جریان آب زیرزمینی و تخلیه طبیعی آب

[Phyto]

آبهای زیرزمینی بطور طبیعی ، و بطور کلی تحت اثر وزن خود از نقاط مرتفع به سوی نقاط پست حرکت میکنند. حرکت افقی آب در زیر زمین اغلب بسیار آهستهتر از رودخانههاست، به نحوی که سرعت آب در رودخانه ها را با متر در ثانیه میسنجند در حالی که سرعت آبهای زیرزمینی با سانتیمتر در روز و حتی متر در سال سنجیده میشود

● جابجایی آب در زیر زمین در تجزیه و تحلیل حرکت آب زیرزمینی ، مسیر واقعی پرپیچ و خم مولکولهای آب از خلال منافذ رسوبات و درز و شکاف سنگها را به صورت مسیرها صافی در نظر میگیرند، بطوری که گویی مولکولهای آب مستقیما از درون ذرات جامد عبور میکند. خطوط صاف مسیر حرکت مولکولهای آب را اصطلاحا «خط جریان» میگویند. جریان آب زیرزمینی معمولا بهصورت یکنواخت و ماندگار است. با استفاده از ارتفاع سطح آب در چاههایی که در یک سفره حفر شدهاند میتوان «نقشه خطوط تراز ایستایی» را تهیه کرد. این گونه نقشهها از نظر مطالعه حرکت آب در زیر زمین و کسب اطلاعات در مورد سفره آب زیرزمینی بسیار مفید است. خطوط تراز ابهای زیرزمینی را خطوط هم پتانسیل نیز میگویند. جهت جریان آب زیرزمینی و نحوه ارتباط آب زیرزمینی با رودخانهها و دریاچه ها را مشخص کرد، جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی را همچنین میتوان بوسیله «رویابها» نیز مشخص کرد. به این منظور مقداری مواد رنگی ، مواد نمکی یا مواد رادیواکتیو را به آب چاه افزوده و زمان دریافتشان را در چند چاه مجاور مشخص میکنند. به این وسیله ، با در دست داشتن فاصله چاهها از یکدیگر جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی معلوم میشود.

 

[Phyto]

● عوامل موثر در سرعت آب زیرزمینی
▪ شیب آبی : شیب آبی یا گرادیان هیدرولیک بین دو نقطه از سطح ایستایی عبارت از نسبت بین اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله بین آن دو نقطه است و منعکس کننده کاهش بار ناشی از اصطکاک در طول حرکت آب بین آن دو نقطه میباشد
▪ نفوذپذیری : نفوذپذیری به معنی قابلیت عبور آب از زمین است. نفوذپذیری علاوه بر اندازه فضاهای خالی سنگ و خاک به ارتباط بین آن فضاهای خالی با یکدیگر نیز بستگی دارد. سنگی که تخلخل زیادی دارد، اگر منافذ آن به هم ، راه نداشته باشند، غیر قابل نفوذ خواهد بود. نفوذپذیری خاک و سنگ را به روشهای مختلفی در صحرا و آزمایشگاه میتوان تعیین کرد. رایجترین روش صحرایی تعیین نفوذپذیری استفاده از آزمایش پمپاژ و در آزمایشگاه بکارگیری آزمایشهای «بار ثابت» ، «بارافتادن» یا «بارخیزان» است. در خاکها ، یکنواخت نبودن و حالت لایه لایه تاثیر مهمی بر نفوذپذیری دارد. به نحوی که معمولا نفوذپذیری افقی مصالح به مراتب بیشتر از نفوذپذیری قائم در آنهاست در اغلب شرایط ، نفوذپذیری سنگها تابعی از وضعیت درزها و شکستگیهایشان ، از جمله فاصله آنها از یکدیگر ، مقدار باز شدگی و پر شدگی آنها و بالاخره اندازه حفرات و نحوه توزیع آنها است. به دلیل نامنظم بودن این اشکال و عدم تداومشان در سنگ ، اغلب ممکن است برآورد نفوذپذیری سنگ با خطای قابل ملاحظهای همراه شود. نفوذپذیری یکی از مهمترین پارامترهای تعیینکننده ویژگیهای مصالح است. بالارفتن آب به خلاف نیروی گرانشی و بر اثر نیروی موئینه ، شسته شدن رسوبات ریز از میان رسوبات درشت و ایجاد پدیده رکاب و بالاخره از دست رفتن مقاومت برخی خاکها بر اثر بارگذاری ناگهانی به روی آنها ، هم در ارتباط با نفوذپذیری مصالح ایجاد میشود.

● تخلیه طبیعی آب از زیر زمین آبی که در زیر زمین حرکت میکند سرانجام بطور طبیعی از زیر زمین خارج میشود. با نزدیک شدن سطح ایستایی به سطح زمین ، آب زیرزمینی مستقیما از طریق خاک تبخیر میشود یا جذب گیاهان شده و بر اثر عمل تفریق به اتمسفر باز میگردد. در پارهای از نقاط ، با نزدیک شدن سطح ایستایی به سطح زمین و تبخیر آب یک منطقه تبخیری و شوره زار بوجود میآید. بخش مهمی از آبهای زیرزمینی مستقیما وارد آبهای سطحی ، یعنی رودخانه ها ، دریاچه ها و دریاها میشود. رودخانه هایی که آب زیرزمینی را زهکشی میکنند «رود زاینده» یا آبزا نامیده میشوند.

