Uzavretý kolobeh vody a prírodné predpoklady

Prirodzený kolobeh pohybu vody funguje podľa prísne stanovených pravidiel, ktoré platia od počiatku sveta. Voda sa vyparuje z povrchu pôdy, z potokov, riečnych korýt a z mora, pričom v horných vrstvách atmosféry vznikajú oblaky. Ochladzovaním vodnej pary vznikajú zrážky, ktoré podmáčajú zem. Voda potom presakuje cez povrchové priepustné vrstvy a vytvára podzemné jazerá, rieky a potoky. Pohybujúc sa cez nepriepustné vrstvy, cez póry a trhliny, voda opäť vyviera na povrch a vytvára pramene, ktoré nakoniec prúdia späť do väčších vodných hmôt, čím sa cyklus uzatvára.

Je všeobecne známe, že vodné zdroje nie sú rozdelené rovnomerne. Zatiaľ čo oblasti s bohatými prameňmi sú bohaté, existujú rozsiahle púštne oblasti úplne bez vegetácie. Historicky najväčšie ľudské sídla vznikali výlučne tam, kde boli trvalo fixné dodávky pitnej vody. S cieľom reagovať na potreby obyvateľstva v suchších oblastiach bola vyvinutá hydrogeológia — vedný odbor, ktorý študuje faktory výskytu a pohybu podzemných vôd. Farbivá sa často vkladajú do ponorov, aby sa presne určilo, kde tá istá voda opäť vystúpi na povrch.

Geomorfologické útvary a špecifiká reliéfu

Odborníci, ktorí robia proutkanie v teréne, musia mať solídne geologické pozadie, aby vedeli, aký pôdny profil môžu očakávať. Analýzou typických tvarov terénu možno pozorovať tri charakteristické geomorfologické jednotky, ktoré jasne ilustrujú rôzne podmienky zásobovania vodou:

• Rovinaté oblasti a riečne roviny: Tvoria ich prevažne ílovité, piesčité a štrkové usadeniny. Vzhľadom na vysokú priepustnosť vody je výskyt vôd rozšírený a hladina podzemných vôd priamo závisí od hladiny hlavných tokov v území. Výzvou je presné lokalizovanie živej tečúcej vody namiesto stojatých „bazien“, ako aj nebezpečenstvo rašeliny, ktorá môže výslednej vode dodať nevyužiteľný zápach hniloby.
• Kopcovité oblasti a horské svahy: Boli vybudované z neogénnych sedimentov, prevažne ílovitých a vápencových slieň s občasným pieskom. Voda v týchto slienitých (nepriepustných) substrátoch nie je stála a závisí výlučne od frekvencie zrážok a sklonu terénu, preto sú takéto oblasti v geológii považované za mimoriadne nepriaznivé pre vyhľadávanie pitných tokov.
• Diluviálne riečne terasy: Opierajú sa o slienité nánosy a sú postavené prevažne z hliny s kremennými okruhliakmi a občasnými vrstvami piesku. Hydrogeologické pomery sú tu oveľa priaznivejšie, pretože ílovitá povrchová vrstva s pieskom funguje ako prirodzená zásobáreň vody, ktorá steká gravitačne nadol, v dôsledku čoho je šanca na nájdenie žily podzemnej vody oveľa vyššia.

Výskumy v nepriepustných horninách (Laporci)

Hoci všeobecná geológia naznačuje, že slieň a podobné horniny (ako pieskovec a dolomit) sú nepriaznivé, prax ukazuje, že nájdenie vody je možné, aj keď mimoriadne zložité. V takýchto substrátoch sa voda nepohybuje samotnými vrstvami, ale výlučne úzkymi tektonickými trhlinami a zlomami, ktoré vznikajú následným pohybom pôdy.

Tieto podzemné prúdy majú len zriedka vysokú výdatnosť (zvyčajne medzi 1 a 3 litrami za minútu). Najväčším problémom pri prácach je presnosť samotného vŕtania. Ak je v hĺbke 20 až 30 metrov vodná žila široká len 5 až 10 centimetrov, aj najmenšia odchýlka vrtáka vedie k poruche. Odchýlka len o jeden stupeň vo zvislici znamená v hĺbke 10 metrov chybu 24 centimetrov, v hĺbke 20 metrov dokonca 48 centimetrov, preto stroj bez problémov prejde tesne vedľa vody. V praxi však boli zaznamenané vynikajúce výsledky; v niektorých termálnych kúpeľoch sa na takýchto terénoch podarilo pod tlakom prečerpať artézsku vodu do hĺbky 30 metrov, v niektorých vidieckych sídlach sa vytvoril silný vodný prúd, ktorý je plne zásobovaný miestnym vodovodom.

Kapacita studne a výpočet zásob vody

Hladina vody v studniach a vrtoch podlieha neustálym osciláciám; stúpa v dôsledku silných zrážok a klesá počas suchých období. Pri určovaní miesta je potrebné brať s určitou technickou rezervou odhadovaný prietok vody (napríklad 2 litre za minútu, čo je 120 litrov za hodinu alebo 2,88 kubických metrov za deň).

Tento výpočet je správny iba vtedy, ak kapacita samotnej studne, od dna až po vedenie hydrostatického tlaku, dokáže uložiť celý tento objem, alebo ak je sacie potrubie umiestnené hlboko pod hydrostatickou úrovňou. Objem studne sa vypočíta podľa klasického vzorca pre objem valca (plocha základne vynásobená výškou vodného stĺpca). Vnútorný priemer potrubia hrá absolútne kľúčovú úlohu pri tvorbe vodnej zásoby.

Tabuľka: Objem vody na jeden meter výšky studne (1,00 m)

Z vyššie uvedených údajov jednoznačne vyplýva nasledujúci záver: ak voda v studni vystúpi hydrostatickým tlakom 3 metre od dna, studňa s priemerom 1 meter pojme impozantných 2 355 litrov vody, zatiaľ čo úzka rúra s priemerom 0,30 metra zhromaždí sotva 213 litrov, napriek úplne rovnakému prítoku z podzemnej žily. To podrobne vysvetľuje, prečo obyvatelia vidieckych oblastí kopajú výlučne široké studne, aby zabezpečili bezpečné a dostatočné množstvo vody pre celú domácnosť a hospodárske zvieratá.

Moderné inštalácie úzkych potrubí s vodnými čerpadlami sa odporúčajú len pre priestranné rovné plochy s vysokým stupňom výdatnosti, zatiaľ čo na kopcovitom a nerovnom teréne je táto možnosť veľmi často nerealizovateľná. Všeobecným odporúčaním profesie je, že studňa pre chaty by nemala mať priemer menší ako 60 centimetrov, zatiaľ čo pre veľké poľnohospodárske podniky tento priemer musí byť aspoň jeden meter. Taktiež treba prísne dbať na to, aby dve studne neboli nikdy vykopané príliš blízko toho istého vodného útvaru, aby sa navzájom nedobrovoľne nevyčerpali zásoby.