Wody podziemne - Polski Serwis Naukowy

Wody podziemne – wody, zalegające pod powierzchnią Ziemi na różnych głębokościach, powstałe na skutek różnych procesów geologicznych. Ich łączna objętość wynosi ok. 60 000 tys. km³, co stanowi ok. 4,12‰ ogólnej objętości zasobów hydrosfery Ziemi. Strefa nasycenia wodami podziemnymi nosi nazwę strefy saturacji, i położona jest poniżej strefy nasycenia powietrzem glebowym i innymi gazami czyli strefy aeracji. W strefie aeracji mogą występować wody, ale tylko jako wody zawieszone albo związane (woda higroskopijna, woda błonkowata, woda kapilarna). Miejsce wypływu wód podziemnych na powierzchnię w zależności od obfitości i sposobu wypływu to źródło, młaka, wykap lub wysięk.

Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie.
Strefa saturacji, strefa nasycenia - warstwa skalna, w której wolne przestrzenie (szczeliny, pory) są całkowicie wypełnione wodą. Od strefy aeracji oddzielona jest zwierciadłem wód podziemnych. Wody w strefie saturacji dzielimy na przypowierzchniowe gruntowe, wgłębne i głębinowe.

Klasyfikacja wód podziemnych

Geneza wód podziemnych

Ze względu na sposób powstawania wód podziemnych można wyróżnić wody infiltracyjne, które powstają wskutek przesiąkania wody przez szczeliny w glebie i warstwach skalnych, wody kondensacyjne, czyli takie, których przyczyną powstania było skraplanie pary wodnej w przypowierzchniowych warstwach gruntu, wody juwenilne, czyli wody, które powstają z magm wydostających się z głębi Ziemi lub wody reliktowe, które w przeszłości geologicznej zostały uwięzione w warstwach skalnych i przez to nie miały kontaktu z otoczeniem przez długi czas. Wśród reliktowych rozróżnić możemy również sedymentacyjne i infiltracyjne.

Wysięk (helokren) - miejsce słabego, nieskoncentrowanego wypływu wód gruntowych na powierzchnię terenu. Zazwyczaj woda ta pozbawiona jest odpływu, wskutek tego teren wysięku jest zawilgocony lub zabagniony. Wysączająca się woda powoduje zawilgocenie terenu i nie ma widocznego odpływu na zewnątrz, lecz paruje lub ponownie infiltruje. Stąd wyróżnia się wysięki ewaporacyjne, infiltracyjne i infiltracyjno-ewaporacyjne. Wysięki mogą być stałe lub okresowe.
Magma (gr. μάγμα „gęsta maść”) – gorąca, stopiona masa krzemianów i glinokrzemianów z domieszkami tlenków i siarczków, z dużą ilością wody i gazów, znajdująca się w głębi skorupy ziemskiej.

Sposób występowania

W zależności od głębokości i warunków występowania można wyróżnić następujące wody podziemne:

Wody strefy aeracji

wody błonkowate (wody adhezyjne) – woda otaczająca błonką ziarna mineralne, powierzchnia których jest wysycona wodą higroskopijną. Z ziarnem mineralnym wiążą je siły elektryczne przyciągające drobiny wody. Grubość błonki nie przekracza 0,5 μm. Gęstość wód błonkowatych jest większa niż wody wolnej, temperatura zamarzania niższa od 0 st.C. Nie podlega sile ciężkości, nie przenosi ciśnienia, ma ograniczoną zdolność rozpuszczania. Zdolność wiązania wody błonkowatej to wodochłonność molekularna, a ilość wody błonkowatej w skale to wilgotność molekularna.

