Грунтовая вода является вода присутствует под земной поверхностью «ы в скальных и поровых пространствах почвы и в трещинах в горных породах . Единица породы или рыхлое месторождение называется водоносным горизонтом, если она может дать пригодное для использования количество воды. Глубина, на которой поровые пространства почвы или трещины и пустоты в породе полностью насыщаются водой, называется уровнем грунтовых вод . Подземные воды подпитываются с поверхности; он может выполнять с поверхности естественным образом при пружинах и просачивается , и может образовывать оазисы иливодно-болотные угодья . Подземные воды также часто забирают для использования в сельском хозяйстве , муниципальном и промышленном секторе путем строительства и эксплуатации добывающих скважин . Изучение распределения и движения подземных вод - это гидрогеология , также называемая гидрологией подземных вод .
Обычно под грунтовыми водами понимается вода, протекающая через неглубокие водоносные горизонты, но с технической точки зрения они также могут содержать почвенную влагу , вечную мерзлоту (мерзлый грунт), неподвижную воду в коренных породах с очень низкой проницаемостью и воду из глубинных геотермальных источников или пластов нефти . Предполагается, что грунтовые воды обеспечивают смазку, которая может влиять на движение разломов . Вероятно, что большая часть недр Земли содержит немного воды, которая в некоторых случаях может смешиваться с другими жидкостями.
Подземные воды часто дешевле, удобнее и менее уязвимы для загрязнения, чем поверхностные воды. Поэтому его обычно используют для водоснабжения общего пользования. Например, подземные воды являются крупнейшим источником пригодных для использования водных ресурсов в Соединенных Штатах, а Калифорния ежегодно забирает наибольшее количество подземных вод из всех штатов. [1] Подземные водоемы содержат гораздо больше воды, чем вместимость всех поверхностных водохранилищ и озер в США, включая Великие озера . Многие городские источники водоснабжения получают исключительно из грунтовых вод. [2]
Использование подземных вод связано с экологическими проблемами. Например, загрязненные подземные воды менее заметны и их труднее очистить, чем загрязнения в реках и озерах. Загрязнение подземных вод чаще всего происходит в результате неправильного размещения отходов на суше. Основными источниками являются свалки промышленных и бытовых химикатов и мусорные свалки , излишки удобрений и пестицидов, используемых в сельском хозяйстве, отстойники промышленных отходов, хвосты и технологические сточные воды шахт, промышленный гидроразрыв пласта, солевые ямы на нефтяных месторождениях, протечки подземных резервуаров для хранения нефти и трубопроводов, отстой сточных вод и септики. системы . Кроме того, грунтовые воды восприимчивы к вторжению соленой воды в прибрежные районы и могут вызвать оседание почвы при неустойчивой добыче, что приводит к опусканию городов (например, Бангкок )) и потере высоты (например, потеря нескольких метров в Центральной долине Калифорнии) . Эти проблемы усложняются повышением уровня моря и другими изменениями, вызванными изменениями климата, которые повлияют на количество осадков и дефицит воды во всем мире.
Характеристики
Местоположение (водоносные горизонты)
Водоносный представляет собой слой пористой подложки , который содержит и передает грунтовые воды. Когда вода может течь непосредственно между поверхностью и насыщенной зоной водоносного горизонта, водоносный горизонт является неограниченным. Более глубокие части неограниченных водоносных горизонтов обычно более насыщены, поскольку сила тяжести заставляет воду течь вниз.
Верхний уровень этого насыщенного слоя неограниченного водоносного горизонта называется уровнем грунтовых вод или фреатической поверхностью. Ниже уровня грунтовых вод, где в целом все поровые пространства насыщены водой, находится фреатическая зона .
Подложка с низкой пористостью, которая допускает ограниченное проникновение грунтовых вод, называется водоупорным грунтом. Водоупорный грунт - это субстрат с настолько низкой пористостью, что он практически непроницаем для грунтовых вод.
Закрытый водоносный горизонт - это водоносный горизонт, который перекрывается относительно непроницаемым слоем породы или субстрата, например водоупором или водоносным слоем. Если ограниченный водоносный горизонт наклоняется вниз от зоны подпитки, грунтовые воды могут оказаться под давлением по мере их протекания. Это может создать артезианские скважины, которые текут свободно без использования насоса и поднимаются на более высокую отметку, чем статический уровень грунтовых вод в указанном выше неограниченном водоносном горизонте.
Круговорот воды
Подземные воды составляют около тридцати процентов мировых запасов пресной воды , что составляет около 0,76% всей воды в мире, включая океаны и вечный лед. [3] [4] Около 99% жидкой пресной воды в мире составляют грунтовые воды. [5] Глобальные запасы подземных вод примерно равны общему количеству пресной воды, хранящейся в снежном и ледяном покровах, включая северный и южный полюса. Это делает его важным ресурсом, который может действовать как естественное хранилище, которое может служить защитой от нехватки поверхностных вод , как в периоды засухи . [6]
Подземные воды естественным образом пополняются поверхностными водами за счет осадков , ручьев и рек, когда эта подпитка достигает уровня грунтовых вод. [7]
Подземные воды могут быть долгосрочным « резервуаром » естественного водного цикла (со временем пребывания от нескольких дней до тысячелетий) [8] [9], в отличие от краткосрочных водных резервуаров, таких как атмосфера и пресные поверхностные воды (которые имеют постоянное место жительства). раз от минут до лет). Рисунок [10] показывает, насколько глубоким грунтовым водам (которые находятся на значительном удалении от поверхностного источника питания) может потребоваться очень много времени, чтобы завершить свой естественный цикл.
