Kaip šuliniai gauna vandenį?
Trumpas atsakymas: Šuliniai vandenį gauna prasiskverbdami į žemę, kur vanduo užpildo tarpus tarp dirvožemio, smėlio ir uolienų. Skylė arba vamzdis pasiekia prisotintą zoną, kad vanduo galėtų būti pumpuojamas arba tekėti į šulinį.
Pagrindinė mintis
Lietus ir sniegas įsigeria į žemę. Dalis šio vandens užpildo mažyčius tarpus tarp smėlio, žvyro grūdelių ir įtrūkimų uolienose. Šis požeminis vanduo vadinamas gruntiniu vandeniu.
Viršutinė drėgnosios zonos dalis yra gruntinio vandens lygis. Šulinys yra išgręžta arba iškasta duobė, kuri siekia žemiau gruntinio vandens lygio į prisotintą zoną. Kai šulinys pasiekia tą drėgnąjį sluoksnį, vanduo teka į duobę.
Siurbimas arba slėgio skirtumas pakelia vandenį aukštyn, kad žmonės galėtų jį naudoti. Šuliniai gali būti naudojami kaip seklūs gruntiniai vandenys arba gilesni vandeningieji sluoksniai. Jei uoliena yra tanki, per ją juda mažiau vandens, todėl šuliniai tose uolienose pagamina mažiau vandens nei šuliniai puriuose, žvyringuose sluoksniuose.
Kaip tai veikia moksliškai
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikis / dėsnis: Darcy dėsnis Požeminis vanduo yra dirvožemio ir uolienų porų ertmėse ir plyšiuose.
Vandens judėjimo lengvumas priklauso nuo poringumo (kiek tuščios erdvės) ir pralaidumo (kaip gerai tos erdvės jungiasi). Darcy dėsnis apibūdina požeminio vandens tėkmę: vanduo juda iš didesnio slėgio ar aukščio į mažesnį slėgį tokiu greičiu, kuris priklauso nuo medžiagos pralaidumo ir slėgio skirtumo. Šuliniai veikia kerta prisotintą zoną – žemiau gruntinio vandens lygio – kad vanduo galėtų tekėti į šulinio šachtą.
Uždarytuose vandeninguosiuose sluoksniuose slėgis gali stumti vandenį arteziniu šuliniu virš vandeningojo sluoksnio viršaus. Siurbimas sukuria vietinį gruntinio vandens lygio kritimą, vadinamą depresijos kūgiu; jei pumpavimas yra greitesnis nei papildymas (papildymas iš lietaus ir upelių), šuliniai gali išdžiūti.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matuoja vandens lygį stebėjimo šuliniuose, atlieka pumpavimo bandymus ir kartografuoja uolienų savybes. Šie tiesioginiai matavimai ir eksperimentai atitinka Darcy dėsnio ir gruntinio vandens modelių prognozes.
Kur tai pastebėsi
- Seklus iškastas šulinys kaime, kuris užsipildo netoliese esančiais lietaus vandens telkiniais ir vietiniu gruntinio vandens lygiu.
- Gręžtinis buitinis šulinys, iš kurio elektriniu siurbliu pumpuojamas gilus smėlingas vandeningasis sluoksnis.
- Artezinis šulinys, kuriame dėl riboto vandeningo sluoksnio slėgio vanduo tekėja aukštyn be pumpavimo.
- Viešojo tiekimo šulinys, toks pat kaip miesto vandens šuliniai, kurie pumpuoja gruntinį vandenį į valymo įrenginius.
Eksperimentas
Mini vandeningojo sluoksnio statyba
Sauga: tai atlikite su suaugusiuoju, kad neišsilietų vanduo.
Priemonės
- skaidrus plastikinis butelis
- smėlis
- žvyras
- kavos filtras arba audinys
- vanduo
- mažas puodelis
Žingsniai
- Nupjaukite butelio dugną ir uždėkite kavos filtrą ant kaklelio, kad sulaikytų smėlį.
- Į butelį sudėkite žvyrą, o tada smėlį, kad jis būtų pripildytas maždaug trijų ketvirtadalių.
- Lėtai pilkite vandenį ant smėlio, kol jis įsigers ir smėlis atrodys šlapias.
- Įkiškite mažą puodelį į smėlį netoli dugno, kad jis veiktų kaip šulinys, ir stebėkite, kaip jame kaupiasi vanduo.
- Užpilkite daugiau vandens ir stebėkite, kaip keičiasi vandens lygis puodelyje. Ką tai rodo: vanduo užpildo tarpus tarp grūdelių, o skylė, pasiekianti šlapiąją dalį, surinks vandenį kaip šulinys.
Naudingi terminai
- Vandeningasis sluoksnis: uolienų arba nuosėdų sluoksnis, galintis kaupti ir perduoti naudingą gruntinio vandens kiekį.
- Požeminio vandens lygis: prisotintos zonos viršutinis paviršius, kuriame visos poros užpildytos vandeniu.
- Poringumas: tuščios erdvės uolienoje arba dirvožemyje kiekis, kuriame gali būti vandens.
- Pralaidumas: kaip gerai vanduo gali tekėti per uolieną arba dirvožemį dėl to, kad erdvės yra sujungtos.
Vaikai klausia
Ar bet kuris šulinys visada gali išgauti vandenį?
Ne. Jei vanduo nepasiekia prisotintos zonos arba jei vandeningasis sluoksnis yra sausas, šulinys nepagamins pakankamai vandens.
Kas nutinka, jei žmonės pumpuoja per daug?
Gruntinio vandens lygis gali nukristi, o netoliese esantys šuliniai gali išdžiūti arba gauti mažiau vandens.
Ar gruntinis vanduo yra švarus gerti?
Gruntinis vanduo dažnai yra švaresnis nei paviršinis, tačiau jame gali būti teršalų, todėl reikia jį tirti ir valyti.
Kiek laiko užtrunka, kol šulinys prisipildo po intensyvaus pumpavimo?
Tai priklauso nuo kritulių kiekio, vandeningojo sluoksnio dydžio ir to, kaip greitai vanduo juda po žeme; tai gali užtrukti nuo kelių dienų iki metų.