Уровень грунтовых вод — это верхняя поверхность зоны насыщения . Зона насыщения — это место, где поры и трещины земли насыщены грунтовыми водами , [1] которые могут быть пресными, солеными или солоноватыми, в зависимости от местности. Ее также можно просто объяснить как глубину, ниже которой земля насыщена.
Уровень грунтовых вод — это поверхность, где напор воды равен атмосферному давлению (где манометрическое давление = 0). Его можно визуализировать как «поверхность» подземных материалов, которые насыщены грунтовыми водами в данной окрестности. [2]
Грунтовые воды могут быть из осадков или из грунтовых вод, впадающих в водоносный горизонт. В районах с достаточным количеством осадков вода просачивается через поры в почве, проходя через ненасыщенную зону. По мере увеличения глубины вода заполняет больше пор в почве, пока не будет достигнута зона насыщения. Ниже уровня грунтовых вод, в фреатической зоне (зоне насыщения), слои проницаемой породы, которые дают грунтовые воды, называются водоносными горизонтами . В менее проницаемых почвах, таких как плотные коренные породы и исторические отложения озерного дна, уровень грунтовых вод может быть сложнее определить.
«Уровень грунтовых вод» и « уровень воды » не являются синонимами. Если более глубокий водоносный горизонт имеет более низкопроницаемую единицу, которая ограничивает восходящий поток, то уровень воды в этом водоносном горизонте может подняться до уровня, который больше или меньше фактического уровня грунтовых вод. Уровень воды в этой более глубокой скважине зависит от давления в более глубоком водоносном горизонте и называется потенциометрической поверхностью , а не уровнем грунтовых вод. [2]
Уровень грунтовых вод может меняться из-за сезонных изменений, таких как осадки и эвапотранспирация . В неразвитых регионах с проницаемыми почвами, которые получают достаточное количество осадков, уровень грунтовых вод обычно имеет уклон в сторону рек, которые отводят грунтовые воды и снижают давление в водоносном горизонте. Родники , реки , озера и оазисы возникают, когда уровень грунтовых вод достигает поверхности. Грунтовые воды, поступающие в реки и озера, определяют базовый уровень воды в водоемах. [3]
В пределах водоносного горизонта уровень грунтовых вод редко бывает горизонтальным, но отражает рельеф поверхности из-за капиллярного эффекта ( капиллярной каймы ) в почвах , отложениях и других пористых средах . В водоносном горизонте грунтовые воды текут из точек с более высоким давлением в точки с более низким давлением, и направление потока грунтовых вод обычно имеет как горизонтальную, так и вертикальную составляющую. Наклон уровня грунтовых вод известен как «гидравлический градиент», который зависит от скорости, с которой вода добавляется и удаляется из водоносного горизонта, и проницаемости материала. Уровень грунтовых вод не всегда имитирует топографию из-за изменений в подстилающей геологической структуре (например, складчатая, разломная, трещиноватая коренная порода).
Верхний уровень грунтовых вод (или верховой водоносный горизонт) — это водоносный горизонт, который находится выше регионального уровня грунтовых вод. Это происходит, когда над основным уровнем грунтовых вод/водоносным горизонтом, но ниже поверхности земли, находится непроницаемый слой горных пород или осадков ( водоупор ) или относительно непроницаемый слой ( водоупор ). Если поток верхового водоносного горизонта пересекает поверхность, например, у стенки долины, вода выбрасывается в виде источника .
На низколежащих океанических островах с пористой почвой пресная вода имеет тенденцию собираться в линзовидных бассейнах поверх более плотной морской воды , вторгающейся с боков островов. Такая пресноводная линза острова, а следовательно, и уровень грунтовых вод, поднимаются и опускаются с приливами.
В некоторых регионах, например, в Великобритании или Калифорнии , зимние осадки часто выше летних , и поэтому запасы грунтовых вод не полностью пополняются летом. Следовательно, уровень грунтовых вод летом ниже. Эта разница между уровнем зимних и летних грунтовых вод известна как «зона прерывистого насыщения», где уровень грунтовых вод будет колебаться в ответ на климатические условия.
Ископаемая вода — это грунтовая вода, которая оставалась в водоносном слое в течение нескольких тысячелетий и встречается в основном в пустынях . Она не возобновляется современными осадками из-за своей глубины под поверхностью, и любое ее извлечение вызывает постоянное изменение уровня грунтовых вод в таких регионах.
Большинству культур необходим уровень грунтовых вод на минимальной глубине. [6] Для некоторых важных продовольственных и волокнистых культур была создана классификация [7], поскольку на меньшей глубине урожайность культур снижается. [8]
Близкое расположение грунтовых вод к поверхности влияет на выемку грунта, дренаж, фундаменты, колодцы и поля выщелачивания (в районах, где нет муниципального водоснабжения и канализации) и многое другое.
Когда раскопки происходят достаточно близко к уровню грунтовых вод, чтобы достичь его капиллярного действия, грунтовые воды должны быть удалены во время строительства. Это заметно в Берлине , который построен на песчаной, болотистой почве, а уровень грунтовых вод обычно находится на 2 метра ниже поверхности. Розовые и голубые трубы часто можно увидеть, как грунтовые воды отводятся со строительных площадок в реку Шпрее (или каналы). [ необходима цитата ]