Grondwater

Grondwater wat na die oppervlak gepomp word

Die sink van 'n nuwe boorgat

Grondwater is water wat onder die oppervlak van die aarde versamel. Atmosferiese neerslag, dit wil sê reën, hael en sneeu, is die hoofbron van ondergrondse water. Die meeste van die reën wat op land val, trek die grond binne, 'n ander deel van die neerslag verdamp, en die oorblywende deel daarvan loop oor die oppervlak weg of val direk in mere, of vloei met riviere na die oseaan. Die eersgenoemde deel word stadig in die tussenkorrelruimtes en nate van die grondmantel en onderliggende rotse geabsorbeer, en is na konsentrasie as grondwater beskikbaar.

Die studie van die natuurlike verspreiding en ontginnig van grondwater heet hidrologie. Hidroloë probeer antwoorde vind op vrae soos: waarom is sommige waterbronne meer brak, sout of vars as andere? Sal die ondergrondse waterbronne ooit uitgeput word? Waar moet 'n mens vir water boor? Hoe word fonteine en onderaardse rivier gevorm?

Porositeit en deurlaatbaarheid

Die aarde se rotstipes reageer verskillend op water. Party van dié rotse is poreus, wat beteken dat water daardeur kan loop of sypel. Die porositeit en deurlaatbaarheid van verskillende gesteentes verskil van mekaar, en dit bepaal hoeveel water ondergronds opgegaar kan word om later weer vrygestel te word. As reënwater in rotse intrek, sypel dit deur die poreuse rots tot dit 'n ondeurlatende laag bereik. Die poreuse rots word dan opgevul en die boonste vlak van deurweekte rots word die watertafel genoem. Die watertafel wissel seisoenaal, en is uiteraard in die reënseisoen nader aan die grondoppervlak. Soms bereik dit die oppervlak en dan kry ons staande water. Lae poreuse rots wat grondwater bevat, staan bekend as waterklip of waterdraers. As mens 'n boorgat in waterklip maak, sal mens water na die oppervlak kan bring met 'n windpomp of dieselpomp.

Sedimentêre gesteentes is meer poreus as stollingsgesteentes omdat daar meer oop ruimtes tussen afsonderlike sedimentkorrels bestaan as tussen die minerale van gekristalliseerde rots. Die mees bekende poreuse rots is sandsteen. Ander poreuse gesteentes is kalksteen, konglomeraat, dolomiet, puimsteen en slak (scoria), benewens gefragmenteerde stollings- en metamorfe gesteentes. Marmer is poreus, maar minder as die voorgenoemdes, en graniet steeds minder, sodat dit min water opgaar. Gruis, sand en steenkool is poreus sowel as deurlaatbaar vir vloeistowwe en gasse. Klei is die mees poreuse sediment en kan wel water opgaar, maar is die mins deurdringbare sediment vir water of gasse. Ander rotse weer is sypeldig of ondeurlatend, wat beteken dat water dit nie kan penetreer of deursypel nie. Ongefragmenteerde skalies, kwartsiet en ongefragmenteerde stollings- en metamorfe gesteentes is voorbeelde van ondeurlatende rots. Grondwater bevat dikwels soute wat dit ongeskik maak vir menslike gebruik, alhoewel beeste dit steeds kan drink.

Akwifere en die vorming daarvan

Die reënwater wat deur die grondmantel syfer, dring al hoe dieper die aardkors in totdat dit teen 'n ondeurlaatbare rotslaag of keerbank opdam. Hierna word al die tussenkorrelruimtes van die gesteente bokant die keerbank met water versadig. Hierdie versadigde sone heet die freatiese sone en die boonste grens daarvan is die grondwatervlak.

Enige formasie met 'n hoë porositeit en deurlaatbaarheid noem ons 'n akwifer. Dit dien as 'n onderaardse opgaardam, en 'n boorgat of put moet so 'n akwifer binnedring alvorens enige grondwater onttrek kan word. Die stand van die grondwatervlak is nie konstant nie, maar verskil van plek tot plek en van seisoen tot seisoen. Gewoonlik is daar 'n tydspeling tussen tye van hoë reënval en die hoogste stand van die grondwatervlak omdat die insypeling van syferwater of vadose water taamlik stadig verloop.

Die porositeit en deurlaatbaarheid van 'n akwifer bepaal hoeveel water in 'n sekere tydsduur daardeur kan vloei. Gewoonlik word dit gemeet in liter per uur. 'n Goeie onderaardse waterbron lewer sowat 6 m³ water per uur, dit wil sê, 6 000 liter per uur.

Artesiese bronne

'n Vywer in die Oekraïne wat koue skoon water uit die waterklip van 'n heuwel tap. Dit dien die doel wat 'n put andersins sou vervul, en word plaaslik 'n sjiepit genoem.

Soms gebeur dit dat deurlaatbare rotse deur geologiese prosesse in 'n groot kom vervorm is, en die insypelende water afwaarts beweeg al langs die helling van die rotslaag. Indien hierdie onderaardse kom nou 'n ondeurlaatbare dekmantel kry, sal die grondwater nie natuurlikerwys as 'n fontein uitkom nie, maar sal dit opdam en terselfdertyd hidrostatiese druk uitoefen. Sodra 'n boorgat deur hierdie ondeurlaatbare deklaag geboor word, en die vlak van die bek van die boorgat baie laer as die stand van die water in die akwifer is, sal die ondergrondse water by die boorgat uitborrel.

