به نام خدا
بخشی از آبهای سطحی بر اثر جاذبه زمین وارد 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.
لایه هایی از زمین که به صورت نسبی ظرفیت بالاتری برای جذب، ذخیره و انتقال آب دارند آبخوان نامیده میشوند. به دلیل نفوذپذیری بیشتر این لایه ها، 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 چند 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.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
آب زیرزمینی آبی است که در زیر سطح زمین ، درزهها و فضاهای حفرهای را در صخرهها و رسوبات پر میکند. اکثر آبهای زیرزمینی بطور طبیعی خالص هستند. اکثر اوقات ، آبهای زیرزمینی سالها حتی قرنها قبل از مصرف دست نخورده باقی میمانند.
بیش از 90% آب آشامیدنی کل جهان از آب زیرزمینی است. مردم ما هر روز 1700 میلیارد لیتر آب مصرف می کنند. 97% آبهای کره زمین درون اقیانوسها است و 2% آن یخ زده است.
ما آب مورد نیاز خود را از 1% باقیمانده تهیه میکنیم که از یکی از دو منبع زیر بدست می آید: سطح زمین (رودخانهها ، دریاچهها و نهرها) و یا از آبهای زیرزمینی.
امروز حدود 117 میلیون نفر ، یعنی بیش از نیمی از جمعیت آمریکا متکی به آبهای زیرزمینی به عنوان منبع آب آشامیدنی هستند. جای تعجب نیست که کشف آلودگی آبهای زیرزمینی در تمام دنیا موجب بروز نگرانیهای شدیدی شده است.
سفره آب زیرزمینی (groundwater table)
سفره آب به لایه یا منطقه قابل نفوذی در زیر سطح زمین گفته میشود که آب در آن میتواند جریان یابد. سفره آب همچنین باید قابلیت آبدهی خوبی داشته باشد. سطح فوقانی سفره آب ، یا سطح ایستایی همواره افقی نیست و بهطور طبیعی از منطقه تغذیه آن ، یعنی محل و منطقهای که آب زیرزمینی را تامین میکند، به طرف محل تخلیه دارای شیب است. بطور کلی شکل سطح استیابی غالبا 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.
بطور معمول در مناطق پرباران و در دشتها سطح ایستایی بالا و در مناطق خشک و کوهستانی پایین است. در مناطق مرطوب سطح ایستایی ممکن است تا نزدیک سطح زمین بالا بیاید. در گودیهای چنین نقاطی ، ممکن است «آبگیر» و در صورت وجود پوشش گیاهی ، «باتلاق» بوجود آید. تغییرات ارتفاع سطح ایستایی را بر حسب زمان به صورت نمودارهایی به نام هیدروگراف نشان میدهند.سفرههای دارای بازدهی قابل توجه اغلب در رسوبات ناپیوسته شنی و ماسهای تشکیل میشوند.
آبرفتها ، یعنی رسوباتی که توسط رودها در درهها و دشتها برجای گذارده میشوند، معمولا سفرههای آب زیرزمینی خوبی تشکیل میدهند. رسوبات رسی گرچه از تخلخل زیادی برخوردارند، ولی چون قابلیت نفوذ کمی دارند، با وجود حجم آب زیادی که ممکن است در خود ذخیره کردهباشند،سفره آب زیرزمینی تشکیل نمیدهند و به عنوان مواد غیر قابل نفوذ در نظر گرفته میشوند. در سنگهای متراکم نیز آب معمولا در نمونههایی ایجاد میشود که از تخلخل ثانوی قابل توجه برخوردار باشند. در این میان بهترین سفره آبها معمولا در سنگهای آهکی درز و شکافدار ایجاد میشود.
تقسیم بندی سفره های آب زیرزمینی
سفره های آزاد
در سفرههای آزاد سطح ایستایی ، همان سطح فوقانی منطقه اشباع است. مقدار فشار در سطح ایستایی سفرههای آزاد برابر فشار اتمسفر است. سطح ایستایی بسته بهمقدار تغذیه یا تخلیه آن ، آزادانه نوسان میکند، زیرا لایه غیر قابل نفوذی در بالای ان قرار ندارد.
حالت خاصی از سفرههای آزاد «سفرههای معلق» هستند. این سفرهها معمولا در داخل منطقه تهویه یا منطقه اشباع نشده خاکو در روی لایههای نفوذ ناپذیری که گسترش محدودی دارند، مثلا عدسیهای رسی ، تشکیلمیشوند. از این سفرههای مقدار کمی آب و آن هم بطور موقت میتوان بدست آورد.
سفره های تحت فشار
سفرههای تحت فشار یا محصور یا آرتزین در محلی تشکیل میشود که آب زیرزمینی بوسیله لایهای نسبتا 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 محل تغذیه سفره ، یعنی منطقهای که از طریق آن آب سفره تامین میشود، در ارتفاعی بالاتر از سطح فوقانی منطقه اشباع در محلحفر چاه قرار دارد.
در سفره های تحت فشار به جای سطح ایستایی سطح پیرومتریک را در نظر میگیرند و آن عبارت از سطحی فرضی است که در هر منطقه با ارتفاع فشار هیدروستاتیک آب در سفره تحت فشار مطابقت دارد. به زبان سادهتر منظور سطحی است که اگر چاهی در هر نقطه از سفره تحت فشار حفر کنیم ارتفاع صعود یا فوران آب چاه را در آن نقطه نشان میدهد
Good post. I learn something new and challenging on blogs I stumbleupon everyday. It will always be interesting to read articles from other authors and use a little something from their sites.