Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑gray1

Pochodzenie wód podziemnych

Wody podziemne to wszystkie wody znajdujące się pod powierzchnią ziemi w porach i szczelinach skał skorupy ziemskiej. Są na różnej głębokości i cechują się odmiennymi właściwościami fizykochemicznymi. Wody występujące płytko pochodzą przede wszystkim z infiltracjiinfiltracjainfiltracji (przesiąkania) wód opadowych, roztopowych oraz (w dużo mniejszym stopniu) kondensacji pary wodnej. Zjawisko infiltracji zachodzi najszybciej w skałach przepuszczalnych (np. spękanych wapieniach) i luźnych - piaskach i żwirach. Skały zwięzłe, które mają ograniczoną przepuszczalności, np. gliny i iły spowalniają lub nawet przerywają ten proces. Powstawanie wód podziemnych na większych głębokościach może być uzależnione również od innych procesów, np. wydzielania wód z roztworów magmowych, zachowania w skałach osadowych pozostałości dawnych wód powierzchniowych lub wód infiltrujących w minionych epokach geologicznych. Wody podziemne występujące w kawernach i kanałach powstałych wskutek agresywnego ługowania skał łatwo rozpuszczalnych krasowienia, przede wszystkim węglanowych np. wapieniach. Występowanie wód podziemnych jest ściśle powiązane z budową geologiczną.

bg‑gray1

Typy wód głębinowych w zależności od genezy

Ze względu na genezę wód głębinowych wyróżnia się cztery rodzaje wód: reliktowe, juwenilne, metamorficzne i kondensacyjne.

RlPmpkbzgv5pH
Wody reliktowe Pochodzą z dawnych epok geologicznych. Znajdują się w tzw. pułapkach geologicznych odizolowane całkowicie utworami nieprzepuszczalnymi i zachowane w skałach osadowych. Są pozostałością po istniejących niegdyś morzach lub jeziorach. Występują na znacznych głębokościach, dlatego nie biorą udziału w cyklu hydrologicznym. W związku z brakiem zasilania przez wody opadowe i długotrwałym kontaktem ze skałami wody te są silnie zmineralizowane. Spośród nich można wyróżnić:
  • wody sedymentacyjne - dawne wody infiltracyjne, uwięzione w skonsolidowanych osadach;
  • wody infiltracyjne - uwięzione w skałach w minionych epokach geologicznych na skutek np. ruchów masowych, tworzą się poprzez przesiąkanie do ziemi wód opadowych, roztopowych oraz powierzchniowych (rzek i jezior), dzięki licznym szczelinom oraz porowatości skał wody te krążą nieustannie w przypowierzchniowych warstwach skorupy ziemskiej., Wody juwenilne To wody pomagmowe pochodzące z kondensacji pary wodnej wyzwalającej się z ekshalacji wulkanicznych., Wody metamorficzne Powstają w procesach przeobrażania skał., Wody kondensacyjne Powstają wskutek kondensacji pary wodnej w przypowierzchniowych warstwach gruntu lub w glebie. Są charakterystyczne dla obszarów klimatu zwrotnikowego suchego, gdzie występują duże dobowe wahania temperatury, a skondensowana para wodna stanowi główne źródło zasilania wód podziemnych. Powstają tylko w obecności "jądra", na którym mogą gromadzić się krople wody. Biorą one niewielki udział w zasilaniu wód podziemnych kuli ziemskiej. Mogą stanowić aż do 50% ogólnej ilości wód podziemnych.
bg‑gray1

Rozmieszczenie wód w gruncie

Rozmieszczenie wody w gruncie jest nierównomierne. Blisko powierzchni tylko część wolnych przestrzeni wypełnia woda. Tę płytką strefę określa się jako strefę aeracji. Jest to strefa położona między powierzchnią ziemi a zwierciadłem wód podziemnych. Przesiąkają przez nią wody opadowe. Nie jest ona jednak całkowicie pozbawiona wody. Występuje tam woda w postaci pary wodnej wypełniającej przestwory skalne, woda wolna szybko przesiąkająca przez pory i szczeliny, woda błonkowata otaczająca ziarna mineralne, woda higroskopowa zaabsorbowana przez stałe cząstki gruntu oraz woda kapilarna podsiąkająca od zwierciadła wód podziemnych. W strefie aeracji istnieje możliwość występowania wody zawieszonej, która gromadzi się ponad niewielką warstwą skał o mniejszej przepuszczalności.

Poniżej tej strefy większość wolnych przestrzeni wypełnione jest przez wodę. Jest to strefa, którą nazywamy strefą nawodnienia, czyli saturacji. W jej obrębie można wyróżnić warstwy wodonośne. Są to warstwy skał porowatych, których wolne przestrzenie, pory, szczeliny i próżnie krasowe wypełnia woda. Udział wolnych przestrzeni w skałach określamy jako porowatość.

