pozwala jej wcisnąć się w najdrobniejsze szczeliny skalne. Lepkość wody, czyli jej tarcie wewnętrzne ogranicza ruch wody w ciasnych przewodach. Nawet przez czysty żwir  o ziarnach grubości kilu milimetrów wsiąkająca woda sączy się z prędkością nie przekraczającą kilku centymetrów na sekundę. W piaskach o ziarnach wielkości pół milimetra prędkość ta wynosi 1 mm na sekundę. W podłożu pylastym, a więc np. w mułach woda przemieszcza się w granicach 10 cm na dobę. Woda, która wsiąka w podłoże z działaniem siły ciężkości porusza się pod jej wpływem tak głęboko, jak pozwalają jej na to pory i szczeliny w skałach, oraz ciśnienie. Na pewnej głębokości od powierzchni gromadzą się wsiąkające wody i tworzy się warstwa wodonośna. Jest to nasycona wodą przestrzeń. Warstwę wodonośną od dołu tworzą nieprzepuszczalne, bądź trudno przepuszczalne osady. Pod względem ciśnienia gromadzonej wody rozróżnia się warstwy wodonośne o zwierciadle wody swobodnym i warstwy wodonośne o zwierciadle wody napiętym, które tworzy głównie woda gruntowa. W przypadku warstw wodonośnych, występujących bezpośrednio pod powierzchnią terenu, gdy zwierciadło wód podziemnych jest zbyt płytki powstają bagna. W poziomie wodonośnym woda porusza się w kierunku zgodnym z nachyleniem zwierciadła. Kiedy poziom wód podziemnych takich warstw podniesie się ponad powierzchnię terenu, powstają źródła a także zbiorniki wód powierzchniowych, które zasilane są wodami podziemnymi. Górna granica występowania wody we wszystkich porach i szczelinach nosi nazwę zwierciadła wód gruntowych. Może ono pozostawać pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, co oznacza, że nad zwierciadłem wody w tej samej warstwie przepuszczalnej występuje przestrzeń bez wody. Przestrzeń ta umożliwia podnoszenie się zwierciadła. Ciśnienie zwierciadła wód gruntowych może być także wymuszone obecnością warstw nadległych. Jego położenie jest wtedy uwarunkowane występowaniem skał nieprzepuszczalnych, uniemożliwiających wzrost poziomu zwierciadła wody. Strefa, która znajduje się pomiędzy zwierciadłem wód gruntowych, a dolną granicą warstwy wodonośnej nosi nazwę strefy nasycenia (strefy saturacji). Jest to strefa wypełnienia porów wodą. Wody w niej zalegające, które występują niezbyt głęboko, ulegają wpływom atmosfery. Pierwsza warstwa wód podziemnych  najczęściej nie jest przykryta utworami trudno przepuszczalnymi. Cechuje ją swobodne występowanie zwierciadła wód o najczęściej pochyłym układzie. Pochylone zwierciadło wskazuje na istnienie ruchów wody w warstwie wodonośnej. Są to ruchy boczne (poziome) wód w gruncie. Każdorazowo, gdy powierzchnia terenu przecina górną powierzchnię strefy nawodnionej, dochodzi do powstawania wysięków lub źródeł. Ilość wody w strefie saturacji zależy od wielkości wolnych przestrzeni w skale. Górną granicą tej strefy jest zwierciadło wód podziemnych. Nie wszystkie wody w strefie saturacji poruszają się. W warstwach wodonośnych, które zawierają wodę podziemną znajdującą się w ruchu, można wyróżnić trzy strefy poziome:
-strefa zasilania jest to obszar, na którym warstwa wodonośna wychodzi na powierzchnię terenu i gdzie następuje infiltracja wód opadowych lub powierzchniowych,
-strefa spływu obejmuje ona tę część warstwy wodonośnej, gdzie woda przemieszcza się od strefy zasilania do strefy drenażu, zachodzi tutaj poziomy ruch wód
-strefa drenażu jest to ta część warstwy wodonośnej, gdzie następuje całkowity lub częściowy odpływ wód podziemnych do sieci powierzchniowej  lub do głębszych poziomów wodonośnych.
