تحقیق آب های زیرین

فلات ایران به ویژه نواحی مختلف ایران از اقلیم های متفاوتی تشکیل شده است، در حالی که 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 یکی 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 کند که می‌بایست منابع آبی موجود کشور حفظ و حراست شوند.

برابر گزارش های تحلیلی موجود، وضعیت سفره های آب زیرزمینی در اغلب دشت های کشور در وضعیت مطلوب نبوده و تعدادی نیز بحرانی هستند. بر اساس آمار سال آبی 82-1381 حدود 6/74 میلیارد مترمکعب آب از طریق چاه ها، چشمه ها و قنوات از منابع آب زیرزمینی کشور استحصال می شود که حدود 60 درصد آب استحصالی از طریق بیش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است. هر چند فقط 28 درصد چاه های موجود کشور عمیق است اما میزان بهره‌برداری از این چاه ها بیش از 69 درصد تخلیه کل چاه های کشور را شامل می شود و از کل 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 حاکی از آن است که از 609 محدوده مطالعاتی، 225 محدوده مطالعاتی ممنوعه اعلام و پیشنهاد ممنوعه شدن 45 محدوده دیگر نیز توسط شرکت های آب منطقه ای کشور ارائه شده که در وزارت نیرو در دست بررسی است، با این حال حدود شش میلیارد مترمکعب آب در دشت های کشور کسری مخزن وجود دارد که رقم قابل توجهی است.

مقدمه

در مبحث آبهای زیرزمینی عموماً خواص فیزیکی و شیمیایی آب و محیط زمین شناسی، حرکت طبیعی، بازیابی و موارد استفاده آن مورد مطالعه قرار می گیرند. سالیان بسیاری است که دانشمندان بلژیکی و فرانسوی این علم را «هیدروژئولوژی» و پژوهشگران آمریکای لاتین آنرا «هیدروژئولوژیا» نامیده اند. از طرف دیگر، علمای آلمانی بر آن قسمت از علم آب که بطور اخص مربوط به آب زیرین می شود، نام «هیدرولوژی» نهاده اند. تمایل مشابهی برای اختصاص واژه «هیدرولوژی» به مطالعه آبهای زیرین و بکار بردن عباراتی چون «هیدروگرافی» و «هیدرومتری» برای مطالعه آبهای سطحی، در ممالک 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 که مربوط به آبهای زیرزمینی است، معمول نمود تا آنکه آنرا از «نهرشناسی» (پوتامولوژی) - «دریاشناسی» (لیمنولوژی) و برف و یخ شناسی (کریولوژی)، متمایز سازد.

این «ماینزر» بود که در سال 1939 برای اولین بار در یک جلسه IASH واژه «ژئوهیدرولوژی» را برای مطالعه آبهای زیرزمینی معرفی نمود. قبل از وی نیز «مید» که مهندس هیدرولیک و یکی از روسای پیشین «جامعه مهندسان راه و ساختمان آمریکا» (ASCE) بود، واژه «هیدروژئولوژی» را برای مطالعه قوانین مربوط به پیدایش و حرکت آبهای زیرزمینی بکار برده بود. مهندسان و زمین شناسان همه در این عقیده که: «در علم آبهای زیرین برای دانستن محدودیتهای زمین‌شناسی در شرایط هیدروگرافیک و تغییر در این شرایط در اثر تغییرات زمین شناسی اطلاع کافی از زمین شناسی عمومی لازم می‌باشد» با وی همراه اند. «مید» به خصوصیت مطالعه آبهای زیرزمینی بعنوان یک عامل مهم زمین شناسی اشاره کرده و تأیید می‌نماید که دانستن این علم به درک علل «زایش» و «رشد» رودخانه ها و شبکه های زهکشی کمک می نماید. «ماینزر» واژه هیدرولوژی را در مورد آبی بکار می برد که مدار هیدرولوژی را از هنگام نزول به زمین تا تخلیه آن به دریاها و یا رجعت آن به هوا طی می کند 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» که مولفین کتابهای کلاسیک هیدرولوژی می باشند، واژه های فوق را برای بیان یک جزء قسمت از هیدرولوژی بکار برده اند. بسیاری از زمین‌شناسان آمریکایی 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 کتاب بهرحال به آب زیرین محدود می شود. انتخاب عنوان کتاب با تعریف ماینزر مطابقت داشته و همانطور که در پیش گفتار ذکر شده است، تأکید بیشتری بر روی هیدرولوژی آب زیرزمینی گذاشته شده است تا بر طبیعت زمین شناسی آن. برای زمین شناسان آبهای زیرین و هیدرولیکدانهای آبهای زیرزمینی لزوم دانستن ژئوهیدرولوژی یک امر اساسی است.

