up
Search      menu
زمین شناسی,جغرافیا :: مقاله آب زيرزميني PDF
QR code - آب زيرزميني

آب زيرزميني

بهره‌برداري از آب زيرزميني

مقدمه
زمين شناسان و متخصصان آبهاي زيرزميني از روشها و تکنيکهاي متنوعي براي اکتشاف منابع آب زيرزميني استفاده مي‌کنند که از مهمترين آنها مي‌توان بررسيهاي زمين شناسي برداشتهاي ژئوفيزيکي و گمانه‌زني را نام برد.
روشهاي عمده بهره‌ برداري مصنوعي از آب زيرزميني
قنات
عبارتست از يک سوراخ افقي ، با شيب کمي به سمت خارج تا مسافتهاي طولاني در دل زمين حفر مي‌شود تا به سفره آب زيرزميني رسيده و در آن پيشروي نمايد. اين مسير افقي معمولا توسط چاههاي قائم متعددي به سطح زمين متصل مي‌شود. از اين چاهها مصالح حفاري شده به خارج هدايت شده و ضمن ايجاد امکان پيشروي سريعتر ، موادي نيز انجام شود. در کف قنات معمولا با قرار دادن ناوه‌ها سفالي ، يا مصالح ديگر ، از نفوذ مجدد آبها ، ضمن حرکتشان به خارج ، جلوگيري مي‌شود.
چاه
چاه سوراخ قايمي است که از سطح زمين تا داخل منطقه اشباع آب زيرزميني حفر مي‌گردد و به تدريج آب زيرزميني در آن جمع مي‌شود. بيرون آوردن آب از چاه يا بطور مصنوعي و با استفاده از تلمبه‌هاي دستي يا موتوري صورت مي‌گيرد. استفاده از آبهاي زيرزميني بوسيله حفر چاه در همه نقط دنيا متداول است. حفر چاه براي استخراج آب زيرزميني در رسوبات ناپيوسته بيشتر به روش ضربه‌اي و در سنگها عمدتا به روش دوراني صورت مي‌گيرد. استفاده از آبهاي زيرزميني بوسيله حفر چاه در همه نقاط دنيا متداول است.
حفر چاه براي استخراج آب زيرزميني در رسوبات ناپيوسته بيشتر به روش ضربه‌اي و در سنگها عمدتا به‌روش دوراني صورت مي‌گيرد. قطر چاه‌ها بسته به نياز از 15 سانتي متر به بالا انتخاب مي‌شود. در اطراف چاه‌هاي اکتشافي اصلي اغلب چاههايي نيز با قطر کمتر حفر مي‌شود که «پيزومتر» نام دارد. از پيزومترها براي اندازه ‌گيري تغييرات سطح استيابي يا پيزومتريک استفاده مي‌شود. براي جلوگيري از ريزش و مسدود شدن چاه ، در داخل آن لوله محافظ کار گذاشته مي‌شود. لوله محافظ از سطح زمين تا يکي دو متر زير سطح استيابي برون منفذ است.
لوله‌هايي که در مقابل سفره‌هاي آبدار قابل بهره ‌برداري قرار دارند مشبک‌اند. در زمينهاي سست و ريزشي ، همزمان با پيشرفت عمليات حفاري ، لوله‌اي محافظ به داخل چاه رانده مي‌شود. معمولا در فاصله بين لوله محافظ مشبک و ديواره چاه را با شن و ريگ پر مي‌کند تا عمل انتقال آب از سفره آبدار به داخل چاه با سهولت بيشتري صورت گيرد.
در چاههاي آبي که به روش ضربه‌اي حفر شده‌اند، به دليل نبودن گل حفاري در داخل چاه‌ها ، عمليات ژيوفيزيکي انجام نمي‌شود. اجراي چاهنگاري در چاههايي که به روش دوراني حفر شده‌اند امکان پذير است و توسط آن مي‌توان اطلاعات ذيقيمتي از بخشهاي آبدار زير سطح زمين بدست آورد.
پيزومتر
پيزومتر چاهي است به قطر 10 تا 20 سانتيمتر که در داخل آن جدار فلزي يا پلاستيکي به قطر 5 تا 15 سانتيمتر قرار داده شده ‌است. حفر و تجهيز پيزومترها مشابه ديگر چاههاست و از آنها به دليل مخارج کمترشان بيشتر و در مرحله اکتشاف استفاده مي‌شود. مقدار پيزومترها معمولا در کنار چاههاي اصلي معمولا 2 تا 5 حلقه است که عموما در جهت کلي جريان آب زيرزميني منطقه نسبت به چاه قرار مي‌گيرند. فواصل پيزومترها تا چاه اصلي بين 20 تا 500 متر است. در مواردي نيز پيزومرهاي عميقي را به طور منفرد و جهت بررسي وضعيت آب و احتمالا انجام آزمايش پمپاژ حفر مي‌نمايند.
ويژگيهاي هيدروديناميکي سفره آب
آب شناسان با بررسي نحوه ورود آب زيرزميني به چاه ، به روشهاي مختلف ، مخصوصا با استفاده از آزمايش پمپاژ و اندازه‌گيري پايين رفتن سطح آب ، برخي از مهمترين ويژگيهاي سفره آب را تعيين مي‌کنند. اين ويژگيها که به ضرايت هيدروديناميکي سفره آب موسوم‌اند اطلاعات ذيقيمتي در مورد آب زيرزميني بدست مي‌دهند.
مهمترين ضرايب هيدروديناميکي سفره آب عبارتند از :
* آبدهي ويژه : مصرف مقدار آبي است که بر اثر نيروي ثقل مي‌تواند از لايه آبدار خارج شود.
* ضريب ذخيره : رابطه بين پايين رفتن سطح استيابي با برداشت آب از سفره را مشخص مي‌کند.
* آبدهي مجاز : حداکثر مقدار برداشت ساليانه آب را که نتيجه نامطلوب به همراه ندارد، مشخص مي‌کند.
* ضريب نفوذپذيري : توانايي محيط را براي عبور دادن آب مشخص مي‌سازد.
* ضريب قابليت انتقال : توانايي ستوني به ارتفاع ضخامت سفره آب و در عوض واحد را در انتقال آب نشان مي‌دهد.
پمپاژ
با آغاز پمپاژ و استخراج آب از چاه ، سطح آب زيرزميني يا پيزومتريک ، در اطراف چاه به تدريج پايين مي‌رود و فرورفتگي مخروطي شکلي ايجاد مي‌شود. بر اثر پايين رفتن سطح آب در اطراف چاه ، جريان طبيعي آب زيرزميني تغيير مي‌کند و آب اطراف و نقاط دورتر با سرعتي بيشتر به سمت چاه جريان مي‌يابد. گسترش و عمق مخروط افت به دبي و مدت زمان پمپاژ و مشخصات هيدروديناميکي سفره آب بستگي دارد. با گذشت زمان سرعت گسترش و عميق شدن مخروط افت کاهش مي‌يابد. در هر زمان منطقه‌اي از اطراف چاه تحت تاثير پمپاژ قرار مي‌گيرد، که به آن منطقه يا دايره تاثير و شعاع آن را شعاع تاثير مي‌گويند.
با توجه به مشخصات هيدروليکي سفره آب و مقدار دبي آب استخراجي از چاه ، ممکن است پس از مدتي که از آغاز پمپاژ گذشت، سطح پايين رونده آب درون چاه ثابت شود. در اين حالت سطح آب درون چاه را «سطح ديناميک» مي‌گويند. بر طبق تعريف افت کلي عبارت از فاصله قائم بين سطح استيابي اوليه و کف مخروط افت تثبيت شده‌است. در صورتي مي‌توان از يک چاه بطور دائم بهره‌ برداري کرد که با توجه به نوع زمين و مقدار استخراج آب ، عمق چاه طوري اتتخاب شود که سطح آب زيرزميني هيچگاه از ته چاه پايينتر نرود. گسترش افقي مخروط افت مي‌تواند تا 10 برابر عمق چاه يابيشتر نيز بشود. ايجاد مخروط افت گسترده مي‌تواند نشست زمين را به همراه داشته باشد.
پمپاژ منظم آب از يک چاه با دبي ثابت و انجام برخي اندازه ‌گيريهاي همزمان ، قادر است اطلاعات ذيقيمتي از وضعيت آب زيرزميني و ضرايب هيدروديناميکي سفره آب بدست دهد. ساده‌ترين اين اندازه‌ گيريها تعيين ميزان آبدهي است، که عبارت از مقدار آب استخراجي در واحد زمان است. در صورتي که مقدار پايين رفتن سطح استيابي را در فواصل زماني اندازه بگيريم، زماني خواهد رسيد که سطح استيابي تقريبا ثابت مي‌شود. در اين حالت مقدار آب ورودي به چاه برابر مقدار آب پمپاژ شده است. در اينجا نسبت دبي پمپاژ به افت حاصل از آن ، برآوردي از ظرفيت ويژه است که معياري براي مقايسه قدرت آبدهي دو يا چند چاه است. مقدار ظرفيت ويژه وابسته به قابليت انتقال است.
آزمايش پمپاژ معمولا در چند مرحله انجام مي‌شود و در هر مرحله پمپاژ با دبي معين ، آن اندازه ادامه مي‌يابد تا سطح آب در چاه ثابت شود، سپس اين عمل با دبي بيشتر تکرار مي‌شود و در هر مرحله مقدار افت کلي تعيين مي‌شود. از اين اطلاعات مي‌توان جهت محاسبه آبدهي مجاز استفاده کرد. در شرايطي که پس از پاپان پمپاژ سطح استيابي به‌جاي اول خود باز نگردد. مصرف پمپاژ بيش از حد است. از يک سفره آب بايد آن اندازه برداشت نمود که موجب افت دائمي سطح استيابي شود. در غير اين صورت ممکن است مخارج استخراج آب از حد قابل قبول فراتر برود. ضرايب هيدروديناميکي ، که معمولا توسط بررسي نحوه ورود آب به چاه و آزمايش پمپاژ تعيين مي‌شود، کاربردهاي زيادي در بررسيهاي اکتشافي آب زيرزميني و نحوه بهره‌ برداري از آن دارد.
مهمترين کاربردهاي ضريب هيدروديناميک
* تعيين فاصله مجاز چاهها و قناتها از يکديگر
* تعيين اثر پمپاژ چاههاي مجاور به روي يکديگر در زمان بهره ‌برداري
* برنامه‌ريزي براي بهره ‌برداري از آب چاهها براي مصارف مختلف
* تعيين اثر ساختهاي زمين شناسي بر روي افت آب در چاهها
* رسم منحنيهاي هم افت در اطراف چاههاي پمپاژ شده
* تعيين حجم کل آبي که زمين مي‌تواند براي مدت چندين سال براي امور مختلف تامين کند.
* تعيين ميزان آب نفوذ کرده به داخل زمين
بيلان آب
آخرين مرحله در مطالعه آبهاي زيرزميني برقراري معادله «بيلان آب» يا تعادل هيدرولوژيکي در حوضه مورد مطالعه است. بيلان آب از مفاهيم اساسي در هيدرولوژي است و با تعيين مقادير کمي اجزا آن مي‌توان تاثير دخالت انسان را در چرخه طبيعي آب و همچنين نحوه صحيح بهره ‌برداري از منابع آب ، روشن کرد. براي آنکه منابع آب زيرزميني به طور نامحدود قابل بهره‌برداري باشد. بايد بين تمام آبهاي ورودي به حوضه و آبهاي خروجي از آن تعادل هيدرولوژيکي وجود داشته‌باشد. از يک سفره مقدار معيني آب مي‌توان استخراج کرد که آبدهي مجاز نام دارد. «آبدهي مجاز» مقدار آبي است که مي‌توان ساليانه از يک سفره آب زيرزميني برداشت نمود بدون آنکه نتيجه نامطلوبي از نظر تامين آب به بار آيد.
متخصصان آبهاي زيرزميني براي تعيين مقدار آب زيرزميني قابل بهره ‌برداري ساليانه يک منطقه ابتدا بايد بيلان آب منطقه ، يعني شرايط تعادل هيدرولوژيکي آن را بدست آورند. اين عمل را مي‌توان با تعيين مقدار بارش ساليانه در حوضه آبريز و کسر مقاديري که به صورت تبخير يا تعرق و يا بوسيله آبهاي جاري از منطقه خارج مي‌شود و مقدار آبهايي که به داخل زمين نفوذ کرده‌اند، بدست آورد. اين محاسبه را مي‌توان به صورتي ديگر از جمله با بررسي تغييرات سطح آب در چاههاي موجود در منطقه نيز انجام داد.

