Skip to main content
Global

13.1: אספקת מים מתוקים ומחזור המים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209309

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מים, אוויר ומזון הם המשאבים הטבעיים החשובים ביותר לאנשים. בני אדם יכולים לחיות רק כמה דקות ללא חמצן, פחות משבוע ללא מים, וכחודש ללא מזון. מים חיוניים גם לאספקת החמצן והמזון שלנו. צמחים מפרקים מים ומשתמשים בהם ליצירת חמצן במהלך תהליך הפוטוסינתזה.

    תינוקות אנושיים הם כ 75% מים, ומבוגרים הם 60% מים. המוח שלנו הוא כ 85% מים, הדם והכליות הם 83% מים, השרירים הם 76% מים, ואפילו עצמות הם 22% מים. אנחנו כל הזמן מאבדים מים על ידי זיעה. באקלים ממוזג עלינו לשתות כשני ליטר מים ביום, ואנשים באקלים מדברי חם צריכים לשתות עד 10 ליטר מים ביום. אובדן של 15% ממי הגוף גורם בדרך כלל למוות.

    מאגרי מים

    מים הם החומר הנפוץ היחיד המופיע באופן טבעי על פני כדור הארץ בשלוש צורות: מוצק, נוזל וגז. ההידרוספרה היא האזור של כדור הארץ בו מתרחשת תנועת מים ואגירת מים. מאגרי מים הם המקומות בהם מאוחסנים מים. (שים לב שמונח זה יכול להתייחס גם לאגמים מלאכותיים שנוצרו על ידי סכרים.) מים נמצאים כנוזל על פני השטח (נהרות, אגמים, אוקיינוסים) ומתחת לפני השטח (מי תהום), כקרח (כיפות קרח וקרחונים קוטביים), וכאדי מים באטמוספירה. איור \(\PageIndex{a}\) ממחיש את הזמן הממוצע שמולקולת מים בודדת עשויה לבלות במאגרי המים העיקריים של כדור הארץ. זמן שהייה הוא מדד לזמן הממוצע שמולקולת מים בודדת נשארת במאגר מסוים.

    גרף עמודות של זמן שהייה ממוצע של מים במאגרי המים של כדור הארץ
    איור\(\PageIndex{a}\): זמן שהייה ממוצע שנשארים מים בכל מאגר. מים נשארים באורגניזמים במשך כשבוע, באטמוספירה במשך 1.5 שבועות, בנהרות במשך שבועיים, כמו לחות הקרקע משבועיים עד שנה, בביצות במשך 1-10 שנים, באגמים במשך 10 שנים, באוקיינוסים ובים במשך 4,000 שנים, כמו מי תהום במשך 2 שבועות עד 10,000 שנים, ובקרחונים או כמו permafrost במשך 1,000-10,000 שנים. תמונה מתוך OpenStax (CC-BY).

    כדור הארץ הוא באמת כוכב המים. שפע המים הנוזליים על פני כדור הארץ מבדיל אותנו מגופים אחרים במערכת השמש. כ -71% משטח כדור הארץ מכוסים במים, וכמחצית משטח כדור הארץ מוסתר על ידי עננים (עשויים גם הם מים) בכל עת. יש כמות גדולה מאוד של מים על הפלנטה שלנו, כ -1.4 מיליארד ק"מ מעוקב (ק"מ 3) = 330 מיליון מיילים מעוקבים, או כ -53 מיליארד גלונים לאדם על כדור הארץ. כל מי כדור הארץ יכולים לכסות את ארצות הברית לעומק של 145 ק"מ (90 מייל).

