מקור: The Geologic Foundation of Groundwater

מים טריים מאוחסנים מתחת לאדמה, הידוע בשם מי הקרקע, מספק כמעט מחצית ממים השתייה של העולם ומקיים חקלאות מגורפת באזורים עצומים.היכולת של אקוויפר לקבל ולהחזיק מים תלויה ישירות בתכונות הפיזיות של הקרקעות והסלעים שיוצרים את תת-קרקעית.ללא הבנה ברורה של איך מרקם אדמה, מינרלים, ומבנה סלע משפיעים על טעינה ומחסן מים, מנהלי לא יכולים לחזות כמה מהר מאוד מים או במהירות.

חומרים גיאולוגיים משתנים באופן נרחב ביכולתם לשדר ולאחסן מים.פיון חול עלול לספוג מריד כבד בתוך דקות, בעוד שכבת חימר צפופה יכולה לשפוך כמעט את כל הגשמים כמו גם, היווצרות אבן גיר שבורה יכולה להחזיק כמויות עצומות של מים, בעוד מיטה פצלת הדוק פועל כמכשול כמעט בלתי נשלט.

מושגי ליבה: מפורוסיות, אחריות ואחסון

לפני חקר סוגי הקרקע והסלעים הספציפיים, יש צורך להגדיר שני תכונות בסיסיות: (FLT:0porosityFLT:1 ו-FLT:2permeabilityFLT 3: Porosity הוא השבריר של חלל ריק בתוך חומר. Permeability מתאר כמה טוב חללים ריקים מחוברים, המאפשרים מים לזרום גבוה, אך לנפיחות נמוכה מאוד אם יש נקבוביות אמיתית, אך ורק נפיחות זו יכולה להיות בעלת נפיחות גבוהה מאוד, אם יש הרבה יותר, אך גבוהה, אם יש מגבלות נמוכה מאוד, אם יש נפיחות, אם יש נפיחות, אם יש נפיחות גבוהה מאוד, אם יש נפיחות גבוהה מאוד, אבל.

קיבולת אחסון הקרקעית באה לידי ביטוי כ-FLT:0 (התשואות ספציפיות של ההרחבה:1) ב-Aquifers ללא ספק או FLT:2storage coefficientFLT 3 ב-Aquifers מוגבל. היצע ספציפי הוא נפח המים כי נפח של חומר רווי ירוקן על ידי כבידה.

לא בטוחים נגד קונפדרציה

בתוך אקוויפר לא מוגן, שולחן המים הוא הגבול העליון של האזור רווי, ואת האקפר הוא ישירות נטען על ידי חדירה משטח הקרקע. הקרקע overlying ישירות שולט כמה גשם מגיע לשולחן המים. in aquifer מוגבל, שכבת ירידה נמוכה או aquifer) מפרידה בין שכבת שטח מוגבל יותר, אפילו יותר שטח מוגבל של אדמה מוגבלת, כלומר, אפילו יותר נמוך יותר של שטח מוגבל, או aquifers.

סוגי Soil והתנהגויות טעינה

Soils יוצרים את השכבה העליונה ביותר שבאמצעותה כל הטעינה חייבת לעבור.מרקם, מבנה, תוכן חומר אורגני, וקומפקטיות לקבוע שיעורי הסתננות והפצה מחדש של מים לשכבות עמוקות יותר.

סנדי סולליס: חדירה מהירה, קשב נמוך

חלקיקים חול הם גדולים יחסית (0.05-2 מ"מ קוטר), משאירים נקבובות הססנות בין גרגרי סנדי אדמה יש מוליכות הידראולית גבוהה, לעתים קרובות מעל 10 ס"מ לשעה.גשם מי percolates במהירות, ומייצרת טעינה מהירה ל aquifer בסיסי. עם זאת, אותם נקבוביות גדולות להגביל את שימור המים.

מאחר שחול אינו יכול להחזיק מים נגד הכבידה, שולחנות מים רדודים מתחת לאדמה חולית יכולים לעלות במהירות במהלך תקופות רטובות ולשחרר במהירות במהלך לחשים יבשים.ה- USGS מציין כי חול ופקדות כבדות הן בין הקוויפרים היצרניים ביותר בארצות הברית, במיוחד בגליקת קרחונים וקווי החוף.