Большой Артезианский бассейн в центральной и восточной части Австралии является одним из крупнейших замкнутых водоносных систем в мире, протяженностью почти 2 миллиона километров 2 . Анализируя микроэлементы в воде, поступающей из глубоко под землей, гидрогеологи смогли определить, что возраст воды, извлеченной из этих водоносных горизонтов, может превышать 1 миллион лет.
Сравнивая возраст грунтовых вод, полученных из разных частей Большого Артезианского бассейна, гидрогеологи обнаружили, что возраст грунтовых вод увеличивается по всему бассейну. Там, где вода подпитывает водоносные горизонты вдоль Восточного водораздела , возраст молодой. По мере того, как подземные воды текут на запад через континент, их возраст увеличивается, причем самые старые подземные воды встречаются в западных частях. Это означает, что для того, чтобы пройти почти 1000 км от источника подпитки за 1 миллион лет, подземные воды, протекающие через Большой Артезианский бассейн, перемещаются со средней скоростью около 1 метра в год.
Недавние исследования показали, что испарение грунтовых вод может играть важную роль в круговороте воды на местном уровне, особенно в засушливых регионах. [11] Ученые из Саудовской Аравии предложили планы по улавливанию и переработке этой испаряющейся влаги для орошения сельскохозяйственных культур. На противоположной фотографии отражающий ковер площадью 50 сантиметров, сделанный из небольших соседних пластиковых конусов, был помещен в сухую пустыню, свободную от растений, на пять месяцев, без дождя и орошения. Ей удалось уловить и сконденсировать достаточно пара грунта, чтобы оживить естественным образом закопанные семена под ним, с зеленой площадью около 10% площади ковра. Ожидается, что, если бы семена были положены перед укладкой этого ковра, гораздо более широкая область стала бы зеленой. [12]
Температура
Высокая удельная теплоемкость воды и изолирующий эффект почвы и горных пород могут смягчить воздействие климата и поддерживать относительно стабильную температуру грунтовых вод . В некоторых местах, где температура грунтовых вод поддерживается этим эффектом на уровне около 10 ° C (50 ° F), грунтовые воды можно использовать для регулирования температуры внутри конструкций на поверхности. Например, в жаркую погоду относительно холодные грунтовые воды можно перекачивать через радиаторы отопления в доме, а затем возвращать в землю в другом колодце. В холодное время года, поскольку она относительно теплая, вода может использоваться таким же образом в качестве источника тепла для тепловых насосов, что намного эффективнее, чем использование воздуха.
Количество
Объем подземных вод в водоносном горизонте можно оценить путем измерения уровня воды в местных скважинах и изучения геологических данных, полученных при бурении скважин, для определения протяженности, глубины и толщины водоносных отложений и горных пород. Прежде чем вкладывать средства в добывающие скважины, можно пробурить испытательные скважины, чтобы измерить глубины, на которых встречается вода, и собрать образцы почвы, горных пород и воды для лабораторных анализов. Насосные испытания могут проводиться в испытательных скважинах для определения характеристик потока в водоносном горизонте. [2]
Характеристики водоносных горизонтов зависят от геологии и структуры субстрата, а также от топографии, в которой они встречаются. Как правило, наиболее продуктивные водоносные горизонты находятся в осадочных геологических формациях. Для сравнения, выветрившиеся и трещиноватые кристаллические породы дают меньшее количество грунтовых вод во многих средах. Неконсолидированные к слабо сцементированным аллювиальным материалам, которые накопились в долине -filling отложения в крупных речных долинах и геологический ослабевать котловина относятся к числу наиболее продуктивных источников подземных вод.
Потоки флюидов могут изменяться в различных литологических условиях из- за хрупкой деформации горных пород в зонах разломов ; механизмы, с помощью которых это происходит, являются предметом гидрогеологии зоны разломов . [13]
Использует
Большинство участков суши на Земле имеют под собой водоносный горизонт той или иной формы, иногда на значительной глубине. В некоторых случаях эти водоносные горизонты быстро истощаются населением.
Из всех природных ресурсов подземные воды являются наиболее добываемым ресурсом в мире. По состоянию на 2010 год в пятерку стран с наибольшим объемом добычи подземных вод входили Индия, Китай, США, Пакистан и Иран. Большая часть извлекаемых подземных вод, 70%, используется в сельскохозяйственных целях. [14] Подземные воды являются наиболее доступным источником пресной воды во всем мире, в том числе для питьевой воды , орошения и производства . Подземные воды составляют около половины питьевой воды в мире, 40% воды для орошения и треть воды для промышленных целей. [5]
Пресноводные водоносные горизонты, особенно с ограниченным питанием за счет снега или дождя, также известные как метеорные воды , могут подвергаться чрезмерной эксплуатации и, в зависимости от местной гидрогеологии , могут втягивать непитьевую воду или проникновение соленой воды из гидравлически связанных водоносных горизонтов или поверхностных вод. тела. Это может быть серьезной проблемой, особенно в прибрежных районах и других районах, где перекачка водоносного горизонта чрезмерна. В некоторых районах грунтовые воды могут быть загрязнены мышьяком и другими минеральными ядами.
Водоносные горизонты критически важны для проживания людей и сельского хозяйства. Глубокие водоносные горизонты в засушливых районах долгое время служили источниками воды для орошения (см. Огаллала ниже). Многие деревни и даже крупные города получают воду из колодцев в водоносных горизонтах.
