سید علی اصغر شفیع پور
تماس با من
پروفایل من
نویسنده (های) وبلاگ سید علی اصغر شفیع پور
آرشیو وبلاگ
      اشتوکلین ()
گرایش آب شناسی (hydrology) و کاربرد های آن:

گرایش آب شناسی (hydrology) و کاربرد های آن:

 

هیدرولوژی یا آب شناسی از دو کلمه Hydro به معنی آب و Logos به معنی شناسایی گرفته شده است.هیدروژئولوژی دانشی است که از آب های زیرزمینی بحث میکند و به عنوان شعبه ای از زمین شناسی ، منشأ ، ترکیب ، خواص ، کیفیت ، گسترش وحرکت آب را در داخل قشرهای زمین مورد مطالعه قرار می دهد. هیدرولوژی علمی است که در مورد پیدایش خصوصیات و نحوه توزیع آب در طبیعت بحث می‌کند ولی عملا واژه هیدرولوژی به شاخه‌ای از جغرافیای فیزیکی اطلاق می‌شود که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می‌دهد.انجمن علوم و فنون ایالات متحده تعریف زیر را برای هیدرولوژی برگزیده است:

«هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراین ملاحظه می‌شود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است. »

توجه نوع بشر بهمسائل مربوط به آب های زیرزمینی سابقه قدیمی و تاریخی دارد . در بسیاری از تمدن هایقدیمی حفر چاه معمول بوده و مسلماً برای انتخاب محل چاه اطلاعات ابتدایی در موردنحوه تشکیل و پیدایش سفره های زیرزمینی آب در دسترس انسان قرار داشته است .بهموازات پیشرفت عمومی دانش بشر نحوه استفاده از آب های زیرزمینی دستخوش تحول ودگرگونی عمیقی می گردد . به استناد مدارکی که از قرون 8 تا 10 میلادی در دست است درآن عصر مجاری عمیق و باز که شکل ابتدایی قنات بوده و برای استخراج و بهره برداری ازآب های زیرزمینی مورد استفاده قرار می گرفته است . فن حفر قنات و چشمه در کشورایران بیش از تمام ممالک دیگر پیشرفت داشته و امروزه نیز علیرغم تحولات و پیشرفتهای تکنیک استفاده از آب چشمه ها از نظر کیفیت و غالباً از نظر اقتصادی مقرون بهصرفه است .

تا جایی که تاریخ نشان می‌دهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومریها و مصریها در منطقه خاورمیانه است بطوری که قدمت سد سازی روی رودخانه نیل به 4000 سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد در همین زمان فعالیتهای مشابهی در چین نیز وجود داشته است. از بدو تاریخ تا حدود 1400 سال بعد ازمیلاد مسیح فلاسفه و دانشمندان مختلفی از جمله هومر طالس ، افلاطون ، ارسطو و پلنی در مورد سیکل هیدرولوژی اندیشه‌های گوناگونی ارائه کرده‌اند و کم کم مفاهیم فلسفی هیدرولوژی جای خود را به مشاهدات علمی دادند.

شاید بتوان گفت هیدرولوژی جدید از قرن 17 با اندازه گیریهای مختلف آغاز شد در این دوره پرالت ترانست مقدار بارندگی تبخیر و صعود موئینه‌ای را در حوضه آبریز رودخانه سن اندازه گیری کند ماریوت با اندازه گیری سرعت و سطح مقطع جریان دبی رودخانه سن را در پاریس اندازه گیری کرد.
در قرن 18 مطالعات تجربی در زمینه‌های هیدرولوژی شکوفایی خاصی را پیدا کرد. بر اساس این مطالعات بود که بسیاری از اصول هیدرولیکی پایه گذاری گردید. از آن جمله می‌توان وسایلی مانند پیزو ستروبرنولی ، لوله پیتر ، جریان سنج ولت من ، لوله بوردا ، و نظریه‌هایی مانند نظریه برنولی ، (فرمول شزی و قوانین دالامبرت را نام برد. از آن زمان به بعد هیدرولوژی از جنبه کیفی به کمی سوق داده شده و اندازه گیری بسیاری از پدیده‌های هیدرولوژی امکان پذیر گردید.  قرن 19 را می‌توان دوره طلایی هیدرولوژی دانست در این زمان زمین شناسی نیز به عنوان یک علم تکمیل کننده در آبهای زیرزمینی وارد گردید. قانون دارسی و فرمولهای دو پوئی- تیم (
Dmpmit-Thiem) نمونه‌ای از پیشرفت‌های آبهای زیرزمینی همراه با هیدرولوژی می‌باشد. در زمینه هیدرولوژی آبهای سطحی نیز بخصوص به هیدرومتری توجه فراوانی مبذول گردید. فرمولهای فرانسیس در مورد سرریزها ، گانگیه (Gangmillet) کوته (kmtter) و مانینگ (Manning) درباره جریان آب در کانالهای روباز از جمله این مواردند.

