KLASYFIKACJE WÓD PODZIEMNYCH:
ZW. MINERALIZCJI:
M<0.1 g/dm³ - wody ultrasłodkie
0.5>M>0.5 g/dm³ – wody słodkie
1>M>0.5 g/dm³ – wody źródlane
M>1 g/dm³ – wody mineralne
ZW. TWARDOŚCI:
mwol/dm3 °n
<1.5 bardzo miękkie <4.2
1.5 – 3.0 miękkie 4.2~8.4
3.0 – 6.0 średnio twarde 8.4~16.8
6.0 – 10 twarda 16.8~18
>10 bardzo twarde >28.0
TEMPERATURY:
Tśr na Ziemi to 10ºC
Tśr >T – wody chłodne
Tśr = T – wody zwykłe
Tśr < T – wody ciepłe
UZDROWISKOWYM:
T< 20ºC - wody chłodne
T >20ºC - wody termalne
T <40ºC – wody hipotermalne
POCHODZENIA:
• kondensacyjne – dostają się do ziemi pod wpływem skraplania pary wodnej (rosa, szron), • juwenalne – powstają z ostygniętej pary, • metamorficzne – powstają przy przeobrażeniach skał. Wody te powstają i dzisiaj ale nie mają większego znaczenia.
• reliktowe – to wody dawnych epok, dawnych jezior, mórz. Występują na większych głębokościach, są odizolowane od innych wód skałami o malej przepuszczalności. Są mocno zmineralizowane.
• infiltracyjne – pochodzą z opadów, mają największe znaczenie dla człowieka. Są to wody słodkie, jest ich najwięcej, znajdują się na najmniejszych głębokościach. Wody te mogą się mieszać z wodami występującymi głębiej.
WŁASNOŚCI KWASOWYCH I ZASADOWYCH:
odczyn kwaśny pH<5
odczyn słabo kwaśny 5<pH<7
odczyn obojętny pH=7
odczyn słabo zasadowy 7<pH<9
odczyn zasadowy 9<pH<14
POSTACIE WÓD PODZIEMNYCH:
- para wodna – strefa areacji
+ higroskopowe} wody związane
+ błonkowate }
+ włoskowate (kapilarne)
+ infiltracyjne
+ wolne
- w stanie stałym
- krystalizacyjne
- chemicznie związane
woda higroskopowa – woda z pary wodnej.
wody błonkowate – stanowią ciągłą warstwę wokół ziarna gruntu
woda związana – siła oddziaływania cząstek wody do powierzchni ziaren gruntu jest większa od siły grawitacji.
wody włoskowate – (kapilarne) – występują na granicy 3 faz – cieczy, gazu i fazy stałej. Występowanie tych wód związane jest z oddziałowywaniem cząsteczkowym. Wody kapilarne mogą się przemieszczać pod wpływem potencjału elektrycznego, osmotycznego, pneumatycznego, a także pod wpływem sił grawitacji. Podział wód kapilarnych: 1. wody kapilarne właściwe – mają styczność ze swobodnym zwierciadłem wód podziemnych. 2. wody kapilarne zawieszone. 3. wody kapilarne kontaktowe (stykowe) – na stykach cząstek. 4. wody infiltracyjne – występują w strefie areacji, ich przepływ związany jest z siła grawitacji. Wody te mają kierunek przepływu pionowo w dół. 5. wody wolne – wody grawitacyjne – są to wody znajdujące się poniżej zwierciadła wód podziemnych, ich przepływ związany jest z siłami grawitacyjnymi.
STREFA AREACJI I SATURACJI: Wykunując wykop zazwyczaj na mniejszej lub na większej głębokości spotykamy wodę w stanie ciekłym. Zalew ona dno wykopu lub wypełnia rurę wiertniczą do pewnej wysokości. Możemy wyróżnić:
STREFĘ SATURACJI – w tej strefie wszystkie próżnie, pory i szczeliny są całkowicie wypełnione wodą. Może ona pod wpływem sił grawitacji przesączyć się w dół lub popłynąć z miejsc wyższych lub niższych. Przekazuje ona ciśnienie hydrostatyczne a w przypadku jego różnicy przemieszcza się do miejsc o niższym ciśnieniu. Strefa saturacji powstaje w taki sposób, że woda infiltracyjna przesiąka przez środowisko przepuszczlne w dół dopóki nie napotka stropu warstwy nieprzepuszczlnej. Wtedy zatrzymuje się i zaczyna wypełniać wszystkie próżnie a poziom jej się podnosi wraz z dopływem dalszych ilości wody.
STREFA ARECJI – w tej strefie próżnie skalne wypełnione są powietrzem. Pozornie wydaje się, że jest ona całkowicie pozbawiona wody jednak woda występuje tu w różnych postaciach, przeważnie jako para wodna zawarta w powietrzu. Występuje także w postaci wody związanej ( higroskopowa i błonkowta), wody kapilarnej.
Granicą obydwu stref jest ZWIERCAIDŁO WODY PODZIEMNEJ – poziom do którego wznosi się woda wolna zawarta w środowisku skalnym.
ZBIORNIK WODY PODZIEMNEJ: - woda wolna znajdująca się w strefie saturacji w jakimkolwiek utworze skalnym lub zespole takich utworów, niezależnie od rodzaju skał, ich ułożenia i wieku, charakteru próżni, pochodzenia wody itp. Zbiorniki mogą być różnego rozmiaru i kształtu oraz objętości.
