Etymologi
Av Neven Kresic (Vann I Karst, Mc Graw Hill, 2013, s. xiii)
» Karst er et vitenskapelig begrep oppkalt etter Det geografiske distriktet Mellom Slovenia og Trieste, Italia, som har et veldig tydelig landskap. Det Er Et Germanisert ord for » carso «(på italiensk) og» kras » på (slovensk); alle de tre ordene er avledet fra Det Indoeuropeiske ordet » kar «eller» karra», som betyr stein…noen vanlige ord fra De Slaviske språkene I Karst-regionen har blitt internasjonale vitenskapelige termer som beskriver karst-funksjoner, hovedsakelig takket være den serbiske geomorfologen Jovan Cvijić Som var den første til å forsvare en doktorgradsavhandling og publisere en vitenskapelig monografi utelukkende viet til karst (Cvijić, 1893).»(Figur 1,2)
Landskap
Av Derek Ford & Paul Williams (Karst Hydrogeologi Og Geomorfologi, Wiley, 2007, s. 1)
» vi kan definere karst som omfattende terreng med særegen hydrologi og landformer som oppstår fra en kombinasjon av høy bergløselighet og godt utviklet sekundær (brudd) porøsitet. Slike områder er preget av synkende bekker, grotter, lukkede fordybninger, riflet bergknauser og store fjærer. Betydelig bergoppløselighet alene er utilstrekkelig til å produsere karst. Bergstruktur og litologi er også viktig: erfaring viser at mange hydrogeologer feilaktig antar at hvis karstlandformer er fraværende eller ikke åpenbare på overflaten, vil grunnvannssystemet ikke være karstisk. Denne forutsetningen kan føre til alvorlige feil i grunnvannshåndtering og miljøkonsekvensvurdering, fordi grunnvannssirkulasjonen kan utvikle seg selv om overflatekarst ikke er tydelig.»
Funksjoner
listen over karst funksjoner resulterte fra oppløsning og erosjons karstifikasjon prosesser er lang og inkluderer rekke mikro og makro surficial og underjordiske objekter. Blant dem er karrens eller lapies, dolines eller sinkholes, uvalas, poljes, blinde og hengende daler, synkende bekker, huler (Figur 3), ponors eller svelge hull (Figur 4), potholes, grotter (Figur 5).
Ordliste for disse og mange andre begreper som brukes i karstologi er tilgjengelig her (vedlikeholdt Av Alexander Klimchouk et al.)
Klassifisering av karst akviferer
Ved Zoran Stevanović (Karst Akviferer-Karakterisering Og Engineering, Springer, 2015, p. 25-29, 49)
«Sedimentære karstiske bergarter kan generelt klassifiseres i de to hovedgruppene:
- karbonat bergarter
- evaporitt bergarter
karbonat bergarter er dannet av kalsium og magnesium mineraler: kalsitt, dolomitt, aragonitt og magnesitt, og inkluderer de to hovedgruppene:
- kalkstein (CaCO3) og
- dolomitter (caco3 x MgCO3)
med et bredt spekter av varianter.
til fordampergruppen tilhører bergarter og mineraler som inneholder SO4 – eller Cl-anioner:
- anhydritt (CaSO4),
- gips (CaSO4 x 2h2o)
- halitt (Nacl) og
- sylvitt (KCl).
oppløsningen av kalsitt (1) dolomitt (2) og gips (3) uttrykkes av følgende ligninger:
CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca2+ + 2HCO3 (1)
CaMg(CO3)2 + 2H2O + 2CO2 ↔ Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3 (2)
CaSO4 x 2H2O → Ca2+ + SO4 2- + 2H2O (3)
According to the dominant type of rocks of which karstic aquifer consists the following classification can be made:
- Carbonate karst aquifer,
- Dolomitic karst aquifer,
- Marble karst aquifer,
- Chalky karst aquifer,
- Anhydritic karst aquifer,
- Gypsum karst aquifer,
- Halitic karst aquifer.
tatt i betraktning strukturer og hydrodynamiske egenskaper, er det:
- Ikke-Avgrenset karstisk akvifer (Figur 6),
- Begrenset karstisk akvifer,
- Semi-begrenset karstisk akvifer.»
Hydrogeologiske egenskaper av karst akviferer
Av Nico Goldscheider (nettsted FOR KC, 2009-2013)
«Evolusjon: karst akviferer dannes ved rennende vann som inneholder karbondioksid (CO2) som oppløser karbonat bergarter. Derfor er det et nært forhold mellom akviferutvikling, dannelse av huler (speleogenese) og grunnvannsstrøm.