Городское, ирригационное и промышленное водоснабжение обеспечивается через большие колодцы. Несколько скважин для одного источника водоснабжения называются «колодцами», которые могут забирать воду из замкнутых или неограниченных водоносных горизонтов. Использование грунтовых вод из глубоких замкнутых водоносных горизонтов обеспечивает лучшую защиту от загрязнения поверхностных вод. Некоторые колодцы, называемые «коллекторными колодцами», специально предназначены для инфильтрации поверхностных (обычно речных) вод.
Водоносные горизонты, обеспечивающие устойчивые пресные грунтовые воды в городских районах и для сельскохозяйственного орошения, обычно расположены близко к поверхности земли (в пределах нескольких сотен метров) и частично подпитываются пресной водой. Это пополнение обычно происходит за счет рек или метеорных вод (атмосферных осадков), которые просачиваются в водоносный горизонт через расположенные над ними ненасыщенные материалы.
Иногда осадочные или «ископаемые» водоносные горизонты используются для обеспечения городских территорий ирригационной и питьевой водой. В Ливии, например, в рамках проекта « Великая искусственная река » Муаммара Каддафи перекачивается большое количество грунтовых вод из водоносных горизонтов под Сахарой в густонаселенные районы у побережья. [15] Хотя это сэкономило Ливии деньги по сравнению с альтернативой, опреснением, водоносные горизонты, вероятно, иссякнут через 60-100 лет. [15] Истощение водоносных горизонтов было названо одной из причин роста цен на продовольствие в 2011 году. [16]
вопросы
Обзор
Определенные проблемы встали перед использованием грунтовых вод по всему миру. Так же, как речные воды были чрезмерно использованы и загрязнены во многих частях мира, водоносные горизонты тоже. Большая разница в том, что водоносные горизонты находятся вне поля зрения. Другая серьезная проблема заключается в том, что агентства по управлению водными ресурсами при расчете « устойчивого выхода » водоносного горизонта и речной воды часто учитывают одну и ту же воду дважды: один раз в водоносном горизонте и один раз в связанной с ним реке. Эта проблема, хотя и понимаемая веками, сохраняется, отчасти по инерции в государственных учреждениях. В Австралии, например, до законодательных реформ, инициированных Советом правительства Австралии в рамках реформы водоснабжения в 1990-х годах, многие австралийские штаты управляли грунтовыми и поверхностными водами через отдельные правительственные учреждения, что сопровождалось соперничеством и плохой связью.
В целом, временные задержки, присущие динамической реакции грунтовых вод на развитие, игнорировались агентствами по управлению водными ресурсами спустя десятилетия после того, как научное понимание проблемы было укреплено. Короче говоря, эффекты овердрафта подземных вод (хотя и бесспорно реальные) могут проявиться через десятилетия или столетия. В классическом исследовании 1982 года Бредехофт и его коллеги [17] смоделировали ситуацию, когда добыча подземных вод в межгорной котловине полностью прекратила ежегодное пополнение запасов, не оставив «ничего» для сообщества естественной растительности, зависящей от грунтовых вод. Даже когда буровое поле было расположено близко к растительности, 30% первоначального спроса на растительность все еще могло быть удовлетворено за счет задержки, присущей системе, по прошествии 100 лет. К 500 году этот показатель снизился до 0%, что свидетельствует о полной гибели растительности, зависящей от грунтовых вод. Наука была доступна для выполнения этих расчетов на протяжении десятилетий; однако в целом агентства по управлению водными ресурсами проигнорировали эффекты, которые проявятся за пределами приблизительных временных рамок политических выборов (от 3 до 5 лет). Мариос Софоклеус [17] решительно утверждал, что управляющие агентства должны определять и использовать соответствующие временные рамки при планировании подземных вод. Это будет означать расчет разрешений на забор подземных вод на основе прогнозируемых эффектов на десятилетия, иногда столетия в будущем.
Когда вода движется по ландшафту, она собирает растворимые соли, в основном хлорид натрия . Когда такая вода попадает в атмосферу через эвапотранспирацию , эти соли остаются. В ирригационных районах плохой дренаж почвы и поверхностных водоносных горизонтов может привести к выходу уровня грунтовых вод на поверхность в низинных районах. Основные деградации земель проблема засоленности почвы и переувлажнение результате, [18] в сочетании с увеличением уровня соли в поверхностных водах. Как следствие, серьезный ущерб нанесен местной экономике и окружающей среде. [19]
Следует кратко упомянуть четыре важных эффекта. Во-первых, схемы смягчения последствий наводнений, предназначенные для защиты инфраструктуры, построенной на поймах, привели к непредвиденным последствиям сокращения подпитки водоносных горизонтов, связанных с естественными наводнениями. Во-вторых, продолжительное истощение грунтовых вод в обширных водоносных горизонтах может привести к проседанию земли с соответствующим повреждением инфраструктуры, а также, в-третьих, к проникновению солей . [20] В- четвертых, осушение кислых сульфатных почв, часто встречающихся на низинных прибрежных равнинах, может привести к подкислению и загрязнению ранее пресноводных и устьевых рек. [21]
Еще одна причина для беспокойства заключается в том, что истощение грунтовых вод из чрезмерно выделенных водоносных горизонтов может нанести серьезный ущерб как наземным, так и водным экосистемам - в некоторых случаях очень заметно, а в других - совершенно незаметно из-за длительного периода, в течение которого наносится ущерб. [20]
Перерасход
Подземные воды - очень полезный и часто богатый ресурс. Однако чрезмерное использование, чрезмерное абстрагирование или овердрафт могут вызвать серьезные проблемы для пользователей и окружающей среды. Наиболее очевидная проблема (с точки зрения использования подземных вод человеком) - это понижение уровня грунтовых вод за пределы досягаемости существующих колодцев. Как следствие, скважины необходимо бурить глубже, чтобы достичь грунтовых вод; в некоторых местах (например, в Калифорнии , Техасе и Индии ) уровень грунтовых вод упал на сотни футов из-за интенсивной откачки скважин. [22] В спутники GRACE собрал данные , которые демонстрируют 21 из 37 основных водоносных пластов Земель подвергаются deplection. [5] В регионе Пенджаб в Индии , например, уровень грунтовых вод упал на 10 метров с 1979 года, и темпы истощения ускоряются. [23] Понижение уровня грунтовых вод может, в свою очередь, вызвать другие проблемы, такие как проседание грунтовых вод и проникновение соленой воды .
