hydrogeologie

Hydrogeologie is een tak van de geologie die zich bezighoudt met de studie van de verspreiding, beweging en kwaliteit van water in de ondergrond. Hydrogeologie houdt zich bezig met het begrijpen van het voorkomen, de beweging en de opslag van grondwater in aquifers, dit zijn geologische formaties die water bevatten. Hydrogeologen bestuderen de eigenschappen van rotsen en sedimenten die de beweging van water, de interactie tussen grondwater en oppervlaktewater, en de impact van menselijke activiteiten op de kwaliteit en kwantiteit van grondwaterbronnen controleren. Hydrogeologie is een interdisciplinair vakgebied dat gebruik maakt van geologie, natuurkunde, scheikunde, wiskunde en techniek om een ​​breed scala aan milieu-, geologische en technische problemen aan te pakken.

Water is een kostbare natuurlijke hulpbron. Zonder water zou er geen leven op aarde zijn. Tweederde van ons lichaam bestaat qua gewicht uit water.

Watervoorzieningen zijn ook van essentieel belang voor de ondersteuning van de voedselproductie en industriële activiteit. De belangrijkste factor die de dichtheid en verspreiding van de vegetatie bepaalt, is de hoeveelheid neerslag (Fetter, 2001).

Landbouw kan in sommige woestijnen floreren, maar alleen met water dat uit de grond wordt gepompt of uit andere gebieden wordt geïmporteerd (Fetter, 2001).

beschavingen zijn tot bloei gekomen dankzij de ontwikkeling van betrouwbare watervoorzieningen, maar zijn vervolgens ingestort toen hun watervoorzieningen faalden (Fetter, 2001).

Een persoon heeft 3 liter (L) drinkwater per dag nodig om de essentiële vloeistoffen van het lichaam op peil te houden (Fetter, 2001).

Primitieve mensen in dorre landen bestonden met weinig meer dan deze hoeveelheid als hun totale dagelijkse consumptie

In New York City het dagelijkse waterverbruik per hoofd van de bevolking bedraagt ​​meer dan 1000 liter; een groot deel hiervan wordt gebruikt voor industriële, gemeentelijke en commerciële doeleinden (Fetter, 2001).

De overexploitatie van grondwater door ongecontroleerd pompen kan enkele problemen veroorzaken (Hiscock, 2005):

• schadelijke effecten op aangrenzende boorgaten en putten,
• Land verzakking,
• binnendringing van zout water,
• en het uitdrogen van oppervlaktewateren en wetlands.

Ongecontroleerd gebruik van chemicaliën en de onzorgvuldige verwijdering van afval op het land veroorzaken grondwaterverontreiniging (Hiscock, 2005).

Belangrijkste bronnen van grondwaterverontreiniging:

• landbouwchemicaliën,
• industrieel en gemeentelijk afval,
• residuen en procesafvalwater uit mijnen,
• pekelputten van olievelden,
• lekkende ondergrondse opslagtanks,
• lekkende pijpleidingen,
• rioolslib,
• en septische systemen

Reikwijdte van Hydrogeologie

Hydrogeologie is de wetenschappelijke studie van de eigenschappen, verspreiding en beweging van grondwater in de ondergrond van de aarde. Het is een interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, hydrologie, scheikunde, natuurkunde en techniek combineert. De reikwijdte van hydrogeologie omvat het volgende:

