Water, in alle verschillende fasen, vloeibaar, ijs of sneeuw en damp, is altijd in constante beweging. Het beweegt zich in de atmosfeer en doet dit op het aardoppervlak en in de ondergrondse ruimte. Maar de constante beweging ervan is niet onvoorspelbaar en wordt bepaald door de watercyclus.
Een deel van het vloeibare water dat terugkeert in het aardoppervlak, zal afstromen en door rivieren circuleren. Een ander deel zal de grond infiltreren en zich daarin ophopen, waar het water heel langzaam stroomt, totdat het weer een uitgang vindt naar het aardoppervlak: dit zijn de bronnen, de overloop naar grote ondergrondse wateropslagplaatsen, de aquifers.
Elke druppel slaat voldoende informatie op om veel te weten te komen over zijn historie:
– De chemische samenstelling bevat informatie over de herkomst, het type gesteente waarop het heeft gecirculeerd, inclusief zijn traject en leeftijd.
– De temperatuur is een aanwijzing van de diepte van de watercirculatie voordat deze naar de oppervlakte gaat, bij een hogere temperatuur is de circulatie dieper.
Het water wordt onder het aardoppervlak opgeslagen en verzadigt permeabele gesteenten en vult de poriën en scheuren, vanaf de basis van de rotsformatie waarin het water is opgeslagen tot een bepaald niveau, de zogenoemde grondwaterstand: boven dit niveau bevat het gesteende geen water (onverzadigd gebied) en onder dit niveau wel (verzadigd gebied).
Een aquifer is een geologische formatie (gesteente of grond) dat geschikt is om water op te slaan en het langzaam binnenin laat bewegen. Het zijn formaties waaruit water kan worden gewonnen met behulp van geschikte hulpmiddelen zoals putten, waterputten en tunnels.
In het geval dat een geologische formatie het water kan opslaan, maar het niet doorgeeft, het niet beweegt en daarom niet weg kan, zeggen we daarom dat het geen aquifer is.
De werking van bronnen is eenvoudig te begrijpen als we ons deze voorstellen als een eenvoudige afvoer of overloop van een aquifer of ondergronds reservoir. Als het reservoir zijn maximale niveau bereikt, zal de bron het overschot dat het niet kan opslaan laten gaan, waardoor de bron zou overstromen. Daartegenover staat, als het laagste niveau onder het niveau van de bron zakt, zou het opdrogen.
Vanwege hun aard, bestaan er in principe twee hoofdsoorten aquifers: detritale aquifers en carbonaat- of karstaquifers.
Detritale aquifers
De grond waaruit deze aquifers bestaan, bestaan uit korrelige materialen, die meestal helemaal niet of een beetje gecementeerd zijn. Dit is vaak grind, zand en slib, en daarin hoopt water zich op in de poriën of tussenruimten die in de korrels en afzettingsdeeltjes aanwezig zijn.
De stromen van deze bronnen schommelen minder dan die van karstaquifers en hebben geen directe reactie op tijdelijke neerslag. Dit komt omdat de snelheid van watertransmissie in deze afzettingen veel langzamer is.
De bronnen van deze aquifers zijn vaak niet heel spectaculair, omdat ze normaal gesproken sedimentaire bekkens vormen met een vlak reliëf waarin het water wordt gebruikt via bronnen en waterputten.
Het water in deze aquifers zijn vaak van diverse kwaliteit, soms van lage kwaliteit, en hangt nauw samen met de aard van de materialen waardoor ze stromen, aangezien het water langer in de ondergrond blijft en materialen wegspoelt die een bepaald natuurlijk zoutgehalte kunnen hebben.
Maar zonder dat dit een algemene norm is, zijn ze minder kwetsbaar voor vervuiling dan karstwater, vanwege de zelfreinigende eigenschappen van het detritale middel zelf waardoor ze langzaam stromen. In het geval van een toevallige besmettingsbron helpt het afvalmateriaal zelf de waterkwaliteit te herstellen, omdat het bij de besmettingsbron weggaat.
Carbonaat- of karstaquifers
Het hydrogeologische model van carbonaataquifers is heel anders. Kalksteen en verwante gesteenten zijn van nature niet doorlatend en hebben geen intergranulaire porositeit. Echter zijn het zeer compacte stenen die vaak zijn gebroken en vooral gekarstificeerd.
Karstificatie is een natuurlijk proces waarbij kalksteen langzaam oplost als gevolg van de werking van de zwakke zuurgraad van neerslag, regen en sneeuw, waardoor scheuren, gaten, putjes en zelfs holtes ontstaan, zowel in de buitenste laag van de rotsmassa als binnenin.
De karstificatieprocessen van een carbonaatgesteente hebben ook de voorkeur als deze gebroken is, aangezien het oplossen op een selectieve manier sneller verloopt door de snelle percolatie van water in het binnenste van de massa door middel van de spleten. We spreken dan van aquifers als gevolg van barsten en karstificatie.
Deze aquifers draineren water van uitstekende kwaliteit, soms via spectaculaire bronnen. Deze bronnen kenmerken zich vaak door het variëren van hun stroom in directe relatie tot de regenval dat hun oplaadgebied kan verdragen, soms met bijna onmiddellijke reacties, zodat hun stroom toeneemt na zware regenval en afneemt in perioden van droogte.
Echter, het water afkomstig van deze aquifers is kwetsbaar en extreem gevoelig voor verontreiniging. Dit komt doordat het zelfreinigend vermogen van grondwater in carbonaatgesteente heel laag is, dus een bron van vervuiling die nog ver verwijderd is van de plek waar het wordt vrijgegeven, kan veranderingen veroorzaken in de natuurlijke chemische kwaliteit van het bronwater.
Deze bronnen vertonen gewoonlijk vaak een ander gemeenschappelijk kenmerk, namelijk het bevorderen van het ontstaan van rivieren in bergachtige landschappen. Dit komt door de geologische ligging van de bronnen, bijna altijd op het contact tussen de carbonaatrand van de bergen en de waterdichte materialen in lage gebieden of kuilen, waar later een uitgebreidere riolering zal worden ontwikkeld.
De geologische materialen waarvan de aard noch detritaal, noch carbonaat is, zijn waterdicht of hebben een lage doorlaatbaarheid, behalve uitzonderingen als gevolg van zeer specifieke geologische omstandigheden. Deze materialen zijn materialen die andere aquifers afsluiten, isoleren of verdelen.
Er wordt gezegd dat een aquifer onbegrensd is wanneer de bovengrens van de watermassa (de grondwaterstand) in contact is met de lucht in het droge of onverzadigd gebied en daarom dezelfde druk heeft als de atmosfeer.
Daartegenover, wordt er gezegd dat een aquifer begrensd is wanneer het water dat het bevat een hogere druk heeft dan de atmosfeer als gevolg van de druk van de waterdichte materialen die het afsluiten en isoleren van de oppervlakte. In deze gevallen stijgt het water snel bij het uitvoeren van opvangwerkzaamheden totdat het zich stabiliseert op een hogere positie dan waar het tot stand kwam.
Een bijzonder geval van deze situatie zijn bron- of boorputten, waarbij water op een natuurlijke wijze uit de putuitgang of waterput stroomt zodra het boren is uitgevoerd. Deze bijzondere situatie ontstaat wanneer de natuurlijke hoogte van het piëzometrische niveau groter is dan die van de putopening.
