Инфильтрация и подземные воды

Под землёй пресной воды более чем в сто раз больше, чем во всех пресных озёрах и реках мира вместе.

Не подземная река

Многие представляют подземные воды реками и озёрами в пещерах. В известняковых районах такие бывают, но большинство подземных вод совсем иное. USGS сравнивает их с водой в губке. Они заполняют маленькие промежутки между частицами песка и гравия и трещины пород. Выкопай ямку на пляже, и дно заполнится водой: ты достиг уровня, ниже которого песок насыщен водой.

От поверхности к уровню грунтовых вод

Инфильтрация — впитывание дождя в землю. Часть остаётся в верхнем слое как почвенная влага; корни поглощают её, а растения возвращают в воздух транспирацией. Остальная вода продолжает двигаться вниз, что гидрологи называют перколяцией, через зону с воздухом и водой в промежутках. Наконец она достигает глубины, где заполнены все промежутки. Верхняя граница этой насыщенной зоны — уровень грунтовых вод, показанный пунктиром на модели.

Уровень грунтовых вод не плоский. Он примерно повторяет рельеф сверху, выше под холмами и ниже у долин, но более плавно. Там, где он выходит на поверхность, возникают родники, болота и реки, текущие в сухую погоду. Порода или осадок, которые хранят и пропускают достаточно воды для колодца, называются водоносным горизонтом. Песок и гравий образуют хорошие водоносные горизонты; глина удерживает воду, но пропускает так медленно, что служит преградой.

Медленно, глубоко и много

Сила тяжести и давление продвигают подземные воды вниз по уклону и вбок через промежутки. USGS описывает их возвращение на поверхность, в реки и океаны, поддерживающее круговорот. Из-за медленного движения вода может оставаться под землёй годы и даже тысячи лет. Это второй по величине запас пресной воды после льда. По таблице USGS, пресных подземных вод около 10 530 000 км³, 30.1% всей пресной воды и более чем в сто раз больше 93 100 км³ в пресных озёрах и реках.

Поэтому подземные воды ценны и ими легко распорядиться неправильно. NOAA объясняет: некоторые источники долго восполняются, поэтому откачка быстрее дождевого пополнения может понизить уровень грунтовых вод, высушить колодцы и родники и уменьшить сток зависящих от них рек. Другой риск — загрязнение: то, что просачивается с дождём, например топливо или удобрения, может годами двигаться с подземной водой.

Не все подземные воды пресные. По таблице USGS, объём солёных подземных вод составляет около 12 870 000 км³, немного больше объёма пресных. Колодец работает, достигая глубины ниже уровня грунтовых вод, чтобы вода из окружающих промежутков стекала в него. Откачка понижает уровень вокруг колодца в форме конуса, а откачка из многих близко расположенных колодцев может понизить уровень грунтовых вод во всём регионе. У побережья пресные подземные воды, текущие к морю, встречаются с солёной водой снизу, и слишком сильная откачка может втянуть её в колодцы.