Подземные воды также важны с экологической точки зрения. Важность грунтовых вод для экосистем часто игнорируется даже биологами и экологами, занимающимися вопросами пресной воды. Подземные воды поддерживают реки, водно-болотные угодья и озера , а также подземные экосистемы в карстовых или аллювиальных водоносных горизонтах.
Конечно, не все экосистемы нуждаются в грунтовых водах. Некоторые наземные экосистемы - например, экосистемы открытых пустынь и аналогичных засушливых сред - существуют за счет нерегулярных осадков и влаги, которую они доставляют в почву, а также влаги в воздухе. Хотя существуют и другие наземные экосистемы в более благоприятной среде, где грунтовые воды не играют центральной роли, на самом деле грунтовые воды имеют основополагающее значение для многих основных экосистем мира. Вода течет между грунтовыми и поверхностными водами. Большинство рек, озер и водно-болотных угодий в той или иной степени питаются грунтовыми водами (в других местах и в другое время). Подземные воды питают почвенную влагу за счет просачивания, и многие наземные растительные сообщества напрямую зависят либо от грунтовых вод, либо от просочившейся влажности почвы над водоносным горизонтом по крайней мере часть каждого года. Гипорейные зоны (зона смешения речных и грунтовых вод) и прибрежные зоны являются примерами экотонов, в значительной степени или полностью зависящих от грунтовых вод.
Проседание
Проседание происходит, когда из-под земли откачивается слишком много воды, сдувая пространство под поверхностью и, таким образом, вызывая обрушение земли. В результате на участках земли могут появиться кратеры. Это происходит потому, что в его естественном равновесном состоянии гидравлическое давление грунтовых вод в поровых пространствах водоносного горизонта и водоема поддерживает часть веса вышележащих отложений. Когда грунтовые воды удаляются из водоносных горизонтов за счет чрезмерной откачки, могут возникнуть поровые давления в водоносном горизонте и сжатие водоносного горизонта. Это сжатие может быть частично восстановлено, если давление восстановится, но по большей части это не так. Когда водоносный горизонт сжимается, это может вызвать проседание земли, падение поверхности земли. [ необходима цитата ]
Город Новый Орлеан, штат Луизиана, сегодня фактически находится ниже уровня моря, и его проседание частично вызвано удалением грунтовых вод из различных водоносных горизонтов / систем водоносных горизонтов под ним. [24] В первой половине 20-го века долина Сан-Хоакин испытала значительное проседание , в некоторых местах до 8,5 метров (28 футов) [25] из-за удаления грунтовых вод. Города в дельтах рек, включая Венецию в Италии [26] и Бангкок в Таиланде [27] , испытали оседание поверхности; В Мехико, построенном на бывшем дне озера, скорость проседания достигает 40 см (1'3 дюйма) в год [28].
В прибрежных городах проседание может увеличить риск возникновения других экологических проблем, таких как повышение уровня моря . [29] Например, ожидается, что в Бангкоке к 2070 году прибрежным наводнениям подвергнутся 5,138 миллиона человек из-за этих совокупных факторов. [29]
Вторжение морской воды
Вторжение морской воды - это приток или присутствие морской воды в прибрежных водоносных горизонтах; это случай вторжения соленой воды . Это естественное явление, но оно может быть вызвано или усугублено антропогенными факторами, такими как изменение климата, вызвавшее повышение уровня моря . [30] В случае однородных водоносных горизонтов вторжение морской воды образует соленый клин ниже переходной зоны к пресным грунтовым водам, текущим в сторону моря наверху. [31] [32] Эти изменения могут иметь другие последствия для земли над грунтовыми водами: например, исследование 2020 года, опубликованное в журнале Nature, показало, что прибрежные грунтовые воды в Калифорнии будут подниматься во многих водоносных горизонтах, увеличивая риски наводнений и проблем со стоком . [30]
Загрязнение
Загрязненные подземные воды менее заметны, но их труднее очистить, чем загрязнения в реках и озерах. Загрязнение подземных вод чаще всего происходит в результате неправильного размещения отходов на суше. Основными источниками являются свалки промышленных и бытовых химикатов и мусорные свалки , отстойники промышленных отходов, хвосты и технологические сточные воды из шахт, нефтяных промысловых ям, протечки подземных резервуаров и трубопроводов для хранения нефти, отстой сточных вод и септические системы. Загрязненные грунтовые воды наносятся на карту путем отбора проб почвы и грунтовых вод вблизи предполагаемых или известных источников загрязнения, чтобы определить степень загрязнения и помочь в проектировании систем восстановления грунтовых вод. Предотвращение загрязнения грунтовых вод вблизи потенциальных источников, таких как свалки, требует облицовки дна полигона водонепроницаемыми материалами, сбора любых сточных вод через дренаж и защиты дождевой воды от любых потенциальных загрязнителей, а также регулярного мониторинга близлежащих подземных вод, чтобы убедиться, что загрязнители не попали в грунтовые воды. [2]
Загрязнение грунтовых вод от загрязняющих веществ, выбрасываемых в землю, которые могут проникать в грунтовые воды, может создавать шлейф загрязняющих веществ в водоносном горизонте. Загрязнение может происходить от свалок, встречающегося в природе мышьяка, местных систем канализации или других точечных источников, таких как заправочные станции с протекающими подземными резервуарами для хранения или протекающими канализационными коллекторами .
