Grundgestein als Grundwasserleiter
Festes Gestein kann kein Wasser liefern. Grundwasser im Gestein kann nur in Rissen, Brüchen oder in Kanälen gefunden werden, die entstehen, wenn Wasser die Brüche in bestimmten Karbonatgesteinen (z. B. Kalkstein) vergrößert.
Grundgestein ist das Gestein, das unter allen nicht verfestigten Materialien (Erde und loses Gestein) an der Erdoberfläche liegt. Es ist die Erdkruste. (In Neuengland wird das Grundgestein üblicherweise als Felsgestein bezeichnet.) Wenn ein Brunnen in mit Wasser gesättigte Brüche im Grundgestein gebohrt wird, kann das Grundgestein als Grundwasserleiter dienen. In den meisten Teilen von Massachusetts ist das Grundgestein jedoch nicht stark zerklüftet. Die Brüche treten im Allgemeinen innerhalb der ersten 100 bis 150 Fuß unter der Oberfläche auf und sind in der Regel eher klein und haben nur wenige Verbindungen untereinander. Daher können in Massachusetts Brunnen, die Gesteinsbrüche auffangen, in der Regel nur genügend Wasser für die private Versorgung liefern. Es gibt jedoch einige stark zerklüftete Zonen, die als Verwerfungen bekannt sind und in denen Erträge von 200.000 bis 400.000 Gallonen pro Tag (gpd) erzielt werden, hauptsächlich für die industrielle Nutzung.
Oberflächliche Ablagerungen als Grundwasserleiter
Was sind oberflächliche Ablagerungen?
Die meisten Menschen würden sie als Boden bezeichnen, aber Geologen nennen Sand, Kies, Böden, Felsen und anderes loses Material, das auf dem Grundgestein liegt, „oberflächliche Ablagerungen“. Da das Grundgestein in Massachusetts selten genug Wasser für einen öffentlichen Brunnen liefern kann, muss die öffentliche Wasserversorgung über dem Grundgestein in oberflächlichen Ablagerungen gefunden werden.
Poröse, durchlässige oberflächliche Ablagerungen sind gute Grundwasserleiter
Einige oberflächliche Ablagerungen sind porös und durchlässig. Die meisten sind es nicht. Was macht den Unterschied aus? Die meisten oberflächlichen Ablagerungen sind heterogen. Sie bestehen aus einer großen Vielfalt an Materialarten und -größen. In diesen Ablagerungen sind fast alle Zwischenräume zwischen den großen Materialien mit kleineren Partikeln gefüllt. So sind zum Beispiel die Zwischenräume zwischen Kieseln und großen Steinen mit Sand gefüllt, und die Zwischenräume zwischen den Sandkörnern sind mit Ton verfüllt. Dadurch bleiben nur wenige Porenräume für die Speicherung von Grundwasser übrig, und das Wasser kann sich nur schwer durch die Poren bewegen. Daher sind Ablagerungen, die aus einer Mischung verschiedener Materialarten und -größen bestehen, in der Regel nicht porös und durchlässig genug, um als Grundwasserleiter zu dienen.
In anderen oberflächlichen Ablagerungen sind die Partikel ähnlich groß und liegen nicht eng beieinander. Dadurch entstehen viele miteinander verbundene Porenräume, die Wasser aufnehmen können. Bei einigen dieser Ablagerungen handelt es sich um sehr feinkörnigen Schluff und Ton. Sie sind porös, aber nicht durchlässig, da die Poren zu klein sind, um Wasser leicht durchzulassen. In einigen oberflächlichen Ablagerungen mit Partikeln ähnlicher Größe, wie z. B. grobem Sand, sind die Poren groß und das Wasser kann leicht durch sie hindurchfließen. Diese Ablagerungen sind sowohl porös als auch durchlässig und eignen sich hervorragend als Grundwasserleiter.
Großvolumige Brunnen benötigen große Wasserquellen
Die Fähigkeit eines Grundwasserleiters, Wasser zu produzieren, wird durch die Menge des vorhandenen porösen, durchlässigen Materials und die in diesem Material verfügbare Wassermenge bestimmt. Diese Faktoren können für bestimmte Grundwasserleiter durch geologische Studien und Pumpversuche ermittelt werden.
Um einen öffentlichen Brunnen zu versorgen, muss ein großes Wasservolumen im Grundwasserleiter oder in einer nahegelegenen Quelle wie einem Fluss oder einem See, der hydrologisch mit dem Grundwasserleiter verbunden ist, gespeichert sein. Oft sind mehrere Brunnen erforderlich, um den gesamten Wasserbedarf einer Gemeinde zu decken, aber selbst kleine öffentliche Brunnen sind wesentlich größer als private Brunnen für einzelne Haushalte. Ein kleiner öffentlicher Brunnen kann eine Wassermenge von 100.000 gpd liefern, während ein privater Brunnen, der ein einzelnes Haus versorgt, vielleicht nur 500 bis 1.000 gpd liefert.
In den meisten Gebieten gibt es zwar Grundwasserleiter, die genügend Wasser für private Hausbrunnen liefern, aber öffentliche Brunnen müssen in Grundwasserleitern liegen, die groß genug sind, um über einen langen Zeitraum eine gleichbleibend hohe Wassermenge zu liefern. Grundwasserleiter, die groß genug sind, um öffentliche Brunnen zu versorgen, gibt es nur an Orten mit bestimmten geologischen und hydrologischen Bedingungen.
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