آبهای زیرزمین
فهرست
1. مقدمه
2. تاریخچه
3. جریان آبهای زیرین
1-3. مقدمه
2-3. تقسیمات اصلی جریان آبهای زیرین
3-3. تشكیلات زمین شناسی و جریان آبهای زیرین – واژ‌ه‌ها
1-3-3. آبخیز
2-3-3. زمین بی آب
4-3. تركیب خاك و سنگ
1-4-3. مقدمه
2-4-3. تعریف تخلخل و ریشه لغوی آن
3-4-3. انواع تخلخل
1-3-4-3. پوكی اولیه
- پوكی بین دانه‌ای
- پوكی درون دانه‌ای
- پوكی پناهگاهی
- پوكی رشد چارچوب
2-3-4-3. پوكی ثانویه
- پوكی بین بلوری
- پوكی روزنه‌ای
- پوكی قالبی
4. رابطه بین آبهای زیرین و آبهای سطحی و انواع سفره‌های زیرزمینی
1-4. مقدمه
2-4. آبدهی ممتد
3-4. انواع سفره‌های زیرزمینی
- مقدمه
4-4. چه سنگهای تشكیل سفره آبدار می‌دهند
5-4. سفره‌های آزاد
- تعریف لغوی
6-4. سفره آویزان سفره‌های آزاد و ساز و كار آن
7-4. سفره‌های تحت فشار یا محور
- تعریف لغوی
8-4. ایجاد چشمه سفره های آزاد و ساز وكار آن
5. تغذیه مصنوعی
1-5. تغذیه مصنوعی سفره‌ها پاسخگوی چیست
2-5. تعریف تغذیه مصنوعی سفره‌های آب زیرزمینی
3-5. كاربردهای تغذیه مصنوعی
4-5. تغییر دادن كیفیت آب
5-5. شرایط كلی استفاده از تغذیه مصنوعی
1-5-5. شرایط هیدرولوژیك – تغذیه مصنوعی
2-5-5. شرایط هیدرولوژیك و هیدرودینامیك – مخازن زیرزمینی
3-5-5. شرایط زمین شناختی و ساختمانی – شرایط حد
6. مدیریت آبهای زیرزمینی
1-6. چگونگی اعمال مدیریت حافظه
2-6. برنامه ریزی مطالعات آبهای زیرزمینی
3-6. آبدهی حوضه
4-6 . بازدهی ایمن
5-6 . تغییر در فرضیه بازدهی ایمن
6-6. بازدهی معدنی
7-6. بازدهی مانگار
7- آلودگی و بحران آب
1-7 . بحران آب
2-7. مصرف بهینه آب
3-7. تاریخچه آلودگی آب
4-7 . آلودگی آبهای زیرزمینی
5-7 . آلودگی آب زمینی در تهران
8- روشهای عمده بهره برداری مصنوعی از آب زیرزمینی
1-8 . قنات
2-8 . چاه
3-8 . پیزومتر
- پمپاژ
- بیلان آب
4-8 . تعیین تجهیزات مورد نیاز بهره برداری
5-8 . دبی مجاز با تغییرات دبی برحسب تغییرات افت سطح آب
6-8 . دبی مجاز – افت مجاز
5-8 . عمق نصب پمپ
6-8 . تعداد طبقات پمپ
7-8 . قدرت موتور
8-8 . قدرت جعبه دنده
9- برنامه توسعه كشور
10- تدوین و تصویب قوانین آبهای زیرزمینی
11- منابع
فلات ایران به ویژه نواحی مختلف ایران از اقلیم های متفاوتی تشكیل شده است، در حالی كه در نواحی جنوبی آن در تابیتان گرما به 50 درجه بالای صفر می رسد نوار مدیترانه ای خزر، آب و هوای مرطوب را از سر می گذراند. در این میان یكی از مهمترین شاخص های تفاوت اقلیم ها مسأله آب است. بررسی اجمالی وضعیت منابع آبی ایران و از جمله منابع زیرزمینی آن، ما را بر این باور استوارتر می كند كه می‌بایست منابع آبی موجود كشور حفظ و حراست شوند.