1. Onderzoek naar het voorkomen en de beschikbaarheid van grondwater: Hydrogeologen bestuderen het voorkomen, de verspreiding en de beschikbaarheid van grondwater in de ondergrond. Ze gebruiken verschillende technieken, zoals geofysisch onderzoek, boren en putregistratie, om de ondergrond te verkennen.
2. Grondwaterstroming en transport: Hydrogeologen bestuderen de stroming en het transport van grondwater in de ondergrond. Ze gebruiken numerieke modellen om de richting en snelheid van de grondwaterstroming te voorspellen en om het transport van verontreinigende stoffen in het grondwater te simuleren.
3. Karakterisering van watervoerende lagen: Hydrogeologen karakteriseren de eigenschappen van watervoerende lagen, dit zijn geologische formaties die grondwater opslaan en transporteren. Ze bestuderen de hydraulische eigenschappen van watervoerende lagen, zoals hydraulische geleidbaarheid, doorlaatbaarheid en opslagcoëfficiënt.
4. Grondwaterkwaliteit: Hydrogeologen bestuderen de kwaliteit van het grondwater, inclusief de chemische samenstelling en de aanwezigheid van verontreinigende stoffen. Ze gebruiken verschillende technieken om grondwater te bemonsteren en analyseren, zoals pompproeven, slakkenproeven en putregistratie.
5. Grondwaterbeheer: Hydrogeologen spelen een sleutelrol bij het beheer van grondwatervoorraden. Ze gebruiken hun kennis van hydrogeologie om strategieën te ontwikkelen voor duurzaam gebruik en bescherming van grondwatervoorraden. Dit omvat het ontwerpen van putvelden, het beheren van grondwateraanvulling en het beheersen van grondwaterverontreiniging.
6. Interactie van grondwater met oppervlaktewater: Hydrogeologen bestuderen de interactie van grondwater met oppervlaktewater, zoals rivieren, meren en wetlands. Ze gebruiken hun kennis van hydrogeologie om de rol van grondwater bij het in stand houden van de stroming van oppervlaktewater te begrijpen en om strategieën te ontwikkelen om watervoorraden op een duurzame manier te beheren.

Hydrogeologisch onderzoek

Hydrogeologisch onderzoek is het proces waarbij de eigenschappen en het gedrag van water in de ondergrond worden bestudeerd. Het omvat het gebruik van verschillende hulpmiddelen en technieken om gegevens te verzamelen over het hydrogeologische systeem, zoals de geologie en hydrologie van een gebied, de kwantiteit en kwaliteit van het grondwater, en het potentieel voor de ontwikkeling en het beheer van watervoorraden.

Hydrogeologisch onderzoek is belangrijk bij veel toepassingen, zoals bij de planning en het ontwerp van grondwatervoorzieningssystemen, de identificatie van potentiële waterbronnen voor mijnbouw of industriële activiteiten, de beoordeling van milieueffecten in verband met grondwater en de evaluatie van potentiële effecten van klimaatverandering. op grondwatervoorraden.

Hydrogeologisch onderzoek kan een reeks activiteiten omvatten, zoals geologische kartering, verzameling van hydrologische gegevens, testen van aquifers, analyse van de waterkwaliteit en computermodellering van grondwaterstroming en transport. De resultaten van hydrogeologisch onderzoek kunnen worden gebruikt om weloverwogen beslissingen te nemen over het duurzame gebruik en beheer van grondwatervoorraden.

Er zijn verschillende stappen betrokken bij een hydrogeologisch onderzoek, waaronder:

1. Afbakening van het studiegebied: De eerste stap in een hydrogeologisch onderzoek is het afbakenen van het studiegebied, inclusief de locatie en grenzen van het studiegebied.
2. Gegevens verzamelen: De volgende stap is het verzamelen van informatie over de geologie, hydrologie en hydrogeologie van het studiegebied. Dit kan het verzamelen van gegevens omvatten over de geologie van het gebied, de oppervlakte- en ondergrondse hydrologie en de grondwatervoorraden.
3. Analyseren van gegevens: De verzamelde gegevens worden vervolgens geanalyseerd om inzicht te krijgen in het voorkomen en de beweging van grondwater in het studiegebied. Hierbij kan het gaan om het analyseren van geologische en hydrologische gegevens, maar ook om gegevens over de kwaliteit en kwantiteit van grondwatervoorraden.
4. Het ontwikkelen van een conceptueel model: Op basis van de verzamelde en geanalyseerde gegevens wordt een conceptueel model van het grondwatersysteem in het studiegebied ontwikkeld. Dit model helpt om te begrijpen hoe grondwater zich door de ondergrond beweegt en hoe het door verschillende factoren wordt beïnvloed.
5. Testen en verfijnen van het model: Het conceptuele model wordt vervolgens getest en verfijnd door verdere gegevensverzameling en analyse, om het begrip van het grondwatersysteem te verbeteren.
6. Rapporteren van bevindingen: De laatste stap in een hydrogeologisch onderzoek is het rapporteren van de bevindingen van het onderzoek, inclusief eventuele aanbevelingen voor het beheer en gebruik van grondwatervoorraden in het studiegebied.

