Артезиански водоносен хоризонт: определение и видове артезиански кладенци

Пълно ръководство за артезианския водоносен хоризонт: определение, видове артезиански кладенци, налягане и кога водата излиза на повърхността.

Артезианският водоносен хоризонт е подземен слой, в който подземните води се намират под налягане. Това налягане кара нивото на водата в кладенеца да се покачва до точка, в която напорът (хидравличната височина) е равен на теглото на водния стълб над изтичната точка. Този тип кладенци се наричат артезиански кладенци. Ако естественото налягане е достатъчно голямо, водата може да достигне или да изригне на повърхността — в такъв случай кладенецът се нарича течащ артезиански кладенец. В други случаи водата се издига частично и е необходимо помпено обиране — тогава кладенецът е артезиански, но не тече свободно.

Как се образува артезиански водоносен хоризонт

Водоносният хоризонт представлява геоложки пласт, който задържа и пропуска вода — например пясък и чакъл, варовик или пясъчник. За да стане хоризонтът артезиански (напорен), той трябва да бъде обграден от по-малко пропускливи пластове (например глина или уплътнени скали), които действат като запечатващи слоеве. Водата се подава (подхранва) от зона на подхранване, която обикновено е на по-голяма височина — това създава налягане в ограничения пласт. Когато нивото на водата в зоната на подхранване е по-високо от хоризонта на кладенеца, водата ще бъде под напор и при пробиване на кладенеца ще се издигне към повърхността.

Основни понятия и физика

Често използвани термини при артезиански водоносни хоризонти:

• Напорен (конфайндиран) водоносен пласт — водоносен пласт, ограден от непропускливи слоеве.
• Пиезометрична или потенциометрична повърхнина — теоретичното ниво, до което ще се повдигне водата в пробит кладенец под влияние на напора.
• Течащ (фрефлуентен) артезиански кладенец — кладенец, от който вода тече естествено на повърхността.
• Не-течащ артезиански кладенец — водата се издига, но не достига повърхността и е нужна помпа.

Видове артезиански кладенци

Някои практични категории:

• Течащи артезиански кладенци — при тях налягането надвишава надморската височина на излива, водата тече самостоятелно.
• Нете́чящи артезиански кладенци — водата се издига, но не достига земната повърхност; изисква се механична откачка.
• Частично подтиснати (полу-конфайндирани) пластове — когато горният пласт не е напълно непропусклив, поведението и налягането са междинни между свободен и напорен водоносен пласт.

Приложения и значение

Артезианските водоносни хоризонти имат широко практическо значение:

• Осигуряване на питейна вода — много обществени и селски водоснабдителни системи използват напорни водоносни пластове заради устойчивото ниво и защита от повърхностно замърсяване.
• Напояване и земеделие — надежден източник за напояване, особено в райони със сух климат.
• Индустриални приложения и добив на ресурси — понякога служат като източник за охлаждане, технологична вода или заедно със сондажи за петролни кладенци, където също има под налягане пластове.
• Историческа и географска стойност — името „артезиански“ идва от региона Артуа (Artois) във Франция, където такива кладенци са били широко пробивани още през Средновековието.

Рискове и мерки за опазване

Въпреки ползите, има и рискове:

• Прекомерно изтощаване — прекомерно помпене може да намали напора и да превърне артезиански пласт в свободен или да предизвика спад на нивата.
• Замърсяване — макар напорните пластове да са по-защитени от повърхностно замърсяване, пробиви, неправилно запечатани кладенци и проникване през пукнатини могат да доведат до замърсяване.
• Земен провал и понижение — дългосрочно изтегляне на вода може да предизвика субсидия (спадане) на терена.
• Неочаквани газове — при пробиване може да се освободят газове (например метан) или минерализирани води, изискващи специални мерки.

Управление и добри практики

За устойчиво използване на артезианските водоносни пластове се препоръчват:

• Редовно мониториране на нивата и качеството на водата.
• Правилно проектиране и запечатване на кладенците, за да се предотврати път за замърсяване.
• Управление на подхранването — опазване на зоните на подхранване и ограничаване на промени в земеползването, които намаляват инфилтрацията.
• Регулация на дебита и прилагане на квоти при необходимост, за да се избегне изчерпване.

В някои случаи в дълбоки или силно напорни пластове могат да бъдат открити и изкопаеми води, които са част от по-старо подземно водно тяло. Подобно явление се наблюдава и при пробиване на някои нови петролни кладенци, където пластове под налягане освобождават течности или газове. Разбирането на геоложката структура и хидрологията е ключово за безопасното и устойчиво използване на тези ресурси.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява артезианският водоносен хоризонт?

В: Какво кара нивото на водата в кладенеца да се покачва в артезиански водоносен хоризонт?

В: Какво представлява течащ артезиански кладенец?

В: Какво представлява водоносният хоризонт?

В: Какво причинява налягането в артезианския водоносен хоризонт?

В: Кога водата се връща във водоносния хоризонт?

В: Могат ли водоносните пластове с изкопаеми води да бъдат артезиански?

Търсене по буква