برابر گزارش های تحلیلی موجود، وضعیت سفره های آب زیرزمینی در اغلب دشت های كشور در وضعیت مطلوب نبوده و تعدادی نیز بحرانی هستند. بر اساس آمار سال آبی 82-1381 حدود 6/74 میلیارد مترمكعب آب از طریق چاه ها، چشمه ها و قنوات از منابع آب زیرزمینی كشور استحصال می شود كه حدود 60 درصد آب استحصالی از طریق بیش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است. هر چند فقط 28 درصد چاه های موجود كشور عمیق است اما میزان بهره‌برداری از این چاه ها بیش از 69 درصد تخلیه كل چاه های كشور را شامل می شود و از كل تعداد چاه های موجود حدود 268 هزار حلقه در مناطق آزاد و 190 هزار حلقه در مناطق ممنوعه حفر شده است.
از سوی دیگر جدیدترین آمار حاكی از آن است كه از 609 محدوده مطالعاتی، 225 محدوده مطالعاتی ممنوعه اعلام و پیشنهاد ممنوعه شدن 45 محدوده دیگر نیز توسط شركت های آب منطقه ای كشور ارائه شده كه در وزارت نیرو در دست بررسی است، با این حال حدود شش میلیارد مترمكعب آب در دشت های كشور كسری مخزن وجود دارد كه رقم قابل توجهی است.
مقدمه
در مبحث آبهای زیرزمینی عموماً خواص فیزیكی و شیمیایی آب و محیط زمین شناسی، حركت طبیعی، بازیابی و موارد استفاده آن مورد مطالعه قرار می گیرند. سالیان بسیاری است كه دانشمندان بلژیكی و فرانسوی این علم را «هیدروژئولوژی» و پژوهشگران آمریكای لاتین آنرا «هیدروژئولوژیا» نامیده اند. از طرف دیگر، علمای آلمانی بر آن قسمت از علم آب كه بطور اخص مربوط به آب زیرین می شود، نام «هیدرولوژی» نهاده اند. تمایل مشابهی برای اختصاص واژه «هیدرولوژی» به مطالعه آبهای زیرین و بكار بردن عباراتی چون «هیدروگرافی» و «هیدرومتری» برای مطالعه آبهای سطحی، در ممالك متحده نیز وجود داشته است. در سال 1938 ، شورای اجرایی «جامعه بین المللی هیدرولوژی علمی» (IASH) مصرف واژه «هیدرولوژی» را برای آن شاخه از علم آب كه مربوط به آبهای زیرزمینی است، معمول نمود تا آنكه آنرا از «نهرشناسی» (پوتامولوژی) - «دریاشناسی» (لیمنولوژی) و برف و یخ شناسی (كریولوژی)، متمایز سازد.
این «ماینزر» بود كه در سال 1939 برای اولین بار در یك جلسه IASH واژه «ژئوهیدرولوژی» را برای مطالعه آبهای زیرزمینی معرفی نمود. قبل از وی نیز «مید» كه مهندس هیدرولیك و یكی از روسای پیشین «جامعه مهندسان راه و ساختمان آمریكا» (ASCE) بود، واژه «هیدروژئولوژی» را برای مطالعه قوانین مربوط به پیدایش و حركت آبهای زیرزمینی بكار برده بود. مهندسان و زمین شناسان همه در این عقیده كه: «در علم آبهای زیرین برای دانستن محدودیتهای زمین‌شناسی در شرایط هیدروگرافیك و تغییر در این شرایط در اثر تغییرات زمین شناسی اطلاع كافی از زمین شناسی عمومی لازم می‌باشد» با وی همراه اند. «مید» به خصوصیت مطالعه آبهای زیرزمینی بعنوان یك عامل مهم زمین شناسی اشاره كرده و تأیید می‌نماید كه دانستن این علم به درك علل «زایش» و «رشد» رودخانه ها و شبكه های زهكشی كمك می نماید. «ماینزر» واژه هیدرولوژی را در مورد آبی بكار می برد كه مدار هیدرولوژی را از هنگام نزول به زمین تا تخلیه آن به دریاها و یا رجعت آن به هوا طی می كند و این علم را به «هیدرولوژی آبهای سطحی» و «هیدرولوژی آبهای زیرین» یا «ژئوهیدرولوژی» تقسیم نموده است.
