Grundwasser im Wasserkreislauf (mit Diagramm)

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über das Grundwasser im Wasserkreislauf.

Das Grundwasser ist ein Bestandteil des gesamten Wasserkreislaufs der Erde. Für alle praktischen Zwecke stammt das Grundwasser aus Oberflächenwasser. Wasser dringt durch natürliche Aufladeprozesse in den Boden ein. Niederschläge, Wasser aus dem Bachlauf, Stauseen und Seen sind die Infiltrationsquellen. Auch die Oberflächenbewässerung trägt zur künstlichen Aufladung bei.

Dieses infiltrierte Wasser bewegt sich dann unter der Schwerkraft weiter in den Boden. Wenn eine Sättigungszone erreicht ist, beginnt das Wasser seitlich zu fließen. Die Fließrichtung wird durch die hydraulischen Randbedingungen gesteuert.

Grundwasseraustritt bedeutet Rückführung von Wasser aus der Erdoberfläche, meist in Gewässern, in Form von Quellen und Versickern in Bächen. Verdunstung und Transpiration sind andere Entladungsarten. Die künstliche Ableitung erfolgt in Form von Grundwasserpumpen. Der in Abb. 16.2 dargestellte hydrologische Zyklus macht den Beitrag des Grundwassers klar.

Grundsätzlich ist alles Grundwasser in Bewegung. Das Grundwasser bewegt sich in Reaktion auf einen hydraulischen Gradienten auf dieselbe Weise wie Wasser, das in einem offenen Kanal oder in einem Rohr fließt. Die Strömung des Grundwassers wird jedoch durch Reibung mit dem porösen Medium, durch das es fließt, merklich eingeschränkt. Dies führt zu niedrigen Geschwindigkeiten und hohen Kopfverlusten. Die Geschwindigkeiten variieren von wenigen Zentimetern pro Jahr bis zu wenigen Metern pro Tag.

Wie aus Abb. 16.2 ersehen werden kann, dienen durchlässige Unterbodenschichten als Leitung für die Übertragung von Wasser. Es dient auch als Grundwasserspeicher, indem es Wasser für verschiedene Zeiträume speichert. Damit ist der hydrologische Zyklus abgeschlossen. Wenn sich genügend Wasserdampf in der Atmosphäre sammelt, wiederholt sich der Zyklus erneut.

Die Grundwasserkomponenten im Wasserkreislauf für jedes Gebiet können durch eine Gleichung dargestellt werden:

∆s = Aufladen - Entladen

In dieser Gleichung repräsentiert ∆s die Veränderung der Grundwasserspeicherung im Untersuchungszeitraum. Akademisch über einen langen Zeitraum und unter natürlichen Bedingungen wird ∆s gleich Null sein, da das Aufladen der Entladung entspricht. Aufgrund menschlicher Aktivitäten ist dies jedoch selten der Fall, wodurch künstliche Wiederaufladung hinzugefügt wird und Entladungen die Komplexität der Gleichung verursachen.

Wenn die Grundwasserspeicherung in einem Gebiet am Ende des ausgewählten Zeitraums geringer ist als zu Beginn, wird angezeigt, dass die Entladung die Wiederaufladung überschritten hat. Übersteigt dagegen der Grundwasserspeicher am Ende des Zeitraums das am Anfang, wird die Wiederaufladung als über den Abfluss hinaus angezeigt.

Begriffe auf der rechten Seite der obigen Gleichung (1), nämlich Aufladen und Entladen, sind wie folgt aufgebaut:

Aufladen in Aquifers:

Das Aufladen aus natürlichen Quellen umfasst Folgendes:

(i) tiefe Perkolation aus Niederschlag:

Das tiefe Durchsickern von Niederschlag ist eine der wichtigsten Quellen der Grundwasserneubildung. Die Menge an Wiederaufladung in einem bestimmten Gebiet wird durch die vegetative Abdeckung, die Topographie und die Beschaffenheit der Böden beeinflusst. sowie die Art, Intensität und Häufigkeit des Niederschlags.

ii) Versickerung aus Bächen und Seen:

Das Versickern aus Bächen, Seen und anderen Gewässern ist eine weitere wichtige Quelle der Wiederaufladung. In der feuchten Jahreszeit, wenn der Grundwasserspiegel hoch sein kann, kann der Einfluss der Versickerung begrenzt sein. In und in Gegenden, in denen der gesamte Fluss der Strömung zu einem Aquifer verloren gehen kann, kann das Versickern von großer Bedeutung sein.

(iii) Unterlauf von einem anderen Aquifer:

Ein Aquifer kann durch Unterlauf eines in der Nähe befindlichen, hydraulisch verbundenen Aquifers aufgeladen werden.

(iv) künstliche Wiederaufladung:

Eine künstliche Wiederauffüllung des Grundwassers kann durch geplante Systeme erfolgen oder unvorhergesehen oder unbeabsichtigt sein. Geplante Hauptbeiträge für das Grundwasserreservoir können durch Ausbreitung von Boden, Versickerungsteichen und Wiederauffüllungsbohrungen erfolgen.

Bewässerungsanwendungen und andere sanitäre und häusliche Tätigkeiten haben eine ähnliche, jedoch in der Regel unbeabsichtigte Wirkung. Das Versickern von Stauseen, Kanälen, Entwässerungsgräben, Teichen und ähnlichen Strukturen zur Wassereinlagerungen und -beförderung kann lokale Quellen für eine wichtige Grundwasserneubildung sein. Die Wiederaufladung aus solchen Quellen kann das Grundwasserregime über einen beträchtlichen Bereich vollständig ändern.

Grundwasserentladung:

Verluste aus dem Grundwasserreservoir treten auf vier Arten auf:

(i) Versickern zu Streams:

In bestimmten Bereichen von Bächen und zu bestimmten Jahreszeiten kann Grundwasser in Bäche abfließen und ihre Basisflüsse aufrechterhalten. Dieser Zustand ist in feuchten Gebieten häufiger als in trockenen oder halbtrockenen Gebieten.

(ii) Strömung aus Federn:

Quellen gibt es dort, wo der Wassertisch die Landoberfläche oder einen begrenzten Aquiferauslass mit der Oberfläche schneidet.

(iii) Verdampfung und Transpiration

Grundwasser kann durch Verdunstung verloren gehen, wenn der Wasserspiegel nahe genug an der Landoberfläche ist, um den Fluss durch Kapillaraufstieg aufrechtzuerhalten. Pflanzen können auch Grundwasser aus dem Kapillarrand oder der gesättigten Zone ableiten.

(iv) künstliche Entladung:

Brunnen und Abflüsse werden künstlich aus der Grundwasserspeicherung entfernt und sind in einigen Gebieten für den erheblichen Abbau verantwortlich.