So 'n boorgat noem ons 'n artesiese bron omdat ons oudste kennis (1126 n.C.) van spuitwater uit boorgate uit die provinsie Artois in Frankryk kom. Volgens die begrip van gravitasie moet die watervlak altyd dieselfde stand in die primêre en die sekondêre buis inneem. Sulke artesiese komme kom ook in Suid-Afrika voor. Die bekendstes is in die Klein Karoo. Hier dien die sandsteenhorisonne as akwifer, terwyl die digter skalies die boonste en onderste keerbanke vorm. In Namibië is die artesiese kom Auob 'n welvarende landboudistrik op die grens van die Kalahari-woestyn.

Ondergrondse grotte en riviere

Vanweë die koolsuurgas in die atmosfeer is reënwater effens suur en dit kan gevolglik dolomiet en kalksteen baie stadig oplos. Dit is waarom die unieke verskynsel van oplosholtes, doolhowe van kanale en ondergrondse riviere slegs in kalkryke en dolomitiese formasies voorkom. Aanvanklik vind net oplossing langs nate plaas, maar later help die meganiese erosie van vloeiende strome om die kanale te vergroot tot uiteindelik magtige ondergrondse riviere.

Soos hierdie proses voortgaan, mond van die riviere naderhand op die aardoppervlak uit en sommige kamers en grotte word drooggelê. Omdat die grotte ondergronds is, is die mure nat en verdamping vind baie stadig plaas. Hierdie water is met kalk (kalsiumkarbonaat) versadig. Die langdurige gedrup van die kalkversadigde water veroorsaak die afsetting van sekondêre kalkformasies in die vorm van kalkpilare en -gordyne, tesame met meer komplekse vorms. So vorm stalagtiete wat van die dak hang en stalagmiete wat van die grond af boontoe groei.

Die wêreldberoemde Kango-grotte naby Oudtshoorn, wat die Swartberge 'n hele paar kilometer binnedring, kom voor in die dolomitiese Kango-formasie. Dikwels gebeur dit dat die onderaardse riviere te na aan die oppervlak kom en met verdere ondergrawing val die dak dan in om 'n sinkgat te vorm. Die deursnit van sinkgate wissel van enkele meter tot 200 meter. Sinkgate is volop in die dolomitiese formasies van Gauteng, die Ghaapplato en die Otavibergland. Wanneer daar oor 'n lang tydperk'n menigte sinkgate vorm en sodoende 'n ruwe landskap geskep word, praat ons daarvan as 'n karstlandskap.

Sinkgate vorm ook onder seevlak, en bekende voorbeelde word aangetref in die Suid-Chinese See en Rooisee, en langs die kuste van Florida, Belize, die Bahamas, Guam en Australië. Hierdie sogenaamde blougate huisves uiteenlopende seelewe-gemeenskappe wat korale, sponse, weekdiere, seeskilpaaie en haaie kan insluit. Die waterchemie van blougate is uniek en dit wil voorkom of dit in wisselwerking met akwifere en grondwater kan verkeer.

Fonteine

Dit is opmerklik dat fonteine meestal in klowe en teen berghange voorkom. Hoekom sou dit wees? Dit is juis daar dat die grondwatervlak en die aardoppervlak mekaar ontmoet vanweë die rotsstruktuur, en sodoende fonteine vorm. Daar is baie soorte fonteine en hulle kry hul name afhangende van hul verspreiding en ontstaanswyse. So kry 'n mens 'n valleifontein of rivier-oog indien die valleivloer op 'n spesifieke punt laer is as die omliggende grondwatervlak.

Partykeer is die keerbank boontoe gekrom om 'n ondergrondse kom te vorm, en fonteine wat so ontstaan, heet oorstromingsfonteine. 'n Kontakfontein ontstaan waar die kontak tussen die akwifer en die onderste keerbank blootgestel is. Versperringsfonteine word gevind al langs geologiese strukture (breuke en indringingsgange) wat dan as keerbank dien. Na swaar reëns ontstaan syferfonteine dikwels aan die voetenend van rotspuinmantels.

Uit die aard van 'n fontein se ontstaanswyse is dit verstaanbaar hoekom fonteine verswak en selfs opdroog ten tyde van langdurige droogtes. Die akwifer moet gereeld nuwe water kry om die grondwatervlak op 'n konstante hoogte te behou. Warmbronne word gevoed deur grondwater wat relatief diep in die aardkors langs oop nate in die akwifer gesirkuleer het. (Hoe dieper 'n mens die aardkors binnedring, hoe warmer word dit.) Sulke fonteine het gewoonlik meer soute en minerale in oplossing as gewone kouewater-fonteine.

Ritmiese fontein

Gewoonlik vloei ondergrondse riviere taamlik konstant, en die sterk fonteine wat hul herkoms in kalkformasies het, het as beginpunt vir baie nedersettings gedien. Sommige fonteine het egter ritmiese uitvloeiings getoon. Niemand kon die verskynsel in die ou dae verklaar nie, en party mense het die water as heilig beskou en dit aanbid. Vandag weet ons egter van beter.

Die meganisme is een van hewelaksie wat 'n groter onderaardse grot ritmies leeglei nadat die watervlak deur stadige standhoudende invloeiing 'n kritiese vlak bereik het. 'n Klassieke voorbeeld daarvan is die Timavo-rivier naby San Canziano in Noord-Italië.

Sien ook

• Akwifer
• Lateriet

Bronne

• KENNIS, 1980, ISBN 0798108231, volume 1, bl. 130, 131

Eksterne skakels

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Grondwater.