wody higroskopijne – związane siłami molekularnymi z ziarnami mineralnymi skał. Powstają na drodze adsorbcji przez ziarna drobin pary wodnej z powietrza. Gęstość w. h. wynosi 2 g/dm3, temperatura zamarzania -78 st.C. W. h. nie przenoszą ciśnienia hydrostatycznego, nie mają zdolności rozpuszczania, ani zdolności do ruchu. Mogą otaczać ziarno mineralne częściowo lub całkowicie. Całkowite wysycenie powierzchni ziarn drobinami wody nazywamy maksymalną wilgotnością higroskopijną;

wody kapilarne – występują w strefie aeracji w porach i szczelinach o wymiarach kapilarnych. Poruszają się pod wpływem sił spójności i przylegania tworząc na granicy strefy saturacji i strefy aeracji strefę wzniosu kapilarnego. Wody kapilarne podlegają sile ciężkości, przekazują ciśnienie, mają zdolność rozpuszczania, zamarzają w temperaturze nieco niższej od 0 st.C. Wyróżnia się: wodę kapilarną właściwą – nieoderwaną od wody wolnej w strefie saturacji i wody kapilarne zawieszone – tworzące soczewki w strefie aeracji;

wody wolne – tworzące w strefie aeracji lokalne zbiorowisko nad stropem soczewki utworów nieprzepuszczalnych, którego zasoby zmieniają się pod wpływem opadów i parowania.

Wody strefy saturacji

wody zaskórne (wierzchówki) – tworzące się na niewielkich głębokościach (do 2 m) w zagłębieniach terenu, w dolinach rzecznych i na brzegach jezior wskutek obfitych opadów. Podlegają dobowym wahaniom temperatury i silnemu parowaniu. Często zanikają w okresach posusznych. Nie tworzą ciągłego zwierciadła tzn. występują lokalnie, najczęściej w miejscach o pogorszonych warunkach infiltracyjnych.

wody gruntowe – położone poniżej strefy aeracji.Tworzą je wody opadowe, które przesączają się przez porowatą glebę, a następnie gromadzą się w pokładach piasku, żwiru czy też spękanych skał. Strefy te nazywane są warstwami wodonośnymi. Zwierciadło podlega wahaniom sezonowym, naśladuje formy rzeźby powierzchni (jest współkształtne z powierzchnią ziemi). Obficie zasilają rzeki i jeziora. W głębszych warstwach wody gruntowe są dobrze przefiltrowane (wody freatyczne – studzienne).

wody wgłębne – położone poniżej spągu warstw nieprzepuszczalnych, zasilane wodami przesiąkającymi przez szczeliny uskoków tektonicznych, okna hydrogeologiczne albo na wychodniach skał przepuszczalnych na powierzchnię (najczęściej). Ze względu na izolację od warunków zewnętrznych nie podlegają wahaniom temperatury lub zaznaczają się tylko zmiany sezonowe (dla płycej występujących). Charakteryzują się napiętym zwierciadłem, dostosowanym do kształtu nadległych warstw nieprzepuszczalnych. W strefach wychodni, lub kontaktu z wodami innych horyzontów, zwierciadło jest swobodne. Różnica poziomów najniżej i najwyżej położonych punktów zwierciadła umożliwia powstawanie efektu artezyjskiego i subartezyjskiego w rozległych synklinach (Niecka Mazowiecka, Niecka Łódzka, Basen Londynu, Basen Dakoty, Wielki Basen Artezyjski).

wody głębinowe – wody uwięzione w warstwach skalnych w przeszłości geologicznej, całkowicie odizolowane od czynników zewnętrznych. Zazwyczaj są silnie zmineralizowane, niekiedy ogrzane ciepłem Ziemi.

Wody szczelinowe i krasowe

Wody krasowe to wody podziemne występujące w kawernach i kanałach powstałych wskutek agresywnego ługowania skał łatwo rozpuszczalnych krasowienia, przede wszystkim węglanowych. Mieszanym rodzajem wód krasowych są wody szczelinowo-krasowe.

