11.12: Водоносні горизонти
- Page ID
- 36482
Сподіваюся, ви цінуєте мою годину на палаючому сонці, щоб вирити цю яму на пляжі. Це відмінний спосіб проілюструвати концепцію того, як нижче певної глибини грунт, якщо він досить проникний для утримання води, насичується водою. Верхня поверхня цієї зони насичення називається грунтом води. Насичена зона під шаром води називається водоносним шаром, а водоносні горизонти - величезними сховищами води. Те, що ви дивитеся на цій картині, - це «колодязь», який оголює рівень води, з водоносним шаром під ним. Звичайно, я тут обманюю, так як на пляжі рівень рівня рівня рівня води завжди на одному рівні з океаном, який знаходиться трохи нижче поверхні пляжу.
Підземні води є одним з наших найцінніших ресурсів, хоча ви, мабуть, ніколи не бачите його і навіть не розумієте, що вони там. Як ви, можливо, читали, більшість порожнечих просторів у скелі нижче рівня води заповнені водою. Але породи мають різні характеристики пористості і проникності, а значить, вода рухається не однаково у всіх породах під землею.
Коли водоносна порода легко передає воду в свердловини і джерела, її називають водоносним шаром. У водоносні горизонти можна бурити свердловини і відкачувати воду. Опади з часом додають воду (підживлення) в пористу породу водоносного шару. Швидкість підживлення не однакова для всіх водоносних горизонтів, правда, і що необхідно враховувати при відкачуванні води зі свердловини. Накачування занадто великої кількості води занадто швидко тягне воду в водоносному шарі і в кінцевому підсумку призводить до того, що свердловина дає все менше і менше води і навіть сухий. Насправді, занадто швидке прокачування свердловини може навіть призвести до того, що свердловина вашого сусіда висохне, якщо ви обидва качаєте з одного і того ж водоносного шару.
На наведеній нижче схемі можна побачити, як грунт нижче рівня ґрунту води (блакитна область) насичена водою. «Ненасичена зона» над рівнем води (зеленувата область) все ще містить воду (адже коріння рослин живуть в цій місцевості), але вона не повністю насичена водою. Ви можете побачити це на двох малюнках внизу діаграми, які показують крупний план того, як вода зберігається між підземними частинками гірських порід.
Малюнок 2.
Іноді пористі шари гірських порід стають нахиленими в землі. Там може бути обмежуючий шар менш пористої породи як над, так і під пористим шаром. Це приклад замкнутого водоносного шару. При цьому породи, що оточують водоносний шар, обмежують тиск в пористій породі і її воді. Якщо в цей «під тиском» водоносний шар пробурена свердловина, то внутрішнього тиску може бути достатньо (в залежності від здатності породи транспортувати воду), щоб виштовхнути воду вгору по свердловині і вгору на поверхню без допомоги насоса, іноді повністю з колодязя. Цей тип свердловини називається артезіанським. Напір води з артезіанської свердловини може бути досить драматичним.
Взаємозв'язок не обов'язково існує між водоносною здатністю гірських порід і глибиною, на якій вони знаходяться. На поверхні землі може піддаватися дуже щільний граніт, який мало або зовсім не дасть води в колодязь. І навпаки, пористий пісковик, такий як згаданий раніше пісковик Дакота, може лежати на сотні або тисячі футів нижче поверхні землі і може давати сотні галонів на хвилину води. Скелі, які дають прісну воду, були знайдені на глибині понад 6000 футів, а солона вода надходила з нафтових свердловин на глибині понад 30,000 футів. Однак в середньому пористість і проникність гірських порід зменшуються зі збільшенням їх глибини під поверхнею суші; пори і тріщини в гірських породах на великій глибині закриваються або сильно зменшуються в розмірах через вагу вищерозташованих порід.
РУХ ВОДИ В ВОДОНОСНИХ ГОРИЗОНТАХ
Рух води в водоносних горизонтах сильно залежить від проникності матеріалу водоносного шару. Проникний матеріал містить з'єднані між собою тріщини або простору, які є досить численними і досить великими, щоб вода могла вільно рухатися. У деяких проникних матеріалах грунтові води можуть рухатися на кілька метрів за день; в інших місцях вона рухається лише на кілька сантиметрів за століття. Грунтові води рухаються дуже повільно через відносно непроникні матеріали, такі як глина та сланці.
Після надходження в водоносний шар вода повільно рухається в бік нижніх лежачих місць і в кінцевому підсумку скидається з водоносного шару з джерел, просочується в потоки або виводиться з землі колодязями. Грунтові води в водоносних горизонтах між шарами погано проникних гірських порід, таких як глина або сланець, можуть бути обмежені під тиском. Якщо такий замкнутий водоносний шар буде постукати колодязем, вода підніметься вище верхньої частини водоносного шару і може навіть витекти з колодязя на поверхню землі. Вода, обмежена таким чином, кажуть, знаходиться під артезіанським тиском, а водоносний шар називають артезіанським водоносним шаром.
ВІЗУАЛІЗАЦІЯ АРТЕЗІАНСЬКОГО ТИСКУ
Ось невеликий експеримент, щоб показати вам, як працює артезіанський тиск. Наповніть пластиковий мішок для бутербродів водою, покладіть соломинку через отвір, заклейте отвір навколо закритої соломи, не направляйте солому на вчителя чи батьків, а потім видавіть мішечок. Артезіанська вода виштовхується через солому.
РЕФЛЕКСІЯ ПИТАННЯ
- Яку майстерність допомагає вам розвивати цей вміст?
- Які ключові теми висвітлюються в цьому контенті?
- Як зміст цього розділу може допомогти вам продемонструвати майстерність певної майстерності?
- Які питання у вас щодо цього вмісту?