Grundwasserleiter sind unterirdische Gesteinsschichten, die mit Grundwasser gesättigt sind. Der Aquifer kann porös und durchlässig sein und enthält gebrochenen Kalkstein, Schluff, Kies und Sand. Hydrogeologie ist die Untersuchung der Aquifercharakterisierung und des Wasserflusses im Aquifer. Zerbrochene Gesteine wie säulenartige Basalte bilden einen großen Aquifer. Ein Aquifer ist kein unterirdischer Fluss, sondern eine poröse Schicht aus Gestein. Aquifere sind unterschiedlich tief und diejenigen, die näher an der oberen Schicht liegen, die hauptsächlich für Bewässerung und Wasserversorgung genutzt wird, werden durch Regenwasser ergänzt. Einige Grundwasserleiter werden von Einheimischen wie den Aquiferen entlang der Küste von Ländern wie Israel und Libyen übernutzt. Eine erhöhte Nutzung kann den Grundwasserspiegel und die Verunreinigung des Grundwassers mit Salzwasser aus dem Meer senken. In 2013 wurden in Südafrika, China, Australien und Nordamerika viele Süßwasseraquifere entdeckt, die über eine halbe Million Kubikkilometer salzarmes Wasser enthalten.
Der Unterschied zwischen gesättigten und ungesättigten Aquiferen
Obwohl Grundwasserleiter kein frisches Wasser haben, ist Grundwasser in allen oberflächennahen Schichten der Erde vorhanden. Die Erdoberfläche ist in zwei Regionen unterteilt, die ungesättigte Zone oder die vadose Zone, die voll von mit Luft gefüllten Lufttaschen ist, und die phreatische Zone oder gesättigte Zone, die mit Wasser gefüllte Räume aufweist. In gesättigten Zonen ist der Druck des Wassers gewöhnlich höher als der atmosphärische Druck. Der Grundwasserspiegel stellt einen Punkt dar, an dem der Wasserdruck dem atmosphärischen Druck entspricht. Ungesättigte Zonen treten immer auf dem Grundwasserspiegel auf, wo die Druckhöhe negativ ist und das Wasser, das die Poren des Wassermaterials gefüllt hat, abgesaugt wird. In der ungesättigten Region wird Wasser durch Oberflächenhaftkraft gehalten, und es steigt über den Grundwasserspiegel durch Kapillarwirkung an, um die kleinere Zone oberhalb der gesättigten Zone durch einen Prozess, der Spannungssättigung genannt wird, zu sättigen. Das in der Kapillare vorhandene Wasser verringert sich mit zunehmender Entfernung von der gesättigten Region. Der Druck in den Kapillaren hängt von der Größe der Bodenporen ab. Der Kapillarkopf ist weniger in sandigem Boden als in Tonboden, der kleinere Poren hat.
Der Unterschied zwischen Aquitards und Aquifers
Aquifere sind die gesättigten Zonen der Sub-Oberfläche, die eine angemessene Menge an Wasser zu den Quellen und Brunnen produziert. Aquitard ist die Zone in der Kruste, die den Wasserfluss von einem Grundwasserleiter zum nächsten verhindert. Ein Aquitard besteht aus nicht porösem Gestein oder Ton mit geringer hydraulischer Leitfähigkeit. Ein undurchlässiger Aquitard wird Aquifuge oder Aquiciude genannt. In Gebirgsregionen sind die Aquifere unkonsolidierte Alluvien, die aus horizontalen Schichten bestehen, die aus zahlreichen Materialien bestehen, die durch Wasser abgelagert werden. Im Querschnitt sieht das Alluvium wie eine alternierende Schicht aus groben und feinen Materialien aus.
Begrenzte Aquifere
Es gibt zwei Arten von Aquiferen, den unbeschränkten Aquifer und den eingegrenzten mit einer kleinen, halb eingeschlossenen Schicht zwischen den beiden. Der unbeschränkte Aquifer wird auch als phreatische Schichten bezeichnet, da sich die obere Schicht auf der phreatischen Oberfläche befindet. Typischerweise sind alle oberflächennahen Aquifere unbeschränkt, was bedeutet, dass die Begrenzungsschicht fehlt. Ein Peached ist das Grundwasser, das sich über den Schichten anhäuft. Ein geteerter und ein unbeschränkter Aquifer sind ähnlich, der einzige Unterschied zwischen ihnen ist ihre Größe; Peached sind viel kleiner. Begrenzte Aquifere sind diejenigen, die von einer begrenzenden Schicht überlagert sind. Die Begrenzungsschicht schützt den Aquifer vor Oberflächenkontamination.