Ponad zwierciadłem wody znajduje się strefa, która nie zawiera stałej wody. Woda przesącza się przez nią jedynie po opadach atmosferycznych. W przerwach między opadami pory i szczeliny skalne w tej strefie są wypełnione powietrzem. Strefa ta jest nazywana strefą aeracji, lub inaczej napowietrzenia. Może ona osiągać głębokość do 100 i więcej metrów, głównie na pustyniach i w górach. Na obszarach bagiennych strefa ta w ogóle nie wstępuje. Wody zawarte w warstwie napowietrzenia noszą nazwę wód zawieszonych, lub wód przypowierzchniowych.
Występowanie i ilość tych wód zależy od zmian temperatury powietrza i opadów atmosferycznych. Ulegają więc one przynajmniej częściowemu zamarzaniu. Ich poziom zmienia się intensywnie w zależności od warunków klimatycznych. Często bywają zanieczyszczane przez substancje organiczne, oraz przez działalność człowieka. Wody zawieszone występują nad skałami nieprzepuszczalnymi i charakteryzują się dużą zmiennością poziomu w zależności od ilości opadów oraz intensywności parowania. Woda występująca w strefie aeracji może być też pochłaniana z powietrza przez minerały. Woda występująca w tej postaci to woda higroskopijna. Gdy każdy drobny ułamek skalny pokryty jest niewidoczną warstwą wody, wtedy mówimy o wodzie błonkowatej. Kiedy natomiast wody strefy saturacji wznoszą się na skutek napięcia powierzchniowego zwierciadła wód, wtedy mamy do czynienia z wodą kapilarną.
Biorąc pod uwagę głębokość zalegania wód podziemnych można je podzielić na:

Jako że wody podziemne są związane z litosferą ich pochodzenie jest różne. Można je zatem także podzielić ze względu na genezę na:

Część wód podziemnych związana jest także w postaci lodu. Na rozległych obszarach północnej Azji i Ameryki występuje zjawisko wieloletniej zmarzliny. Do głębokości 500 m, a miejscami nawet głębiej, wody podziemne występują w stanie stałym tworząc wraz z zamarzniętymi skałami nieprzepuszczalną warstwę. Wody te w większości są również wyłączone z krążenia.
Wody podziemne- Szacuje się ze w 55 % są one źródłem zasilania rzek. Wody podziemne mają ponadto duże znaczenie gospodarcze. Pozostają głównym rezerwuarem wód pitnych dla potrzeb ludności i przemysłu spożywczego. Ich wykorzystanie wiąże się jednak z koniecznością kosztownego oczyszczania i uzdatniania, a ponadto główne ścieki tych wód (rzeki) są często nazbyt oddalone od miejsc osadnictwa. Daje się to zauważyć zwłaszcza na rzadko zaludnionych obszarach wiejskich. Wody podziemne na skutek działalności człowieka ulegają zanieczyszczeniu. Najsilniej na degradację jakości wód narażone są wody gruntowe, których zwierciadło występuje na głębokości poniżej 5 m, w obrębie obszarów zurbanizowanych oraz intensywnych upraw rolnych. Jest to spowodowane brakiem występowania utworów trudno przepuszczalnych izolujących warstwę wodonośną od powierzchni. Podstawowymi antropogenicznymi źródłami zanieczyszczenia wód podziemnych są przemysł, górnictwo, a także działalność rolnicza.
Źródła-Źródło to miejsce naturalnego wypływu wód podziemnych na powierzchnię (przecięcie warstwy wodonośnej z powierzchnią terenu).
Źródła zstępujące - wypływ odbywa się pod wpływem siły ciężkości
Źródła wstępujące - wypływ następuje pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego panującego w warstwie wodonośnej
Źródła warstwowe - wypływ następuje pod wpływem siły grawitacyjnej z utworów porowatych
Źródła dolinne - wypływ następuje w miejscu rozcięcia warstwy wodonośnej przez dolinę rzeczną
Źródła szczelinowe - odprowadzają wody krążące w szczelinach skał litych, które mogą mieć charakter zarówno wstępujący, jak i zstępujący
Źródła krasowe - są bardzo podatne na wahania zasilania oraz zanieczyszczenia. Występują one w wapieniach, gipsach i dolomitach. Są odmianą źródeł szczelinowych
Źródła uskokowe - są podobne do źródeł szczelinowych, są rozwinięte wzdłuż stref rozluźnień towarzyszących uskokom. Wypływ następuje wzdłuż uskoku tnącego warstwy nieprzepuszczalne. Dostarczają one wód silnie mineralizowanych oraz termalnych, czyli cechujących się temperaturą znacznie wyższą niż średnia roczna w danym regionie
Gejzery - związane one są z obszarami wulkanicznymi. Wyrzucają one gorącą wodę i parę wodną. Ich funkcjonowanie związane jest z występowaniem w podłożu szczelin wypełnionych gorącą wodą, podgrzewaną dodatkowo ciepłem wewnętrznym Ziemi.