Движение воды и рассеивание в водоносном горизонте распространяет загрязнитель на более обширную территорию, его продвигающаяся граница часто называется кромкой шлейфа, которая затем может пересекаться с колодцами грунтовых вод или дневным светом в поверхностные воды, такие как просачивания и родники , что делает водоснабжение небезопасным для человека и дикая природа. Различные механизмы влияют на перенос загрязняющих веществ, например диффузия , адсорбция , осаждение , разложение , в грунтовых водах. Взаимодействие загрязнения подземных вод с поверхностными водами анализируется с использованием гидрологических моделей переноса .
Опасность загрязнения муниципальных источников сводится к минимуму за счет размещения колодцев в районах с глубокими грунтовыми водами и непроницаемыми почвами, а также тщательного тестирования и мониторинга водоносного горизонта и близлежащих потенциальных источников загрязнения. [2]
Мышьяк и фторид
Около одной трети населения мира пьет воду из подземных источников. Из них около 10 процентов, примерно 300 миллионов человек, получают воду из ресурсов подземных вод, которые сильно загрязнены мышьяком или фтором . [33] Эти микроэлементы поступают в основном из природных источников в результате выщелачивания из горных пород и отложений.
Новый метод выявления веществ, опасных для здоровья
В 2008 году Швейцарский институт водных исследований Eawag представил новый метод составления карт опасностей для геогенных токсичных веществ в подземных водах. [34] [35] [36] [37] Это обеспечивает эффективный способ определения, какие скважины следует тестировать.
В 2016 году исследовательская группа сделала свои знания в свободном доступе на платформе оценки подземных вод GAP . Это дает специалистам по всему миру возможность загружать свои собственные данные измерений, визуально отображать их и создавать карты рисков для областей по своему выбору. GAP также служит форумом для обмена знаниями для дальнейшей разработки методов удаления токсичных веществ из воды.
Нормативно-правовые акты
Соединенные Штаты
В Соединенных Штатах законы, касающиеся владения и использования подземных вод, обычно являются законами штата. Регулирование подземных вод для минимизации загрязнения подземных вод рассматривается как в законах штата, так и в федеральных законах; в последнем случае - в соответствии с постановлениями Агентства по охране окружающей среды США (EPA).
- Правило захвата , основанный на английском общем праве, предоставляет каждому землевладельцу возможность захватить как много грунтовых вод , поскольку они могут положить в полезном использовании, но они не гарантируют каких - либо определенное количество воды. В результате владельцы колодцев не несут ответственности перед другими землевладельцами за забор воды из-под земли. Государственные законы или постановления часто определяют «полезное использование», а иногда и устанавливают другие ограничения, такие как запрет на добычу подземных вод, которая вызывает проседание на соседнем участке.
- Ограниченные права частной собственности, аналогичные правам прибрежных территорий на поверхностный водоток. Право на количество подземных вод зависит от размера поверхности, на которой каждый землевладелец получает соответствующее количество доступной воды. После вынесения решения устанавливается максимальное количество права на воду, но право может быть уменьшено, если общее количество доступной воды уменьшается, как это вероятно во время засухи. Землевладельцы могут подавать в суд на других за посягательство на их права на грунтовые воды, и вода, перекачиваемая для использования на вышележащих землях, имеет преимущество перед водой, откачиваемой для использования с земли.
- Разумные правила использования в американском дренажном праве не гарантируют помещику определенного количества воды, но допускает неограниченное извлечение тех пор , пока результат не необоснованно повредить другие скважины или систему водоносных горизонтов. Обычно это правило придает большое значение историческому использованию и предотвращает новые применения, которые мешают предыдущему использованию.
- EPA опубликовало «Правило о грунтовых водах», применимое к системам общественного водоснабжения , в 2006 году. Это правило касается систем , снабжаемых грунтовыми водами, которые могут подвергаться загрязнению фекальными бактериями, и требует от таких систем принятия корректирующих мер. [38] [39]
- При сделках с недвижимостью объектом пристального внимания являются как грунтовые воды, так и почва. Для участков заброшенных месторождений (ранее загрязненных участков, которые были восстановлены) Агентство по охране окружающей среды требует подготовки Фазы I оценки экологических участков для исследования и выявления потенциальных проблем загрязнения. [40] В Сан-Фернандо-Вэлли, Калифорния, контракты на недвижимость для передачи собственности ниже Полевой лаборатории Санта-Сусана (SSFL) и на восток содержат положения, освобождающие продавца от ответственности за последствия загрязнения грунтовых вод в результате существующего или будущего загрязнения водоносного горизонта долины.
