دورة المياة فى الطبيعة ( الدورة الهيدرولوجية )
يطلق على حركة المياة من نطاق الى نطاق و تحولها من حال الى حال دورة المياة فى الطبيعة . تتلخص الدورة الهيدرولوجية فى تبخر كميات هائلة للمياة بتأثير حرارة الشمس من البحار و المحيطات و البحيرات و الأنهار و من سطح الأرض و من سطح النبات و من المياة الجوفية التى على عمق قليل . يندفع الماء المتبخر الى طبقات الجو العليا و تحت ظروف معينة يتكاثف فى شكل سحاب و بعد ذلك يتساقط على هيئة أمطار أو ثلوج فوق سطح البحار و المحيطات و فوق سطح الأرض لتعاود التبخر من جديد مرة أخرى . المطر المتساقط على اليابسة يأخذ ثلاثة مسارات فيتبخر جزء منة أثناء التساقط بينما الجزء الأكبر فى شكل أنهار و نهيرات و بحيرات و جزء من المطر يتسرب و يترشح خلال طبقات الأرض مكونا المياة الجوفية و مغذيا لها . تأخذ الأنهار طريقها للبحار و المحيطات فتقوم بعملية هائلة من برى و حمل و ترسيب و أذابة كميات من الأملاح تصب فى البحار و المحيطات و تسبب ملوحتها . المياة الجوفية بدورها تأخذ طريقها للبحار و المحيطات كما تغذى الأنهار و البحيرات كما يمكن حدوث العكس فتغذى البحار المياة الجوفية خاصة فى المناطق الساحلية و كذلك الأنهار و البحيرات .ينسحب الجزء الذى يتجمد على شكل ثلوج بالمناطق القطبية من دورة المياة و يضاف أليها الماء الذائب من الثلوج القطبية . حركة المياة من سطح الأرض و البحار و المحيطات الى الغلاف الهوائى و العكس لها أهميتها فى تكوين موارد المياة .
المياه الجوفية
هي عبارة عن مياه موجودة في مسام الصخور الرسوبية تكونت عبر أزمنة مختلفة تكون حديثة أو قديمة جدا لملايين السنين. مصدر هذه المياه غالبا المطر أو الأنهار الدائمة أو الموسمية أو الجليد الذائب وتتسرب المياه من سطح الأرض إلى داخلها فيما يعرف بالتغذية (بالإنجليزية: recharge). عملية التسرب تعتمد على نوع التربة الموجودة على سطح الأرض الذي يلامس المياه السطحية (مصدر التغذية) فكلما كانت التربة مفككة وذات فراغات كبيرة ومسامية عالية ساعدت على التسرب الأفضل للمياه وبالتالي الحصول على مخزون مياه جوفية جيد بمرور الزمن. وتتم الاستفادة من المياه الجوفية بعدة طرق منها حفر الآبار الجوفية أو عبر الينابيع أو تغذية الأنهر.
المياه الجوفية هي كل المياه التي تقع تحت سطح الأرض وهي المسمى المقابل للمياه الواقعة على سطح الأرض وتسمى المياه السطحية، وتقع المياه الجوفية في منطقتين مختلفتين وهما المنطقة المشبعة بالماء والمنطقة غير المشبعة بالماء.
المنطقة غير المشبعة بالماء تقع مباشرة تحت سطح الأرض في معظم المناطق وتحتوي على المياه والهواء ويكون الضغط بها اقل من الضغط الجوي مما يمنع المياه بتلك المنطقة من الخروج منها إلى أي بئر محفور بها، وهي طبقة مختلفة السمك ويقع تحتها مباشرة المنطقة المشبعة.المنطقة المشبعة هي طبقة تحتوي على مواد حاملة للمياه وتكون كل الفراغات المتصلة ببعضها مملؤة بالماء ن ويكون الضغط بها أكبر من الضغط الجوي مما يسمح للمياه بالخروج منها إلى البئر أو العيون، تغذية المنطقة المشبعة يتم عبر ترشح المياه من سطح الأرض إلي هذه الطبقة عبر مرورها بالمنطقة غير المشبعة.
تواجد المياه الجوفية وحركتها
تتواجد المياه الجوفية في أي نوع من الصخور الرسوبية أو النارية أو المتحولة وسواء كانت تلك الصخور متماسكة أو متفككة بشرط أن تكون المادة الصخرية مسامية ومنفذه بدرجة كافية.
و تعتمد التكوينات الجيولوجية في قدرتها علي حمل المياه علي وجود الفتحات في مادتها الصخرية. وجميع المواد الصخرية تقريباً تحتوي علي فتحات يمكت تقسيمهل لعدة أنواع مثل:
1. الفتحات البينية، الشقوق والفواصل، الفجوات والكهوف.
2. الفتحات بين جزيئات المواد الصخرية المفككة كما هو الحال في التكوينات الرملية أو الحصوية.