● چشمه هر جا که سطح ایستایی ، 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 زیرزمینی بصورت «چشمه» نیز از زمین خارج میشوند. چشمه نوعی تخلیه طبیعی آب زیرزمینی است که بصورتی متمرکز رخ میدهد.

● تقسیم بندی چشمه ها
▪ چشمه های ثقلی : آنهایی هستند که در شرایط مناسب ، بر اثر جریان آب بوسیله نیروی گرانشی ، در سطح زمین ظاهر میشوند. وقتی سطح ایستایی به هر علتی به وسیله سطح زمین قطع شود ممکن است یک چشمه تشکیل شود. از این رو به چشمههای ثقلی «چشمههای سطح ایستایی» هم میگویند. در شرایطی که یک لایه نسبتا قابل نفوذ آبدار در روی یک لایه تقریبا غیر قابل نفوذ ، که توسط سطح زمین قطع گردیده، قرار بگیرد، چشمه تشکیل میشود. همچنین وقتی یک سفره آب زیرزمینی به وسیله یک مجرا به سطح زمین راه یابد، چشمه تشکیل میشود. آبهای زیرزمینی موجود در سنگهای آهکی ، که گاهی منابع بسیار بزرگی را تشکیل میدهند، ممکن است چشمههای پر آب بوجود آورند.
▪ چشمه های غیر ثقلی : یا چشمه های آرتزین آنهایی هستند که آبشان با فشاری بجز فشار هیدرواستاتیک به خارج رانده میشود. منبع تامین فشار در این چشمه ها معمولا فرآیندهای درونی زمین است. آب این نوع چشمهها معمولا گرمتر از چشمههای معمولی و حاوی مواد معدنی بیشتر است. بههمین جهت به «چشمههای آب گرم» یا «چشمههای معدنی» نیز معروفند. چشمههای آب معدنی در ایران فراواناند. نوعی از چشمههای آب گرم به آبفشان معروفاند. آب آبفشانها به تناوب و با نیروی زیاد به بیرون میجهد.

فرسایش و رسوبگذاری توسط آبهای زیرزمینی آبهای زیرزمینی نیز در ضمن حرکت خود تغییرات زیادی را بوجود میآورند. آبهای زیرزمینی به علت سرعت بسیار کمشان نمیتوانند، همانند رودخانهها ، از راه سایش با کندن مستقیم سنگها باعث فرسایش زمین شوند. ولی قادرند به تدریج مقادیر بسیار زیادی از مواد را حل کرده با خود ببرند و در مقاومت مواد تاثیر منفی بگذارند. در شرایط مناسب با اتصال مجراهای انحلالی و فراختر شدن آنها «غار» تشکیل شده و جریانهای رودخانهای زیرزمینی ایجاد میشود. عمل انحلال بیشتر در امتداد (درزه|درزها)) ، گسلها یا سطوح لایه بندی سنگها ، مخصوصا سنگهای آهکی ، انجام میشود. در اغلب موارد کف غار از واریزههای سقف آن پوشیده شدهاست. در صورتی که غارها و حفرات به اندازه کافی به سطح زمین نزدیک باشند فروریزش آنها حفراتی را در سطح زمین ایجاد میکند. که به آنها «توپوگرافی کارستی» گفته میشود.
مواد محلولی که بوسیله آبهای زیرزمینی جابجا میشوند ممکن است با تغییر شرایطی چون تغییر فشار و دما ، افزایش مواد محلول ، تبخیر آب ، فعالیت باکتریها و غیره ، در نقاط دیگری بار دیگر رسوب کنند. به این ترتیب ممکن است موادی مثل کلسیم کربنا ، سیلیس و اکسید آهن در لابهلای رسوبات دیگر تهنشین شوند و ذرات ناپیوسته آن رسوبات را به هم بچسبانند و سنگ متراکم و یکپارچه ای را بوجود آورند. به این مواد اصطلاحا «سیمان» گفته میشود. مواد محلولی که بوسیله آبهای زیرزمینی حمل میشوند، گاهی نیز ممکن است جانشین مواد دیگر شوند. یعنی آب زیرزمینی همزمان با حمل کردن مواد موجود ، مواد جدیدی را به جای آن تهنشین سازد. رسوب مواد محلول در آب زیرزمینی ، در سقف و کف غارها اغلب قندیلها و اشکال جالبی را بوجود میآورد. وقتی آبهای زیرزمینی در سطح زمین ظاهر میشوند ممکن است بخشی از مواد محلول خود را در محل ظهور باقی بگذارند. این گونه رسوبات ، بهخصوص بوسیله چشمههای معدنی فراوان تشکیل میشود. یکی از رسوباتی که در دهانه اغلب چشمههای معدنی یافت میشود. کربنات کلسیم در دهانه چشمهها را ممکن است بر اثر خروج گاز > حفرهدار نیز شده باشند، تراورتن مینامند. تراورتن بهدلیل سهولت دسترسی و سادگی برش ، به مقدار زیاد به عنوان روکار بناها استفاده میشود.