קליי סולס: חדירה איטית, פוטנציאל אחסון גבוה

חלקיקים קליי הם מיקרוסקופיים (<0.002 מ"מ) ויש להם צורה platy כי כוחות מים לזרום דרך נתיבים צרים, טוריוטים. שיעורי חדירה יכול להיות נמוך כמו 0.01 ס"מ לשעה, כלומר אדמה חימר לייצר מפלט משמעותי אפילו במהלך הגשמים המתונים. Recharge באמצעות שכבות חימר עבה הוא מינימלי אלא אם שברים או ערוצי שורש ליצור מסלולים מועדפים.

כאשר שכבות חימר מעלים ספקולטיבי, הם פועלים כיחידה מחוסננת, מונעים תשלום מהיר אך גם הגנה על הקביעה מפני זיהום פני השטח.המשחק בין חימרים וטעינה הוא מורכב; לדוגמה, פרסום FAOFLT:0 השקיה וד"ר נייר על ניהול מים קרקעיים 1FLT:1 לדון כיצד חימרנים משפיעים על נזילות כדי להחזיר.

סילטי ולואיס סוללס: ביצועים לא מאוזנים

חלקיקים (0.002-0.05 מ"מ) יש נקבוביות בינונית ונחיתות.קרקעות סילטי מאפשרות חדירה של כ-0.5-2 ס"מ לשעה, המציעה פשרה בין הניקוז המהיר של חול לבין משטח המתחולל של חימר. Loam, תערובת של חול, סילט, ומספקת חדירה טובה תוך שמירה על לחות מספקת עבור צמיחה זו.

התוכן החומר האורגני באדמה שופע עוד יותר את מבנה הקרקע ואת הנפיחות.כדור הארץ תולעים וערוצי שורש ליצור מקרופוורס אשר מאיץ את תנועת המים, תוך עקיפה את זרימת המטריצה איטית יותר.תחת אדמה חקלאית מנוהלת היטב, אדמה שופעת יכול להשיג שיעורי טעינה קרוב לאלה של אדמה חולית ועדיין מסונן.

ירקות אורגניים ופיט

אדמה פיאט ובוץ מכילים כמויות גבוהות של חומר צמחי מחוספס חלקית.יש להם פורוזיות גבוהה מאוד (מעל 80%) אבל יכול להיות חד-משמעי או בלתי-אפשרי בהתאם לדרגה של decomposition וקומפקטיות. במצבם הטבעי, אפונה יכול לאחסן כמויות עצומות של מים ושחרר אותו לאט, לתרום לזרימת בסיס בזרימים קרקעיים ומים בתשלום בדינמיקה סגורה, אך עלולה לכווץ את יכולת הנקה באופן דרסטי של נזיפה לניקוזמת מים ולהפחית את יכולת הנקה.

סוגי רוק והשפעתם על אחסון וזרימה

מתחת לאזור הקרקע, סוג הסלע קובע את הארכיטקטורה של אקוויפר. רוקס מסווגים על ידי מקורם (שמדה, איגנטי, מטאמורפי) ועל ידי המאפיינים הידראוליים שלהם.

סנדסטון: A Classic Aquifer Materials

(ג'וסטון) הוא סלע מחוספס שנוצר מדגנים חול ממלטות.הנפיחות העיקרית שלו היא החלל בין גרגרים, שניתן להפחית על ידי מלט מינרלים כמו קלקיט או סיליקה, אך רבים מאבני חול ישמרו על ידי פורוזיות הדדית מספיק כדי להפוך אותם לקוויפרות מצוינות (FLT:0Dakota Sandstone F:1LT:1 במישורים הגדולים וה-F2: LT) הם לעתים קרובות יותר של אספקת מים אזוריים (Fopelyerbian) של אנשים אזוריים (Fope)

אחסון בקוויפר של אבן חול יכול להיות משמעותי.לדוגמה, הסקר הגיאולוגי הבריטי מציין את FLT:1 כי שרווד סנדסטון בבריטניה מספק מספיק מים כדי לעמוד בחלקים גדולים של הביקוש של המדינה במהלך הקיץ היבש.