فعالیتهای دالتون در زمینه تبخیر نیز بسیار حائز نیز بسیار حائز اهمیت بود. گرچه قسمت اعظم هیدرولوژی جدید در قرن 19 پایه گذاری شد. ولی تا امروز هنوز هیدرولوژی علمی از تکامل زیادی برخوردار نبود.در اواخر قرن 19 و بخصوص در 30 سال اول قرن 20 صدها فرمول تجربی پیشنهاد گردید که می‌بایست ضرایب و پارامترهای آنها بر اساس قضاوت و تجربه بدست می‌آمده و برای حل این مشکل در بسیاری از کشورها موسسات و انیستیتو‌های تحقیقی در زمینه هیدرولوژی تاسیس گردید. در این دوره دانشمندان زیادی ظهور کردند از جمله می‌توان در سال 1932 شرمن (Sherman) نظریه روش هیدروگراف واحد برای تخمین رواناب پیشنهاد کرد.

نظریه تیس (Thies) در حل مسائل مربوط به هیدرولوژی چاهها و روش پیشنهادی گامبل (Gammble) در سال 1941 برای تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها و روشهای انیشتین (Einstein) را در مطالعات رسوب رودخانه‌ها نام برد. و از سال 1650 به بعد روشهای نظری در هیدرولوژی بسیار معمولی گردید بطوری که اکثر فرمولها و روشهای تجربی در قالب ریاضی در رد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

 

کاربردهای هیدرولوژی

امروزه این علم در طراحی و طرز عمل سازه‌های هیدرولیکی نظیر سدهای ذخیره‌ای و انحرافی ، کانالهای آبیاری و زهکشی و پل ، مهندسی رودخانه و کنترل سیلاب ، آبخیزداری ، جاده سازی ، طراحی تفرجگاه مسائل بهداشتی و فاضلاب شهری و صنعتی و زمینه‌های زیست محیطی بطور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر سال به سطح خشکیهای کره زمین حدود 110000 کیلومتر مکعب آب بصورت نزولات جوی فرو می‌ریزد در عوض 70000 کیلومتر مکعب آن بصورت تبخیر خارج می‌شود. تفاوت این دو رقم 40000 کیلومتر مکعب است که منابع تجدید شونده آب را تشکیل می‌دهند. مقدار سرانه آب تجدید شونده در سطح دنیا رقمی حدود 7400 متر مکعب در سال برای هر نفر است. اما این مقدار بطور یکنواخت تقسیم نشده است.

متخصصان هیدرولوژی رقم 1000 متر مکعب در سال برای هر نفر را مرز کم آبی یک کشور تعیین کرده‌اند. این رقم در مصر 30 در قطر 40 در لیبی 160 در عربستان 140 متر مکعب در سال برای هر نفر برآورد شده است. همگی جز کشورهای کم آب محسوب می‌شوند. در ایران این سرانه 1500 متر مکعب در سال تخمین زده شده است. با این حساب نمی‌توان ایران را یک کشور کم آب تلقی کرد. یکی از راههای سازگاری با خشکی استفاده بهینه از منابع آب است. باید سعی کرد که تا حد امکان از ریزشهای جوی ، جریان آبهای سطحی و منابع زیرزمینی به نحو مطلوب استفاده شود و این کار عملی نخواهد بود مگر با شناخت پدیده‌های هیدرولیکی.

کره زمین از نظر آنکه دمای سطحی آن به قدری است که وجود آب را در هر سه حالت مایع ، جامد و گاز امکان‌پذیر می‌کند، در میان سیارات منظومه شمسی ، سیاره‌ای غیر عادی است. از این گذشته ، تا آنجا که می‌دانیم، کره زمین تنها جرم منظومه شمسی است که در آن اقیانوس‌هایی وجود دارد. در واقع ، بهتر این بود که گفته شود اقیانوس ، زیرا اقیانوس‌های آرام ، اطلس ، هند ، منجمد شمالی و منجمد جنوبی اقیانوس یکپارچه‌ای هستند پر از آب شور ، و می‌توان قاره‌های اروپا ، آسیا ، آفریقا و آمریکا و خشکیهای کوچکتری مانند قطب جنوب و استرالیا را جزیره‌های این اقیانوس یکپارچه پنداشت.
واقعیت‌های مربوط به این اقیانوس یکپارچه بسیار جالب‌توجه است. مساحت کل این اقیانوس 363 میلیون کیلومتر مربع است و بیشتر از 70 در صد سطح کره زمین را پوشانیده است. حجم این اقیانوس با توجه به اینکه عمق متوسط اقیانوسها 7/3 کیلومتر است، در حدود 1340 میلیون کیلومتر مکعب است. یعنی برابر با 15/0 حجم کل سیاره زمین است. این اقیانوس در برگیرنده 2/97 درصد
H2O زمین است و چون در هر سال 3300000 کیلومترمکعب از آب اقیانوس تبخیر می‌شود و سپس به صورت باران یا برف بر زمین می‌بارد، در نتیجه چنین بارشهایی در حدود 8250000 کیلومترمکعب آب شیرین در زیر قاره‌ها و در حدود 1250000 کیلومتر آب شیرین در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها گرد آمده است.

