Stożek depresji
Stożek depresyjny występuje w warstwie wodonośnej , gdy woda gruntowa jest pompowana ze studni . W nieograniczonej warstwie wodonośnej ( zwierciadle wody ) jest to rzeczywiste obniżenie poziomu wody. W warstwach wodonośnych zamkniętych ( artezyjskich ) stożkiem depresji jest obniżenie wysokości ciśnienia otaczającego studnię pompowaną.
Kiedy studnia jest pompowana, poziom wody w studni jest obniżany. Obniżając ten poziom wody, gradient między wodą w otaczającej warstwie wodonośnej a wodą w studni. Ponieważ woda przepływa z wysokiego do niskiego poziomu wody lub ciśnienia, ten gradient powoduje przepływ z otaczającej warstwy wodonośnej do studni.
Gdy woda wpływa do studni, poziom wody lub ciśnienie w warstwie wodonośnej wokół studni spada. Wielkość tego spadku zmniejsza się wraz z odległością od odwiertu, co skutkuje stożkowatym zagłębieniem rozchodzącym się promieniście od odwiertu. Z pozoru jest to podobne do efektu, który obserwuje się, gdy wyciąga się wtyczkę z wanny. Ta cecha w kształcie stożka jest stożkiem depresji.
Właściwości fizyczne
Wielkość i kształt (nachylenie) stożka depresji zależy od wielu czynników. Szybkość pompowania w studni wpłynie na wielkość stożka. Również rodzaj materiału warstwy wodonośnej, na przykład to, czy warstwa wodonośna to piasek, muł , spękane skały, kras itp., Również wpłynie na to, jak daleko rozciąga się stożek. Ilość zmagazynowanej wody oraz miąższość warstwy wodonośnej również będą determinować wielkość i kształt stożka depresji.
Gdy studnia jest pompowana, stożek depresji będzie się rozszerzał i będzie rozszerzał się promieniowo, aż do osiągnięcia punktu równowagi. Zwykle dzieje się tak, gdy ilość wody uwolnionej z magazynu jest równa szybkości pompowania. Może to również wystąpić, gdy ładowanie do warstwy wodonośnej jest równe ilości pompowanej wody.
Zwykle myślimy o stożku depresji jako o okrągłym kształcie otaczającym pompowaną studnię. Charakterystyka warstwy wodonośnej może jednak wpływać na kształt stożka depresji. Na przykład, jeśli w obszarze pompowania występuje strome nachylenie wód gruntowych, stożek będzie miał tendencję do skracania się w kierunku wznoszącym i wydłużania w kierunku opadania. Dzieje się tak, ponieważ woda płynie już w kierunku studni z kierunku wznoszącego się, więc stożek obniżenia nie musi sięgać tak daleko, aby uzyskać wodę, podczas gdy woda odpływa ze studni w kierunku opadającym, więc stożek depresji musi sięgać dalej, aby zdobyć wodę.
Na kształt stożka depresji można również wpływać, gdy stożek przecina źródło wody, takie jak jezioro lub strumień . W takich przypadkach woda z jeziora lub strumienia dostarcza wodę do stożka depresji i dlatego stożek nie rozszerzy się tak daleko w tym kierunku. I odwrotnie, jeśli stożek depresji zetknie się z barierą, taką jak masywny grzbiet skalny , glina lub krawędź warstwy wodonośnej, stożek depresji obniży się na większe głębokości, aby dostarczyć wodę do studni.
Kiedy dwa stożki depresji przecinają się ze sobą, zwykle mają one łączny wpływ na spadek poziomu wody lub ciśnienie znacznie niższe niż w przypadku pojedynczego stożka depresji. Może to być ważne przy planowaniu rozmieszczenia odwiertów i szybkości pompowania. W przypadku studni dostarczających wodę, czy to do użytku domowego, czy do nawadniania , studnie są zwykle umieszczane wystarczająco daleko od siebie, aby uniknąć przecinających się stożków depresji. W ten sposób minimalizuje się pobór wody w warstwie wodonośnej. Jednak w przypadku odwadniania kopalń i składowisk odpadów , gdzie celem jest obniżenie poziomu wody i ciśnień, studnie często umieszcza się blisko siebie, aby maksymalnie zredukować spiętrzenie warstwy wodonośnej.
Analiza i użyteczność
Poziomy wody lub ciśnienia można konturować podobnie do wysokości na mapach topograficznych . Mapy konturowe często pokazują „bycze oczy” wokół pompowanych studni, które reprezentują stożki depresji. W ogromnych studniach miejskich te stożki depresyjne często mogą rozciągać się na wiele mil od pompowanej studni. W przypadku wielu studni przydomowych stożki depresji są często zbyt małe, aby w ogóle pokazać się na takich mapach. Ponownie, to naprawdę zależy od szybkości pompowania i warstwy wodonośnej .
Stożki depresyjne mogą być bardzo przydatne w przypadku smug zanieczyszczeń w wodach gruntowych . Często studnię można umieścić w pobliżu smugi zanieczyszczeń i pompować z wystarczającą szybkością, aby utworzyć stożek depresji. Ten stożek depresji może działać w celu wychwytywania przepływu zanieczyszczeń (zasadniczo wyciągając go z warstwy wodonośnej). Pompowana woda może być następnie uzdatniana. Wykorzystanie studni przechwytujących było pomocne w ochronie studni wodociągowych i izolowaniu zanieczyszczeń w pobliżu wycieków, wysypisk śmieci i innych źródeł.