W obrębie strefy saturacji występować mogą wody przypowierzchniowe, gruntowe, wgłębne i głębinowe.

RoIOktCBacYLt
Wody przypowierzchniowe (zwane też wodami wierzchówki) Wody podziemne występujące płytko pod powierzchnią ziemi; z reguły są zanieczyszczone, dlatego nie nadają się do spożycia; wody te są niezbędne do życia roślin., Wody gruntowe Położone poniżej strefy aeracji, zasilane przez wody opadowe i gromadzące się w warstwach wodonośnych zbudowanych z piasku, żwiru lub spękanych skał. Ich zwierciadło wykazuje znaczne wahania okresowe, szczególnie po długotrwałych opadach lub suszy. Zalegają na większych głębokościach niż wody zaskórne. Nie podlegają bezpośrednim wpływom czynników atmosferycznych. Wody te nie podlegają zmianom temperatury w ciągu doby, cechuje je równowaga termiczna. Temperatura ich zmienia się w zależności od pór roku., Wody wgłębne Położone poniżej warstw nieprzepuszczalnych, zasilane wodami przesiąkającymi przez szczeliny uskoków tektonicznych, okna hydrogeologiczne albo wychodnie skał przepuszczalnych. Czasami wody wgłębne znajdują się pod ciśnieniem hydrostatycznym ze względu na zasilanie na obszarach leżących wyżej. Ze względu na izolację od warunków zewnętrznych nie podlegają wahaniom temperatury lub zaznaczają się tylko zmiany sezonowe., Wody głębinowe Zalegają bardzo głęboko; są to głównie wody reliktowe, niebiorące udziału w cyklu hydrologicznym. Ich ilość jest stała, należą do wód nieodnawialnych. Z reguły mają wysoką mineralizację. Często są zasolone.
R14Cy32LtXJOS1
Strefy aeracji (napowietrzenia) i saturacji (nasycenia wodą). Strefa aeracji jest to strefa położona między powierzchnią ziemi, a zwierciadłem wód podziemnych. Poniżej tej strefy większość wolnych przestrzeni wypełnione jest przez wodę. Jest to strefa, którą nazywamy strefą nawodnienia, czyli saturacji.
Źródło: Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z., Hydrologia ogólna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2017.
bg‑gray1

Występowanie wód podziemnych

Występowanie wód podziemnych jest ściśle związane z litosferą. Skały, w których możliwe jest gromadzenie się wód podziemnych nazywamy skałami wodonośnymi lub przepuszczalnymi. Woda najlepiej infiltruje, czyli przesiąka przez skały okruchowe luźne: piaski i żwiry. Na stopień przepuszczalności podłoża ma wpływ nie tylko rodzaj skały i jej porowatość, lecz także stopień nawilgocenia oraz stopień pokrycia roślinnością. Na przykład gleby suche mogą w pierwszej fazie deszczu przyjmować cały opad. Po nasączeniu wodą stają się one mniej przepuszczalne.

Występowanie i ilość wód podziemnych zależy także od zmian temperatury powietrza i opadów atmosferycznych. Ulegają one przynajmniej częściowemu zamarzaniu. Ich poziom zmienia się intensywnie w zależności od warunków klimatycznych. Przykładem są wody zawieszone. Występują nad skałami nieprzepuszczalnymi i charakteryzują się dużą zmiennością poziomu w zależności od ilości opadów oraz intensywności parowania.

Kierunek przepływu wód podziemnych jest zależny od ukształtowania i nachylenia powierzchni warstw nieprzepuszczalnych, będących podstawą skał nasyconych wodą. Woda odpływa w kierunku nachylenia powierzchni warstw nieprzepuszczalnych, a w tych miejscach, gdzie powierzchnia tworzy zagłębienia i odpływu nie ma,  powstają zbiorniki wód podziemnych. Gdy warstwa wodonośna dochodzi do powierzchni ziemi, tworzą się obszary bagienne.

Część wód podziemnych występuje także w postaci lodu. Na rozległych obszarach północnej Azji i Ameryki występuje zjawisko wieloletniej zmarzliny. Do głębokości 500 m, a miejscami nawet głębiej, wody podziemne występują w stanie stałym tworząc wraz z zamarzniętymi skałami warstwę nieprzepuszczalną.

Słownik

infiltracja
infiltracja

inaczej wsiąkanie, przenikanie substancji płynnej lub gazowej przez pory i kanaliki substancji stałej

porowatość
porowatość

cecha skał wynikająca z obecności w nich porów, czyli niewielkich wolnych przestrzeni między poszczególnymi ziarnami minerałów

spąg
spąg

dolna powierzchnia warstwy skalnej, pokładu lub wyrobiska