Limestone and Dolomite: Karst Aquifers

סלעים פחמן (לימוזינה ודומולטה) הם בתחילה צפופים ויש להם פורוזיות ראשונית נמוכה.עם זאת, הם מגיבים כימית עם מעט מים חומציים.עם הזמן, פירוק לאורך שברים ומטוסים מתפתלים יוצר פתחים מורחבים, מערות, ו conduits. זה FLT:0karstFLT:1 התפתחות יכול לייצר גבוה מאוד יכולת יתר מקומית, לפעמים מעל זה של צום נמוך יותר, אבל גם עם קריסה מהירה, כמו גם עם סגסוגת.

אחסון במערכות הקרסט הוא לעתים קרובות מקוטב.מים עשויים להיות מאוחסנים בפתרון חללים ובמריצה הסלעית עצמה.ה-FLT:0Floridan AquiferveFLT:1 הוא אחד האקקוויפרים היעילים ביותר בעולם, המספק מים למרבית פלורידה.

שיל: Aquitard, Not aquifer

שיל הוא סלע סממנטרי עדין המורכב בעיקר ממינרלים.הפודות שלו יכולה להיות גבוהה (10–30%), אבל הנקבוביות הן קטנות מאוד ומחושרות מאוד. כתוצאה מכך, לפצלי יש מוליכות הידראולית נמוכה מאוד, לעתים קרובות נמדדת ב- ננומטר לשנייה.

רוקי אינטימי ומטמורפי

גרניט, בזל, וסלעים גבישיים דומים יש נקבוביות ראשונית רשלנית.היכולת שלהם לאחסן ולהעביר מים תלויה לחלוטין בתכונות משניות: שברים, מפרקים ואזורים מזג אוויר.בבבבסוט, מפרקים צינורות לב יכולים ליצור רשתות נרחבות של חוסר יכולת.

לדיון מפורט של אקוויפרים סלעיים שבורים, האגודה הבינלאומית של הידרוגולוגים FLT:1 מספקת סקירה של גישות מחקר וניהול.

אינטראקציה בין Soil ו Rock

שכבת הקרקע אינה פועלת בבידוד.טבע הסלע מתחת לאדמה משפיע מאוד על מה שקורה למים לאחר שהיא חודרת.אם הקרקע יושב על גבי אבן חול בלתי ניתנת לערעור, טעינה חוזרת יכולה להמשיך ללא מעצורים.אם הקרקע נמצאת מתחת לרסן על ידי פצלה עבה, מים עשויים להדבק מעל שכבה זו, יצירת מופרכת או גורמת לזרימה מאוחרת יותר לזרמים וזרמים.

אזור Vadose ו- Unsaturated Flow

אזור vadose (ממשטח לשולחן המים) מכיל לעתים קרובות תערובת של אדמה וסלע מזג אוויר. בהגדרות רבות, את הנפיחות המשמעותית ביותר עבור תשלום הוא בחלק העליון של חומר מזג אווירי לשבור את הסלע לתוך חלקיקים קטנים יותר, הגדלת הן porosity והן permeability. over granitic שטח, חבל מזג אוויר יכול להיות כמה מטרים עבה וחסן משמעותי, עם זאת, לעתים קרובות ממרחק מים חד, עם זאת, כדי להפחית את סימני מים חדים.

אפשרויות לFreative Flow Paths

הן אדמה וסלע יכולים להכיל תכונות המתמקדות בזרימת: ערוצי שורש, בורבים בעלי חיים, סדקים בחימר, שברים בסלע, ופתרון צינורות אבן גיר.נתיבים מעדיפים אלה יכולים לספק מים לקוויפר הרבה יותר מהר מאשר ממטריקס לזרום לבד. במערכות כפולות-פורוסיות, כגון חימר שבור או סלעים קרסט, לטעון בזהירות רבה יכול להיות מאוד קשה כדי לחזות מודלים קונבנציונליים.

השלכות על ניהול מים קרקעיים

הבנת ההשפעות הגיאולוגיות על טעינה ואחסון אינה פעילות אקדמית – היא הבסיס לניהול מים מודרני.