    למרות כמויות המים העצומות על פני כדור הארץ, רק 2.5% הם מים מתוקים (איור\(\PageIndex{b}\)), ורק 0.01% זמינים לשימוש בני אדם. אם כל המים בעולם היו מכווצים לגודל של 1 ליטר, אז הכמות הכוללת של מים מתוקים תהיה בערך 1/3 כוס, וכמות המים המתוקים הניתנים לשימוש תהיה 2-3 כפות. חלק גדול מהמים המתוקים של כדור הארץ נלכדים בקרחונים ובכיפות קרח קוטביות (איור\(\PageIndex{c}\)), ומים אלה ממוקמים בצורה לא נוחה, בעיקר באנטארקטיקה ובגרינלנד. מי תהום רדודים (מים הממוקמים מתחת לפני כדור הארץ) הם המאגר הגדול ביותר של מים מתוקים שמישים. אורגניזמים רבים תלויים במים עיליים, כגון אגמים ונהרות, המהווים חלק קטן של מים מתוקים על פני כדור הארץ. מחסור במי השטח הללו יכול להשפיע לרעה על מערכות אקולוגיות.

    תרשימי העמודות שכותרתם "איפה המים של כדור הארץ?" הראשון מציג את כל המים, השני מציג מים מתוקים, והשלישי מציג מים עיליים.
    איור\(\PageIndex{b}\): תרשים עמודות של התפלגות מי כדור הארץ, כולל סך המים העולמיים, מים מתוקים ומים עיליים. האוקיינוסים הם הגדולים ביותר במאגרי המים של כדור הארץ, ורק 2.5% ממי כדור הארץ הם מים מתוקים. מרבית המים המתוקים הללו (68.7%) נמצאים בקרחונים ובכיפות קרח, 30.1% הם מי תהום ו -1.2% הם פני השטח ומים מתוקים אחרים. מתוך 1.2% אלה, 3.0% נמצאים באטמוספירה, 0.26% ביצורים חיים, 0.49% בנהרות, 2.6% בביצות וביצות, 3.8% כלחות אדמה, 20.9% באגמים ו -69.0% כקרח קרקע ופרמפרוסט. תמונה מ- USGS/איגור שיקלומנוב (נחלת הכלל).
    קרחון ההרים בארגנטינה נראה כמו אגן גדול מלא קרח
    איור\(\PageIndex{c}\): קרחון הרים בארגנטינה. קרחונים הם המאגר הגדול ביותר של מים מתוקים, אבל הם לא משמשים הרבה כמשאב מים ישירות על ידי החברה בגלל המרחק שלהם מרוב האנשים. מקור: לוקה גלוזי — www.galuzzi.it

    מחזור המים

    מחזור המים (מחזור הידרולוגי) מראה את תנועת המים דרך מאגרים שונים, הכוללים אוקיינוסים, אטמוספירה, קרחונים, מי תהום, אגמים, נהרות ואורגניזמים (איור\(\PageIndex{d}\)). אנרגיה סולארית, המחממת את האוקיינוסים ומים עיליים אחרים, וכוח המשיכה מניע את תנועת המים במחזור המים. זה מוביל לאידוי (מים נוזליים לאדי מים) של מים עיליים נוזליים, סובלימציה (קרח לאדי מים) של מים קפואים, ושאיפה (אובדן מים מצמחים לאטמוספירה). כאשר מים באדמה נקלטים על ידי שורשי הצמח, הם נעים דרך צינורות בצמח (מערכת כלי הדם), מתאדים בתוך חלל העלה ומתרחשים דרך הסטומטה (פתחי מיקרוסקופ קטנים) של העלים. אקולוגים משלבים טרנספירציה והתאדות למונח יחיד המתאר מים המוחזרים לאטמוספירה: evapotranspiration. לפיכך, כמויות גדולות של מים עוברות לאטמוספירה כאדי מים.