مقدمه آب ماده اي فراوان در کره زمين است. به شکل هاي مختلفي همچون دريا ، باران ، رودخانه و... ديده مي‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتي به حالت ديگ ...

رودخانه رسوباتي را که با خود حمل مي کند، در بسترش يا در زمان طغيان در محدوده بلافصل آن بر جاي مي گذارد. رسوبات بر جاي گذرده شده توسط رودخانه در خشکيها ...

رودخانه رسوباتي را که با خود حمل ميکند، در بسترش يا در زمان طغيان در محدوده بلافصل آن بر جاي ميگذارد. رسوبات بر جاي گذرده شده توسط رودخانه در خشکيها ر ...

رودخانه‌ رسوباتي را که با خود حمل مي‌کند، در بسترش يا در زمان طغيان در محدوده بلافصل آن بر جاي مي‌گذارد. رسوبات بر جاي گذرده شده توسط رودخانه در خشکيه ...

آبهاي معدني ( Inorganic Water ) ، آبهايي هستند که در يک کيلوگرم آنها لااقل هزار ميلي گرم نمک و يا ۲۵۰ ميلي گرم انيدريد کربنيک آزاد موجود است. آبهاي مع ...

بررسي آتشفشان ها در ايران نشان مي دهد ايران داراي پنج آتشفشان دماوند ، سبلان ، تفتان ، بزمان و سهند است که از اين تعداد سه آتشفشان بزمان، تفتان و دماو ...

● مقدمه: منشا سوختهاي گازي متفاوت است. برخي به طور طبيعي وجود دارند و برخي ديگر از تغيير شکل سوختهاي مايع و يا جامد تهيه مي شوند. سازنده ي اصلي مفيد آ ...

جلگه رودشت ، از جمله مناطق روستايي بسيار قديم زاينده رود است که گنجينه هاي ارزشمندي از سنن مديريتي اعم از مديريت بر طبيعت و بر جوامع انساني در آن نهفت ...

دانلود نسخه PDF - آب زيرزميني