Individualitet: selv om det er mange likheter mellom forskjellige karst-systemer, er hvert karst-system også et spesielt tilfelle, og generalisering er vanskelig. Figur 7 presenterer en forenklet modell av en typisk karst akvifer.
Heterogenitet: egenskapene til karst akviferer varierer sterkt i rommet. Det kan være store mengder vann i en hule, men et borehull noen meter unna kan være helt tørt.
Anisotropi: Akviferens hydrauliske egenskaper avhenger av orienteringen av geologiske stoffelementer; for eksempel er den hydrauliske ledningsevnen typisk høy i retning av store brudd og ledninger, men kan være lav i andre retninger.
Dualitet av oppladning: Ladevann kan stamme fra selve karstområdet (autogen oppladning) eller fra tilstøtende ikke-karstiske områder (allogen oppladning).
Dualitet av infiltrasjon: Infiltrasjon skjer gjennom jord og umettet sone( diffus infiltrasjon), og kan også konsentreres via svelgehull /vasker (punktinfiltrasjon).
Dualitet av porøsitet og flyt: det er to eller til og med tre typer porøsitet i karst akviferer: intergranulære porer i bergmatrisen, vanlige bergdiskontinuiteter som brudd (sprekker) og sengetøy, og løselig forstørrede hulrom som kanaler og kanaler utviklet fra de første diskontinuitetene. Mens grunnvannsstrømmen i matrisen og små sprekker vanligvis er langsom og laminær, er strømmen i karstledninger (grotter) ofte rask og turbulent.
Variabilitet: Vanntabellen i karst akviferer kan noen ganger variere 10s eller 100s meter i korte perioder, og karst fjærer viser vanligvis raske variasjoner av utslipp og vannkvalitet.»
Karst innenfor rammen av regionale strømningssystemer
Av Judit M@dl-Szőnyi (Hvit, 1969; Má-Sz@nyi Og Tó 2015, Palmer 1991, 1995, Klimchouk 2000, 2007; Goldscheider et al. 2010)
Epigene karst: Dette er produktet av den korrosive effekten av infiltrerende grunnvann på karbonat akviferer. Det kan utvikle seg i grunne, i utgangspunktet ubegrensede karbonater og er relatert til oppløsningseffekter av kaldt vann i lokale strømningssystemer. Dette er de typiske karstområdene med karakteristiske overflate-og undergrunnsegenskaper.
Dyp karst: Karst hvor Den strekker seg til betydelige dybder under basenivå.
Hypogen karst: Generert av dype energi -, væske-og gasskilder, inkludert retrograd kalsittoppløselighet, blanding av korrosjon av forskjellige væsker indusert av kryssformasjonsstrøm og oppløsning av geogene syrer. Det kan utvikle seg i dype, trange karstområder forbundet med lunkent og termisk vann i regionale eller mellomliggende strømningssystemer uten noen signifikante overflateegenskaper.
Anbefalte referanser for videre lesning:
Goldscheider N, Má-Sz@nyi J, Erő A, Schill E (2010)Termiske vannressurser i karbonatbergarter. Hydrogeol J 18 (6): 1303-1318
Klimchouk A (2007) Hypogen speleogenese: hydrogeologisk og morfogenetisk perspektiv. Spesialpapir nr. 1, Nasjonalt Hule – Og Karstforskningsinstitutt, Carlsbad, NM
Má Dl – Sz@nyi J Tó Á (2015) konseptuell grunnvannsstrømningsmodell I Basin-skala for et ubegrenset og begrenset tykt karbonatregion. Hydrogeol J 23 (7): 1359-1380
Metoder for å studere karst akvifer systemer
Av Nico Goldscheider (nettsted FOR KC, 2009-2013)
«på grunn av egenskapene beskrevet ovenfor mislykkes konvensjonelle hydrologiske og hydrogeologiske metoder ofte når de brukes på karst; deres tilpasninger og karst-spesifikke metoder er derfor påkrevd.
Geologiske metoder: Litologi, stratigrafi, oppsprekking, feilmønster og brettstrukturer er avgjørende for å forstå grunnvannsstrømmen i karst akviferer.
Speleology: Kanaler og underjordiske kanaler er avgjørende for grunnvannsstrømmen i karst akviferer. Grotter gjør det mulig å gå inn i akvariet og direkte observere og studere en del av kanalkanalnettet.
Hydrologiske metoder: på grunn av den høye variabiliteten av strømningshastigheter av synkende bekker, hule bekker og karst kilder, er kontinuerlig overvåking av vannmengde og kvalitet avgjørende i karst hydrogeologiske studier.