    מחזור המים מציג כל תהליך (אידוי, משקעים, עיבוי וכו ') המסומן בחץ כאשר מים נעים בין מאגרים
    איור\(\PageIndex{d}\): מחזור המים. חיצים מתארים תנועת מים למאגרים שונים הממוקמים מעל, ב ומתחת לפני כדור הארץ. אידוי וסאבלימינציה מוסיפים מים לאטמוספירה, שם הם מתעבים ויוצרים עננים. מים מאוחסנים אפוא באטמוספירה. באמצעות משקעים, המים חוזרים אל פני כדור הארץ. כאשר משקעים מתרחשים בגובה רב, המים מאוחסנים כשלג או כקרח. כאשר השלג נמס, הנגר שנוצר יכול להוסיף לנחלים. מים ממשקעים יכולים גם לחדור כדי לחדש את אגירת מי התהום או ליצור נגר עילי. הזרמת מי תהום, מים מנחלים ונגר עילי זורמים לגופי מים מתוקים ואוקיינוס. מקור: הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית

    אדי מים באטמוספירה יכולים לנדוד למרחקים ארוכים מהאוקיינוס ליבשה בדרך של רוחות שוררות. מעל האוקיינוס או היבשה, האוויר יכול להתקרר ולגרום למים להתעבות חזרה למים נוזליים. זה קורה בדרך כלל בצורה של טיפות מים קטנות מאוד שנוצרות סביב פיסת אבק או מלח מיקרוסקופיים הנקראים גרעיני עיבוי. טיפות מים קטנות אלה נראות כענן. עננים נבנים וברגע שטיפות המים גדולות מספיק, הן נופלות לכדור הארץ כמשקעים (גשם, שלג, ברד או שלג), המחזירים מים אל פני כדור הארץ.

    משקעים המגיעים ליבשה יכולים לחזור מיד לאטמוספירה, להוסיף למי תהום או ליצור נגר עילי. ברוב הסביבות היבשתיות הטבעיות, גשם נתקל בצמחייה לפני שהוא מגיע לפני הקרקע. אחוז ניכר של מים מתאדה מיד ממשטחי הצמחים או ישירות משטח האדמה. מי תהום מתחדשים כאשר מים חודרים לאדמה ולבסוף ממלאים את חללי הנקבוביות בין חלקיקים בעפר, חול וחצץ או בסדקים בסלעים. מי תהום נעים לאט דרך סלע וחומרים לא מאוחדים וחלקם מגיעים בסופו של דבר שוב לפני השטח, שם הם זורמים כמעיינות ולנחלים, אגמים ואוקיינוס. נחלים רבים זורמים לא בגלל שהם מתחדשים ממי גשמים ישירות אלא בגלל שהם מקבלים זרימה קבועה ממי התהום שמתחת. כמו כן, מים עיליים בנחלים ובאגמים יכולים לחדור שוב כדי להטעין מי תהום. לכן, מערכות מי התהום ומי התהום מחוברים. מי תהום יכולים בסופו של דבר לזרום לאוקיאנוס דרך זרימת מי תהום תת קרקעית, אך מי תהום מסוימים נמצאים עמוק מאוד בסלע ויכולים להימשך שם אלפי שנים. נגר עילי הוא זרימת מים מתוקים מעל היבשה מגשם או קרח נמס. נגר יכול לעשות את דרכו דרך נחלים ואגמים אל האוקיינוסים. נגר עילי יתרחש רק אם האדמה תהיה רוויה במים בגשם כבד.

    השלבים של מחזור המים מוסברים בסרטון שלהלן.

    מליחות ומחזור המים

    חלק חשוב ממחזור המים הוא האופן שבו המים משתנים במליחות, שהיא שפע היונים המומסים במים. מי המלח באוקיינוסים מלוחים מאוד, עם כ -35,000 מ"ג יונים מומסים לליטר מי ים. אידוי הוא תהליך זיקוק המייצר מים כמעט טהורים כמעט ללא יונים מומסים. כאשר המים מתאדים, הם משאירים את היונים המומסים בשלב הנוזל המקורי. בסופו של דבר, עיבוי יוצר עננים ולעיתים משקעים. לאחר נפילת מי גשמים על היבשה, הם ממיסים מינרלים בסלע ובאדמה, מה שמגביר את מליחותם. גשם ונגר עילי הם דרכים עיקריות בהן מינרלים, כולל זרחן וגופרית, עוברים מחזור מיבשה למים. ההשפעות הסביבתיות של נגר נדונו במחזורים ביוגיאוכימיים. מים מתוקים (כגון אגמים, נהרות ומי תהום קרובים לפני השטח) הם בעלי מליחות נמוכה יחסית.