بهترین پژوهشهای علمی و کارهای فنی غالباً از طریق همکاری زمین شناسان هیدرولیکدانها، زارعین، شیمیدانها، و علمای فیزیک متبحر در علوم زمینی به ثمر رسیده است. در سالهای اخیر بعلت آگاهی از نوشته های علمی، از تکرار پژوهشهای دوباره در یک مسأله خودداری شده، در نتیجه مسایل آبهای زیرزمینی پرورانده و پیچیده تر شده اند، لذا همکاری برای حل این مسایل لازم می باشد. در واقع در اوصل جریان آبهای زیرزمینی مسأله مشترکی بین هیدروژئولوژیست‌ها که تعیین میزان دبی سالم یک سفره آب زیرزمینی را به عهده دارند و مهندسی که مسئول اجرای پروژه های زهکشی و آبیاری می باشد، وجود دارد. اصول پراکندگی و پخشیدگی در محیط‌های پوک که توسط مهندسان نفت در مطالعه انتقال گاز و نفت بکار می رود، در دخول آب شور به زمین های آبده ساحلی نیز بکار برده می شود. جریان سیال از محیط پوک، به جریان آب از مصالح سنگی و خاکی محدود نمی شود. مهندسان مکانیک نیز به مسأله انتقال حرارت ناشی از حرکت گاز از یک محیط پوک علاقمنداند. مسأله انتقال جرم یک گاز در حین عبور مخلوطی از گازها از یک مایع حلال در برجهای بسته مورد نظر مهندسان شیمی می باشد. حاصل این مطالعات حجم بزرگی از مقالات تخصصی در مورد فیزیک جریان سیال از محیط پوک است که در دسترس هیدرولوژیست ها و ژئوهیدرولوژیست ها قرار دارد.

تاریخچه

تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی

بهره برداری از آب های زیر زمینی

کمبود عمومی آب، ازدحام محلی جمعیت و اهمیت کشاورزی در مناطق خشک قاره آسیا، سبب شده است که 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 نزدیک توسط قوای انسانی و یا حیوانات و با کمک قلابها و سایر وسایل دستی اولیه علیرغم اشکالات فراوان آن انجام شده است. تعداد چاه های حفر شده با دهانه بزرگ بطوریکه در برخی از آنها حیوانات چهارپا قادر به رفت و آمد بوده اند، نشانه صنعت مردم و کمبود آب می باشد. عمق این چاه ها بندرت از 50 متر تجاوز نموده است. با وجود آنکه مصریان در 3000 سال قبل از میلاد در کار حفر چاه در زمینهای سنگی تبحر داشته اند، معهذا از پیشرفتهای فنی که در حفر چاه توسط مته حاصل شده است، مدارک کمی باقیمانده است. حفر این چاه ها به عملیات سنگبری با دست محدود شده است. چینی های قدیم که در بسیاری از اختراعات پیشرو بوده اند، در ساختن یک مته دوار نیز که 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 کند بودن این نوع حفاری مردم کهن توانسته اند چاه های فوق العاده عمیقی را که حفر آنها سالها و حتی دهه ها بطول انجامیده است، بوجود آورند. «بومن» از چاهی به عمق 1200 متر و «تولمن» از یک چاه 1500 متری نام برده اند. البته چاه های عمیق تر بیشتر برای آب نمک و گاز حفر شده است تا برای آب آشامیدنی. از همین روشهای حفر که در طی 1500 سال گذشته اند کی تکامل یافته است، هنوز در مناطق روستایی نشین لائوس، کامبوج، تایلند، برمه و چین استفاده می شود.

بزرگترین موفقیت مردم قدیم در بهره برداری از آبهای زیرزمینی، ساختن راهروهای دراز زهکشی یعنی «قنات» بوده است که آب را از ته نشستهای آبرفتی و یا سنگهای رسوبی غیر متراکم جمع آوری می‌کنند. 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 که یک شبکه عظیم از قناتها که حدود 500 سال قبل از میلاد در مصر ساخته شده بود، 3500 کیلومتر مربع از اراضی حاصلخیز غرب رود نیل را آبیاری می کرده است.