Was ist die Verbindung zwischen Grundwasserspiegel und Grundwasser?

Das meiste Wasser der Welt ist Salzwasser, das hauptsächlich in den Ozeanen enthalten ist, die die Erde bedecken. Nur etwa 2,5 Prozent des gesamten globalen Wassers sind Süßwasser. Süßwasser kommt in Gletschern und Eiskappen vor und etwa 30 Prozent ist Grundwasser, zu dem auch Seen und Flüsse gehören. Grundwasser kommt fast überall vor, wo Land ist – von Sümpfen bis hin zu felsigem Gelände. Wenn das Grundwasser alle Poren im Boden oder Gestein füllt, wird der Boden als "gesättigt" bezeichnet. Der Grundwasserspiegel ist die Grenze zwischen gesättigtem und ungesättigtem Boden und wird beeinflusst durch Regen, Schnee, Bewässerung, Dürre und aktive Brunnen im Bereich. Das meiste Süßwasser für den menschlichen Gebrauch stammt aus dem Grundwasser.

Bodenfeuchtigkeit unter der Landoberfläche tritt in zwei Zonen auf: der ungesättigten Zone und der gesättigten Zone. Die Zwischenräume oder Poren zwischen Sandkörnern, Erde oder Gestein sind nur teilweise oder gar nicht gefüllt mit Wasser in der ungesättigten Zone, während die Räume in der gesättigten Zone vollständig mit Wasser gefüllt sind Zone. Der Grundwasserspiegel bildet die Grenze zwischen diesen beiden Schichten. Eine dünne Schicht knapp über dem Grundwasserspiegel wird als "Kapillarsaum" bezeichnet. Der Kapillarsaum ist von wenigen Zentimetern (ca Zoll) bis 60 Zentimeter (etwa 2 Fuß) dick und wird erzeugt, indem Wasser durch Kapillarwirkung aus der gesättigten Zone hochgezogen wird. Die Tiefe des Grundwasserspiegels variiert je nach Zusammensetzung des Landes, von null in sumpfigen Gebieten bis zu einer Tiefe von mehr als 25 Metern (300 Fuß). Einige Grundwasserspiegel kreuzen sich mit Seen und Flüssen und werden von ihnen verändert. Grundwasserspiegel sind weder flach noch horizontal: Sie folgen oft der Beschaffenheit des Landes und sind normalerweise leicht geneigt, wodurch das Grundwasser fließt.

Niederschläge wie Regen dringen in Bäche und Seen ein und versickern im Boden. Durch die Schwerkraft nach unten gezogen, beginnt das Wasser, die leeren oder teilweise leeren Räume im Boden oder zwischen Gesteinspartikeln zu füllen. Wenn das infiltrierende Wasser den Grundwasserspiegel und die gesättigte Zone erreicht, beginnt es sich horizontal mit dem Grundwasser zu bewegen. Grundwasser in der gesättigten Zone fließt von höheren zu niedrigeren Lagen. Im Gegensatz zum Wasserfluss in Bächen und Flüssen bewegt sich Grundwasser sehr langsam. Die Bewegung in sandigem oder kiesigem Boden kann Millimeter pro Tag betragen, und in Lehm kann die Bewegung noch langsamer sein.

Die wichtigsten Faktoren, die die Geschwindigkeit von Grundwasserströmen beeinflussen, sind die Porosität, die Anzahl der verfügbaren Freiflächen im Boden oder Gestein; Permeabilität, die Interkonnektivität der Poren; und hydraulischer Gradient, die Neigung des Grundwasserspiegels. Die Grundwassergeschwindigkeit nimmt mit zunehmender Durchlässigkeit und hydraulischem Gradienten zu. Sand, Kies, Sandstein und einige Arten von kristallinem Gestein ermöglichen ein leichtes Abfließen des Grundwassers, während feinkörnige Sedimente wie Schiefer und Schluff eine leichte Bewegung des Grundwassers verhindern.

Grundwasserleiter sind unterirdische Reservoirs, die reichlich Grundwasser in Poren oder Räumen enthalten. Der größte Teil des weltweiten Trinkwassers wird aus Grundwasserleitern gewonnen. Einige Grundwasserleiter werden durch Schichten aus tonreichem Boden oder Grundgestein gebildet. Schmelzender Schnee oder Regen erzeugt eine gesättigte Zone über der Begrenzungsschicht, da verhindert wird, dass Wasser über die Begrenzungsschicht hinaus nach unten sickert. Die Strömung von Grundwasserleitern hängt sowohl von der Schwerkraft als auch vom Druck ab, der durch die Höhenlage des Landes entsteht. Begrenzte Grundwasserleiter halten das Grundwasser unter Druck, während unbeschränkte Grundwasserleiter nicht unter Druck stehen und der Wasserspiegel beim Durchstechen nicht über den Grundwasserspiegel steigt.