Wody podziemne

Wody podziemne to wody, zalegające pod powierzchnią Ziemi na różnych głębokościach i powstałe na skutek różnych procesów geologicznych. Ich łączna objętość wynosi ok. 16,5 tys. km³, co stanowi ok. 0,01‰ ogólnej objętości zasobów hydrosfery na Ziemi. Strefa nasycenia wodami podziemnymi nosi nazwę strefy saturacji, a położona jest poniżej strefy nasycenia powietrzem glebowym i innych gazów czyli strefy aeracji. W strefie aeracji mogą występować wody, ale tylko jako wody zawieszone albo związane (woda higroskopijna, woda błonkowa, woda kapilarna). Miejsce wypływu wód podziemnych na powierzchnię w zależności od obfitości wypływu to źródło, młak lub wysięk.

I. Strefa aeracji

Wody higroskopijne – znajdują się pod działaniem sił adsorpcji – cząstki gruntu mają zdolność skupiania na swej powierzchni drobin gazów, cieczy. Im mniejsza średnica cząstek gruntu tym te siły są większe. Wody te pod względem własności fizycznych przypominają bardziej ciało stałe niż ciecz. Ich przemieszczanie w profilu glebowym jest utrudnione.
Wody błonkowate – otaczają cząstki gruntu warstwą grubszą niż wody higroskopijne i nie są z nim tak silnie związane. Poddawane są siłom elektrycznym – cząstki gruntu oddziałują przyciągająco na dipolowe cząstki gruntu. Właściwości fizyczne są zbliżone do wody wolnej. Mogą zawierać w sobie wody higroskopijne.
Wody kapilarne – ich występowanie wynika z sił działających na granicy ciała stałego i cieczy. Na styku tych faz występuje zjawisko włosowatości, czyli podsiąkania wody w wąskich szczelinach. Wody te występują pomiędzy strefą aeracji i saturacji tworząc strefę przejściową. Mogą też tworzyć się w strefie saturacji jako swoiste „soczewki” podczas przesiąkania wód opadowych w głąb gleby lub w czasie gwałtownych zmian poziomu zwierciadła wód gruntowych.

Wody opisane powyżej, z uwagi na fakt, że oddziaływają na nie różne siły nazywamy ogólnie wodami związanymi. Pozostałe rodzaje wód są to tzw. wody wolne.

Wody wsiąkowe – są to najczęściej wody opadowe, które przesiąkają przez środowisko przepuszczalne do momentu osiągnięcia warstwy nieprzepuszczalnej lub strefy saturacji.
Wody zawieszone – tworzą się nad soczewkami nieprzepuszczalnego gruntu pogrążonymi w przepuszczalnym podłożu. Gdy znajdują się blisko powierzchni ziemi mogą okresowo zanikać w wyniku intensywnej ewapotranspiracji i braku zasilania wodami wsiąkowymi.

II. Strefa saturacji

Wody przypowierzchniowe – występują w miejscach płytkiego zalegania warstw nieprzepuszczalnych. Miejscami mogą wychodzić na powierzchnię ziemi tworząc zabagnienie terenu. Najczęściej spotykane w bezodpływowych wklęsłościach terenu lub płaskich dnach dolin rzecznych. Bardzo silnie uzależnione od opadów atmosferycznych charakteryzują się dużymi wahaniami poziomu. Skład chemiczny wód wynika z chemizmu opadów atmosferycznych. Z racji płytkiego zalegania podlegają wpływom atmosfery, a szczególnie zmianom temperatury. Często są w zasięgu strefy korzeniowej roślin i mogą służyć jako środek transportu rozpuszczalnych substancji pokarmowych. Tworzą wraz z glebą siedlisko życia bogatej gatunkowo fauny.
Wody gruntowe – są oddzielone strefą aeracji znacznie grubszą niż wody przypowierzchniowe. Strefa ta sprawia, że własności fizyczne i właściwości chemiczne są bardziej stabilne. Wpływ wahań temperatury powietrza atmosferycznego na temperaturę wody zaznacza się do głębokości ok. 20 m. poniżej powierzchni terenu. Wielkość opadów atmosferycznych ma znaczenie dla ilościowego składu chemicznego wód. Gdy opady nie występują poziom wód obniża się, następuje zagęszczanie substancji rozpuszczonych, a więc wzrasta stężenie. Stałość składu chemicznego pod względem jakościowym jest zapewniona przez znaczną strefę aeracji. Strefa ta posiada właściwości filtracyjne i substancje rozpuszczone w opadach są adsorbowane w dużej mierze na cząstkach gruntu. Poziom wód gruntowych podlega wahaniom w cyklach rocznych (pory roku z opadami i okresy suche) i wieloletnich (np. związane z aktywnością Słońca).
Wody wgłębne – są oddzielone od powierzchni ziemi warstwą utworów nieprzepuszczalnych. Zasilane wodami opadowymi przenikającymi przez różnego typu okna hydrologiczne czyli nieciągłości warstw nieprzepuszczalnych. Im głębiej zalegają tym mniej wyraźny jest wpływ atmosfery. Cechy fizyczne i chemiczne zmieniają się na przestrzeni wieków geologicznych.
Wody głębinowe – są izolowane od powierzchni ziemi wieloma warstwami nieprzepuszczalnymi. Podlegają powolnym ruchom dyfuzyjnym. Są to najczęściej stare wody sedymentacyjne lub reliktowe, które zostały chwycone w nieprzepuszczalną pułapkę. Z uwagi na brak łączności z innymi warstwami wodonośnymi ich zasoby są nieodnawialne. Z reguły wody te charakteryzują się wysokim stopniem mineralizacji.