Hydrauliske metoder: Potensiometriske kart og hydrauliske tester i borehull og brønner er mye brukt i hydrogeologi, men krever spesifikke tilpasninger når de brukes på karst.
Isotopteknikker: Stabile og radioaktive isotoper kan bidra til å identifisere opprinnelsen til vannet, bestemme transittider og karakterisere blandingsprosesser.
Sporingstester: Tracer tester (Figur 8) er den kraftigste metoden for å identifisere punkt-til-punkt-tilkoblinger(vanligvis mellom svelge hull / vasker og fjærer), for å avgrense karst våren nedbørfelt, og for å karakterisere flyt og transport i rørnett.
Geofysiske metoder: Geofysikk kan bidra til å identifisere steder for brønnboring, undersøke underjordiske hulrom (potensielle synkehull) og få annen informasjon om akviferstrukturen.
Modellering: Matematiske modeller kan bidra til å bedre forstå speleogenese, flyt og transport i karst akviferer. Figur 9) hvor anvendelsen av konvensjonelle grunnvannsstrømningsmodeller i karst-miljøer ga katastrofalt feil resultater og resulterte i avgrensning av grovt utilstrekkelige kildebeskyttelsessoner, noe som førte til sykdomsutbrudd, alt fordi karsts spesifikke karakter ble ignorert.»
karst grunnvann utnyttelse
Av Zoran Stevanović (Karst Akviferer – Karakterisering Og Engineering, Springer, 2015, s. 111-112, 116-119, 299, 109-111)
Vannkvalitet
» oppløsningen av bergarter og varigheten av direkte vann – steinkontakt resulterer i variabel grunnvannskvalitet ved utløpspunkter. Mineralkomponentene i karstvann er avhengig av sammensetningen av bergarter gjennom hvilke vann perkolerer: Hydrokarbonat (hco3) – kalsium Ca) type vann er opprettet fra oppløsning av kalsiumkarbonat som er en dominerende type vann i kalkstein, mens hydrokarbonat (HCO3) – magnesium (Mg) type grunnvann er til stede i mindre grad, og er regelmessig forbundet med dolomittiske bergarter.
Langmuir (Physical and chemical characteristics of carbonate water, 1984) oppførte prosesser som kontrollerer og påvirker grunnvannets kvalitet før det når vårstedet eller brønnhodet. Disse prosessene er som følger:
- sammensetningen av infiltrert atmosfærisk nedbør;
- Evapotranspirasjonstap fra grunnvannsoppladning og grunne grunnvann;
- surheten og graden av undersaturering av grunnvannsoppladning;
- tilgjengeligheten og oppløseligheten av karbonat og tilhørende bergarter, inkludert halitt, gips og anhydritt;
- priser på oppløsning av bergarter og kontakttid;
- hydrologiske prosesser som fortynning ved ferskvannsoppladning og blanding Av ulik Grunnvann;
- Menneskeskapte prosesser, inkludert grunnvannsforurensning av avfall og lekkasjer fra fast avfall.
det er nesten en regel at grunnvannet i åpne karststrukturer er lavt mineralisert, noe som er et resultat av intensiv vannutveksling og rask filtrering. I dypere deler av akvariet resulterer langsommere filtrering i en økning i mineralisering. Denne variasjonen er ofte minimal, men indikerer likevel en viss differensiering som kan være viktig under spesielle omstendigheter(for eksempel når forurensning er involvert).
derfor, når det gjelder karbonat karst, er kvaliteten på naturlige karstvann utmerket nesten per definisjon: det er bekreftet mange steder over hele verden at vann som kommer fra ubebodde oppsamlingsområder på fjellmassiver, er sanitært og rent, mens det bare unntaksvis kan være en liten mengde bakterier tilstede. Men hvis forurensningskilder er tilstede i vannet av en ubestemt karstisk akvifer, følger alvorlige farer.
Tapping karst farvann
Tapping grunnvann er aldri en lett oppgave i stor grad fordi vi har å gjøre med en «usynlig ressurs». Situasjonen er imidlertid enda mer komplisert når vi håndterer en ikke-homogen og anisotrop akvifer som karst: det er veldig ofte nødvendig å nå, fange og fange grunnvann som sirkulerer gjennom hulrom eller gjennom porøse blokker isolert fra resten av bergmassen.
Vi kan skille de to hovedtyper av tapping grunnvann i karst:
- Tapping av karstisk grunnvannstrøm ved utløpspunkter-fjærer (Figur 10).
- Tapping av karstisk grunnvannsstrøm i akviferfeltet-kunstige strukturer som brønner, gallerier eller andre lignende strukturer (Figur 11).