 

زیرشاخه‌های هیدرولوژی

آب-هواشناسی (Hydrometeorology): کاربرد هواشناسی را در مسائل هیدرولوژی مورد بررسی قرار می‌دهد. به عبارت دیگر هیدرومتئورولوژی را می‌توان علمی دانست که درباره مسائل مشترک بین هواشناسی و هیدرولوژی بحث می‌کند.

دریاچه شناسی (Limnology) : علم مطالعه آبهای داخل خشکی (دریاچه‌ها و برکه‌ها و ...) است در این رابطه خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، و بیولوژیکی آب توده‌های آب موجود در داخل خشکیها مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

یخ شناسی(Cryology) : یخ شناسی علمی است که در آن خصوصیات مختلف آب در حالت جامد (برف یا یخ) بررسی می‌شود. به زبان دیگر کرایولوژی علم یخ شناسی و بررسی یخچالهاست هرچند یخچال شناسی نیز امروزه خود علم جداگانه‌ای را تشکیل می‌دهد.

آب شناسی آبهای زیر زمینی (geohydrology) : علم مطالعه آبها در زیر زمین است که در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمین که هیدرولوژی آبهای سطحی گفته می‌شود قرار دارد. غالبا دو واژه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی باهم اشتباه می‌شوند. اما در اولی تکیه بر هیدرولوژی و در دومی تکیه بر زمین شناسی می‌باشد. در فارسی برای مطالعه آب در زیر زمین از واژه هیدروژئولوژی استفاده می‌شود.

رودخانه شناسی (Potamology) :  مسائل مربوط به جریان آب در رودخانه را مورد بررسی قرار می‌دهد در این رابطه تاکید بر جنبه‌های فیزیکی موضوع است تا بیولوژیکی آن.

آب نگاری (Hydrography): علم مطالعه وضعیت و خصوصیات فیزیکی آب بخصوص در رابطه با مسائل کشتیرانی . مطالعه جزر و مد در دریاهای آزاد و نوسانات سطح آب و نیز موج شناسی در قلمرو این علم قرار دارد.

آب سنجی (Hydrometry) : علم اندازه گیری آب و مسائل مربوط به آن می‌باشد، در واقع این علم سنجشهای مختلف مرکز آب ، مقادیر جریان و موارد مشابه به آن را در برمی‌گیرد.

اقیانوس سنجی (Oceanolography) : در علم اقیانوس سنجی  خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، بیولوژیکی و دیگر ویژگیهای اقیانوس و دریاهای آزاد مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این علم خود بخشی از دانش وسیع اقیانوس شناسی (Oceanology) به شمار می‌آید

توصیفی اجمالی در مورد آب های زیر زمینی

در ادامه مطلب موارد زیر شرح داده می شود:

» سفره آب زیرزمینی(groundwater Table)

» تقسیم بندی سفره‌های آب زیرزمینی

» تئوری های مربوط به منشأ آب های زیرزمینی

» حالت های مختلف آب ها در قشر جامد زمین

» خواص فیزیکی آب های زیرزمینی

» ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی

» مشکلات و آلودگی آبهای زیرزمینی

 

آب های  زیرزمینی (groundwaters)

آب زیرزمینی آبی است که در زیر سطح زمین ،درزه‌هاو فضاهای حفره‌ای را در صخره‌ها و رسوبات پر می‌کند. اکثر آبهای زیرزمینی بطورطبیعی خالص هستند. اکثر اوقات ، آبهای زیرزمینی سالها حتی قرنها قبل از مصرف دستنخورده باقی می‌مانند. بیش از 90% آب آشامیدنی کل جهان از آب زیرزمینی است. مردم ما هر روز 1700 میلیارد لیترآبمصرف می کنند. 97% آبهایکرهزمیندرون 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،دریاچه‌هاونهرها)و یا از آبهای زیرزمینی. امروز حدود 117 میلیون نفر ، یعنی بیش از نیمی از جمعیت آمریکا متکی به آبهای زیرزمینی بهعنوان منبع آب آشامیدنی هستند. جای تعجب نیست که کشفآلودگیآبهای زیرزمینیدر 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 آنمی‌تواند جریان یابد. سفره آب همچنین باید قابلیت آبدهی خوبی داشته‌ باشد. سطحفوقانی سفره آب ، یا سطح ایستایی همواره افقی نیست و به‌طور طبیعی از منطقه تغذیهآن ، یعنی محل و منطقه‌ای که آب زیرزمینی را تامین می‌کند، به طرف محل تخلیه دارایشیب است. بطور کلی شکل سطح استیابی غالبا از شکل سطح زمین پیروی می‌کند. ولیبرآمدگیهای آن هموارتر است. بنابراین ایستایی در نواحی پست در نزدیک سطح زمین و درتپه‌ها و کوه‌ها در عمق زیادتر قرار دارد.

بطور معمول در مناطق پرباران و دردشتها سطح ایستایی بالا و در مناطق خشک و کوهستانی پایین است. در مناطق مرطوب سطحایستایی 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 سطحایستایی را بر حسب زمان به صورت نمودارهایی به نامهیدروگرافنشان می‌دهند.سفره‌های دارای بازدهیقابل توجه اغلب در رسوبات ناپیوسته شنی و ماسه‌ای تشکیل می‌شوند.

آبرفتها ، یعنیرسوباتی که توسط رودها در دره‌ها و دشتها برجای گذارده می‌شوند، معمولا سفره‌های آبزیرزمینی خوبی تشکیل می‌دهند. رسوبات رسی گرچه از تخلخل زیادی برخوردارند، ولی چونقابلیت 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 گرفتهمی‌شوند. در سنگهای متراکم نیز آب معمولا در نمونه‌هایی ایجاد می‌شود که از تخلخلثانوی قابل توجه برخوردار باشند. در این میان بهترین سفره آبها معمولا درسنگهایآهکیدرز و شکافدار ایجاد می‌شود.

 

تقسیم بندی سفره‌های آب زیرزمینی

سفره‌های آزاد

در سفره‌های آزاد سطح ایستایی ، همان سطح فوقانی منطقه اشباع است. مقدار فشار درسطح ایستایی سفره‌های آزاد برابر فشار اتمسفر است. سطح ایستایی بسته به‌مقدار تغذیهیا تخلیه آن ، آزادانه نوسان می‌کند، زیرا لایه غیر قابل نفوذی در بالای ان قرارندارد. حالت خاصی از سفره‌های آزاد «سفره‌های معلق» هستند. این سفره‌ها معمولا درداخل منطقه تهویه یا منطقه اشباع نشدهخاکو 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.

سفره‌های تحت فشار

سفره‌های تحت فشار یا محصور یاآرتزیندرمحلی تشکیل می‌شود که آب زیرزمینی بوسیله لایه‌ای نسبتا نفوذناپذیر از بالا محدودشود و در نتیجه تحت فشاری بیش ازاتمسفراست. علت آنکه در سفره‌های تحت فشار آب از محل خود بالاتر می‌آید آن است که محلتغذیه سفره ، یعنی منطقه‌ای که از طریق آن آب سفره تامین می‌شود، در ارتفاعی بالاتراز سطح فوقانی منطقه اشباع در محلحفر چاهقرار دارد.در سفره‌های تحتفشار به‌جای سطح ایستایی سطح پیرومتریک را در نظر می‌گیرند و آن عبارت از سطحی فرضیاست 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 کنیمارتفاع صعود یا فوران آب چاه را در آن نقطه نشان می‌دهد.

 

تئوری های مربوط به منشأ آب های زیرزمینی

برای منشأ آب های زیرزمینی تئوری هایمتعددی بیان گردیده است که از همه مهمتر تئوری نفوذ آب در زمین است. قسمتبزرگی از آبی که به صورت برف و باران به زمین می رسد در زمین نفوذ کرده و پس ازبرخورد با سنگ ها و طبقات غیر قابل نفوذ مخازن آب های زیرزمینی را می سازند . اینتئوری اولین بار در قرن 18 میلادی توسط یک نفر فیزیکدان فرانسوی به نام ماریوتعنوان گردیده و بعد توسط لومونوسوف مورد تأیید واقع شد . با این توصیف که ترکیبشیمیایی این آب ها پس از نفوذ در زمین ثابت نمی ماندو بر حسب سنگی که در آن جریانیافته است تغییر می یابد .

تئوری فوق مدتی مورد قبول واقع شد ولی در مورد آبهایی که در مناطق مختلف زیرزمینی محبوس بودند بدون این که در آنجا نزولات آسمانیقابل توجهی دیده شده باشد ، صادق نبود . لذا در اواخر قرن 20 تئوری جدیدی توسط ولگرارائه گردید . این تئوری منشأ آب های زیرزمینی را از طریق آب های نفوذی قابل قبولنمی داند بلکه تشکیل آن ها را از تراکم بخار آب موجود در هوا که در بین ذرات و خللو فرج سنگ ها نفوذ می کند استنباط می نماید . بنابراین تئوری جدیدی به نام تئوریتراکم آب به وجود می آید .

