Aquifers zijn ondergrondse gesteentelagen die verzadigd zijn met grondwater. De watervoerende laag kan poreus en doorlatend zijn en omvat gebroken kalksteen, slib, grind en zand. Hydrogeologie is de studie van aquifer karakterisatie en stroming van water in de aquifer. Gebroken stenen zoals zuilvormige basalt vormen een geweldige watervoerende laag. Een aquifer is geen ondergrondse rivier, maar een poreuze laag rotsen. Aquifers variëren in diepte en degenen die zich dichter bij de toplaag bevinden, die meestal wordt gebruikt voor irrigatie en watervoorzieningen, worden aangevuld met regenwater. Sommige aquifers worden overbevist door de lokale bevolking, zoals de watervoerende lagen langs de kustlijn van landen als Israël en Libië. Verhoogd gebruik kan het grondwaterpeil en de verontreiniging van het grondwater met zout water uit de oceaan doen dalen. In 2013 werden veel zoetwateraquifers ontdekt in Zuid-Afrika, China, Australië en Noord-Amerika, die meer dan een half miljoen kubieke kilometer laag zout water bevatten.
Het verschil tussen verzadigde en onverzadigde watervoerende lagen
Hoewel watervoerende lagen geen zoet water hebben, is grondwater aanwezig in alle ondiepe sublagen op aarde. Het aardoppervlak is verdeeld in twee gebieden, de onverzadigde zone of de vadosezone die vol is met luchtzakken gevuld met wat water en de freatische zone of verzadigde zone met ruimten gevuld met water. In verzadigde gebieden is de druk van het water meestal hoger dan de atmosferische druk. De watertafel vertegenwoordigt een punt waar de waterdruk gelijk is aan de atmosferische druk. Onverzadigde zones komen altijd voor op de grondwaterspiegel waar de drukkop negatief is en het water dat de poriën van het aqua-materiaal vulde, wordt afgezogen. In het onverzadigde gebied wordt water vastgehouden door kleefkracht op het oppervlak en stijgt het via de capillaire werking over de grondwaterspiegel om de kleinere zone boven de verzadigde zone te verzadigen via een proces dat spanningsverzadiging wordt genoemd. Het water in de capillair vermindert met toenemende afstand van het verzadigde gebied. De druk in de haarvaatjes hangt af van de grootte van de bodemporiën. De capillaire kop is minder in zandgrond dan in kleigrond met kleinere poriën.
Het verschil tussen Aquitards en Aquifers
Aquifers zijn de verzadigde zones van het onderoppervlak die een redelijke hoeveelheid water produceren voor de bronnen en putten. Aquitard is de zone binnen de korst die de waterstroom van de ene watervoerende laag naar de volgende voorkomt. Een aquitard bestaat uit niet-poreuze rotsen of klei met een lage hydraulische geleiding. Een ondoordringbare aquitard wordt een aquifuge of aquiciude genoemd. In bergachtige gebieden zijn de watervoerende lagen ongeconsolideerd alluvium dat bestaat uit horizontale lagen die zijn samengesteld uit talrijke materialen die door water zijn afgezet. In doorsnede lijkt het alluvium op een afwisselende laag van grof en fijn materiaal.
Beperkte watervoerende lagen
Er zijn twee soorten watervoerende lagen, de onbegrensde watervoerende laag en de beperkte watervoerende laag met een kleine halfgesloten laag ertussen. De onbegrensde watervoerende laag wordt ook freatische lagen genoemd omdat de bovenste laag zich op het freatische oppervlak bevindt. Doorgaans zijn alle ondiepe aquifers onbeperkt, wat betekent dat het de beperkende laag mist. Een peached is het grondwater dat zich boven de lagen ophoopt. Een geperste en een onbegrensde watervoerende laag zijn vergelijkbaar, het enige verschil tussen hen is hun grootte; gepergeerd zijn veel kleiner. Beperkte watervoerende lagen zijn die bedekt door een beperkende laag. De opsluitlaag beschermt de watervoerende laag tegen oppervlakteverontreiniging.