Woda w głębszych warstwach wodonośnych, zalegających pod skałami nieprzepuszczalnymi, znajduje się pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego. Jej zwierciadło jest napięte, ponieważ warstwa nieprzepuszczalna uniemożliwia migrację wody ku górze. Po przebiciu tej warstwy woda podnosi się - na zasadzie wyrównywania poziomu w naczyniach połączonych. Jeżeli wartość ciśnienia hydrostatycznego umożliwia samoczynny wypływ wody na powierzchnię, to zjawisko takie nazywamy artezyjskim. Jeżeli wznios wód nastąpi, ale nie osiągnie powierzchni ziemi, to mówi się o zjawisku subartezyjskim. Wody artezyjskie i subartezyjskie występują najczęściej w sytuacji, kiedy warstwy przepuszczalne i nieprzepuszczalne w podłoży ułożone są w postaci niecki (synkliny) z wychodniami skał przepuszczalnych na obrzeżu. Wychodnie te stanowią obszar zasilania wód podziemnych wodami opadowymi i leżą wyżej niż ich zwierciadło napięte w centralnej części niecki.
Skład chemiczny wód podziemnych. Wody słodkie - w nich zawartość rozpuszczonych substancji stałych nie przekracza 0,5 g/dm3.
Wody mineralne - w nich zawartość rozpuszczalnych substancji stałych przekracza 1,0 g/dm3:
Wody wodorowęglanowe - dominują tu wodorowęglany wapnia, magnezu i sodu (w Polsce: Cieplice, Krynica, Szczawnica, Świeradowa, Duszniki)
Wody chlorkowe - zawierają one głównie chlorek sodu i wodorowęglan sodu, a wśród nich występują związki bromu i jodu. Ich rozmieszczanie związane jest z występowaniem skał solonośnych (w Polsce: Ciechocinek, Rabka, Kołobrzeg, Iwonicz)
Wody siarkowe - cechują się nieprzyjemnym zapachem i smakiem. W ich skład wchodzą znaczne ilości silnie trującego siarkowodoru, siarczki sodu i wapnia oraz siarczan magnezu (w Polsce: Busk Zdrój i Lądek Zdrój). Szczawy - wody bogate w dwutlenek węgla. Wody radoczynne - składnik, który decyduje o ich wyróżnieniu to promieniotwórczy gaz - radon. Występują one w miejscach występowania minerałów uranu (w Polsce: Świeradów Zdrój, Kowary i Lądek Zdrój)



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ruchy wody morskiej i wody podziemne
GEOLOGIA 3 wody podziemne
ciężkowski,hydrogeologia, WODY PODZIEMNE
oczyszczanie wody podziemnej projekt Madlen systemy oczyszczania wody podziemnej Madlen projek
Wody podziemne, Hydrologia
cieżak,wodociągi, wody podziemne
,pytania na obronę inż,wody podziemne
Wody podziemne, publikacje do mgr; transport w glebie, biosurfaktanty, rozdz3
Charakterystyka metod napowietrzania ciśnieniowego wody podziemnej, Technologia Wody i Ścieków
Wody podziemne, Technologia Wody i Ścieków
oczyszcz wody podziemna offczar
Wody podziemne i ich rodzaje, Nauka, Geografia
biologia drogi oddechowe Gegra wody podziemne, Gimnazjum notatki, klasa 1, biologia
5.3 Wody podziemne, A.PDF
Wody podziemne, GEOGRAFIA, Hydrologia
WODY PODZIEMNE
Wody podziemne
Dyrektywa azotanowa, wody podziemne (córka)

więcej podobnych podstron