3. الصدوع والفواصل والشقوق في الصخور المتماسكة والصلبة والتي تنشأ عن تكسير تلك الصخور.
4. أخاديد الذوبان والكهوف في الأحجار الجيرية والفتحات الناتجة عن انكماش وتقلص بعض الصخور عند تبلورها أو انطلاق الغازات من الحمم والبراكين.
و بناء علي ما سبق فإنه يمكن تقسيم التكوينات الجيولوجية إلي أربعة أنواع وهي:
* الخزان المائي (بالإنجليزية: Aquifer):
هو تكوين جيولوجي تحتوي مواده الصخرية علي فتحات مملوءة بالمياه وتكون هذه الفتحات كبيرة بحيث تسمح بحركة المياه من خلالها ومن أمثلته الطبقات المكونة من الرمل والحصي.
* المعوق المائي (بالإنجليزية: Aquitard):
هو تكوين جيولوجي تحتوي مواده الصخرية علي فتحات مملوءة بالمياه وتكون هذه الفتحات صغيرة نسبياً أو غير متصلة بحيث تعوق حركة المياه من خلالها بدرجة كبيرة ومن أمثلته الطبقات الرملية الطينية.
* العازل أو الفاصل المائي (بالإنجليزية: Aquiclude):
هو تكوين جيولوجي تحتوي مواده الصخرية علي فتحات قد تكون مملوءة بالمياه ولكن هذه الفتحات دقيقة جداً بحيث لا تسمح بحركة المياه من خلالهاو من أمثلته الطبقات الطينية.
* المهرب المائي (بالإنجليزية: Aquifuge) : هو تكوين جيولوجي من الصخور الصلبة لا تحتوي علي مياه وإن وجدت فإنها لاتسطيع الحركة من خلال مادته الصخرية لأنها لا تحتوي علي فتحات ومن أمثلته الجرانيت.
الخزانات الجوفية
تُعرف التكوينات أو الطبقات المشبعة بالمياه والقابلة للإستغلال بالخزانات الجوفية(Aquifers) أو الطبقات الحاملة للمياه (Water Bearing Strata) وتنقسم الخزانات الجوفية من حيث طبيعة تواجدها إلي: الخزانات الحرة (الغير مقيدة) والخزانات المقيدة (الإرتوازية).
[عدل] الخزانات الحرة (الغير مقيدة)
يُعتبر الخزان الجوفي حراً أو غير مقيد (Water table or Unconfined Aquifer) طالما كان مستوي سطح الماء فيه غير مفصول عن الضغط الجوي وفي هذه الحالة فإن الحد العلوي للخزان يتحدد بسطح مستوي الماء نفسه أي الحد العلوي للجزء المشبع بالماء من التكوين الجيولوجي.
و عند حفر الآبار في هذا الخزان فإن مستوي الماء في البئر يوضح السطح العلوي للنطاق المشبع بالمياه ويكون الضغط عند هذا السطح مساوياً للضغط الجوي.
و يكون الضغط المائي عند أي نقطة داخل الخزان الحر مساوياً للعمق من مستوي سطح الماء في الخزان إلي هذه النقطة ويمكن التعبير عنه بعمود الواقع فوق هذه النقطة. ومستوي الماء في الخزان الحر ليس ثابتاً ولكنه يتحرك إلي أعلي وإلي أسفل من فترة إلي أخرى فيرتفع عند إضافة المياه المتغلغلة رأسياً ألي نطاق المشبع وينخفض عند سحب كمية من المياه التي سبق تخزينها بواسطة الينابيع أو الآبار.
[عدل] الخزانات المقيدة (الإرتوازية):
عندما يوجد الخزان الجوفي بين طبقتين غير منفذتين من أعلي ومن أسفل فإن كلا من الخزان والمياه التي يحويها تسمي مقيدة (Confined) أو ارتوازية (Artesian).[1]
و نظراً لتقييد الخزان من أعلي فإن المياه تكون مفصولة عن الضغط الجوي ولذلك فإنها توجد داخل مسام المواد الصخرية للخزان الجوفي تحت ضغوط أكبر من الضغط الجوي. وعند حفر بئر في خزان مقيد فإن المياه ترتفع في البئر إلي مستوي أعلي من السطح العلوي للخزان ويمثل مستوي الماء في هذا البئر الضغط الارتوازي للخزان، ويكون الضغط المائي أو عمود الماء عند أي نقطة داخل الخزان مساوياً للمسافة الرأسية من مستوي الماء حتي هذه النقطة ويُعرف المنسوب الذي يرتفع إليه سطح الماء في البئر بالمستوي البيزومتري (Piezometric level).