Ein Aquifertest kann verwendet werden, um den begrenzten Aquifer von dem unbeschränkten zu unterscheiden. Die eingeschlossenen haben niedrigere Lagerfähigkeitswerte, was bedeutet, dass diese Schicht Wasser unter Verwendung des Aquiferen-Matrix-Expansionsmechanismus und der Kompressibilität von Wasser speichert. Der Wert der Speicherfähigkeit einer unbeschränkten Zone liegt über 0.01%, was bedeutet, dass sie helfen, das gespeicherte Wasser freizusetzen.
Die Quelle des Grundwassers
Grundwasser existiert in den unterirdischen Flüssen, die normalerweise in Höhlen gebildet werden, in denen Wasser frei fließen kann. Diese Flüsse bilden sich in erodierten Kalksteinregionen, die als Karsttopographie bezeichnet werden und einen winzigen Prozentsatz der Kruste ausmachen. Die porösen Räume von Felsen sind normalerweise mit Wasser gefüllt, das für kommunale, landwirtschaftliche oder industrielle Zwecke abgepumpt wird. Eine gebrochene Gesteinseinheit mit geringer Porosität kann einen zuverlässigen Aquifer schaffen, vorausgesetzt, sie hat eine ausreichende hydraulische Leitfähigkeit, um die Wasserbewegung zu unterstützen. Porosität ist entscheidend, aber ohne hydraulische Leitfähigkeit kann ein Gestein kein Grundwasserleiter sein. Die Steine in Deccan-Fallen in West-Zentral-Indien haben eine hohe Porosität mit geringer Durchlässigkeit, was diese Steine zu schlechten Grundwasserleitern macht. Die mikroporöse Kreide in Südostengland hat eine geringe Durchlässigkeit und eine hohe Porosität. Der Riss- und Mikrozerklüftungsprozess, den sie durchlaufen, verleiht ihnen die enormen wasserabgebenden Eigenschaften.
Menschliche Ausbeutung von Aquiferen
Ein großer Teil des Landes der Erde hat einige Grundwasserleiter in beträchtlicher Tiefe unter sich, und diese Grundwasserleiter werden von der in der Region lebenden menschlichen Bevölkerung sehr stark dezimiert. Die durch Regen oder Schnee aufgeladenen Süßwasseraquifere, auch Meteorwasser genannt, werden überbeansprucht und können Salzwasser aus Oberflächengewässern oder verbundenen Grundwasserleitern ansaugen. Die Erschöpfung des Grundwassers ist ein bedeutendes Problem, insbesondere in Gebieten, in denen zu viel gepumpt wird oder in Küstenregionen. An anderen Stellen kann das Wasser durch zahlreiche Mineralgifte wie Arsen kontaminiert sein. In ariden Gebieten nutzen Menschen tiefe Grundwasserleiter für Bewässerungs- und industrielle Zwecke. Zahlreiche Dörfer und Großstädte beziehen ihr Wasser aus Brunnen in den Aquiferen. Aquifere sind in der Landwirtschaft und in menschlichen Siedlungen von entscheidender Bedeutung. Riesige Brunnen bieten industrielle, kommunale und industrielle Wasserversorgung. Zahlreiche Brunnen einer Wasserquelle, auch Brunnenfelder genannt, ziehen Wasser aus den freien und begrenzten Aquiferen. Die Verwendung von Wasser aus tiefen Grundwasserleitern schützt das Grundwasser vor Verunreinigungen. Andere Quellen, so genannte Sammelbrunnen, induzieren die Infiltration des Oberflächenwassers aus Flüssen.
Die Grundwasserleiter, die den Städten nachhaltiges Frischwasser und auch Bewässerungswasser zur Verfügung stellen, befinden sich in Bodennähe und werden von Flüssen und dem meteorischen Wasser wieder aufgeladen, das über die ungesättigten Stoffe in die Grundwasserleiter eindringt. Fossile Grundwasserleiter versorgen viele städtische Gebiete mit Trinkwasser. In Libyen pumpte der größte von Menschen geschaffene Fluss Grundwasser aus den Grundwasservorkommen in der Sahara in alle bevölkerten Städte des Landes. Das große Fluss-Projekt hätte dem Staat eine Menge Geld sparen können, aber die Grundwasserleiter werden in weniger als hundert Jahren versiegen.
