13.1: Вступ

Last updated
Save as PDF

Page ID: 36922

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Модуль 13

Підземні води

Малюнок 1. Мертві дерева на терасах Канарської весни в Mammoth Hot Springs, Єллоустонський національний парк росли під час бездіяльності багатих мінералами джерел, і були вбиті, коли карбонат кальцію, що переноситься джерельною водою, закупорював судинні системи дерев. Крепускулярні промені видно в парі, що виходить з гарячих джерел.

Вступ

Ми будемо досліджувати підземні води та розчищати деякі помилки, які люди мають щодо підземних вод та як вони течуть. Наприклад, краще не уявляти підземні води як підземні озера і струмки (які лише зрідка існують в печерах). Замість цього подумайте про те, що грунтові води повільно просочуються з однієї мізерної пори в скелі до іншої. Ви коли-небудь були на пляжі і копали яму, тільки щоб вона заповнилася водою з бази? Якщо так, то ви досягли рівня рівня води, межі між ненасиченими і насиченими зонами. Скелі і грунт прямо під поверхнею землі є частиною ненасиченої зони, а порові простори в них заповнені повітрям. Як тільки рівень води досягається, то породи і ґрунтові пори простору заповнюються водою, в насиченій зоні.

Кажуть, що рівень води імітує рельєф, оскільки він, як правило, лежить біля поверхні землі (часто на десятки футів нижче поверхні, хоча це може сильно відрізнятися залежно від місця розташування). Рівень води піднімається пагорбами і опускається долинами, часто скидаючи в струмки. Рівень води отримує додаткові входи, коли опади проникають в землю (це називається перезарядкою). Його положення динамічне, під час посух рівень води опускається, а у вологий час піднімається.

Малюнок 2. Рівень води - це межа між ненасиченою зоною і насиченою зоною.

Дві важливі властивості грунтових вод, що впливають на її доступність і рух, - пористість і проникність. Пористість відноситься до відкритого або порожнечого простору всередині гірської породи. Він виражається у відсотках від обсягу відкритого простору в порівнянні із загальним обсягом породи. Пористість буде змінюватися в залежності від типу гірської породи. Багато гірських порід з щільно переплетеними кристалами (наприклад, магматичні та метаморфічні породи) матимуть низьку пористість, оскільки їм не вистачає відкритого простору. Осадові породи, утворені з добре відсортованого осаду, як правило, мають високу пористість через рясні простори між зернами, які їх складають. Щоб уявити це, уявіть собі кімнату, наповнену від підлоги до стелі баскетбольними м'ячами (подібно до скелі, повністю складеної з піщинки). Тепер доливаємо воду в кімнату. Кімната зможе вмістити багато води, оскільки баскетбольні м'ячі не упаковуються щільно через свою форму. Це було б прикладом високої пористості.

Проникність відноситься до здатності геологічного матеріалу транспортувати рідини. Це залежить від пористості всередині породи, а також від розміру відкритого простору та того, наскільки взаємопов'язані ці відкриті простори. Незважаючи на те, що матеріал пористий, якщо відкриті простори не з'єднані, вода не буде протікати через нього. Породи, які проникні, роблять хороші водоносні горизонти - геологічні одиниці, які здатні давати значну воду. Осадові породи, такі як пісковик і вапняк, є хорошими водоносними горизонтами. Скелі, які є непроникними, роблять обмежуючі шари і перешкоджають потоку води. Прикладами обмежувальних шарів можуть бути осадові породи, такі як сланці (виготовлені з крихітних глинистих та мулових зерен) або незламані магматичні або метаморфічні породи. У незамеженном водоносному шарі верхня частина водоносного шару - це рівень води.

Малюнок 3. Підземні води протікають як в замкнутих, так і в необмежених водоносних горизонтах

Підземні води, як правило, протікають з районів з більшою висотою до нижчої висоти в неглибоких надрах. Зверніть увагу на шляхи потоку на малюнку вище. Приблизно 20% води, що використовується в Сполучених Штатах, є підземними водами, і ця вода може забруднитися, в основному від стічних вод, земельних наповнення, промисловості та сільського господарства. Рух підземних вод сприяє поширенню забруднюючих речовин, що робить стримування проблемою.

Цілі модуля

Після завершення роботи цього модуля ви зможете:

Поясніть поняття пористості та проникності та важливість їх для зберігання та руху підземних вод.
Визначте водоносні горизонти, аквітарди, що обмежують шари та відмінності між замкнутими та необмеженими водоносними горизонтами.
Поясніть поняття гідравлічного напору, рівня води, потенціометричної поверхні та гідравлічного градієнта та застосуйте рівняння Дарсі для оцінки витрати підземних вод.
Охарактеризуйте стік підземних вод з районів підживлення в райони скидання, і характер течії в карстових системах.
Поясніть, як свердловини використовуються для видобутку підземних вод, наслідки перекачування свердловини та як спостережні свердловини використовуються для моніторингу рівня підземних вод
Опишіть деякі способи забруднення підземних вод, і як можна мінімізувати забруднення.

Огляд заходів

Див. Графік роботи, щоб дізнатися про наявність і терміни виконання.

Обов'язково прочитайте вказівки щодо всіх заходів цього модуля перед початком роботи, щоб ви могли відповідно спланувати свій час. Очікується, що ви працюватимете над цим курсом протягом тижня.

Читати

Фізична геологія Стівена Ерла

Глава 14 (Підземні води)

Модуль 13 Завдання: Створіть власну екскурсію

20 балів

Після того, як ви закінчите читання, ви можете почати працювати над Модулем 13 Завдання - Створіть власну екскурсію

Модуль 13 Вікторина

10 балів

Модуль 13 Вікторина має 10 питань з множинним вибором і заснований на змісті Модулю 13 читання і завдання 13.

Вікторина коштує в цілому 10 балів (1 бал за питання). У вас буде всього 10 хвилин, щоб завершити вікторину, і ви можете пройти цю вікторину лише один раз. Примітка: що не вистачає часу, щоб шукати відповіді!

Переконайтеся, що ви повністю розумієте всі концепції, представлені та вивчіть для цієї вікторини, як ніби вона буде прокторована в класі, або ви, швидше за все, виявите, що не вистачає часу.

Слідкуйте за часом, і обов'язково перегляньте свої повні результати вікторини після того, як ви подали його на оцінку.

Ваші запитання та проблеми...

Будь ласка, зв'яжіться зі мною, якщо у вас є які-небудь питання або проблеми.

Загальні питання курсу: Якщо ваше запитання має загальний характер, такий, що інші студенти отримають користь від відповіді, то перейдіть до області обговорень і розмістіть його як потік питань в області обговорення «Загальні питання курсу».

Особисті питання: Якщо ваше запитання є особистим, (наприклад, щодо моїх коментарів до вас конкретно), то надішліть мені електронний лист з цього курсу