Индия
В Индии 65% ирригации осуществляется за счет подземных вод [41], и около 90% извлеченных подземных вод используется для орошения. [42] Регулирование подземных вод контролируется и поддерживается центральным правительством и четырьмя организациями; 1) Центральная водная комиссия, 2) Центральные подземные воды, 3) Центральное управление подземных вод, 4) Центральное управление по контролю за загрязнением . [43]
Законы, правила и схемы, касающиеся подземных вод Индии:
- 2019 Атал Бхуджал Йоджана (Схема подземных вод Атал), пятилетняя (с 2020-21 по 2024-25 гг.) Схема стоимостью 6 миллиардов индийских рупий (854 миллиона долларов США) для управления спросом с помощью планов водной безопасности на уровне деревень панчаят, была утверждена для реализации 8350 водоснабжения деревни в 7 штатах, включая Харьяну, Гуджарат, Карнатаку, Мадхья-Прадеш, Махараштру, Раджастхан и Уттар-Прадеш. [44]
- Национальный рамочный закон о водных ресурсах 2013 года гарантирует, что подземные воды Индии являются общественным ресурсом и не должны использоваться компаниями путем приватизации воды . Национальная рамочная Билл Вода позволяет всем доступ чистой питьевой воды, права на чистую питьевую воду в соответствии со статьей 21 «Право на жизнь» , в Конституции Индии . Законопроект указывает на то, что штаты Индии хотят иметь полный контроль над подземными водами, содержащимися в водоносных горизонтах. Пока Андхра-Прадеш , Ассам , Бихар , Гоа , Химачал-Прадеш , Джамму и Кашмир , Карнатака , Керала , Западная Бенгалия , Телангана , Махараштра , Лакшадвип , Пудучерри , Чандигарх , Дадра и Нагар Хавели являются единственными, кто использует этот законопроект. [43]
- В 2012 г. была обновлена Национальная водная политика , которая ранее была запущена в 1987 г. и обновлена в 2002 г., а затем в 2012 г. [45]
- В 2011 году правительство Индии разработало Типовой законопроект об управлении подземными водами; Эта модель выбирает правительства штатов, которые могут обеспечить соблюдение своих законов об использовании и регулировании подземных вод.
- Закон 1882 года об облегчении земель дает землевладельцам приоритет над поверхностными и грунтовыми водами, находящимися на их земле, и позволяет им давать или брать столько, сколько они хотят, пока вода находится на их земле. Этот закон не позволяет правительству обеспечивать соблюдение правил использования грунтовых вод, позволяя многим землевладельцам приватизировать свои грунтовые воды вместо доступа к ним в общественных местах. Раздел 7 (g) Закона 1882 года о землевладении гласит, что каждый землевладелец имеет право собирать в своих пределах всю воду под землей и на ее поверхности, которая не проходит по определенному каналу. [43]
Канада
Значительная часть Канады «s населения основывается на использовании подземных вод. В Канаде примерно 8,9 миллиона человек или 30% населения Канады используют подземные воды для бытового использования, и примерно две трети этих пользователей живут в сельских районах . [46]
- Закон о Конституции 1867 года не наделяет властью над грунтовыми водами ни одного распоряжения канадского правительства; следовательно, дело в значительной степени подпадает под юрисдикцию провинции
- Федеральные и провинциальные правительства могут разделить ответственность при решении вопросов сельского хозяйства , здравоохранения, межпровинциальных вод и национальных водных ресурсов.
- Федеральная юрисдикция в таких областях, как пограничные / трансграничные воды, рыболовство, судоходство и водные ресурсы на федеральных землях, заповедниках коренных народов и территориях.
- Федеральная юрисдикция над подземными водами, когда водоносные горизонты пересекают межпровинциальные или международные границы.
Крупная инициатива федерального правительства по подземным водам - это разработка многобарьерного подхода. Многобарьерный подход - это система процессов, предотвращающих порчу питьевой воды из источника. Мульти-барьер состоит из трех ключевых элементов:
- Охрана исходной воды,
- Очистка питьевой воды и
- Системы распределения питьевой воды. [47]
По стране
Подземные воды - важный водный ресурс для снабжения питьевой водой , особенно в засушливых странах.
Внеземные подземные воды
Подземные воды не могут ограничиваться только Землей. На формирование некоторых форм рельефа, наблюдаемых на Марсе, возможно, повлияли грунтовые воды. Есть также свидетельства того, что жидкая вода также может существовать под поверхностью спутника Юпитера , Европы . [48]
Смотрите также
- Базовый поток
- Экосистемы, зависящие от грунтовых вод
- Берег грунтовых вод
- Поток грунтовых вод
- Модель грунтовых вод
Рекомендации
- ^ National Geographic Альманах географии, 2005, ISBN 0-7922-3877-X , стр. 148.
- ^ а б в г «Что такое гидрология и чем занимаются гидрологи?» . Школа водных наук Геологической службы США . Геологическая служба США . 23 мая 2013 . Проверено 21 января 2014 .
- ^ "Где вода на Земле?" . www.usgs.gov . Проверено 18 марта 2020 .
- ^ Gleick, PH (1993). Вода в кризисе. Тихоокеанский институт исследований в области разработки, окружающей среды и безопасности. Stockholm Env. Институт, Oxford Univ. Нажмите. 473п , 9 .
- ^ а б в Лалл, Упману; Жоссет, Лорелин; Руссо, Тесс (2020-10-17). «Снимок мировых проблем, связанных с подземными водами» . Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов . 45 (1): 171–194. DOI : 10.1146 / annurev-environment-102017-025800 . ISSN 1543-5938 .
- ^ «Подробнее: подземные воды» . Колумбийский водный центр . Проверено 15 сентября 2009 года .
- ^ Министерство внутренних дел США (1977 год). Руководство по грунтовым водам (первое издание). Типография правительства США. п. 4.
- ^ Бетке, Крейг М .; Джонсон, Томас М. (май 2008 г.). «Возраст подземных вод и датировка возраста подземных вод». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 36 (1): 121–152. Bibcode : 2008AREPS..36..121B . DOI : 10.1146 / annurev.earth.36.031207.124210 . ISSN 0084-6597 .