    אינטראקציות אנושיות עם מחזור המים

    בני אדם משנים את מחזור המים על ידי הפקת כמויות גדולות של מים מתוקים ממי השטח וכן ממי תהום (ראה שימוש במים). בנוסף, שינויים בשימוש בקרקע, כגון כריתת יערות, חקלאות ועיור, מפחיתים את כיסוי הצמחייה, מה שמפחית את החדירה ומגביר את נגר השטח. (צמחייה לוכדת באופן טבעי משקעים עם נפילתה, מאטה את נגר פני הזרימה ומגדילה את קצב החדירה.) זה מעצים את ההצפות ומחמיר את השחיקה, מוריד את איכות הקרקע וגורם לזיהום משקעים במים. בנוסף, בני אדם מפנים מחדש את זרימת המים על ידי בניית סכרים ואמות מים (איור). \(\PageIndex{e}\) כל כך הרבה מים מוסרים או מנותבים מנהר הקולורדו במערב ארצות הברית שלמרות גודלם הניכר, בשנים מסוימות הם יבשים לפני שהם מגיעים לים במקסיקו. בדוגמה קיצונית, ים ארל במרכז אסיה ירד ל -10% בלבד מגודלו הראשוני לאחר הפניית המים לחקלאות (ראה מקרה זה לפרטים נוספים).

    אמת המים בקליפורניה נראית כמו נהר מלאכותי סוער הגובל בבטון
    איור\(\PageIndex{e}\): אמת המים בקליפורניה נושאת מים הדרושים לחקלאות מצפון קליפורניה לדרום קליפורניה. תמונה מאת USGS (נחלת הכלל).

    משאבי מים

    משאבי מים מתוקים מתחדשים בסופו של דבר על ידי משקעים. לאחר מכן ניתן להשיג מים אלה ממים עיליים, כמו נהרות ואגמים, ומאקוויפרים, המאחסנים מי תהום.

    משאבי מים מתוקים ראשוניים: משקעים

    רמות המשקעים מופצות באופן לא אחיד ברחבי העולם, ומשפיעות על זמינות המים המתוקים (איור\(\PageIndex{f}\)). באופן כללי, בגלל החימום הלא אחיד של כדור הארץ ותאי זרימת האוויר העולמיים הנובעים מסיבוב כדור הארץ, האוויר עולה ליד קו המשווה וקרוב לקו רוחב 60° צפון ודרום ושוקע בקטבים ורוחב 30° צפון ודרום. כפי שנדון ב השפעות אקלים על ביומס, אור השמש העז בקו המשווה מחמם את האוויר וגורם לו לעלות ולהתקרר, מה שמקטין את יכולתו של מסת האוויר להחזיק אדי מים ומביא לסופות גשם תכופות. בסביבות 30 מעלות רוחב צפון ודרום, תנאי אוויר יורדים מייצרים אוויר חם יותר, מה שמגביר את יכולתו להחזיק אדי מים ומביא לתנאי יובש. גם תנאי האוויר היבשים וגם הטמפרטורות החמות של חגורות קו רוחב אלה מעדיפים אידוי.

    גודל היבשות, ההרים, הרוחות השוררות, דפוסי זרימת האוקיאנוס ואפילו קרבתם של גופי מים יכולים להשפיע על דפוסי האקלים המקומיים. לדוגמה, כאשר רוחות קרות נושבות על פני אגם המלח הגדול החם יחסית, האוויר מתחמם, מה שגורם לו להרים לחות. עלייה מקומית זו בתכולת הלחות באוויר עשויה בסופו של דבר לרדת כשלג או גשם על הרים סמוכים, תופעה המכונה "משקעים באפקט האגם".

