آب‌های زیرزمینی

منابع آب قابل برداشت جهان به دو قسمت آب‌های زیر زمینی و آب‌های سطحی تقسیم‌بندی می‌شوند. لایه‌های زیرسطحی زمین به دو قسمت غیراشباع و اشباع تقسیم‌بندی می‌شوند. قسمت اشباع که در آن ناحیه خلل و فرج^[1] حاوی آب است را آب‌های زیر زمینی می‌نامند. آب‌های زیرزمینی از بارش‌های سطحی و نفوذ آن‌ها در زمین ایجاد می‌شوند. راه‌های مختلفی جهت برداشت آب‌های زیر زمینی وجود دارد که عبارت‌اند از روش‌های طبیعی و مصنوعی.

منابع آب قابل برداشت جهان به دو قسمت آب‌های زیر زمینی و آب‌های سطحی تقسیم‌بندی می‌شوند. آب زیر زمینی آبی است که در زیر سطح زمین ذخیره شده است. گاهی صدها سال طول می‌کشد تا مخزن‌های آب زیر زمینی تشکیل شوند. اکثر اوقات، آب‌های زیر زمینی سال‌ها و حتی قرن‌ها قبل از مصرف دست‌نخورده باقی می‌مانند.

بیش از 90% آب آشامیدنی کل جهان از آب زیرزمینی تأمین می‌شود. بالاترین لایه‌ی خاک در سطح زمین منطقه‌ی غیراشباع است، جایی كه مقدار آب در آن در طی زمان تغییر می‌كند، اما خاك را خیس نمی‌كند. زیر این لایه، منطقه‌ی اشباع وجود دارد كه تمام خلل و فرج، ترك‌ها، فاصله‌ی بین سنگ‌ها و ذرات خاك پر از آب است. كلمه‌ی«آب زیر زمینی» به این منطقه اطلاق می‌شود.

فواید

آب‌های زیر زمینی، مخزن‌های آب طبیعی می باشند که نیاز به سرمایه‌گذاری ندارند و خود پالایش هستند. تبخیر در آن‌ها صورت نمی‌گیرد، آسیب‌پذیری کمی دارند و منابع مطمئن تری نسبت به آب‌های سطحی هستند. امکان استفاده از این آب‌ها در سال‌های خشک‌سالی وجود دارد.

سفره آب زیرزمینی

سفره آب به لایه یا منطقه قابل‌نفوذی در زیر سطح زمین گفته می‌شود که آب در آن می‌تواند جریان یابد. سفره آب همچنین باید قابلیت آب دهی خوبی داشته باشد.

سطح فوقانی سفره آب، یا سطح ایستابی همواره افقی نیست و به طور طبیعی از منطقه تغذیه آن، یعنی محل و منطقه‌ای که آب زیر زمینی را تأمین می‌کند، به طرف محل تخلیه دارای شیب است.

به طور کلی شکل سطح ایستابی غالباً از شکل سطح زمین پیروی می‌کند. ولی برآمدگی‌های آن هموارتر است؛ بنابراین ایستایی در نواحی پست در نزدیک سطح زمین و در تپه‌ها و کوه‌ها در عمق زیادتر قرار دارد. به طور معمول در مناطق پرباران و در دشت‌ها سطح ایستابی بالا و در مناطق خشک و کوهستانی پایین است. در مناطق مرطوب سطح ایستابی ممکن است تا نزدیک سطح زمین بالا بیاید.

تقسیم‌بندی سفره‌های آب زیرزمینی

الف- سفره‌های آزاد

ب- سفره‌های تحت فشار

سفره‌های تحت فشار در محلی تشکیل می‌شود که آب زیر زمینی به وسیله لایه‌ایی نسبتاً نفوذناپذیر از بالا محدود شود و در نتیجه تحت فشاری بیش از اتمسفر است.

علت آنکه در سفره‌های تحت فشار آب از محل خود بالاتر می‌آید آن است که منطقه‌ای که از طریق آن آب سفره تأمین می‌شود، در ارتفاعی بالاتر از سطح فوقانی منطقه اشباع در محل حفر چاه قرار دارد.

اگر چاهی در هر نقطه از سفره تحت فشار حفر کنیم در آن آب فوران می‌کند و جهت سنجش آن از ارتفاع صعود یا فوران آب چاه در آن نقطه استفاده می‌شود.

روش‌های برداشت آب‌های زیر زمینی

به طور کلی برای دست‌یابی به آب‌های زیر زمینی دو روش طبیعی و مصنوعی وجود دارد که طبیعی آن شامل چشمه‌ها و مصنوعی شامل چاه‌ها و قنات‌ها می‌شود.

چشمه

هر جا که سطح ایستابی، سطح زمین را قطع نماید، آب به صورت جریان سطحی تخلیه می‌شود. اگر مقدار تخلیه کم یا در سطح وسیعی پخش شده‌ باشد«سطح تراوش» ایجاد می‌شود. آب‌های زیر زمینی به صورت «چشمه» نیز از زمین خارج می‌شوند. چشمه نوعی تخلیه طبیعی آب زیر زمینی است که به صورتی متمرکز رخ می‌دهد.

قنات

عبارت است از یک سوراخ افقی، با شیب کمی به سمت خارج تا مسافت‌های طولانی در دل زمین حفر می‌شود تا به سفره آب زیر زمینی رسیده و در آن پیشروی نماید.

این مسیر افقی معمولاً توسط چاه‌های قائم متعددی به سطح زمین متصل می‌شود. از این چاه‌ها مصالح حفاری‌شده به خارج هدایت‌شده و ضمن ایجاد امکان پیشروی سریع‌تر، موادی نیز انجام شود. در کف قنات معمولاً با قرار دادن مصالحی، از نفوذ مجدد آب‌ به خارج، جلوگیری می‌شود.

چاه

چاه سوراخ قائمی است که از سطح زمین تا داخل منطقه اشباع آب زیرزمینی حفر می‌گردد و به تدریج آب زیر زمینی در آن جمع می‌شود. بیرون آوردن آب از چاه به طور مصنوعی و با استفاده از تلمبه‌های دستی یا موتوری صورت می‌گیرد. حفر چاه برای استخراج آب زیرزمینی در رسوبات ناپیوسته بیشتر به روش ضربه‌ای و در سنگ‌ها عمدتاً به روش دورانی صورت می‌گیرد. استفاده از آب‌های زیرزمینی به وسیله حفر چاه در اکثر نقاط دنیا متداول است.

***************

پی نوشت:

[1]: سنگ‌های خلل و فرج دار با ترکیب محکم دانه‌ای، طبیعت سنگ‌شناسی، شکل و ابعاد بسیار متنوع مشخص می‌گردد که به مقدار خیلى کم فضاهای باز در بین آن‌ها قرار دارند که خلل و فرج نامیده می‌شوند. این فضاها به وسیله آب، هوا یا بخار آب و گاهى سایر گازهاى موجود در آب‌های معدنى گرم اشغال می‌گردند.

این نوع سنگ‌ها هم به صورت سنگ‌های متحرک مثل شن و ماسه وهم به صورت غیر متحرک (سنگ‌های متراکم) توأم با ماسه‌سنگ، آهک دیده می‌شوند. سنگ‌های متراکم داراى خلل و فرج‌ها و درزهاى میکروسکوپى می‌باشد که به همین دلیل جزء سنگ‌های خلل و فرج دار محسوب می‌گردند. سنگ‌های رسى را نیز باید جزو این گرو ه محسوب نموده و به خاطر جالب‌ توجه بودن و همچنین نقش هیدرو ژئولوژیکى دارند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان