За исключением областей, где грунтовые воды естественным образом выходят на поверхность у источника (место, где уровень грунтовых вод пересекает поверхность земли), мы должны построить колодцы, чтобы извлечь их.
Если уровень грунтовых вод относительно близок к поверхности, колодец можно вырыть вручную или с помощью экскаватора, но в большинстве случаев нам нужно использовать специальный бур, чтобы спуститься достаточно глубоко.
Скважина должна быть пробурена, по крайней мере, так же глубоко, как уровень грунтовых вод, но на самом деле она должна быть намного глубже.
Во-первых, потому что уровень грунтовых вод может меняться от сезона к сезону и из года в год, а во-вторых, потому что, когда вода перекачивается, уровень воды будет падать, по крайней мере, временно.
Если скважина пробурена в неконсолидированных отложениях или относительно слабых породах, она должна быть обшита обсадной колонной (в большинстве случаев стальной трубой), чтобы обеспечить ее укрепление.
В нижней части корпус. Размер отверстий тщательно подбирается, чтобы убедиться, что он позволяет воде свободно перемещаться в колодец, но предотвращает попадание частиц водоносного слоя в колодец.
Погружной насос обычно используется для поднятия воды из скважины туда, где она необходима.
Откачка воды из колодца сначала удаляет воду из колодца. Это снижает уровень воды в колодце.
Это означает, что вода будет течь из окружающего водоносного горизонта (более высокий уровень грунтовых вод) в направлении насосной скважины, где уровень подземных вод теперь ниже.
Так колодец получает воду из земли. Стол воды или потенциометрическая поверхность будут наклонены к скважине, где отводится вода.
Это указывает на градиент энергии, который позволяет воде течь к колодцу. Это создает форму, известную как конус депрессии вокруг скважины. Если выкачивание из скважины продолжается от нескольких часов до нескольких дней, конус депрессии может привести к потере воды в близлежащих скважинах.
Качество подземных вод
Одна из положительных сторон подземных вод как источника воды заключается в том, что они не так легко загрязняются, как поверхностные воды.
Но есть два предостережения: во-первых, грунтовые воды могут стать естественным образом загрязненными из-за их очень тесной связи с материалами их водоносного горизонта, и во-вторых, что, будучи загрязненными деятельностью человека, грунтовые воды очень трудно очистить.
Естественное загрязнение подземных вод
Подземные воды движутся медленно через водоносный горизонт, и в отличие от поверхностных вод ручья, они имеют большой контакт с окружающей скалой или отложениями. В большинстве водоносных горизонтов геологические материалы, из которых состоит водоносный горизонт, относительно инертны или состоят из минералов, которые очень медленно растворяются в грунтовых водах.
Однако со временем во всех подземных водах постепенно растворяется все больше и больше материала, поскольку он остается в контакте с водоносным горизонтом. В некоторых районах эта порода или отложения содержат некоторые минералы, которые потенциально могут загрязнять воду элементами, которые могут сделать воду менее идеальной для потребления человеком или в сельском хозяйстве. Примеры включают медь, мышьяк, ртуть, фтор, натрий и бор.
В некоторых случаях может произойти загрязнение, потому что материал водоносного горизонта имеет особенно высокие уровни рассматриваемого элемента.
Антропогенное загрязнение подземных вод
Грунтовые воды могут быть загрязнены на поверхности (или на глубине), и существует много различных антропогенных (антропогенных) источников загрязнения.
Уязвимость водоносных горизонтов перед загрязнением зависит от нескольких факторов, в том числе от глубины до уровня грунтовых вод, проницаемости материала между поверхностью и водоносным горизонтом, проницаемости водоносного горизонта, уклона поверхности и количества осадков.
Закрытые водоносные горизонты, как правило, гораздо менее уязвимы, чем неограниченные, а более глубокие водоносные горизонты менее уязвимы, чем мелкие.
Более крутые склоны означают, что поверхностные воды, как правило, стекают, а не проникают (и это может снизить вероятность загрязнения). Риск загрязнения также меньше в засушливых районах, чем в районах с сильными дождями.
Важными источниками антропогенного загрязнения подземных вод являются следующие:
- Химикаты и отходы животноводства, связанные с сельским хозяйством, и химикаты, применяемые на полях для гольфа и в домашних садах;
- Полигоны;
- Промышленные операции;
- Шахты, карьеры и другие каменные раскопки;
- Негерметичные резервуары для хранения топлива (особенно те, что на заправках);
- Септические системы;
- Сток с дорог (например, зимнее засоление) или химических разливов перевозимых материалов.
Сельское хозяйство
Интенсивные сельскохозяйственные операции могут оказать существенное влияние на окружающую среду, особенно там, где химикаты и другие материалы используются для усиления роста или борьбы с вредителями.
Полигоны
В прошлом бытовые и коммерческие отходы обычно перевозили на «свалку» (обычно это дыра в земле), а когда яма была заполнена, она была покрыта почвой и забыта. В таких ситуациях дождь и тающий снег могут легко проходить через почву, которая используется для покрытия мусора.
Эта вода попадает в сами отходы, и образующийся в результате выщелачивание на свалке, которое вытекает со дна свалки, может серьезно загрязнить окружающие грунтовые и поверхностные воды.
За последние несколько десятилетий правила, касающиеся утилизации отходов, были значительно усилены, и были предприняты важные шаги по сокращению количества отходов со свалок за счет перенаправления перерабатываемых и компостируемых материалов в другие места.
Шахты, карьеры и каменные раскопки
Шахты и другие операции, которые включают в себя выемку большого количества породы (например, строительство шоссе), могут нанести серьезный ущерб окружающей среде. Воздействие породы, которая ранее не подвергалась воздействию воздуха и воды, может привести к окислению сульфидсодержащих минералов, таких как пирит (FeS2), внутри породы.
Сочетание пирита, воды, кислорода и особого типа бактерий (Acidithiobacillus ferrooxidans), который процветает в кислых условиях, приводит к образованию кислотности, в некоторых случаях до pH менее 2.
Вода, которая является кислой, сама по себе опасна, но низкий pH также обладает свойством увеличивать растворимость некоторых тяжелых металлов. Вода, которая генерируется этим процессом, известна как дренаж кислых пород (ARD).
ARD может возникать естественным образом там, где сульфидсодержащие породы находятся вблизи поверхности. Проблема является серьезной экологической проблемой как на действующих, так и на заброшенных шахтах.
Как только загрязнители попадают в грунтовые воды, основной формой восстановления является откачка загрязненной воды и ее очистка на поверхности. Это может быть медленным процессом, и предотвращение значительного перемещения загрязняющего вещества во время этого процесса может быть достигнуто путем манипулирования локальным потоком грунтовых вод посредством отбора или нагнетания воды в определенных местах.