مسلماً در مفهوم واقعی واژه‌های «هیدروژئولوژی» و «ژئوهیدرولوژی» اختلافاتی نمودار شده است. «مید» و «ماینزر» كه مولفین كتابهای كلاسیك هیدرولوژی می باشند، واژه های فوق را برای بیان یك جزء قسمت از هیدرولوژی بكار برده اند. بسیاری از زمین‌شناسان آمریكایی نیز مفهوم لفظی هیدروژئولوژی را دنبال نموده و آنرا برای مطالعه تمام آبها، چه آبهای سطحی و چه آبهای زیرزمینی توسته داده اند. در این واژه توجه بیشتر به زمین‌شناسی معطوف است تا به هیدرولوژی. موضوع مفاد این كتاب بهرحال به آب زیرین محدود می شود. انتخاب عنوان كتاب با تعریف ماینزر مطابقت داشته و همانطور كه در پیش گفتار ذكر شده است، تأكید بیشتری بر روی هیدرولوژی آب زیرزمینی گذاشته شده است تا بر طبیعت زمین شناسی آن. برای زمین شناسان آبهای زیرین و هیدرولیكدانهای آبهای زیرزمینی لزوم دانستن ژئوهیدرولوژی یك امر اساسی است.
بهترین پژوهشهای علمی و كارهای فنی غالباً از طریق همكاری زمین شناسان هیدرولیكدانها، زارعین، شیمیدانها، و علمای فیزیك متبحر در علوم زمینی به ثمر رسیده است. در سالهای اخیر بعلت آگاهی از نوشته های علمی، از تكرار پژوهشهای دوباره در یك مسأله خودداری شده، در نتیجه مسایل آبهای زیرزمینی پرورانده و پیچیده تر شده اند، لذا همكاری برای حل این مسایل لازم می باشد. در واقع در اوصل جریان آبهای زیرزمینی مسأله مشتركی بین هیدروژئولوژیست‌ها كه تعیین میزان دبی سالم یك سفره آب زیرزمینی را به عهده دارند و مهندسی كه مسئول اجرای پروژه های زهكشی و آبیاری می باشد، وجود دارد. اصول پراكندگی و پخشیدگی در محیط‌های پوك كه توسط مهندسان نفت در مطالعه انتقال گاز و نفت بكار می رود، در دخول آب شور به زمین های آبده ساحلی نیز بكار برده می شود. جریان سیال از محیط پوك، به جریان آب از مصالح سنگی و خاكی محدود نمی شود. مهندسان مكانیك نیز به مسأله انتقال حرارت ناشی از حركت گاز از یك محیط پوك علاقمنداند. مسأله انتقال جرم یك گاز در حین عبور مخلوطی از گازها از یك مایع حلال در برجهای بسته مورد نظر مهندسان شیمی می باشد. حاصل این مطالعات حجم بزرگی از مقالات تخصصی در مورد فیزیك جریان سیال از محیط پوك است كه در دسترس هیدرولوژیست ها و ژئوهیدرولوژیست ها قرار دارد.
تاریخچه
تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی
بهره برداری از آبهای زیرزمینی
كمبود عمومی آب، ازدحام محلی جمعیت و اهمیت كشاورزی در مناطق خشك قاره آسیا، سبب شده است كه هنر ساختن چاهها و راهروهای تراوش اول بار در آنجا توسعه یابد. روایات مربوط به آب چاه و احداث آن در نوشته های قدیمی بطور وفور وجود دارد و بالاخص در آمار انجیل در مورد پیدایش زمین آمده است.
حفر چاه ها در خاور نزدیك توسط قوای انسانی و یا حیوانات و با كمك قلابها و سایر وسایل دستی اولیه علیرغم اشكالات فراوان آن انجام شده است. تعداد چاه های حفر شده با دهانه بزرگ بطوریكه در برخی از آنها حیوانات چهارپا قادر به رفت و آمد بوده اند، نشانه صنعت مردم و كمبود آب می باشد. عمق این چاه ها بندرت از 50 متر تجاوز نموده است. با وجود آنكه مصریان در 3000 سال قبل از میلاد در كار حفر چاه در زمینهای سنگی تبحر داشته اند، معهذا از پیشرفتهای فنی كه در حفر چاه توسط مته حاصل شده است، مدارك كمی باقیمانده است. حفر این چاه ها به عملیات سنگبری با دست محدود شده است. چینی های قدیم كه در بسیاری از اختراعات پیشرو بوده اند، در ساختن یك مته دوار نیز كه تقریباً نظیر مته های جدید امروزی است، سهیم اند. ماشینهای حفار اولیه از چوب ساخته می شد و از بازوی بشر قدرت می گرفت. با وجود كند بودن این نوع حفاری مردم كهن توانسته اند چاه های فوق العاده عمیقی را كه حفر آنها سالها و حتی دهه ها بطول انجامیده است، بوجود آورند. «بومن» از چاهی به عمق 1200 متر و «تولمن» از یك چاه 1500 متری نام برده اند. البته چاه های عمیق تر بیشتر برای آب نمك و گاز حفر شده است تا برای آب آشامیدنی. از همین روشهای حفر كه در طی 1500 سال گذشته اند كی تكامل یافته است، هنوز در مناطق روستایی نشین لائوس، كامبوج، تایلند، برمه و چین استفاده می شود.
