Was ist der Grundwasserspiegel?
Der Grundwasserspiegel, der gewöhnlich als Wasserspiegel bezeichnet wird, ist die Tiefe, in der der Boden mit Wasser gesättigt oder bis zur maximalen Kapazität gefüllt wird. Wenn Wasser die Erdoberfläche erreicht, entweder durch Regen, Überschwemmungen oder auf andere Weise, beginnt das Wasser in den Boden zu infiltrieren oder in diesen einzudringen. Das unterirdische Wasser rieselt durch Gesteins- und Bodenporen nach unten, bis es einen Punkt erreicht, an dem alle verfügbaren Räume voll sind. Obwohl der Begriff häufig lose verwendet wird, bezieht sich Grundwasser technisch nur auf Wasser auf oder unter diesem Niveau. Auf diese Weise kann der Grundwasserspiegel als die Oberfläche des Grundwassers angesehen werden.
Der Boden kann in zwei Teile unterteilt werden: die ungesättigte Zone, die über dem Grundwasserspiegel liegt, und die gesättigte Zone, die unter dem Wasserspiegel liegt. Das unterirdische Wasser, das sich durch die obersten 1,83 bis 3,05 Meter des Bodens bewegt, nährt die Wurzeln der Pflanzen und wird Bodenwasser genannt . Wenn das unterirdische Wasser in der ungesättigten Zone an den Wurzeln vorbei nach unten wandert, wird es als Vadose-Wasser bezeichnet . Vadose-Wasser gelangt durch Poren oder kleine Löcher in Gestein und Sediment in die gesättigte Zone, bis es den Grundwasserspiegel erreicht und zu Grundwasser wird.
Die Tiefe, in der der Grundwasserspiegel auftritt, kann stark variieren, von einigen Fuß an einigen Stellen bis zu Hunderten oder Tausenden von Fuß an anderen Stellen. Diese Abweichung kann von mehreren Faktoren abhängen, einschließlich der regionalen Topographie oder den Oberflächenmerkmalen der Erde in einem bestimmten Gebiet, der Art des zu durchströmenden Wassers, den Jahreszeiten und der Wasserentnahme. Unterhalb von Tälern und tiefer unter Hügeln sind die Grundwasserspiegel oft flacher, da die Entfernung länger ist. Die Geschwindigkeit, mit der der Boden gesättigt wird, und damit die Geschwindigkeit, mit der das Grundwasser steigt, hängt auch von der Porosität oder der Raummenge im Bodenmaterial ab. Gestein füllt sich zum Beispiel schneller als Sand, weil es einfach weniger freien Platz zum Füllen gibt.
Saisonale Dürreperioden, Überschwemmungen oder Niederschläge können sich auch auf den Grundwasserspiegel auswirken, wenn dieser nicht zu weit von der Bodenoberfläche entfernt ist. Einige gesättigte Zonen sind jedoch so tief gelegen, dass die Zeit, die das Wasser benötigt, um in die gesättigte Zone einzudringen, jahreszeitliche Veränderungen ausgleicht und den Grundwasserspiegel von jahreszeitlichen Schwankungen unberührt lässt. Im Allgemeinen ist die Infiltration ein langsamer Prozess, ebenso wie der Prozess der Einleitung, bei dem Wasser auf natürliche Weise den Grundwasserleiter verlässt.
Ein Grundwasserleiter ist ein Bereich aus Gestein oder Sediment, der Grundwasser enthält und für den Menschen zugänglich ist. Ein Beispiel hierfür ist der Ogallala-Grundwasserleiter, der sich im amerikanischen Mittelwesten über eine Fläche von rund 450657,9 Quadratkilometern erstreckt. Im Gegensatz zu einem begrenzten Grundwasserleiter, in dem das Grundwasser zwischen undurchlässigem Material eingeschlossen ist, ist der Ogallala nicht begrenzt und kann immer noch durch Schneeschmelze, Regen und andere Arten von Oberflächenwasser aufgeladen werden.
Wie bei vielen anderen Grundwasserleitern ist die Wiederaufladungsrate im Ogallala jedoch sehr niedrig und die Extraktionsrate hoch. Menschen extrahieren oder entnehmen Wasser aus Grundwasserleitern in großen Mengen für die Landwirtschaft, den privaten Gebrauch und die Industrie. Wenn die Extraktionsrate die Fähigkeit des Grundwasserleiters zur Neubildung übersteigt, spricht man von Überziehung und verursacht einen Abfall des Grundwasserspiegels. Durch Überzug ist der Grundwasserspiegel an vielen Stellen des Ogallala um mehr als 30,5 Meter gefallen.