Grunnvann tappes ikke bare for å utnytte det til drikking, industri, varmeutvinning eller vanning, men også for avvanning i tilfelle av gruvegraver, byområder eller dyrket land som skal beskyttes mot et høyt grunnvannstabell.
Bruk til forskjellige formål
karstfjærene er mye brukt som kilde til drikkevannsforsyning. Mange land bruker karstfjærer rett og slett fordi det ikke finnes andre alternativer, men i mange andre land er bevissthet om deres betydning og den gode vannkvaliteten de gir en hovedfaktor for en slik beslutning. De karstiske akviferer har en betydelig andel av vannforsyningen i følgende regioner: sørøst-Europa( Alpene og Karpaterne), Middelhavsbassenget, Midtøsten Og Midtøsten, Den Arabiske Halvøy Og Afrikas Horn, sørøst-Asia, Nord-Afrika, Karibisk bassenget Og Mellom-Amerika og den sørlige DELEN av USA.
Naturlig drenering av akviferer gjennom kilder kan dekke vannbehov i stor skala: fra forsyning til multimillioner av byer på regionalt nivå, til det lokale nivået der forsyningen til bare ett eller flere hus er bekymret. Selv om sistnevnte ikke er et stort problem når det gjelder mengde vann, er det nødvendig med en veldig stor akvifer og vårutslipp for den store forbrukeren. Det er et bredt spekter av bruksområder av karstvann. I tørre områder I Midtøsten og Midtøsten er det for eksempel svært vanlig å tappe karstiske kilder og å konstruere gravitasjonskanaler for vanning av dyrkbar jord. Kildevann er også mye brukt til vanning av dyr, og ferskvann av god kvalitet gir sikkerhet for dyrehelse og vekst.
bruken av karstvann i vannkraftproduksjon ved bruk av høyt hydraulisk hode er begrenset for det meste Til Alpene (Østerrike, Sveits), mens termiske egenskaper av karstvann og kilder benyttes andre steder. Til slutt er antall karstfjærer som brukes i verdens vannflaskeindustri, som driver en årlig omsetning på rundt 13 milliarder dollar, veldig stor, og karstiske akviferer fører sannsynligvis listen over akviferer der slike kilder kommer fra.»
Anbefalte referanser for videre lesning:
Bakalowicz M (2005) Karst Grunnvann: En Utfordring For Nye Ressurser. Hydrogeol J, 13: 148-160
Bonacci O (1987) Karst Hydrologi med Spesiell Referanse Til Dinarisk Karst. Springer-Verlag, Berlin, 184 pp.
Burger A, Dubertret L (eds) (1984) Hydrogeologi av karstiske terreng. Sakshistorier. Internasjonale Bidrag Til Hydrogeologi, IAH, vol 1, Verlag Heinz Heise, Hannover, 264 pp.
Trakk D, Hö H (1999) Karst Hydrogeologi og Menneskelig Virksomhet. Konsekvenser, Konsekvenser og Implikasjoner. Balkema, Rotterdam, 322 pp.
Ford D, Williams P (2007) Karst Hydrogeologi Og Geomorfologi. Wiley, 576 pp.
Goldscheider N, Tegnet D (Eds.) (2007) Metoder I Karst Hydrogeologi. Taylor & Francis, London, 264 sider.
Kä W (1998) Sporingsteknikk I Geohydrologi. Balkema, Rotterdam, 581 pp.
Kresic N, Stevanović Å (Eds .) (2010) Grunnvannshydrologi Av Fjærer. Engineering, Teori, Ledelse og Bærekraft. Elsevier Inc. BH, Amsterdam, 573 pp.
Kresic N (2013) Vann I Karst. Ledelse, Sårbarhet og Restaurering. McGraw Hill, New York, 708 pp.
Milanović P (2004) Vannressurser Engineering I Karst. CRC Press, Boca Raton, FL, 312 pp.
Palmer AN, Palmer MV, Sasowsky ID (Red.) (1999) Karst Modellering. Spesiell Publikasjon 5, Karst Water Institute, Charles Town, WV, 256 pp.
Parise, M. & Gunn, J. (red.) 2007. Naturlige Og Menneskeskapte Farer I Karstområder: Anerkjennelse, Analyse og Begrensning. Geol. Soc. London, sp. publ., 279 pp.
Stevanović Z (Red.) (2015) Karst Akviferer-Karakterisering Og Engineering. Serie: Profesjonell Praksis I Jordvitenskap, Springer Intern. Publ., 692 pp.
Hvit WB (1988) Geomorfologi og Hydrologi Av Karst Terreng. Oxford University Press, New York, NY, 464 pp.