بزرگترین موفقیت مردم قدیم در بهره برداری از آبهای زیرزمینی، ساختن راهروهای دراز زهكشی یعنی «قنات» بوده است كه آب را از ته نشستهای آبرفتی و یا سنگهای رسوبی غیر متراكم جمع آوری می‌كنند. از قناتها برای اولین بار محتملاً در ایران استفاده شده است. بهرحال فن ساختن آن از طرف شرق به افغانستان و از غرب به مصر رخنه نموده است، آمده است كه یك شبكه عظیم از قناتها كه حدود 500 سال قبل از میلاد در مصر ساخته شده بود، 3500 كیلومتر مربع از اراضی حاصلخیز غرب رود نیل را آبیاری می كرده است.
امروزه تعداد زیادی از این قناتها در ایران و افغانستان هنوز مورد استفاده اند. معروفترین این قناتها در ایران بوده و در دامنه كوه های البرز قرار دارد.
بعلت عدم ارتباط فرهنگی غرب با چین، روشهای جدید حفاری ضربه ای چاه در اروپای غربی نیز كم و بیش بطور جداگانه توسعه یافت. انگیزه این پیشرفت اصولاً بعلت كشف چاه های فوران بود كه ابتدا در حدود 1100 سال پس از میلاد مسیح در «فلاندر» و چند دهه بعد در شرق انگلستان و شمال ایتالیا پیدا شد. یكی از اولین نمونه های این گونه چاه ها در سال 1126 میلادی توسط راهبان «كارتروز» در یك صومعه در نزدیكی دهكده «لیله» حفر گردید. در «گونهم» در نزدیكی «بتون» در «فلاندر» چهار حلقه چاه حفر گردید و تا ارتفاع متر از سطح زمین آنها را پوشش كردند تا آنكه آب به ارتفاع كافی برای حركت یك آسیای آبی برسد. این چاه ها چند صد فوت عمق داشتند و به آب تحت فشاری كه در لایه ای از گچ شكافدار تشكیل شده بود برخورد می كردند. منشأ این آب زیرزمینی فلاتی مرتفع تر در ایالت «ارتواز» بود. این چاه ها و چاه های مشابه دیگر در این منطقه بقدری شهرت یافتند كه رفته رفته چاه های فوران را بنام منطقه «چاه‌های آرتزین» نامیدند.
جستجوی دامنه داری كه برای یافتن چاه های آرتزین صورت گرفت سبب پیشرفت سریع فنون حفاری گردید. علاقه عمومی در فرانسه به حدی بود كه طی سالیان متمادی، «انجمن كشاورزی سلطنتی و دولتی فرانسه» مدالها و جوایزی به كارگران، مولفان، مخترعان، حفاران و كسانیكه چنین چاه ها را در مناطق جدید، پیدا می كردند، اهدا می نمود.
گرچه روشهای حفر مته ای در اواخر قرن هیجدهم در اروپا سریعتر و موثرتر از روشهای حفر در چین بود، با این حال عمق چاه ها بندرت از 300 متر تجاوز می كرد. در اواخر قرن نوزدهم بود كه با كمك ماشینهای حفاری جدید، در اروپا، چاه هایی حفر شد كه عمق آنها از عمق چاه هایی كه با وسایل خیلی بدوی در چین حفر شده بود، تجاوز نمود.
جهت دریافت فایل آبهای زیرزمین لطفا آن را خریداری نمایید