המונחים: Sustainable Yield

תשואה בת קיימא היא כמות מי הקרקע שניתן לסגת מבלי לגרום למחיקה בלתי מקובלת או נזק סביבתי. אחסון ארוך טווח ארוך טווח תלוי האיזון בין תשלום ממוצע ושחרור. באזורים הנמצאים תחת הקרקעות גבוהה וסלעים, טעינה חוזרת מתרחשת במהירות, משאבות איטיות עדיין יכול להיות מרוקן עונתיות.

הגנה על אזורי טעינה

אזורי טעינה הם אזורים שבהם מים נכנסים לקוויפר.במקרים רבים, אלה עולים בקנה אחד עם אזורים של אדמה בעלת יכולת גבוהה (שטיפת מים) או עם OUTS של סלע ⁇ (קריסט גיר) תכנון לשימוש קרקעי המארגן אזורים אלה לפיתוח בעלות נמוכה, תגמול, או חקלאות מנוהלת מסייע לשמר איכות מים וטעינה מחדש.

תשלום מלאכותי וניהול Aquifer Recharge (MAR)

באזורי מים, מנהלים באופן פעיל לשפר את הטעינה על ידי הפצת מים על פני משטחים חד-משמעיים או הזרקת אותו לתוך בארות. ההצלחה של פרויקטים מ"ר נשענת לחלוטין על גיאולוגיה תת-קרקעית. אגן Recharges עובד הכי טוב כאשר ממוקמים על פני אדמה חול עם פרויקט עבה, חדיר, עם שכבות קרוב מדי משטח קרוב מדי לזריקת יעיל.

ארגון המזון והחקלאות של האו"ם מספק הנחיות על FLT:0מנד Aquifer Recharge באזורים עקשניים וחצניים למחצה: 1, תוך הדגשת החשיבות של הגיאולוגיה הספציפית של האתר.

מודלים של מים

מודלים מי קרקעיים נומריים (למשל, MODFLOW) דורשים קלט מפורט על מוליכות הידראולית, תשואה מסוימת, ו- אחסון coefficient ברחבי מתחם המודל. פרמטרים אלה נגזרים מניתוחים בגודל דגנים, בדיקות משאבה, סקרים גיאופיזיים. ייצוג מדויק של אדמה ושכבת סלע חיוני לסימול כיצד aquifers מגיב לשאיבה ואקלים.

עמידות אקלים

שינויי אקלים משנים את דפוסי המשקעים, מה שהופך אותו חיוני להבנה אילו אקוויפרים יכולים לטבול בצורות. Aquifers עם יכולת אחסון גבוהה וטעינה מהירה (למשל, aquifers alluvial aquifers) יכול לטעון במהירות במהלך סערות אינטנסיביות אבל עשוי גם לנקז מהר יותר.אלה עם טעינה מהירה יותר (למשל, שברומת אקרפרים) עשויים לספק אסטרטגיות יציבות יותר לאקלים קצר יותר.

מסקנה: הגיאולוגיה כאריזר השקט של מאגרי מים קרקע

סוגי סבון וסולק אינם מיכלים פסיביים; הם מסדירים באופן פעיל את התנועה ואת אחסון של מי קרקע סנדי ואבני חול חד-משמעיות מאפשרים טעינה מהירה אך מציעים החזקת מים מוגבלת. ⁇ אדמה ופצלים להאט חדירה אבל יכול להגן על איכות המים ולספק אחסון ארוך טווח בשכבות מחוסמות. Limestone וסלעים געשיים ליצור מערכות heterogeneous מורכבות שמרתיעות אפשרות פשוטה לניהול מים, לא-קיימא.

ניהול יעיל של משאבי קרקע דורש תפיסה מוצקה של הגיאולוגיה המקומית, בשילוב עם מעקב מתמשך של רמות מים ואיכות. על ידי כבוד ההשפעה הבסיסית של אדמה וסוגי סלע על יכולת טעינה ואחסון של אקוויפר, קהילות יכולות לקבל החלטות מושכלות המבטיחות מים זמינים לדורות הבאים.