و أحياناً، يرتفع الماء في أحد الآبار إلي ما هو فوق مستوي سطح الأرض وتتدفق المياه من البئر، يحدث ذلك عندما يكون الضغط المائي الساكن (Hydrostatic Pressure) في خزان مقيد كبيراً وفي هذه الحالة فإن مستوي الماء الثابت يكون فوق سطح الأرض.
خصائص الخزانات الجوفية
يقوم الخزان الجوفي بوظيفتين ضروريتين إحداهما تخزينية والأخرى توصيلية حيث تعمل الفتحات الموجودة في الطبقة الحاملة للمياه كفراغات لتخزين المياه وفي نفس الوقت تعمل كشبكة من الأنابيب لإمرار هذه المياه ويعتمد قيام الخزان الجوفي بهاتين الوظيفتين علي عدد من الخواص الهامة وهي:
[عدل] التخزين
ترتبط الوظيفة التخزينية للخزان الجوفي بخاصتين هامتين وهما المسامية (Porosity) والإنتاج النوعي (Specific Yield).
و المسامية هي ذلك الحيز من حجم المادة الصخرية الذي تشغله الفتحات البينية(Voids) ويعبر عنها بالنسبة المئوية من الحجم الكلي للمادة الصخرية ويسمي معامل المسامية ويدل علي حجم المياه الجوفية التي يمكن تخزينها ولكنه لا يدل إطلاقاً علي حجم المياه التي يمكن استخلاصها من تلك المادة.
[عدل] التوصيل المائي
تسمي خاصية الخزان الجوفي المتعلقة بوظيفته التوصيلية بالتوصل المائي أو الهيدروليكي ويرمز لها بالرمز (K) وتعرف بأنها قدرة المادة المسامية علي إمرار الماء وقديماً كانت تسمي هذه الخاصية بالنفاذية (Permeability) ويُفضل استخدام مصطلح التوصيل المائي والذي يعتمد علي حجم وشكل ودرجة اتصال الفراغات البينية في المادة الصخرية وكذلك علي الخواص الطبيعية للمياه مثل الكثافة واللزوجة ونظراً لأن هذه الخواص تختلف بإختلاف حرارة الماء فإنه ينبغي تحديد التوصيل المائي عند درجة حرارة معينة.
تلوث المياه الجوفية
بصفة عامة تعتبر المياه الجوفية نقية وخالية من التلوث والبكتيريا الضارة ولكنها قد تتعرض للتلوث نتيجة بعض العوامل الخارجية مثل:
1. وجود عيوب في تصاميم آبار المياه وعدم الاهتمام بعزل الآبار المهجورة.
2. استعمال طرق غير صحيحة للتخلص من القاذورات والمياه المبتذلة المكونة للفضلات والنواتج الصناعية والزراعية والحيوانية.
3. وجود الآبار بالقرب من البالوعات والمجاري الصحية
4. وجود الآبار في مجاري السيول والفيضانات.
و تتعرض الطبقات السطحية الحاملة للمياه للتلوث بدرجة كبيرة وكلما كان مستوي الماء في تلك الطبقات قريب من سطح الأرض كلما إزدادت قابليتها للتلوث. وقد تنتقل البكتيريا إلي طبقات أعمق خاصة إذا كانت المواد الصخرية المكونة لتلك الطبقات عالية المسامية والنفاذية. ولحماية آبار المياه فإنه ينبغي أن تحدد مواقعها بعيداً عن مصادر التلوث ويراعي عند تصميمها وانشائها الحماية الصحية اللازمة.
- ما هى المعلومات المطلوبة منك كعميل للحصول على عرض سعر لبئر مياه جوفية ؟
- يجب على سيادتكم تحديد مكان البئر بالظبط وتحديد الغرض من البئر وتحديد كميه المياه المطلوبة
- ما هو غلاف البئر؟
- يغلف جدار البئر من الداخل بأنبوب معدنى أو بلاستيك مصمت يسمى غلاف البئر ( كيسنج ) فائدة تدعيم جدران البئر و يعمل أيضا كأنبوب لنقل الماء الذى يضخة البئر .
- ما هى مصافى البئر ؟
- غلاف البئر لا يغلف كامل عمق البئر لكنة يصل و لابد الى مسافة محددة بعدها تركب المصافى و هى عبارة عن أنبوب من نفس خامة أنبوب الغلاف و لها نفس قطرة لكنها تختلف فى كون جدار الأنبوب بة فتحات تختلف فى الشكل أغضلها نوع البريدج سموتد و هو عبارة عن فتحات طولية متقاربة و عموما فأن هذة الفتحات كلما زادت نسبة مساحتها الى مساحة سطح أنبوب المصافى الكلية كلما زاد تصرف ماء البئر و كان ذلك أفضل و العكس يحدث عندما تقل مساحة فتحات المصافى كلما قل تصرف البئر الى أن يصل لحد أن مساحة فتحات المصافى تقل عن 5% من مساحة سطح المصافى الكلية فتتجة أنتاجية البئر للتدهور . طول المصافى الكلى أيضا يؤثر فى أنتاجية البئر فكلما زاد طول المصافى كلما زاد تصرف البئر و ذلك ببساطة لأن المصافى هى الجزء الذى بة فتحات تسمح بدخول الماء الى البئر . مصافى بطول 25 متر تكون جيدة و مناسبة و يمكن زيادة طول المصافى لكن هذة الزيادة فى طول المصافى ليست بلا حدود بل هناك عوامل تحدد طول غلاف البئر و الى أين ينتهى بداية من سطح الأرض ليبداء تركيب المصافى من حيث أنتهى الغلاف و الى نهاية عمق البئر .