- ^ Глисон, Том; Бефус, Кевин М .; Ясечко, Скотт; Luijendijk, Elco; Карденас, М. Баяни (февраль 2016 г.). «Мировой объем и распределение современных подземных вод» . Природа Геонауки . 9 (2): 161–167. Bibcode : 2016NatGe ... 9..161G . DOI : 10.1038 / ngeo2590 . ISSN 1752-0894 .
- ^ Файл: Groundwater flow.svg
- ^ Хасан, С.М. Танвир (март 2008 г.). Оценка испарения подземных вод с помощью модели подземных вод с пространственно-временными переменными потоками (PDF) (MSc). Энсхеде , Нидерланды : Международный институт геоинформатики и наблюдения Земли.
- ^ Аль-Касими, С.М. (2002). Существование восходящего потока наземного пара: доказательство и использование в озеленении пустыни с использованием световозвращающего ковра . 3 . Дахран. С. 105–19. Неизвестный параметр
|book-title=
игнорируется ( справка ) - ^ Бенсе, В.Ф .; Глисон, Т .; Loveless, SE; Bour, O .; Scibek, J. (2013). «Гидрогеология зоны разлома» . Обзоры наук о Земле . 127 : 171–192. Bibcode : 2013ESRv..127..171B . DOI : 10.1016 / j.earscirev.2013.09.008 .
- ^ «Факты о глобальном использовании подземных вод» . Национальная ассоциация подземных вод . Проверено 29 марта 2021 года .
- ^ а б Шолль, Адам. «Комната карты: Скрытые воды» . Журнал мировой политики . Проверено 19 декабря 2012 года .
- ^ Браун, Лестер. «Великий продовольственный кризис 2011 года». Журнал внешней политики , 10 января 2011 г.
- ^ а б Софоклеус, Мариос (2002). «Взаимодействие подземных и поверхностных вод: состояние науки». Гидрогеологический журнал . 10 (1): 52–67. Bibcode : 2002HydJ ... 10 ... 52S . DOI : 10.1007 / s10040-001-0170-8 . S2CID 2891081 .
- ^ «Бесплатные статьи и программное обеспечение по дренажу заболоченных земель и контролю засоления почв» . Проверено 28 июля 2010 .
- ^ Ludwig, D .; Hilborn, R .; Уолтерс, К. (1993). «Неопределенность, эксплуатация ресурсов и сохранение: уроки истории» (PDF) . Наука . 260 (5104): 17–36. Bibcode : 1993Sci ... 260 ... 17L . DOI : 10.1126 / science.260.5104.17 . JSTOR 1942074 . PMID 17793516 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 августа 2013 года . Проверено 9 июня 2011 .
- ^ а б Зекцер, С .; LoaIciga, HA; Вольф, JT (2004). «Воздействие овердрафта подземных вод на окружающую среду: отдельные тематические исследования на юго-западе США». Экологическая геология . 47 (3): 396–404. DOI : 10.1007 / s00254-004-1164-3 . S2CID 129514582 .
- ^ Соммер, Би; Хорвиц, Пьер; Соммер, Би; Хорвиц, Пьер (2001). «Качество воды и реакция макробеспозвоночных на подкисление после усиления летней засухи на водно-болотных угодьях Западной Австралии». Морские и пресноводные исследования . 52 (7): 1015. DOI : 10,1071 / MF00021 .
- ^ Перроне, Дебра; Ясечко, Скотт (август 2019). «Более глубокое бурение скважин - неустойчивая остановка на пути к истощению подземных вод» . Экологичность . 2 (8): 773–782. DOI : 10.1038 / s41893-019-0325-Z . ISSN 2398-9629 . S2CID 199503276 .
- ^ Upmanu Lall. «Пенджаб: рассказ о процветании и упадке» . Колумбийский водный центр . Проверено 11 сентября 2009 .
- ^ Докка, Рой К. (2011). «Роль глубинных процессов в опускании в конце 20 века Нового Орлеана и прибрежных районов южной Луизианы и Миссисипи» . Журнал геофизических исследований . 116 (B6): B06403. Bibcode : 2011JGRB..116.6403D . DOI : 10.1029 / 2010JB008008 . ISSN 0148-0227 . S2CID 53395648 .
- ^ Снид, М; Брандт, Дж; Солт, М (2013). «Оседание земли вдоль канала Дельта-Мендота в северной части долины Сан-Хоакин, Калифорния, 2003–10» (PDF) . Отчет о научных исследованиях USGS 2013-5142 . Проверено 22 июня 2015 года .
- ^ Този, Луиджи; Театини, Пьетро; Строцци, Тацио; Да Лио, Кристина (2014). «Относительное проседание земель побережья Венеции, Италия». Инженерная геология для общества и территории - Том 4 . С. 171–73. DOI : 10.1007 / 978-3-319-08660-6_32 . ISBN 978-3-319-08659-0.
- ^ Аобпает, Анупхао; Куэнка, Мигель Каро; Хупер, Эндрю; Трисирисатаявонг, Итти (2013). «Анализ временных рядов InSAR проседания земли в Бангкоке, Таиланд». Международный журнал дистанционного зондирования . 34 (8): 2969–82. Bibcode : 2013IJRS ... 34.2969A . DOI : 10.1080 / 01431161.2012.756596 . ISSN 0143-1161 . S2CID 129140583 .
- ^ Арройо, Дэнни; Ордас, Марио; Овандо-Шелли, Эфраин; Guasch, Juan C .; Лермо, Хавьер; Перес, Читлали; Алькантара, Леонардо; Рамирес-Сентено, Марио С. (2013). «Оценка изменения доминирующих периодов в зоне дна озера в Мехико, вызванных проседанием грунта с использованием коэффициентов усиления участка». Динамика почвы и сейсмостойкость . 44 : 54–66. DOI : 10.1016 / j.soildyn.2012.08.009 . ISSN 0267-7261 .
