Akvifer

I hydrogeologi refererer en akvifer (eller vannspeil ) til et område med permeable bergarter der det er vann som er i stand til å strømme på grunn av tyngdekraften . Ordet stratum, som stammer fra det tyske uttrykket falte som betyr fold, indikerer en vannavsetning mellom lagene (foldene) i bakken.

Beskrivelse

Opprinnelse

Meteorvannet som faller på jordoverflaten går delvis tilbake til atmosfæren på grunn av fordampning , tilfører delvis overflatevannet og delvis gjennom bruddene/porøsitetene til de overfladiske permeable fjellformasjonene er de i stand til å trenge inn i jorda.

En del av dette går til å rekonstruere holdevannet som er redusert som følge av evapo-transpirasjon, resten perkolerer i dybden til det møter en ugjennomtrengelig formasjon (f.eks. leirholdig eller kompakt bergformasjon) som stopper perkolasjonsbevegelsen.

Når vannet setter seg og metter hulrommene i den permeable formasjonen, danner det områder med mettet jord som kalles reservoarbergarter eller akviferer.

Disse grunnvannsavsetningene kan være stasjonære eller i bevegelse avhengig av permeabiliteten og posisjonen til jordlagene og den geometriske konformasjonen til de ugjennomtrengelige lagene som grenser til selve akviferen.

Grunnvannets natur

Vannet i undergrunnen, i tillegg til det av konstitusjon, finnes i følgende former:

adsorpsjonsvann (eller hygroskopisk) - utgjør en første kontinuerlig film i kontakt med granulatet, med en tykkelse i størrelsesorden en tiendedel av en mikron [1] . Dette vannet er bundet til jordkornene med dipolare og elektrokjemiske bindinger og kan ikke flyttes i flytende tilstand;

filmvann - representerer en film med en tykkelse i størrelsesorden mikron og kan bevege seg til overflaten av kornene under påvirkning av tiltrekningen av de nærliggende vannmolekylene [1] ;

ringformet vann - er vannet som helt eller delvis opptar hulrommene mellom granulene og har konkave menisker; den er også utsatt for overflatespenning; det kalles isolert hvis det bare delvis okkuperer hulrommene og fortsetter hvis det fyller dem helt, og danner den såkalte kapillærkanten , hvis tykkelse er større jo mindre foramina er;

gravisk vann - er vannet som kan strømme under jorden under påvirkning av fysisk kraft og utgjør grunnvannsspeilet. Bare dette sirkulerer i akviferene, under påvirkning av gradienter og mater fangstverkene og kildene [1] .

Underjordisk vannfordeling

Undergrunnen kan deles inn i to soner: den umettede sonen (eller luftingssonen ) og den mettede sonen . I den umettede sonen er en del av hulrommene fylt med luft, i den mettede sonen er alle hulrommene fylt med vann.

Underinndeling av den umettede sonen

Den umettede sonen kan igjen deles inn i tre soner:

evapotranspirasjonssone : det er sonen som er i kontakt med overflaten; vannsirkulasjonen er alltid vertikal og kan være i to retninger: både ved innløpet, derfor ved mating av grunnvannet, og ved utløpet på grunn av den kombinerte virkningen av fordampning og transpirasjon, vanligvis kalt fordampning .
Tykkelsen på dette området er veldig varierende avhengig av klima og vegetasjon, normalt er det rundt 2 meter. Metningen i dette området varierer mellom 75 % og 100 %.
overgangssone : overgangssonen er plassert i midten av den umettede sonen; i dette området sirkulerer vannet bare mot akviferen. Denne sonen har ingen hydraulisk forbindelse med den mettede sonen.
kapillærkant : det er området som er umiddelbart over det mettede området og har en nær forbindelse med det, faktisk, på grunn av svingningene i det mettede området, er vannets bevegelse vertikal og toveis avhengig av bevegelsene til akviferen . Den kan deles inn i mettede kapillære frynser, nær vannspeilet, og umettede kapillære frynser.

Klassifisering av akviferer

I henhold til typen permeabilitet

De forskjellige bergartene som grunnvann kan strømme innenfor, kan deles inn etter type permeabilitet:

Bergarter som er gjennomtrengelige ved sprekking : disse er krystallinske eller kompakte sedimentære bergarter; grunnvann sirkulerer hovedsakelig langs sprekker og diskontinuiteter i bergmassen;
Permeable bergarter på grunn av karst : disse er karbonat (eller gips) sedimentære bergarter påvirket av karstoppløsning; grunnvann strømmer inn i sprekker, men også inn i karsthulrom og ledninger;
Permeable bergarter på grunn av porøsitet : disse er løse bergarter (jord); vannet fyller hullene mellom ett granulat og et annet.

I henhold til graden av innesperring

Akviferer kan klassifiseres på grunnlag av to hovedkategorier:

Det er også den semi-avgrensede akviferen som har mellomliggende egenskaper med hensyn til de to hovedtypene.

Grunnvann

Et vannbord (eller fritt) begrenses på toppen av en overflate i samsvar med hvilken vannet har atmosfærisk trykk; denne overflaten kalles den freatiske overflaten . Den freatiske overflaten faller normalt ikke sammen med den mettede sonen, faktisk i de mindre foramina stiger vannet ved kapillaritet , og når over den freatiske overflaten og danner den såkalte mettede kapillærkanten.

Avhengig av størrelsen på foramina i den permeable formasjonen, kan kapillærkanten variere fra noen få desimeter til til og med noen få meter når det gjelder svært små jordarter (f.eks . silt ). For å trekke vann fra et grunnvannsbord, er det nødvendig å bygge en (phreatisk) brønn og utstyre den med en pumpe.

Artesisk akvifer

Innelukkede eller trykksatte akviferer er preget av det faktum at vann opptar hele tykkelsen av den permeable formasjonen, som er innelukket mellom to ugjennomtrengelige formasjoner kalt:

seng av klaffen den nedre formasjonen;
falltak den øvre formasjonen.

I den avgrensede akviferen er vannet under trykk: derfor hvis taket av akviferen skulle bores, for eksempel ved å bore en brønn, ville vannstanden nå en høyde høyere enn selve taket, og nå nivået til den piezometriske overflaten. .

Hvis den piezometriske overflaten er høyere enn bakkenivået, kalles akviferen artesisk akvifer; ved å bygge en brønn (artesisk) kan vannet stige opp til overflaten uten hjelp av pumper.

Bruke tonehøyden

Akviferene spiller en økologisk rolle (de mater kilder , våtmarker og bekker ) og vannforsyning ( drikkevann , vann til vanning , vann til industriell bruk, etc.).

Merknader

^ a b c Gilbert Castany, Hydrogeology, Principles and Methods , Palermo, Dario Flaccovio, 1985.