    מפת עולם עם מדינות מקודדות צבע על בסיס משקעים שנתיים בשנת 2014
    איור\(\PageIndex{f}\): כמות המשקעים הממוצעת השנתית לפי מדינה בשנת 2014. מדינות עם כמות המשקעים הגבוהה ביותר (3000-3500 מ"מ) הן ניקרגואה, קוסטה ריקה, פנמה, קולומביה, סיירה לאון (במערב אפריקה), בנגלדש, ורבים מהאיים הם דרום מזרח אסיה. מדינות עם כמות המשקעים הנמוכה ביותר (0-100 מ"מ) הן ערב הסעודית וכמה מדינות בצפון אפריקה. בארצות הברית יש גשמים בינוניים (500-750 מ"מ). יערות הגשם בעולם צומחים באזורים עם גשמים גבוהים ואילו אזורים עם מעט מאוד גשמים הם מדבריות. תמונה שונה מהעולם שלנו בנתונים/הבנק העולמי (CC-BY).

    בארצות הברית, המרידיאן ה -100 מסמן בערך את הגבול בין החלקים הלחים והצחיחים של המדינה (איור\(\PageIndex{g}\)). השקיה נדרשת לגידול יבולים ממערב למרידיאן ה -100. במערב, מים עיליים מאוחסנים במאגרים (אגמים מלאכותיים) ובשלג הרים ומשתחררים אסטרטגית דרך מערכת תעלות בתקופות של שימוש רב.

    מפה של ארצות הברית המציגה את התפלגות המשקעים עם אזורים יבשים יותר במערב. המרידיאן ה -100 עובר מצפון דקוטה דרך טקסס.
    איור\(\PageIndex{g}\): התפלגות המשקעים בארצות הברית. המרידיאן ה -100 הוא בערך המקום בו המשקעים הממוצעים עוברים מרטוב יחסית ליבש. מדינות המזרח הן בעיקר ירוקות, מה שמעיד על משקעים גדולים יותר מרוב מדינות המערב, שהן בעיקר כתומות או אדומות (מה שמעיד על משקעים נמוכים). (מקור: הסקר הגיאולוגי האמריקאי)

    מים עיליים: נהרות ואגמים

    נהרות הם משאב מים חשוב להשקיית אדמות יבולים ומי שתייה עבור ערים רבות ברחבי העולם. מים זורמים מגשם ושלג מומס ביבשה נכנסים לתעלות הנהר על ידי נגר עילי (איור\(\PageIndex{h}\)) וחלחול מהאדמה שמסביב. האזור הגיאוגרפי המנקז על ידי נהר ויובליו נקרא קו פרשת מים. קו פרשת המים של נהר המיסיסיפי כולל כ -40% מארה"ב, מדד הכולל את פרשת המים הקטנה יותר, כגון נהר אוהיו ונהר מיזורי המסייעים להרכיבו. נהרות שהיו להם מחלוקות בינלאומיות בנוגע לאספקת מים כוללים את קולורדו (מקסיקו, דרום מערב ארה"ב), הנילוס (מצרים, אתיופיה, סודן), הפרת (עיראק, סוריה, טורקיה), גנגס (בנגלדש, הודו) וירדן (ישראל, ירדן, סוריה).

    בריכות נגר עיליות בשקע דשא וזורם לניקוז סערה
    איור\(\PageIndex{h}\): נגר עילי, חלק מזרימת היבשה במחזור המים מקור: ג'יימס מ 'פיז בוויקימדיה

    בנוסף לנהרות, אגמים יכולים גם להוות מקור מצוין למים מתוקים לשימוש אנושי. בדרך כלל הם מקבלים מים מנגר עילי ומי תהום. על ידי בניית סכרים, אנשים יוצרים אגמים מלאכותיים (מאגרים).