این تئوری به شدت از طرف اکثر دانشمندان انتقاد میشود و آن را غیر واقعی اعلام می دادند زیرا که بخار آب موجود در فضا به اندازه کافینیست که بتواند مستقلاً منابع عظیمی از آب های زیرزمینی را تشکیل دهند .

دراوایل قرن 20 تئوری دیگری به نام تئوری آب های ابتدایی توسط یک نفر دانشمند اتریشیبه نام E-  Suess ارائه داده می شود که از طرف بسیاری از آبشناسان استقبال می گردد . طبق این تئوری بخارها و گازهایی که از ماگما در اعماق زمین برمی خیزد با نزدیک شدنبه سطح زمین متراکم شده و به صورت آب ابتدایی ظاهر می گردند . تجربیات کافی امروزهاین نظریه را نیز رد می کند .

بالاخره تئوری آب های فسیل مطرح می شود . تئوریمذبور آب های زیرزمینی نواحی عمیق را به باقی مانده آب های حوضه های قدیمی که درزیر رسوبات مدفون شده اند ربط می دهد . پس از اظهار نظر آبشناسان ممالک مختلف وبررسی تئوری های فوق ، قریب به اتفاق متخصصین تئوری اول یعنی تئوری آب های نفوذی رادر مورد آب های زیرزمینی قابل قبول می دانند .

نفوذ آب در زمین تا برخورد بهقشرهای نفوذ ناپذیر ادامه می یابد . به محض این که آب ها به این قبیل لایه هارسیدند و جریان آنها از هر طرف متوقف گردید در خلال حفره های سنگ ها جمع شده و سفرههای آبدار و یا مخازن زیرزمینی آب را تشکیل می دهند .

چون غالباً در اعماق زمینطبقات نفوذ پذیر و غیر قابل نفوذ متناوباً قرار دارند ، لذا ممکن است در ناحیه ایاز زیرزمین چندین سفره آبدار بر روی یکدیگر وجود داشته باشند . بالاترین سفره هایآبدار زمین را که نزدیک به سطح زمین است و چاه های معمولی به آن می رسد سفره های آبسطحی و یا مخزن چاه ها می نامند و سفره های زیرین را آب های عمیق و مخصوصاً آن هاییکه در اعماق زیادتر قرار دارند آب های محصور و یا سفره های محاط می خوانند . مخازنسطحی آب های زیرزمینی با تغییر نزولات و درجه گرمای بیرون بسیار تغییر می کند . بههمین جهت مقدار آب چاه هایی که از این مخازن تغذیه می نمایند سریعاً کم و زیاد میشود .

در صورتیکه چاه های عمیق که از مخازنعمیق تر زمین ( منطقه اشباعی دائم ) آب می گیرند مقدار آبشان چندان تغییر نمی نماید . به علاوه از نظر بهداشت هم آب چاههای عمیق ( مخصوصاً در نواحی مسکونی ) پاک تر از آب چاه هایی است که به مخازن سطحیمربوط می شوند .عوارض خارجی سطح زمین باعث می شود که سطح ایستایی آب هایزیرزمینی افقی نباشد . آنانکه در مجاورت دره ها که نیروی جذب سنگ های مخزن کمتر استو از مقاومت در مقابل مسیر جریان آب در داخل زمین کسر می شود سطح ایستایی پایین ترقرار می گیرد ، بدین ترتیب سطح ایستایی آب های زیرزمینی عموماً در کنار دره هاانحنا پیدا می کند و تحدب سطح مزبور به سمت بالا می رود .همانطوریکه برجستگیهای سطح زمین باعث تقسیم آب های سطحی از یکدیگر است ، چین خوردگی لایه های غیر قابلنفوذ در اعماق زمین هم وسیله جدا بودن حوضه هایی از سفره های آبدار زیرزمین می گرددو باعث می شود تغییرات آب یک مخزن در مخزن مجاور مؤثر نباشد .

 

حالت های مختلف آب ها در قشر جامد زمین

قسمت عمده از آبی که بصورت برف و باران بهزمین می رسد پس از نفوذ در زمین و رسیدن به طبقات زیرین کلیه درزها و شکاف ها و خللو فرج بین ذرات سنگ ها را اشغال می نماید و پس از برخورد به سنگ های غیر قابل نفوذمخازن آب های زیرزمینی را می سازد. آب های زیرزمینی به صورت زیر دیده می شوند:

1) آب محبوس ، 2) آب ثقلی یا آب آزاد  ، 3) آب اشباع

1) آب محبوس: آبی است که به وسیله نیروی چسبندگی مولکول ها در حجم سنگ نگاهداری می شود و ایننیرو همیشه بزرگتر از نیروی ثقل است.