منبع: مجله اینترنتی کشاورزی و منابع طبیعی شمیز

 

[آیورودا]

آب‌های زیرزمینی به آب‌هائی گفته می‌شود که در لایه‌های آب‌دار و اشباع زیر زمین تجمع پیدا کرده‌است. این آب‌ها فقط حدود ۴ درصد از مجموعه آب‌هائی را که فعالانه در چرخه آب‌شناختی دخالت دارند، تشکیل می‌دهد. با این وجود حدود ۵۰ درصد جمعیت دنیا از نظر آب شرب متکی به همین آب‌های زیرزمینی هستند.

نوع رایج چشمه‌های آشامیدن آب در روستاهای اوکراین که شیپوت نامیده می‌شوند.

لایه آب‌دار :

بخشی از آب‌های سطحی در اثر تیروی جاذبه وارد محیط مخلخل خاک شده و به سمت پایین حرکت می‌کند. لایه‌های مختلف زمین از مواد و ترکیبات مختلف خاک شکل گرفته و در زمان‌های مختلف بوجود آمده‌اند. مجموعه عواملی نظیر جنس و اندازه دانه‌ها، میزان تخلخل، میزان تراکم، میزان ترک‌خوردگی، .......... باعث می‌شود بخش‌های مختلف فضای زیرزمین ظرفیت‌های متفاوتی برای جذب، ذخیره و انتقال آب داشته باشد. لایه‌هایی از زمین که به صورت نسبی ظرفیت بالاتری برای جذب، ذخیره و انتقال آب دارند آب‌خوان نامیده می‌شوند. به دلیل نفوذپذیری بیشتر این لایه‌ها، بخش اعظم آب نفوذ کرده در عمق زمین به صورت طبیعی جذب آن‌ها می‌شود. بسته به شرایط احاطه کننده آن، یک لایه آب‌دار می‌تواند مانند یک مخزن زیرزمینی آب را ذخیره و یا مانند یک رودخانه زیرزمینی آب را به لایه‌های مجاور و عمیق‌تر منتقل نماید. ابعاد این مخازن یا رودخانه‌های زیرزمینی می‌تواند از جند ده متر تا چند صد کیلومتر متفاوت باشد. به دلیل وابستگی شدید انسان به منابع زیرزمینی آب، شناسایی، مطالعه و مدیریت لایه‌های آب‌دار دارای اهمیت بسیار است.
مخاطرات آب‌های زیرزمینی:

آلودگی آب‌های زیرزمینی :

برداشت بیش از حد یا سفره آب افت‌کننده : منابع زیرزمینی آب به صورت مستقیم یا غیرمستقیم از آب‌های سطحی و بارندگی تغذیه می‌شوند. بنابراین استفاده پایدار از این منابع به معنای برداشت محدود از آن‌هاست. در سال‌های اخیر در بسیاری از کشورهای جهان برداشت آب از منابع زیرزمینی از میزان تغذیه سالیانه آن‌ها بیشتر است. این امر به معنای استخراج و استفاده از آبی است که در طول هزاران سال در لایه‌های آب‌دار زمین ذخیره شده‌است. با این کار سطح آب‌های زیرزمینی در منطقه روز به روز افت کرده و سرانجام به جایی خواهد رسید که آبی برای استخراج وجود نخواهد داشت. پایین افتادن سطح آب‌های زیرزمینی به معنای خشک شدن مناطق پایین دست (مناطق با ارتفاع کمتر که آب جاری در لایه‌های آب‌دار تحت اثر گرانش به سمت آن‌ها جریان می‌یابند) و از بین رفتن چاه‌ها، قنات‌ها و چشمه‌های آن است.

در سال ۲۰۰۵ (میلادی) چین، هند و ایران رتبه‌های اول تا سوم برداشت بیش از حد از منابع زیرزمینی آب را داشته‌اند. ایران به طور متوسط سالانه پنج میلیارد مترمکعب آب بیش از ظرفیت لایه‌های آب‌دار زمین از آن‌ها بهره‌برداری می‌کند. این مقدار آب معادل آب مورد نیاز جهت تولید یک سوم کل غله تولیدی این کشور است. سطح آب‌های زیرزمینی در منطقه چناران در شمال‌شرقی ایران، که منطقه کوچک اما بسیار پراهمیتی برای کشاوزی است، در سالهای پایانی دهه نود میلادی به صورت میانگین ۲٫۸ متر در سال افت داشته‌است. چاه‌های حفر شده جهت تامین آب کشاوزی و همچنین تامین آب آشامیدنی شهر مشهد عامل این اتفاق بوده‌اند