- كيف نحدد كلا من طول غلاف البئر و طول المصافى ؟
- يبدأ الغلاف من عند بداية البئر عند سطح الأرض و يمتد فى البئر لأسفل حتى يصل الى سطح الماء الأستاتيكى قبل الضخ و يواصل أمتداد لما بعد ذلك و حتى يصل لمستوى الهبوط لسطح ماء البئر بعد الضخ و لا يتوقف عند هذا الحد بل يمتد بعدها لمسافة 5 - 10 متر كمسافة أمان للهبوط تركب عندها مضخة الأعماق التى يجب أن تكون مركبة بداخل غلاف البئر المصمت عديم الفتحات و ألا حدث ما يسمى شلالات المياه بداخل البئر و تقلل كفاءة البئر مسببة مشاكل لذلك يمتد الغلاف الى مسافة أمان أهرى طولها 10 متر تِؤمن وجود المضخة بداخل غلاف البئر المصمت بعيدا عن المصافى ذات الفتحات التى يدخل منها الماء الى البئر و بعد هذا الحد ينتهى الغلاف و يبدأ تركيب المصافى التى تمتد حتى نهاية المسافة التى يخترقها البئر .
- ما هو الغلاف الزلطى للبئر ( الزلط الفينو)؟
- يكون حفر البئر ذو قطر أكبر من قطر غلاف و مصافى البئر بحيث يوزع حولهما و بالتساوى غلاف حصوى سمكة لا يقل عن 3 بوصة و لا يزيد عن 8 بوصة . أهمية هذا الغلاف تكون فى عملة كمرشح لحماية البئر من دخول الرمال فية و ضخ الرمال و تزداد أهميتة عندما تكون الطبقة الحاملة للمياة رملية أو بها حبيبات رمل ناعم كثيرة . الرمال الداخلة للبئر ستضخ و لن تلحظها بعينيك لأن لونها فاتح و لصغر حجمها النسبى و هى تسبب ضررا لريش مروحة الطلمبة كما أنها ستتراكم بالبئر و ستسبب أنخفاض كفاءة البئر عامة . ليس صحيحا أن يحسب حجم حبات الزلط بالغلاف الحصوى على أساس أن تكون أكبر من فتحات مصافى البئر فحسب . يحسب حجم حصوات الغلاف الحصوى على أساس تحليل عينة من الطبقة الحاملة للمياة بالمنخل لتحديد حجم حبيبات العينة و النسبة المؤية لكل حجم من أحجام الحبيبات بالعينة و بناء على ذلك يحدد حجم حبات غلاف البئر الحصوى التى يضم أضافتها ببطء و أستمرار حول الغلاف و المصافى بواسطة القيسون و هو ماسورة قطرها بأتساع حفر البئر .
ماهو تطهير البئر وكيف يتم ؟
يفيد التطهير فى تنظيف البئر و تسليك مسام الغلاف الحصوى حول البئر و ترتيب الحبات مما يسبب فى رفع كفاءة البئر و تجرى هذة العملية لفائدتها بعد حفر البئر كما تجرى بعد ذلك لاحقا بغرض أعمل صيانة البئر و المحافظة على كفائتة . يتم تنفيض البئر بأحكام أغلاق فتحة البئر العلوية بغطاء ينفذ عبرة و من خلالة هواء مضغوط بواسطة ضاغط للهواء ( كومبريسور ) .
- ماهو العمر الافتراضى للبئر ؟
يقدر العمر الأفتراضى للبئر المحفور بطريقة سليمة و مطابقة للمواصفات بمقدار 25 سنة و لكن يمكن أن يمتد عمر البئر لأطول من ذلك فى حالة عمل صيانه دورية له باستمرار وعلى فترات ثابتة . و على العكس فأن البئر المحفور بطريفة غير سليمة فقد يكون عمرة 10 سنوات أو 5 بل هناك بئر لا يعمل ألا 2 -3 سنة . حفر بئر جيد يعمر بحسب عمرة الأفتراضى أكثر أقتصادا من حفر بئرين رخيصين رديئين خلال نفس العمر
ساحة النقاش