Opisane powyżej zasadnicze typy wody wolnej dzielą się na rodzaje, zależnie od próżni skalnych, w których one występują. To kryterium pod względem wagi dla własności, dynamiki i reżimu wód podziemnych jest stawiane na drugim miejscu. Tak więc każdy typ może występować w trzech rodzajach, jako wody porowe, szczelinowe, krasowe. Rodzaje z kolei dzielimy na odmiany zależnie od innych kryteriów, jak: facja utworów wodonośnych, morfologia terenu, tektonika itd. Można więc mówić o wodach aluwialnych, wydmowych, sandrowych, pokryw zwietrzelinowych, pogrzebanych rynien, pradolin itp.

Podział wód ze względu na sposób powstania:

a) wody infiltracyjne – powstają wskutek przesiąkania wody przez szczeliny w glebie i

warstwach skalnych

b) wody kondensacyjne – czyli takie, których przyczyną powstania było skraplanie pary wodnej w

przypowierzchniowych warstwach gruntu,

c) wody juwenilne – czyli wody, które powstają z magm wydostających się z głębi Ziemi

d) wody reliktowe – w przeszłości geologicznej zostały uwięzione w warstwach skalnych i przez

to nie miały kontaktu z otoczeniem przez długi okres czasu.

Źródło

Źródłem nazywamy naturalny, samoczynny i skoncentrowany wypływ wód podziemnych na powierzchnię terenu. Miejsce wypływu uwarunkowane jest budowa geologiczną i rzeźbą terenu.

W zależności od tego, czy wody wypływają pod wpływem siły ciężkości czy pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego źródła dzielmy na:

a) źródła zstępujące:

– źródła warstwowe – powstają w miejscu, gdzie powierzchnia terenu przecina warstwę

wodonośną;

– źródła osuwiskowe – powstają u czoła osuwiska i zasilane są przez wody płynące pod

osuwiskiem;

– źródła przelewowe – powstałe w wyniku wypełnienia warstwy wodonośnej do takiego

poziomu, że zwierciadło wód przecina się z powierzchnia terenu;

– źródła szczelinowe – powstają w miejscu, gdzie powierzchnia terenu przecina szczelinę

znajdującą się w obrębie litych skał;

– źródła dolinne – powstające na dnie lub na zboczu doliny, w miejscu przecięcia się

powierzchni doliny ze zwierciadłem wód gruntowych;

b) źródła wstępujące:

– źródła szczelinowe – powstające w miejscu, gdzie powierzchnia terenu przecina szczelinę,

której wylot jest położony wyżej niż kanały doprowadzające;

– źródła uskokowe – powstające, gdy warstwa wodonośna jest przerwana przez skały

nieprzepuszczalne wskutek ruchów tektonicznych, a woda przepływa szczeliną uskokowa i

wydostaje się na powierzchnię ziemi;

– źródło dolinne – tworzące się wskutek wcięcia doliny rzecznej w warstwę wodonośną.

Gejzery

Rodzaj gorącego źródła, które gwałtownie wyrzuca słup wody i pary wodnej. Wybuchy gejzerów są dość regularne, ale dla każdego źródła odstępy pomiędzy kolejnymi wybuchami są inne. Woda może być wyrzucana na wysokość nawet 30-70 m. Nazwa gejzer pochodzi od nazwy najbardziej znanego gejzeru na Islandii Geysir. Zaś jego nazwa pochodzi od islandzkiego słowa gjósa = \\’tryskać, wybuchać\\

Rodzaje gejzerów

fontannowe (fountain geysers) – wybuch następuje z niewielkiego zbornika wodnego, najczęściej jest to seria gwałtownych i intensywnych wytrysków,

stożkowe (cone geysers) – wybuch następuje z małego stożka, który utworzył się z wytrącających się osadów (zobacz: przegląd zagadnień z zakresu geografii, gejzeryt), zazwyczaj są to spokojne wyrzuty wody, trwające od kilku sekund do kilku minut