Grundvand i hydrologisk cyklus (med diagram)
Læs denne artikel for at lære om grundvand i hydrologisk cyklus.
Grundvand er en komponent af jordens komplette hydrologiske cyklus. For alle praktiske formål stammer grundvand fra overfladevandskilde. Vand infiltrerer i jorden ved naturlig genopladning. Regn, vand fra strømstrøm, reservoirer og søer er kilderne til infiltration. Overfladevanding bidrager også til kunstig genopladning.
Dette infiltrerede vand bevæger sig derefter videre i jorden under tyngdekraften. Når en mætningszone er nået, begynder vandet at strømme sideværts. Strømningsretningen styres af de hydrauliske grænsevilkår.
Udledning af grundvand repræsenterer vandets retur over jordoverfladen, hovedsagelig i vandlegemer, i form af fjedre og udsivning i vandløb. Fordampning og transpiration er andre udledningsmåder. Kunstig udledning er i form af pumpning af grundvand. Hydrologisk cyklus vist i figur 16.2 gør grundvandsbidraget klart.
I grund og grund er alt grundvand i bevægelse. Grundvand bevæger sig som reaktion på en hydraulisk gradient på samme måde som vand strømmer i en åben kanal eller et rør. Imidlertid begrænses grundvandet strømmen betydeligt ved friktion med det porøse medium, gennem hvilket det strømmer. Dette resulterer i lave hastigheder og store hovedtab. Hastigheden kan variere fra få centimeter om året til få meter om dagen.
Som det fremgår af figur 16, tjener gennemtrængelige underjordiske lag som en ledning til transmission af vand. Det fungerer også som grundvandsreservoir ved at opbevare vand i forskellige perioder. Således er hydrologisk cyklus afsluttet. Når tilstrækkelig vanddamp samles i atmosfæren gentages cyklen igen.
Grundvandets komponenter i hydrologisk cyklus for ethvert område kan repræsenteres ved en ligning:
Δs = genopladning - udladning
I denne ligning repræsenterer Δs ændringen i grundvandsopbevaring i den undersøgte periode. Akustisk vil Δs over en lang periode og under naturlige forhold være nul, da genopladning svarer til udledning. Men på grund af menneskelige aktiviteter sker det sjældent, hvilket tilføjer kunstig genopladning samt forårsager udladning for at gøre ligningen kompleks.
Hvis grundvandets opbevaring i et område er mindre ved afslutningen af den valgte tidsperiode, er udledningen angivet som overskridelse af genopladningen. Tværtimod, hvis opbevaring af grundvand i slutningen af perioden overstiger det i begyndelsen, er genopladning angivet som overskridelse af udledning.
Betingelser på højre side af ligningen (1) ovenfor, nemlig genopladning og udladning er udformet som beskrevet nedenfor:
Genopladning til akviferer:
Genopladning fra naturlige kilder omfatter følgende:
(i) Deep percolation fra nedbør:
Uddybning af nedbør er en af de vigtigste kilder til grundvandsopladning. Mængden af genopladning i et bestemt område påvirkes af vegetativt dækning, topografi og jordbundens natur. såvel som type, intensitet og hyppighed af nedbør.
(ii) Udslip fra vandløb og søer:
Udslip fra vandløb, søer og andre vandlegemer er en anden vigtig kilde til genopladning. I fugtig sæson, når grundvandets niveauer kan være høje, kan indflydelsen af udslip være begrænset. Men i og regioner, hvor hele strømmen af vandløb kan gå tabt for en akvifer, kan udslip være af stor betydning.
(iii) Understrømning fra en anden akvifer:
En akvifer kan genoplades ved understrømning fra en nærliggende, hydraulisk forbundet akvarium.
iv) kunstig genopladning:
Kunstig genopladning til grundvandet kan opnås gennem planlagte systemer eller kan være uforudsete eller utilsigtede. Planlagte væsentlige bidrag til grundvandsreservoiret kan være gennem spredningsområder, infiltrationsdamme og genopladningsbrønde.
Vandingsanvendelser og andre sanitære og indenlandske aktiviteter har en lignende, men normalt utilsigtet virkning. Udsugning fra reservoirer, kanaler, dræningsgrave, damme og lignende vanddæmpnings- og transportstrukturer kan være lokale kilder til større grundvandsopladning. Genopladning fra sådanne kilder kan helt ændre grundvandsregimen over et stort område.
Grundvandafladning:
Tab fra grundvandsreservoiret forekommer på følgende fire måder:
(i) Udslip til vandløb:
I bestemte strækstrækninger og i visse årstider kan grundvandet udløb i vandløb og opretholde deres basisstrømme. Denne tilstand er mere udbredt i fugtige områder end i tørre eller halvtidsområder.
(ii) Flow fra fjedre:
Fjedre eksisterer, hvor vandbordet skærer jordoverfladen eller en begrænset akviferudløb til overfladen.
(iii) Fordampning og transpiration:
Grundvand kan gå tabt ved fordampning, hvis vandbordet er tæt nok til jordoverfladen for at bevare strømmen ved kapillarforøgelse. Desuden kan planter udlede grundvand fra kapillærkanten eller den mættede zone.
(iv) Kunstig udledning:
Brønd og afløb pålægges kunstige tilbagetrækninger på grundvandsoplagring, og i nogle områder er der ansvar for den store udtømning.