2) آب آزاد: عبارت از مقدار آبی استکه در داخل خلل و فرج و یا فضاهای آزاد سنگ ها تحت تأثیر نیروی ثقل جریان می یابدمشروط بر اینکه سنگ مزبور از آب اشباع شده باشد .

3) آب اشباع: حداکثر مقدارآبی است که سنگ قابل نفوذ می تواند در خود نگاهدارد . آب های محبوس از نظر کانیشناسی و سنگ شناسی بسیار حائز اهمیت می باشند . در صورتیکه آب های آزاد چون درداخل سنگ ها جریان می یابند و یا ذخیره می شوند از نقطه نظر آب های زیرزمینی قابلتوجه هستند .

پیشرفت اقتصاد و صنعت هر کشوری با مقدار آب های زیرزمینی رابطهمستقیم دارد بطوریکه آب مصرفی اکثر کارگاه های صنعتی بوسیله این آب ها تأمین میگردد.آب های زیرزمینی به علت داشتن عناصر مفید در فعل و انفعالات شیمیاییوارد می شوند . به علت خاصیت انحلال بعضی از مواد موجود در داخل سنگ ها از قبیل سنگطعام و آهک و غیره را به حالت محلول در می آورند و بدین نحو تغییراتی در ترکیب وساختمان سنگ روی می دهد.با داشتن قدرت حمل و رسوب گذاری تشکیلاتی از کانی هایمفید را در زمین ایجاد می نمایند مانند معادن مس ، منگنز ، کربنات ژیپس و غیره .

آب های زیرزمینی در تشکیل گازهای کانی ساز مخصوصاً مخازن آب های گرم و معدنی درعمل دگرگونی سنگ ها بسیار مؤثر هستند .

 

خواص فیزیکی آب های زیرزمینی

خواص فیزیکی آب های زیرزمینی شامل زلالیت ، رنگ ، بو،‌طعم و درجه حرارت است که در ذیل به طور خلاصه به هر یک می پردازیم:

زلالیت : آب های طبیعی به دو حالت صاف ( زلال ) و در ( تیره ) یافت میشوند . آب موقعی کدر است که مقدار مواد معدنی و یا سایر مواد معلق در آن وجود داشتهباشند . بنابراین کم و یا زیاد بودن مواد فوق در شدت تیرگی آب بسیار مؤثر است.

رنگ: آب آشامیدنی معمولاً بی رنگ است ولی در محیط های وسیع به رنگ آبیدیده می شود . رنگ آب های زیرزمینی به علت وجود مواد خارجی تغییر می کند . املاحآهن و یا هیدروژن سولفوره آب را به ترتیب به رنگ های قرمز و آبی درمی آورند . آبهایی که دارای ترکیبات منگنز هستند سیاه رنگ است در صورتی که آب باتلاق ها به علتزیاد بودن اسید هومیک زرد رنگ است .

بو:  به طور کلی آب های زیرزمینیبدون بو هستند . وجود بوی مخصوص در آب نماینده این است که آب مزبور به وسیله چاههای مختلف تغذیه می شود و یا اینکه در آن بعضی از مواد شیمیایی داخل گردیده است .مثلاً بوی گندیده بعضی از آنها مربوط به اسید هومیک است

طعم یا مزه:طعم آب بسته به ترکیب مواد مختلفی است که در آن محلول هستند . اگر مقدارکلرورها ( نمک طعام و غیره ) آن حدود 300 میلی گرم در لیتر باشد مزه شور دارد . چنانکه مقدار سولفات های محلول در آن از 400 تا 450 میلی گرم در لیتر برسد مزهکاملاً تلخ می دهد . اگر ازمناطقی که ژیزمان های سولفوره دارند عبور کند مزه اسیدبه خود می گیرد . بنابراین مقدار مواد محلول و نوع بستری که آب در آن جریان می یابدو یا ذخیره می شود در طعم آن مؤثر است .

حرارت: درجه حرارت آب هایزیرزمینی با عمق سفره ، وجود کانون آتشفشانی و موقعیت جغرافیایی محل فرق می کند . لذا از روی درجه حرارت می توان آنها را به چند دسته به شرح زیر تقسیم کرد :

- آبخیلی سرد ( حداکثر تا 5 درجه سانتی گراد(

- آب سرد ( 10 درجه سانتی گراد(

- آب نسبتاً ملایم ( 18 درجه سانتی گراد(

- آب ملایم ( 25 درجه سانتی گراد(

- آب ولرم ( 37 درجه سانتی گراد)

- آب گرم ( بالاتر از 40 درجه سانتی گراد)

درجه حرارت آب در اثر نمک یا گازهای محلول در آن تغییر می نماید .