Hydrogeologie en menselijke zaken

De hydrogeologie is in veel opzichten nauw verbonden met menselijke aangelegenheden. Hier zijn een paar voorbeelden:

1. Watervoorziening: Een van de belangrijkste toepassingen van hydrogeologie is het beoordelen en beheren van grondwatervoorraden voor de watervoorziening. Hydrogeologen onderzoeken en karakteriseren aquifers, schatten de aanvullingssnelheid en grondwaterstroming, en ontwikkelen modellen om te voorspellen hoe aquifers zullen reageren op verschillende pompscenario's. Deze informatie wordt door waterbeheerders gebruikt om beslissingen te nemen over de watertoewijzing, de plaatsing van putten en de pompsnelheden.
2. Transport van verontreinigende stoffen: Hydrogeologen spelen ook een sleutelrol bij het beoordelen en beheren van grondwaterverontreiniging. Ze onderzoeken de beweging van verontreinigende stoffen in het grondwater, beoordelen het potentieel van verontreinigende stoffen om drinkwaterbronnen te bereiken en ontwikkelen strategieën om verontreinigde locaties te saneren. Hydrogeologisch onderzoek maakt vaak deel uit van milieubeoordelingen van industriële locaties, stortplaatsen en andere verontreinigde locaties.
3. Landgebruiksplanning: Hydrogeologie is belangrijk bij de landgebruiksplanning, vooral in gebieden waar grondwaterbronnen kwetsbaar zijn voor verontreiniging of overmatig gebruik. Hydrogeologisch onderzoek kan gebieden identificeren die geschikt zijn voor bepaalde typen ontwikkeling (bijvoorbeeld woningen, industrie, landbouw), maar ook gebieden die tegen ontwikkeling beschermd moeten worden om de grondwatervoorraden in stand te houden.
4. Klimaatverandering: Hydrogeologie is ook belangrijk voor het begrijpen van de gevolgen van klimaatverandering op de grondwatervoorraden. Naarmate patronen van neerslag en verdamping veranderen, zullen de grondwateraanvullingssnelheden en grondwaterstromingspatronen waarschijnlijk worden beïnvloed. Hydrogeologisch onderzoek kan helpen voorspellen hoe watervoerende lagen zullen reageren op deze veranderingen en kan gebieden identificeren die bijzonder kwetsbaar zijn voor droogte of andere gevolgen.

Over het geheel genomen is hydrogeologie een belangrijk vakgebied dat bijdraagt ​​aan ons begrip van watervoorraden en hun interactie met menselijke activiteiten.

Geschiedenis van de hydrogeologie

De geschiedenis van de hydrogeologie gaat terug tot oude beschavingen, zoals de Grieken en Romeinen, die geïnteresseerd waren in de oorsprong en beweging van grondwater. Het eerste geregistreerde wetenschappelijke onderzoek naar grondwater werd in de 15e eeuw uitgevoerd door Leonardo da Vinci. Hij stelde voor dat de beweging van water door de aarde werd aangedreven door de hitte en de zwaartekracht van de zon.

Tijdens de 18e en 19e eeuw werd er aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van de hydrogeologie. Wetenschappers begonnen theorieën te ontwikkelen over de grondwaterstroming en de relatie tussen oppervlaktewater en grondwater. De ontwikkeling van nieuwe technologie, zoals boorapparatuur en pompen, maakte de aanleg van putten en het meten van grondwaterstanden mogelijk. Dit leidde tot een beter inzicht in de kwantiteit en kwaliteit van de grondwatervoorraden.

In de 20e eeuw werd hydrogeologie steeds belangrijker voor het beheer van watervoorraden en milieubescherming. De ontwikkeling van nieuwe technieken, zoals geofysisch onderzoek en computermodellering, maakte een nauwkeurigere en efficiëntere verkenning en beheer van grondwater mogelijk. Tegenwoordig spelen hydrogeologen een cruciale rol bij het waarborgen van de duurzaamheid van grondwatervoorraden en het beschermen van het milieu tegen vervuiling.

Waterkringloop

Het water op onze planeet Aarde bestaat uit drie fasen: vast, vloeibaar en gasvormig.