    משאבי מי תהום

    למרות שרוב האנשים בעולם משתמשים במים עיליים, מי תהום הם מאגר גדול בהרבה של מים מתוקים שמישים, המכילים יותר מפי 30 יותר מים מאשר נהרות ואגמים יחד. שטח גדול של תת-קרקעית, יחידת סלע נקבובית או משקעים המחזיקים מי תהום הניתנים לחילוץ הוא אקוויפר. האזור הרווי של אקוויפר הוא המקום בו מי תהום ממלאים לחלוטין חללי נקבוביות בחומרי אדמה. שולחן המים הוא המפלס העליון בו הנקבוביות רוויות לחלוטין במים (איור\(\PageIndex{i}\)).

    קטע של כדור הארץ המציג צמחייה מלמעלה והאזור הבלתי רווי המוטבע על ידי האזור הרווי של אקוויפר.
    איור\(\PageIndex{i}\): האזורים הבלתי רוויים והרוויים של אקוויפר, המאחסן מי תהום. שולחן המים הוא המפלס העליון של האזור הרווי. פני הקרקע מכוסים בצמחייה, וחלקו העליון של מי השטח רציף עם שולחן המים. בתחתית התמונה נראה סלע נקיק (משמאל) וחצץ (מימין), שניהם מכילים חללים המאחסנים אוויר ומים. מעל שולחן המים, מים (לא מי תהום) מוחזקים על ידי משיכה מולקולרית ומקיפים את משטחי חלקיקי הסלע. כל הפתחים מתחת לשולחן המים מלאים בשולחן מים. תמונה על ידי USGS (נחלת הכלל)

    שילוב של מקום לשים מים (נקבוביות) ואת היכולת להזיז מים (חדירות) עושה אקוויפר טוב. נקבוביות היא מדד לשטח הפתוח בסלעים - מבוטא כאחוז השטח הפתוח המרכיב את הנפח הכולל של הסלע או חומר המשקעים. חדירות היא מדד לקישוריות ההדדית של נקבוביות בסלע או במשקע. החיבורים בין הנקבוביות מאפשרים לחומר זה להעביר מים. נקבוביות וחדירות הן פונקציות של הרכב חלקיקי הקרקע. לדוגמה, לחימר יש בדרך כלל נקבוביות גבוהה מאוד, אך הנקבוביות מחוברות בצורה גרועה ובכך גורמות לחדירות נמוכה.

    אקוויפרים נקדחים בדרך כלל, ובארות מותקנות, כדי לספק מים לחקלאות ולשימוש אישי. במקרים רבים האקוויפרים מתרוקנים מהר יותר מכפי שהם מתחדשים על ידי חדירת מים מלמעלה. מי תהום הם משאב חשוב במיוחד באקלים צחיח, שבו מים עיליים עשויים להיות נדירים. בנוסף, מי תהום הם מקור המים העיקרי לבעלי בתים כפריים, ומספקים 98% מביקוש המים בארה"ב.

    כאשר מי תהום נשאבים מבארות מים, בדרך כלל ישנה ירידה מקומית בשולחן המים סביב הבאר הנקראת קונוס של דיכאון (איור\(\PageIndex{j}\)). כאשר יש מספר גדול של בארות ששואבות מים במשך זמן רב, שולחן המים האזורי יכול לרדת משמעותית. זה נקרא כריית מי תהום, שיכולה לאלץ קידוח בארות עמוקות ויקרות יותר אשר בדרך כלל נתקלות במי תהום מלוחים יותר. נהרות, אגמים ואגמים מלאכותיים (מאגרים) יכולים להתרוקן גם בגלל שימוש יתר. כמה נהרות גדולים, כמו קולורדו בארה"ב וצהוב בסין, מתייבשים בשנים מסוימות.

    קטע אדמה המציג טבילה בשולחן המים שבו הבאר מוציאה מים.
    איור\(\PageIndex{j}\): כאשר מי תהום מופקים מהבאר, שולחן המים של האקוויפר טובל ויוצר חרוט של שקע. הנסיגה היא בין שולחן המים לקונוס הדיכאון. משקעים מיוצגים על ידי טיפות מים הנופלות מענן. הוא נספג באדמה, טוען את האקוויפר. בתחתית האקוויפר נמצאת יחידת הכליאה, שאינה חדירה למים. תמונה מאת טרה גרוס/USGS (נחלת הכלל).

