大多数人都知道地下水位与地下水有关。table这个词提供了一个平面的形象,就像桌面一样,人们通常认为,当钻井时,一旦到达地下水位以下,它就会遇到水。还有一种普遍的认识是,在严重干旱时期,地下水位可能会下降,水井可能会干涸。理解用于描述地下水的术语可以帮助解释为什么地下水位会上升和下降。

地下水是地表水,但并非所有的地表水都是地下水。对地下水类型的了解和对当地地质的了解可以解释为什么在同一地区,一些地下水位可能相差几十英尺,而另一些地下水位可能只相差几英寸,而有些地下水位几乎没有变化。地下水的上表面是地下水位。在这个表面之下,沉积物和岩石中的所有孔隙空间和裂缝都完全被水充满(饱和)。这些饱和层,被称为饱和区(或潜水区),是地下水产生的地方。严格地说,只有在饱和带中发现的水才是地下水。

在土壤、松散沉积物或基岩的顶层,孔隙空间可能没有完全被水充满。有些可能含有水,有些含有空气,有些可能只部分充满水。这被称为不饱和带(也称为曝气带或包气带)。大雨过后,这个区域可能几乎饱和,而在长时间的干旱期,它可能变得几乎干燥。降水通过非饱和带向下渗透。这种渗入的水被称为土壤水,当它仍然浅到足以被植物利用,当它低于根水平,但仍然不饱和时,被称为渗流水。然而,随着进一步渗透,多余的水最终会到达地下水位。(在沉积岩地下水位的上方,通常有一个短的垂直带,称为毛细条纹,但进一步讨论这个问题超出了本文的范围。)

从地表到地下水位的垂直距离因地而异——可能是几英尺,也可能是几百英尺。一般来说,地下水位在山下面较深,在山谷下面较浅。它几乎从不平坦。在任何一个地方,地下水位通常会随着降水补充的增加而上升,并随着季节性干旱天气、干旱或过度抽取地下水而下降。然而,如果地下水位在几百英尺以下,渗入的水可能需要数年才能达到饱和区,而且地下水位不会有季节性变化。如果地下水被上覆的不透水岩层所限制,井水水位代表压力水平,而不是地下水位。(见2001年6月国家钻孔机)。

土壤或沉积物颗粒与固体岩石裂缝之间的空间称为空隙或孔隙。每种沉积物和岩石类型都有不同的孔隙度(岩层能容纳的水量)。孔隙率表示为单位体积内孔隙空间与固体物质的比率。例如,饱和的沙子可能有30%的孔隙空间到70%的固体物质,而断裂的花岗岩可能有1%的孔隙空间到99%的固体岩石。因此,沙子比断裂的花岗岩更多孔。

想象一立方英尺的花岗岩和一立方英尺的沙子,孔隙率分别为1%和30%。现在向每一种都加水。花岗岩首先会被填满,因为孔隙空间较少。如果这是一个真正的含水层,花岗岩的地下水位会上升得更快。同样,由于花岗岩的储水量比沙子少,断裂的花岗岩地下水位在抽水或干旱时下降得更快。地下水一直在流动,尽管通常非常缓慢。水从含水层排出(或流出)是水文系统中水自然运动的一部分。因此,含水层的地下水位代表了补给率和排泄率的综合影响。如果蓄水层的抽水超过了补给,资源的使用最终将不可持续。仔细监测井中的水位可以显示地下水位是如何变化的,井中的数据,包括水位和测量日期,对地下水管理非常重要。

然而,对于任何井数据来说,准确地知道井穿透了哪些岩层是非常重要的。地表下可能有不止一个含水层。地下水位信息,以及关于地质、降水和抽水率的其他信息,在评估地下水潜力时都很有价值。

本系列的第6部分将回答这个问题:如何钻井?使用了许多技术。地质上的差异解释了为什么没有一种适合所有井的方法。在某些情况下,井的用途将决定如何钻井。