 

ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی

بطوریکه می دانیم آب از یون های هیدروژن H+ و هیدروکسیل OH- ترکیب یافته و مقدار یون های مزبور در آب معمولی در درجه حرارت معین ثابت است . چنانکه مقدار هر یک از این یون ها تغییر یابد آب حالت اسیدی ( یون هیدروژن زیادتر ) و یا حالت قلیایی ( هیدروکسیل بیشتر ) به خود می گیرد.از نظر PH آب را می توانبه سه دسته تقسیم کرد:

 

- آب های خنثی که PH آنها در حدود 7 است

- آب هایاسیدی که PH آنها کمتر از 7 است .

- آب های قلیایی که PH آنها بیشتر از 7 است .

 

به طورکلی ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی بر حسب مصارف مختلف فرق می کند.ساختمان شیمیایی آب آشامیدنی غیر از ساختمان شیمیایی آب است که در صنعت از آناستفاده می شود . بنابراین در استخراج و بهره برداری از آب های زیرزمینی می بایستشرایط زمین شناسی و هیدرولوژیکی محل مورد نظر کاملاً بررسی و مطالعه گردد.اگراز آب های زیرزمینی برای تأمین مصارف شهری مخصوصاً آشامیدن بهره برداری نماید بایددقت شود که آب مزبور به وسیله مواد آلی و یا سایر مواد زیان آور آلوده نگردد . اصطلاح سنگینی آب هم در مقوله ساختمان شیمیایی آب مطرح می شود . آب موقعی سنگین استکه دارای کلسیم ( Ca ) و منیزیم ( Mg ) باشد . معمولاً هر 5 میلی گرم کربنات کلسیممحلول در یک لیتر آب را یک درجه سختی می نماید.سنگینی تمام آب های طبیعی ممکناست منوط به وجود بیکربنات ها ، سولفات ها ،‌کلرورها یا نیترات های کلسیم و منیزیمو آهن و یا عناصر معدنی دیگر باشد . ایجاد فلس های نامحلول روی دیواره مخازن و قشرسفید ابری در لیوان مربوط به سنگینی آب است .

 

مشکلات و آلودگی آبهای زیرزمینی

به دلیل عدم شناخت صحیح و یا عدم درک میزان آسیب پذیری سریع آبهای زیرزمینی ،سهل‌انگاری های زیادی صورت گرفته است. اجازه داده‌ایم که بنزین و سایر مایعات مضراز مخازی زیرزمینی به درون سفره‌های آبهای زیرزمینی نفوذ کند. آلاینده‌ها ، ازمحل‌های دفن زباله یا سیستم های فاضلاب که بطور غلطی ساخته شده‌اند، به داخل آنتراوش می‌‌کنند. آبهای زیرزمینی از طریق زهاب حاصله از مزارع کشاورزی کود داده شدهو مناطق صنعتی ، آلوده می‌شوند. صاحبان خانه‌ها با ریختن مواد شیمیایی به داخلفاضلاب یا روی زمین ، آبهای زیرزمینی را آلوده می‌کنند.