    בעיה נוספת של משאבי מים הקשורה לכריית מי תהום היא חדירת מים מלוחים, כאשר שאיבת יתר של אקוויפרים של מים מתוקים ליד חופי האוקיינוס גורמת למים מלוחים להיכנס לאזורי מים מתוקים. טיפת שולחן המים סביב חרוט שקע באקוויפר יכולה לשנות את כיוון זרימת מי התהום האזורית, שעלולה לשלוח זיהום סמוך לעבר באר השאיבה במקום להתרחק ממנה. לבסוף, בעיות של שקיעה (שקיעה הדרגתית של פני הקרקע על שטח גדול) ובולענים (שקיעה מהירה של פני הקרקע על שטח קטן) יכולות להתפתח עקב ירידה במפלס המים. מכיוון שהנקבוביות באקוויפר קורסות ככל שמתרחשת שקיעה, הדבר מפחית לצמיתות את יכולתו של האקוויפר להחזיק מים בעתיד.

    מי התהום מתחדשים באמצעות חדירה, חלחול ממי השטח (אגמים, נהרות, מאגרים וביצות), מים עיליים הנשאבים בכוונה לקרקע, השקיה ומערכות טיפול בשפכים תת קרקעיים (מיכלי ספיגה). אזורי טעינה הם מיקומים שבהם מים עיליים חודרים לקרקע במקום לרוץ לנהרות או להתנדף (איור). \(\PageIndex{k}\) אזורי טעינה הם בדרך כלל המיקום הגבוה ביותר מבחינה טופוגרפית של אקוויפר. הם מאופיינים בנחלים הנמצאים מתחת לשולחן המים ומשקעים או סלע המאפשרים הסתננות אל תת הקרקע. שטחי ביצות, למשל, הם אזורי טעינה מצוינים. אזורי טעינה מסמנים את תחילת נתיבי זרימת מי התהום.

    טעינה יכולה להיגרם באמצעות תרגול ניהול האקוויפר של אחסון ושחזור אקוויפר. בארות הזרקה מאפשרות לבני אדם להגדיל את קצב הטעינה למערכת אקוויפר על ידי שאיבת מים לאקוויפר (איור). \(\PageIndex{k}\) בארות הזרקה מוסדרות על ידי ממשלות מדינה ופדרליות כדי להבטיח שהמים המוזרקים אינם משפיעים לרעה על איכות או אספקת מי התהום הקיימים באקוויפר. חלק מהאקוויפרים מסוגלים לאגור כמויות משמעותיות של מים, ומאפשרים למנהלי מים להשתמש במערכת האקוויפר כמו מאגר עילי. מים מאוחסנים באקוויפר בתקופות של ביקוש נמוך למים ואספקת מים גבוהה ובהמשך מופקים בתקופות של ביקוש גבוה למים ואספקת מים נמוכה.

    קטע של כדור הארץ המראה טעינה טבעית של אקוויפר ממשקעים ונחל. בהזרקה גם טוען מי תהום.
    איור\(\PageIndex{k}\): ניתן לחדש מי תהום דרך אזורי טעינה טבעיים כמו גם בארות הזרקה מלאכותיות. בתרשים זה, משקעים מגיחים מענן סערה. חלק מהמים נשטפים כנגר, וכמה מים חודרים דרך החול (טעינה טבעית ממשקעים). המים ממלאים את החול והחצץ באקוויפר (שכותרתו מאגר מי תהום). מתחת לאקוויפר נמצא סלע האם, שאינו חדיר למים. מקור טבעי נוסף לטעינה הוא מזרמים. דרך באר טעינה מלאכותית, מים זורמים מצינור דרך שסתום בקרה לצינור הזרקה. זה מוסיף גם למי התהום. תמונה מאת USGS (נחלת הכלל).