Morena: 1. Materiał skalny składający się z przemieszanych frakcji różnej wielkości (bloki skalne, głazy, żwiry, piaski, pyły), gliny, transportowanych i osadzanych przez lodowiec, pochodzących głównie z niszczenia jego podłoża, ze zboczy wznoszących się ponad powierzchnię lodowca jak również przynoszonych przez lawiny i wiatr.
Wody wgłębne - to wody położone poniżej warstw nieprzepuszczalnych. Zazwyczaj są zasilane wodami przesiąkającymi przez szczeliny uskoków tektonicznych albo na wychodniach skał przepuszczalnych na powierzchnię (najczęściej). Ze względu na izolację od warunków zewnętrznych nie podlegają wahaniom temperatury lub zaznaczają się tylko zmiany sezonowe. Charakteryzują się napiętym zwierciadłem wody (strefa saturacji), dostosowanym do kształtu nadległych warstw nieprzepuszczalnych. W strefach wychodni, lub kontaktu z wodami innych horyzontów, zwierciadło jest swobodne (strefa aeracji). Różnica poziomów najniżej i najwyżej położonych punktów zwierciadła umożliwia powstawanie efektu artezyjskiego i subartezyjskiego w rozległych synklinach (Niecka Mazowiecka, Niecka Łódzka, Basen Londynu, Basen Dakoty, Wielki Basen Artezyjski).

Wody szczelinowe to wody podziemne występujące w szczelinach skał litych, niekiedy w szczelinach utworów spoistych – np. glin czy iłołupków. Rodzajem mieszanym są wody porowo-szczelinowe.

Zawartość związków mineralnych

Zawartość związków mineralnych w wodzie nazywamy jej mineralizacją.

Mineralizacja według Pazdry i Kozerskiego:

Wody juwenilne (łac. iuvenilis - młodzieńczy) to wody z wnętrza Ziemi, które (według obecnego stanu wiedzy) po raz pierwszy w swych dziejach geologicznych pojawiają się w skorupie ziemskiej.
Ciepło – w fizyce to jeden z dwóch sposobów, obok pracy, przekazywania energii wewnętrznej układowi termodynamicznemu. Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów) w zderzeniach cząstek tworzących te układy ; oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii .

wody ultrasłodkie (M < 0,1 g/dm³)

wody słodkie (0,1 < M < 0,5 g/dm³)

akratopegi (0,5 < M < 1 g/dm³)

wody mineralne (M > 1 g/dm³)

Mineralizacja według Paczyńskiego i Płochniewskiego:

woda zwykła (słodka) (M < 1 g/dm³)

woda mineralna (M > 1 g/dm³)

Wody podziemne w Prawie geologicznym i górniczym

Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. z 2011 r. Nr 163, poz. 981) nie uznaje wód podziemnych za kopaliny, z wyjątkiem wód leczniczych, solanek oraz wód termalnych. Złoża kopalin (w tym ww. trzech rodzajów wód podziemnych) podlegają ochronie.

Jezioro – naturalny śródlądowy zbiornik wodny, którego występowanie uwarunkowane jest istnieniem zagłębienia (misy jeziornej), w którym mogą gromadzić się wody powierzchniowe, oraz zasilaniem przewyższającym straty wody wskutek parowania lub odpływu. Większość jezior występuje na obszarach zajmowanych niegdyś przez lodowiec. Woda z topniejącego lodowca wypełniała doliny i tworzyła jeziora. Powstanie mis jeziornych wiąże się przede wszystkim z procesami geologicznymi. Zasilanie należy natomiast przede wszystkim od warunków klimatycznych. Jezioro różni się od stawu występowaniem strefy afotycznej – światło nie dociera do dna uniemożliwiając tam rozwój roślinności.
Gleba - biologicznie czynna powierzchniowa warstwa litosfery, powstała ze skały macierzystej pod wpływem czynników glebotwórczych (głównie organizmów żywych, klimatu i wody) i podlegająca stałym przemianom. Gleba składa się z trzech faz:

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)