لینک
مطالب اخیر آکوامارین تورمالین برمه رز کلسیت تصویر میکروسکوپی از ماسه سنگ گلاکونیت دار فلینت Flint (چرت) گالری تصاویر از دانه های ماسه فلوتستون رودستون فریمستون بافلستون
کلمات کلیدی وبلاگ دکتر شریعتی (۱٤) خدا (۱٠) علی (٧) تکامل (٥) امبری و کلوان 1971 (٥) شاملو (٤) عدالت (۳) عرفان (۳) حق (۳) رسوب شناسی (٢) زمین شناسی (٢) بازیافتگی (٢) تورمالین (٢) عشق (٢) تنهایی (٢) مولانا (٢) پرواز (٢) رودخانه بریده بریده (٢) braded stream (٢) پوسته ایران (٢) دکتر یوان اشتوکلین (٢) سبخا (٢) استروماتولیت (٢) مشاوره پایان نامه میکروفاسیس (٢) سازند پابده (٢) tourmaline (٢) دیاپیریسم (٢) بافت انترولیتیک (۱) محیط رسوبی (۱) تی پی (۱) طاقدیس کاذب (۱) چین رسوبی (۱) ساختمان رسوبی (۱) فرمول محاسبه ضخامت واقعی لایه (۱) ضخامت واقعی لایه (۱) مشاوره پایان نامه سنگ شناسی رسوبی (۱) مشاوره محیط رسوبی (۱) مشاوره چینه نگاری سکانسی (۱) تکتونیک البرز شرقی (۱) تکتونیک البرز مرکزی (۱) رخساره های سازند هجدک (۱) ماسه سنگ های سازند هجدک (۱) محیط رسوبی سازند هجدک (۱) شیست های گرگان (۱) سکانس استراتیگرافی آسماری (۱) کیفیت مخزنی آسماری میدان شادگان (۱) دباپیر (۱) چینه نگاری ژئوشیمیائی (۱) ساختمان های رسوبی (۱) ساخت های رسوبی (۱) سازند شیلی پابده (۱) تکوین پوسته قاره ای ایران (۱) پوسته ایران زمین (۱) زمین لغزش افغانستان (۱) پلاگ های زاگرس (۱) دیاپیرهای زاگرس (۱) محیط رسوبی رودخانه ای (۱) رسوبات رودخانه ای (۱) پابده (۱) عکس استروماتولیت (۱) تبریک روز پدر و مرد (۱) مشاوره پایان نامه زمین شناسی (۱) ندول انیدرید (۱) انیدرید ندولی (۱) jovan stocklin (۱) ندول های انیدرید عهد حاضر سبخایی (۱) انیدرید تبخیری (۱) اشتوکلین (۱) دکتر اسپهبد (۱) چینه شناسی (۱) رودخانه بریدد (۱) رودیست (۱) ریف رودیستی (۱) ژوراسیک کرتاسه (۱) اویستر (۱) چینه شناسی پالئوزوئیک ایران (۱) پالئوزویک (۱) اینوسراموس (۱) inoceramus (۱) فسیل کرتاسه (۱) فسیل ژوراسیک (۱) ضخامت لایه (۱) محاسبه ضخامت واقعی لایه (۱) سپتاریا (۱) septaria (۱) ندول سپتاریا (۱) بایندستون (۱) bindstone (۱) بافلستون (۱) bafflstone (۱) فریمستون (۱) framestone (۱) رودستون (۱) rudstone (۱) فلوتستون (۱) floatstone (۱) دانه های ماسه (۱) ماسه زیر میکروسکوپ (۱) فلینت (۱) flint (۱) گلاکونیت (۱) ماسه سنگ گلاکونیتی (۱) رز کلسیت (۱) rose calcite (۱) calcite (۱) burmese tourmaline (۱) محبت (۱) آسمان (۱) عقاب (۱) تغییر (۱) خاک (۱) زمین (۱) شکست (۱) شناخت (۱) فیروزه (۱) aquamarine (۱) قانون جذب (۱) روح من (۱) دکتر قریب (۱) فسیل (۱) سن زمین (۱) تقوی (۱) رمضان (۱) پیروزی (۱) بهار (۱) فروغ (۱) غدیرخم (۱) نوروز (۱) اوشو (۱) مرگ (۱) انتظار (۱) من (۱) زندگی (۱) پنجره (۱) همایش (۱) ایمان (۱) انسان (۱) دیاژنز (۱) کوهزائی لارامین (۱) chert (۱) کلسیت (۱) سازند آسماری (۱) آکوامارین (۱) انیدرید (۱) جنوب لردگان (۱) چینه نگاری سکانسی (۱) مخروط افکنه (۱) چیستی (۱) نمی نویسم (۱) مشاوره پایان نامه (۱) زمین شناسی نفت ایران (۱) آزمون دکتری90 (۱) phd سراسری (۱) sand (۱) turquoise (۱) زور (۱) فیلد (۱) ruby (۱) مکانیک خاک (۱) کانی شناسی (۱) ماسه (۱) عمر زمین (۱) آنچه هستم (۱) چرت (۱) گنبد نمکی (۱) شیعه علی (۱) زمین لغزش (۱) کوارتز (۱) دکتر آقانباتی (۱) عسلویه (۱) پایان نامه (۱) یاقوت (۱)
دوستان من فصل نامه رسوب و سنگ رسوبی دانشکاه آزاد اسلامی واحد شاهرود دکتر سید علی آقانباتی انجمن علمی زمین شناسی دانشگاه تهران تازه های رسوب و سنگ رسوب سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور انجمن علمی زمین شناسی دانشگاه تربیت معلم سازمان زمین شناسی ایالات متحده جمعیت زمین شناسان ایالات متحده مدیریت سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی شمال شرق یاران زمین بیابانها و کویرهای ایران نقشه های زمین شناسی استان خراسان بانک اطلاعاتی نشریات کشور اهدای عضو فروغ فرخزاد کسب درآمد پرتال جامع مشاور ژئوتکنیک bijanuord مترجم متن آن لاین وبلاگ زمین شناسی مصطفی صبوحی پایگاه ملی داده های علوم زمین کشور پرتال زیگور طراح قالب