- ^ а б Николлс, Р.Дж.; Hanson, S .; Herweijer, C .; Patmore, N .; Hallegatte, S .; CorfeeMorlot, J .; Шато, Жан; Мьюир-Вуд, Роберт (2008). «Рейтинг портовых городов с высокой подверженностью и уязвимостью к экстремальным климатическим явлениям: оценки подверженности» (PDF) . Рабочие документы ОЭСР по окружающей среде (1). DOI : 10.1787 / 011766488208 . Проверено 22 мая 2014 .
- ^ а б Бефус, КМ; Barnard, PL; Гувер, диджей; Finzi Hart, JA; Voss, CI (октябрь 2020 г.). «Возрастающая угроза загрязнения прибрежных грунтовых вод из-за повышения уровня моря в Калифорнии» . Изменение климата природы . 10 (10): 946–952. DOI : 10.1038 / s41558-020-0874-1 . ISSN 1758-6798 . S2CID 221146885 .
- ^ Polemio, M .; Dragone, V .; Лимони, ПП (2009). «Мониторинг и методы анализа риска ухудшения качества подземных вод в прибрежных карстовых водоносных горизонтах (Апулия, Южная Италия)». Экологическая геология . 58 (2): 299–312. Bibcode : 2009EnGeo..58..299P . DOI : 10.1007 / s00254-008-1582-8 . S2CID 54203532 .
- ^ Fleury, P .; Бакалович, М .; Де Марсили, Г. (2007). «Подводные источники и прибрежные карстовые водоносные горизонты: обзор». Журнал гидрологии . 339 (1-2): 79–92. Bibcode : 2007JHyd..339 ... 79F . DOI : 10.1016 / j.jhydrol.2007.03.009 .
- ^ Eawag (2015) Справочник по геогенному загрязнению - Решение проблемы мышьяка и фторида в питьевой воде. CA Johnson, A. Bretzler (Eds.), Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (Eawag), Дюбендорф, Швейцария. (скачать: www.eawag.ch/en/research/humanwelfare/drinkingwater/wrq/geogenic-contamination-handbook/)
- ^ Амини, М .; Мюллер, К .; Abbaspour, KC; Розенберг, Т .; Афюни, М .; Møller, M .; Sarr, M .; Джонсон, Калифорния (2008) Статистическое моделирование глобального геогенного загрязнения фторидами подземных вод. Экологическая наука и техника, 42 (10), 3662-68, DOI : 10.1021 / es071958y
- ^ Амини, М .; Abbaspour, KC; Berg, M .; Винкель, Л .; Hug, SJ; Hoehn, E .; Ян, H .; Джонсон, Калифорния (2008). «Статистическое моделирование глобального геогенного загрязнения подземных вод мышьяком». Наука об окружающей среде и технология 42 (10), 3669–75. DOI : 10.1021 / es702859e
- ^ Винкель, L .; Berg, M .; Амини, М .; Hug, SJ; Джонсон, Калифорния. Прогнозирование загрязнения мышьяком подземных вод в Юго-Восточной Азии на основе параметров поверхности. Nature Geoscience, 1, 536–42 (2008). DOI : 10.1038 / ngeo254
- ^ Родригес-Ладо, L .; Sun, G .; Berg, M .; Zhang, Q .; Xue, H .; Zheng, Q .; Джонсон, Калифорния (2013) Загрязнение подземных вод мышьяком на всей территории Китая. Наука, 341 (6148), 866-68, DOI : 10.1126 / science.1237484
- ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 2006-11-08. «Национальные правила первичной питьевой воды: правило грунтовых вод; окончательное правило». Федеральный регистр, 71 FR 65574
- ^ «Правило грунтовых вод» . Требования к питьевой воде для государственных и общественных систем водоснабжения . EPA. 2018-12-18.
- ^ «Все соответствующие запросы Brownfields» . EPA. 2019-12-19.
- ^ PM запускает план управления подземными водами на сумму 6000 крор , NDTV, 25 декабря 2019 г.
- ^ Чиндаркар, Намрата; Графтон, Квентин (5 января 2019 г.). «Истощение подземных вод Индии: когда наука встречается с политикой» . Исследования политики в Азии и Тихоокеанском регионе . 6 (1): 108–124. DOI : 10.1002 / app5.269 . Дата обращения 2 декабря 2020 .
- ^ а б в Сухаг, Рупал (февраль 2016 г.). «Обзор подземных вод в Индии» (PDF) . PRS India.org . Проверено 9 апреля 2018 .
- ^ Центр одобрил схему управления подземными водами в размере 6000 крор , Times of India, 24 декабря 2019 г.
- ^ «Национальная водная политика 2002» (PDF) . Министерство водных ресурсов (ГОИ). 1 апреля 2002 г. с. 2. Архивировано из оригинального (PDF) 18 января 2012 года . Проверено 15 августа 2012 года .
- ^ Резерфорд, Сьюзен (2004). Использование подземных вод в Канаде . https://www.wcel.org/sites/default/files/publications/Groundwater%20Use%20in%20Canada.pdf .CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Коте, Франсуа (6 февраля 2006 г.). «Управление пресной водой в Канаде: IV. Подземные воды» (PDF) . Библиотека парламента .
- ^ Ричард Гринбург (2005). Луна в океане: поиск чужой биосферы . Книги Springer Praxis.
Внешние ссылки
- Управление по подземным водам USGS
- IAH, Международная ассоциация гидрогеологов
- Проект по подземным водам - онлайн-платформа для изучения подземных вод