WODONOŚCE – utwory skalne zdolne do gromadzenia w sobie wody wolnej oraz do jej przewodzenia i oddawania. Wodonoścem może być zespół warstw, formacja geologiczna lub jej część. W przypadku warstw warstwowanych powszechnie używa się nazwy WARSTWA WODONOŚNA. Jest to nie pojedyncza warstwa skalna (elementarna jednostka sedymentacyjna) lecz zespół warstw wypełnionych wodą. Warstwa wodonośna ograniczona jest od spodu stropem pokładem bardzo słabo przepuszczającego lub nie przepuszczającego, który podtrzymuje wodę i uniemożliwia jej lub utrudnia dalsze wsiąkanie w dół. Górną granicą warstwy może być zwierciadło wody albo spąg wyżej leżącej warstwy nieprzepuszczalnej.
NAPIĘTE ZWIERCIADŁO WODY: Zwierciadło wód podziemnych, jego podłoże i kształt są wydłużone przez wyżej leżące utwory nieprzepuszczalne. Jeśli woda taka zostanie nawiercona to parta ciśnieniem hydrostatycznym podniesie się w rurze wiertniczej do określonej wysokości. Wody, które tak się zachowują nazwano ogólnie WODAMI ARTEZYJSKIMI. Zjawisko to tłumaczy się zasadą naczyń połączonych. Swobodna powierzchnia cieczy będącej w równowadze układa się w naczyniach połączonych na tej samej wysokości, ponieważ cząstki cieczy znajdujące się w tej samej płaszczyźnie poziomej podlegają jednakowemu ciśnieniu.
LEJ DEPRESYJNY -, znaczące, koncentryczne obniżenie się zwierciadła wód podziemnych wskutek nadmiernego punktowego wypompowania wody. Zwierciadło osiąga najniższy punkt w miejscu poboru wody.
OKNO HYDRAULICZNE: Często zwłaszcza w utworach lodowcowych i leżących pod nimi, wody wgłębne zasilane są poprzez okna hudrauliczne tj. poprzez przerwy w utworach nieprzepuszczalnych pokrywających wodę wgłębną. Przerwy takie mogą mieć charakter sedymentacyjny lub erozyjny. Okna sedymentacyjne występują tam gdzie utwory nieprzepuszczalnego stropu na pewnej przestrzeni wyklinowuja się i znikają. Erozyjne okno hydrauliczne powstaje wskutek zniszczenia pewnej części nieprzepuszczalnego nadkładu przez erozję i wypełnienie tak powstałej zaklęsłości utworami przepuszczającymi, które umożliwiają przesiąkanie wody w dół do warstwy leżącej pod tym nadkładem.
SWOBODNE ZWIERCIADŁO wód podziemnych jest to nie ograniczone ścianami warstw nieprzepuszczalnych a więc nie jest wymuszone .Jest ono swobodne ponieważ ułożenie jego uwarunkowane jest stanem równowagi wobec sił działających na wodę – siły ciężkości i oporu środowiska. Kształt swobodnego zwierciadła wody naśladuje w pewnym przybliżeniu kształt powierzchni ziemi – podnosi się pod wypukłościami, obniża się pod zaklęsłościami, gdzie zazwyczaj występuje wypływ wody na powierzchnię. Gdyby podstawa warstwy wodonośnej była pozioma i powierzchnia terenu też przy czym układ ten rozciągałby się na dużej powierzchni a zasilanie było by jednakowe wszędzie, to zwierciadło byłoby też poziome. W rzeczywistości taki przypadek nie istnieje, bo warstwy nie leżą poziomo, infiltracja jest zróżnicowana a powierzchnia ziemi także jest nie idealnie pozioma. Dlatego zwierciadło wód gruntowych wykazuje zawsze jakieś nachylenie, które nazywamy spadkiem hydraulicznym. Spadek ten na określonym odcinku strumienia wody gruntowej wyrażony jest stosunkiem różnicy wysokości słupa wody nad poziomem odniesienia na krańcach tego odcinka do jego długości. Spadek h. zależy od przepuszczalności utworów skalnych, prędkości ruchu wody i od zasilania i od kształtu terenu.
ZESKOK HYDRAULICZNY: W czasie pompowania ze studni zafiltrowanych wód o zwierciadle swobodnym powstaje zeskok hydrauliczny zwierciadła wody. Jest to różnica między depresją zwierciadła wewnątrz studni i na jej zewnętrznej ścianie. Zeskok tworzy się wskutek oporów występujących w czasie przepływu wody przez część warstw wodonośnej przylegającej bezpośrednio do filtracji i przez sam filtr.
POZIOM WODONOŚNY – Wodę zawartą w zespole skał przywiązanych do określonej stratygraficznie epoki geologicznej nosi nazwę piętra wodonośnego. Można mówić o piętrze np. czwartorzędowym, oligoceńskim. Z kolei piętro może się dzielić na mniejsze jednostki, zwane poziomami wodonośnymi. Poszczególne poziomy w obrębie piętra można oznaczyć np. jako pierwsze, drugie licząc z góry w dół albo nazywac je górnym, dolnym,środkowym.