地下水是什么?

如果我告诉你有这样一个东西地下水,你可能会想象地下河流或湖泊。是的,有些洞穴系统确实有这样的事情,但更常见的,地下水是发现填充孔隙空间和小裂缝在地面下的岩石和沉积物(图1)。

地下水是隐藏在地表之下,很多人没有意识到地下水是多么的重要。的淡水总量、地下水更重要比水体(湖泊、河流、溪流)我们看到每天。事实上,地下水占地球的液态淡水的99%(水不包含在冰盖和冰川)(1]。因为我们有这么多的地下水,数十亿人依靠它喝2),地下水还提供了43%的水用于种植我们的食物(3]。

地下岩石和沉积物包含地下水被称为蓄水层。“含水层”这个词来自于拉丁语,在“aqui”意味着“水”和“费雷”意思是“携带。“因此,含水层地下水。如果你挖或钻进入含水层,可以开采地下水,用它来喝酒,灌溉,或许多其他用途。

地下水从哪里来,哪里去了?

水进入含水层(我们称这一过程充电)从雪或雨泡进土壤,或从河流里的水通过河床排水。当补给水向下移动到地面,它必须首先通过不饱和带材料,意义并非完全湿的材料(图1)。最终,水到达含水层(饱和区),孔隙和裂缝(通常在岩石之间,砂或砂砾)充满了水。非饱和区之间的边界和含水层的顶部被称为水位。地下水位可以上下移动根据季节和天气潮湿或干燥。

一旦水进入地面,成为地下水,它不会永远呆在那里。水可以从地面流入河流、湖泊或海洋。当地下水排放到土地、弹簧组成。

有不同种类的含水层吗?

在图1,含水层叫做无侧限,不仅仅因为它是(或关闭),这意味着含水层水从地表进入开放。承压含水层是封闭的地下蓄水层,下面一层不透水(水不能通过)的岩石或沉积物。承压含水层中地下水是经常在压力下,所以当春天或者穿透了含水层,压力释放后,使水被迫上调至地表。我们称这种压力承压水压力。“涌泉”一词指的是法国的阿图瓦地区,在井中钻出承压含水层在十世纪。

我们如何获得地下水?

您可能想知道如何访问地下水可能数百米深。有时水会被迫表面自然,作为一个弹簧(图2一个),或者它可以排入河流或湖泊。然而,大多数时候,我们必须把水表面(称为抽象通过挖掘或钻井。好一个洞或地下管道,直到到达一个含水层。需要在非承压含水层,泵将水向上。在承压含水层(限制),水会流到表面,因为它是在压力下(图2 b)。

地下水多大了?

承压含水层经常装水,比非承压含水层的水。地下水在某些承压含水层,非常古老化石地下水。例如,在承压含水层在大自流盆地在澳大利亚(这是整个澳大利亚大陆的20%左右),地下水可以将近200万岁。这意味着有些人喝地下水下降到地球化石(如雨或雪)当猛犸象还是在地球上!

地下水面临哪些挑战?

地下水面临几个挑战;包括over-abstraction、污染和气候变化。重要的是意识到这些挑战,这样我们就可以面对他们。

挑战1:Over-Abstraction

我们都需要水,在过去的50年里,全球对地下水的需求大幅度增加4]。尽管地下水是一个巨大的资源,在一些地方已经抽象速度超过充电。这一结果被称为over-abstraction,它会导致含水层,弹簧,井变得干燥。事实上,全球超过30%的世界上最大的地下水系统正在经历一个长期的地下水位下降引起的over-abstraction [5]。很多抽象地下水最终海洋,甚至导致全球海平面上升(6]。

挑战2:污染

地下水可以通过人类的活动,如废物处置污染工业活动和农业。常见的地下水中污染物包括硝酸盐、碳氢化合物、金属和病原体(细菌和病毒,可以让人生病)。在高浓度时,污染物会使地下水不适合喝酒,他们危害groundwater-dependent生态系统,可以使河流和湖泊等有趣的活动不适合游泳。

非承压含水层污染特别敏感,因为水并不是一个不透水层的保护。承压含水层是更好的保护,由于地下水年龄的增长,这可能是充电之前人类开展污染活动。

虽然人类是造成许多污染,有些污染物可以自然发生。有时地下水不适合饮用。部分地区的一个著名的例子是孟加拉国,数以百万计的人们喝地下水是有毒的砷污染,释放自然从地下蓄水层的岩石和矿物。在孟加拉国,许多人生病因为砷污染,所以一些人除掉水中砷使用过滤器,当别人收获雨水在屋顶上喝(7]。

挑战3:气候变化

由于气候变化,地球的平均温度增加;一些地区正变得干燥和其他地方变得湿润。人类行为也将改变以应对气候变化。如果一个区域变得干燥和炎热,会有少补给地下水,导致较低的水位和少春流。充电之间的利率已经改变很多地方由于气候和土壤类型等因素,所以一些环境可能比其他人更敏感的气候变化。不充电也可能意味着农民必须注入更多地下水灌溉农作物,从而导致更低的水位和少春流。

由于气候变化,在一些地区海平面将上升。对于地下水,因为这可能是一个问题,在沿海地区,地下水可以到海边紧密相连。随着海平面的上升,海水从海上可以用的淡水含水层混合,导致地下水成为喝太咸。海平面上升还将提高地下水位在一些地方,从而导致洪水的风险上升。

我们如何应对这些挑战?

保护地下水免受污染,过度使用和气候变化的影响是一个巨大的挑战,但我们可以克服。我们应该鼓励我们的朋友、家庭和政府更改方法我们使用地下水,污染地下水,并导致气候变化。许多国家的政府正在采取措施保护地下水。一些措施包括确保抽象水不浪费,减少农业化肥的使用,改善人为污染物的管理,降低化石燃料排放。然而,解决地下水问题的过程开始于教育和意识;我们都可以考虑和改变我们自己的活动和生活方式的选择,帮助限制我们对地下水的影响。地下水是非常宝贵的,我们需要保护它。

术语表

地下水:↑水发现在地下水位以下的岩石和沉积物之间的空间。

蓄水层:↑地下的岩石或沉积物包含水可以访问使用。

充电:↑水添加到一个含水层后从地表向下运动。充电由降雨、降雪或水从漏的河流或湖泊。

水位:↑之间的边界的底部不饱和区和非承压含水层的顶部。水位的高度可以改变,根据充电率、抽象,和大气压力。

承压含水层:↑一个含水层上面用不透水材料,所以,水是不会接触到大气中。相比之下,一个非承压含水层对大气开放。

承压水压力:↑高承压含水层的水压力。承压水压力高于大气压力,当安装好时,压力释放后,地下水是被迫向上在地表之上。

抽象:↑地下水(通常通过泵)。抽象的水通常用于饮用及灌溉。

化石地下水:↑古老的地下水。化石来自地下水补给掉很久以前(数千甚至数百万年前)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

感谢卡尔·汉森(环境坎特伯雷),本文回顾并提供有用的意见。

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引用

[1]↑Shiklomanov, i。瑞达,j . c (eds)。2004年。世界水资源在21世纪的开端。剑桥大学出版社。

[2]↑Jasechko, S。Perrone D。Befus, k . M。、Cardenas m B。弗格森,G。格里森,T。,等。2017。全球主要含水层矿物地下水但井容易受到现代污染。Geosci Nat。10:425-9。doi: 10.1038 / ngeo2943

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[4]↑Konikow, l F。坎迪,e . 2005。地下水枯竭:一个全球性的问题。Hydrogeol。J。13日,317 - 20。doi: 10.1007 / s10040 - 004 - 0411 - 8

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