De hydrologische cyclus, ook wel de watercyclus genoemd, is het proces waarbij water door de systemen van de aarde beweegt. De cyclus omvat de volgende stappen:

1. Verdamping: Het proces waarbij water verandert van een vloeistof in een gas, meestal vanaf het oppervlak van oceanen, meren en rivieren of vanaf de grond.
2. Transpiratie: Het proces waarbij water door planten wordt opgenomen en in de atmosfeer wordt afgegeven.
3. Condensatie: Het proces waarbij waterdamp in de atmosfeer afkoelt en weer in vloeibare vorm verandert, waardoor wolken ontstaan.
4. Neerslag: Het proces waarbij water uit de atmosfeer valt in de vorm van regen, sneeuw, natte sneeuw of hagel.
5. Infiltratie: Het proces waarbij water in de grond sijpelt en wordt opgenomen door grond en gesteente.
6. Afvloeiing: het proces waarbij water dat niet in de grond infiltreert, over het aardoppervlak stroomt en uiteindelijk zijn weg vindt naar beken, rivieren en oceanen.

De hydrologische cyclus speelt een cruciale rol bij het reguleren van de hoeveelheid en distributie van water op het aardoppervlak en in de grond, wat belangrijk is voor het in stand houden van het leven en het ondersteunen van verschillende ecosystemen.

Verdamping van het water uit het oppervlaktewater (zee, meer en rivier) en het landoppervlak transpiratie uit vegetatie produceert wolken.

Wanneer zich geschikte meteorologische omstandigheden voordoen, neerslag komt voor in de vorm van regen, sneeuw enz. en valt op land- of oppervlaktewaterlichamen.

Een deel van de neerslag die op het met vegetatie bedekte land valt, kan door planten worden vastgehouden. Dit gedeelte wordt genoemd onderschepping.

Dit gedeelte verdampt doorgaans terug naar de atmosfeer.

Een heel klein deel van het water dat op de planten wordt vastgehouden, valt via de bladeren op de grond. Dit gedeelte heet als door de herfst.

Neerslag die op het landoppervlak valt komt in verschillende routes van de hydrologische cyclus terecht.

Het deel van de neerslag dat het grondoppervlak bereikt, bevochtigt eerst de grond en de rotsen.

sommige water kan tijdelijk zijn opgeslagen op het landoppervlak zoals ijs en sneeuw of water in plassen. Dit staat bekend als depressie opslag.

Een deel van de regen of smeltende sneeuw stroomt over het land naar een stroomkanaal, meer of zee. Dit wordt genoemd stroom over land or oppervlakte stroom.

Als de oppervlaktegrond of het gesteente poreus is, zal er wat regen of smeltende sneeuw in de grond sijpelen. Dit proces wordt genoemd infiltratie.

Een deel van het geïnfiltreerde water wordt opgeslagen in de vadose zone (of zone van beluchting).

De bodem- en rotsporiën in de vadosezone bevatten zowel water als lucht.

Het water in de vadosezone wordt genoemd vados water.

Bovenaan de vadosezone bevindt zich de gordel grond water.

Sommige delen van de wateren opgeslagen in depressies, vadosezone en stromend als stroming over land verdampt.

De planten gebruiken het grondwater en verdampen vervolgens als damp naar de atmosfeer, via een proces dat men noemt transpiratie.

Verdamping van het landoppervlak, waterlichamen en transpiratie door planten worden op één hoop gegooid evapotranspiratie.

Het water dat de grond of het gesteente binnendringt, kan zijdelings bewegen in de vadosezone erboven grondwatertabel richting lagere hoogten.

Dit water wordt genoemd tussenstroom or ondergrondse stroming.

Een deel van het geïnfiltreerde water; kan de grondwatertafel bereiken percolatie, grondwateropslag aanvullen.

Dan beweegt het water daar horizontaal en wordt grondwater stroming (of basisstroom).

Oppervlakte-, ondergrondse en grondwaterstromen uiteindelijk bereiken zeemeer en beek en van daaruit weer verdampen naar de atmosfeer.

Op enige diepte zijn de poriën van de grond of het gesteente verzadigd met water.

De bovenkant van de zone van verzadiging heet watertafel (of grondwatertabel).

Water opgeslagen in de verzadigingszone staat bekend als grondwater.

Grondwater beweegt as grondwater stroming door de rots- en grondlagen van de aarde.

Grondwater ontlaadt als een voorjaar of als kwel in een vijver, meer, beek, rivier, zee of oceaan.

De figuur toont de belangrijkste reservoirs en de routes waarlangs water van het ene reservoir naar het andere kan stromen.

Magmatisch water bevindt zich in magma's diep in de korst.

Als het magma het aardoppervlak of de oceaanbodem bereikt, wordt het magmatische water aan het water toegevoegd in de hydrologische cyclus (Fetter, 2001).