Een aquifer-test kan worden gebruikt om de beperkte watervoerende laag te onderscheiden van de onbegrensde watervoerende laag. De ingeslotenen hebben lagere storativiteitswaarden, wat betekent dat deze laag water opslaat met behulp van het matrixuitbreidingsmechanisme van watervoerende lagen en samendrukbaarheid van water. De storativiteitswaarde van een onbegrensde zone is meer dan 0.01%, wat betekent dat ze het opgeslagen water helpen afgeven.
De bron van grondwater
Grondwater bestaat in de ondergrondse rivieren die meestal worden gevormd in grotten waar water vrij kan stromen. Deze rivieren vormen in geërodeerde kalksteenregio's de Karst-topografie, wat een klein percentage van de aardkorst is. De poreuze ruimten van gesteenten worden meestal gevuld met water dat wordt gepompt voor gemeentelijk, agrarisch of industrieel gebruik. Een gebroken rotseenheid met lage porositeit kan een betrouwbare watervoerende laag creëren, mits deze voldoende hydraulisch geleidend is om te helpen bij waterbeweging. Porositeit is cruciaal, maar zonder hydraulische geleidbaarheid kan een steen geen watervoerende laag zijn. De rotsen in Deccan-vallen in west-centraal India hebben een hoge porositeit met een lage doorlaatbaarheid, waardoor deze stenen arme watervoerende lagen zijn. Het micro-poreuze krijt in het zuidoosten van Engeland heeft een lage permeabiliteit en een hoge porositeit. Het fissuur- en micro-fractureringsproces dat ze ondergaan, geeft hen de geweldige eigenschappen om water op te wekken.
Menselijke exploitatie van watervoerende lagen
Een groot percentage van het land op aarde heeft een aantal watervoerende lagen onder water op een aanzienlijke diepte en deze watervoerende lagen raken in een zeer hoog tempo uitgeput door de menselijke bevolking die in de regio leeft. De watervoerende watervoerende lagen die worden opgeladen door regen of sneeuw, ook wel meteorisch water genoemd, worden overbevist en ze kunnen zout water van oppervlaktewaterlichamen of aangesloten watervoerende lagen aantrekken. Uitputting van het grondwater is een belangrijk probleem, vooral in gebieden waar overmatig pompen plaatsvindt of in kustgebieden. Op andere plaatsen kan het water worden verontreinigd door tal van minerale gifstoffen zoals arsenicum. In droge gebieden gebruiken mensen diepe watervoerende lagen voor irrigatie en industriële doeleinden. Talrijke dorpen en grote steden putten hun water uit putten in de aquifers. Aquifers zijn cruciaal in de landbouw en menselijke nederzettingen. Enorme putten bieden industriële, gemeentelijke en industriële watervoorzieningen. Talrijke bronnen van een waterbron die bekend staat als putvelden, putten water uit de onbegrensde en begrensde watervoerende lagen. Het gebruik van water uit diepe watervoerende lagen beschermt het grondwater tegen vervuiling. Andere putten genaamd verzamelputten induceren infiltratie van het oppervlaktewater uit rivieren.
De watervoerende lagen die duurzaam zoet water leveren aan steden en ook water voor irrigatiedoeleinden liggen dicht bij de grond en worden herladen door rivieren en het meteorische water dat via de onverzadigde materialen de watervoerende lagen binnendringt. Fossiele aquifers leveren drinkwater aan veel stedelijke gebieden. In Libië pompte de grootste door de mens gemaakte rivier grondwater uit de watervoerende lagen in de Sahara naar alle bevolkte steden in het land. Het grote rivierproject heeft de staat misschien veel geld bespaard, maar de watervoerende lagen zullen in minder dan honderd jaar droog zijn.