Hydrologische processen functioneren zelden volledig onbeïnvloed door menselijke activiteiten; met andere woorden: menselijke activiteiten veroorzaken veranderingen in deze processen.

De belangrijkste activiteiten die tot wijzigingen leiden in de hydrologische processen zijn;

• kunstmatige neerslag,
• veranderingen in de vegetatieve bedekking (bebossing, ontbossing, verandering in vegetatietype),
• verstedelijking,
• bouw van dammen in de rivieren,
• irrigatie,
• drainage,
• onttrekking van grond- en oppervlaktewater.

Mondiale distributie van het water

Het water op de hele aarde is dat wel In evenwicht.Zout water in de oceanen

goed voor 97.25%.Landmassa's en de atmosfeer bevatten daarom 2.75%.IJskappen en gletsjers houd 2.05% vastGrondwater tot een diepte van 4 km is goed voor 0.68%,Zoetwater meren 0.01%Bodemvocht 0.005% Rivieren 0.0001%, en biosfeer 0.00004%

Over 75% van het water in landgebieden is opgesloten gletsjerijs of is zoutpannen.

Het resterende kwart van het water in landgebieden, rond 98% is ondergronds opgeslagen.

Alleen een zeer kleine hoeveelheid zoetwater beschikbaar voor mensen en andere biota.

Door het constante watervolume in een bepaald reservoir te nemen en te delen door de snelheid waarmee water wordt toegevoegd (of verloren) eraan (uit), kan een berekening worden gemaakt van een verblijftijd voor dat reservoir.

De tijd die een watermolecuul in het water doorbrengt oceaan en zee ruim 4 jaar.

Meren, rivieren, gletsjers en ondiep grondwater hebben verblijftijden variërend van dagen tot duizenden jaren.

Grondwater De verblijftijden variëren van ongeveer 2 weken tot 10 jaar en langer.

Een soortgelijke schatting voor rivieren levert een waarde op van ongeveer 2 weken.

Bekkeneigenschappen

Bekkeneigenschappen verwijzen naar de fysieke, geologische en hydrologische kenmerken van een stroomgebied of rivierbekken die de kwantiteit en kwaliteit van het daarin beschikbare water beïnvloeden. Enkele belangrijke eigenschappen van het bassin zijn onder meer:

1. Grootte en vorm: De grootte en vorm van een bassin bepalen het gebied waaruit water wordt opgevangen en de hoeveelheid water die daarin kan worden opgeslagen.
2. Topografie: De topografie van een bassin bepaalt de richting van de waterstroom en beïnvloedt de snelheid van de oppervlakteafvoer.
3. Geologie: De geologie van een bekken bepaalt het type gesteente en bodem dat aanwezig is, wat de opslag en beweging van grondwater kan beïnvloeden.
4. Bodemkenmerken: Bodemkenmerken zoals textuur, structuur en doorlaatbaarheid beïnvloeden de snelheid waarmee water in de grond infiltreert en de hoeveelheid water die in de bodem kan worden opgeslagen.
5. Vegetatiebedekking: De vegetatiebedekking beïnvloedt de snelheid van infiltratie en verdamping, wat belangrijke processen zijn in de hydrologische cyclus.
6. Klimaat: Het klimaat speelt een belangrijke rol in de hydrologische cyclus, waarbij temperatuur, neerslag en verdampingssnelheden de hoeveelheid en verdeling van water in een bassin beïnvloeden.
7. Landgebruik: Veranderingen in landgebruik, zoals verstedelijking of ontbossing, kunnen een aanzienlijke impact hebben op de hydrologische cyclus door de oppervlakteafvoer, infiltratiesnelheden en verdamping te veranderen.

Referenties

• Prof.Dr. FİKRET KAÇAROĞLU, Lezingsnota, Muğla Sıtkı Koçman Universiteit
• Domenico, PA, Schwartz, FW, 1990. Fysische en chemische hydrogeologie. John Wileyand Sons, VS, 824 p.
• Fetter, CW, 2001. Toegepaste Hydrogeologie (Vierde Ed.). Prentice Hall, VS, 598 p.
• Hiscock, K., 2005, Hydrogeologie. Blackwell Publishing, 389p.
• Younger, PL, 2007, Grondwater in het milieu. Blackwell Publishing, 318 p.
• Usul, N., Engineering Hydrologie. METU Press, Ankara, 404 p.
• Newson, M., 1994. Hydrologie en het riviermilieu. Universiteit van Oxford Pres, VK, 221 p.