جغرافیای آب ها

[M.A.H.S.A]

http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14723_1.jpg

[M.A.H.S.A]

مقدمه
در تکوين منظومه خورشيدي امکان پيدايش آب براي همه سيارات وجود داشته و آثار آن در بيشتر سيارات شناخته شده است. در زهره که نزديکتر از زمين به خورشيد است به سبب دماي زياد و در مريخ که دورتر از آن قرار گرفته در نتيجه برودت زياد، آب به صورت مايع درنيامده است. تنها زمين است که در چنان موقعيتي نسبت به خورشيد قرار گرفته که آب به صورت مايع بوده و با تغيير مختصر دما مي تواند به حالت بخار يا جامد درآمده و از اين طريق در چرخه هاي بزرگ و کوچک در حرکت باشد. پيدايش حيات در سياره زمين مرهون همين تغيير حالت و چرخش آب مي باشد.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14725_1.jpg

[M.A.H.S.A]

آب موجود در سياره زمين و چرخه آب شناسي
اگر برآمدگي قاره ها و فرورفتگي حوضه هاي اقيانوسي، يکنواختي سطح کره زمين رابهم نمي زد، آبهاي موجود تمام سطح سياره را به صورت لايه اي به ضخامت نزديک به 3 کيلومتر مي پوشاند. در حال حاضر 8/70 درصد سطح زمين را اقيانوس ها و درياها فرا گرفته اند. مقدار آبي که در اين پهنه وسيع جمع شده کمي بيش از 1370 ميليون کيلومتر مکعب مي باشد.
آب اقيانوس ها و درياها پيوسته و يکپارچه مي باشد، از اين رو آب آنها را «دنياي اقيانوس» (The World Ocean) ناميده اند. مقدار آب موجود در سطح قاره ها که شامل درياچه ها، رودخانه ها و آبهاي زيرزميني مي باشد، در مقايسه با مقدار آب اقيانوس ها خيلي ناچيز است. آب قابل دسترسي موجود در سطح و لايه هاي سطحي قاره ها اگرچه نسبت به آبهاي اقيانوسي خيلي ناچيز به نظر مي آيد، ولي از نظر نقشي که در حيات موجودات زنده دارد، از اهميت ويژه اي برخوردار است.
آب درياچه هاي سطح زمين در مجموع 230 هزار کيلومتر مکعب و آبي را که در هر لحظه در رودخانه ها وجود دارد 1200 کيلومتر مکعب محاسبه کرده اند. حجم آبي که در يخچالهاي قاره اي و کوهستاني وجود دارد، مطابق جديدترين محاسبه ها حدود 24 ميليون کيلومتر مکعب تخمين زده مي شود. در مورد حجم آبهاي زيرزميني ارقام خيلي تقريبي است. مجموع آب موجود تا عمق 16 کيلومتري قسمت بالايي پوسته زمين در حدود200 ميليون کيلومتر تخمين زده شده که نزديک به 60 ميليون کيلومتر مکعب آن تا عمق 5 کيلومتري سطح زمين قرار گرفته و با امکانات تکنيکي فعلي به آساني قابل دسترسي است. مقداري آب به صورت رطوبت در خاک و مقداري هم به شکل بخار در اتمسفر کره زمين وجود دارد که حجم آنها به ترتيب 83 و 14 هزار کيلومتر مکعب (آب) مي باشد. http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14726_1.jpg
دنياي اقيانوسهاhttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14726_2.jpg
شكل آب كره

[M.A.H.S.A]

مجموع آب هاي کره زمين را که در سه شکل جامد (برف ويخ)، مايع (آب) و بخار آب در سطح و لايه هاي بالايي پوسته قراردارد «آب کره» مي گويند.


بين آبهاي قاره اي و آبهاي اقيانوسي هم از لحاظ مکان و کميت و هم از نظر ويژگي هاي فيزيکي و شيميايي (کيفيت) اختلاف وجود دارد. اما با وجود اين تفاوت ها همه آبهاي کره زمين در اصل يکي بوده و اختلاف موجود به علت شرايط مکاني آنها است.
اساساً آب در طبيعت در حال گردش است و در هر نقطه بسته به شرايط محيط کيفيت جداگانه اي دارد.
http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14727_1.jpg
چرخه آب در طبيعت يك چرخه بدون توقف و دائمي بوده كه‌ در آن آب از اتمسفر به زمين و از زمين به اتمسفر در گردش است.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14727_2.jpg
گردش آب در طبيعت به صورت چرخه اي است كه در شكل فوق به نمايش درآمده است.

[M.A.H.S.A]

هر سال حدود 448000 کيلومتر مکعب آب از سطح درياها و اقيانوسها و 72000 کيلومتر مکعب از سطح خشکي ها به وسيله تبخير به اتمسفر منتقل مي شود. حجم بارش در سطح دنياي اقيانوس حدود411000 کيلومتر مکعب و حجم بارش روي خشکي ها حدود 109000 کيلومتر مکعب تخمين زده شده است. تفاوت بارش و تبخير روي خشکي ها (37000کيلومتر مکعب) مقدار آبي است که هر سال از اقيانوس ها به روي خشکي ها آمده و سپس از طريق رودخانه ها و جريان زيرزميني به درياها بر مي گردد.
جريان هوا (باد) عامل انتقال بخار آب از يک محل به محل ديگر است که نيروي خود را از خورشيد مي گيرد. باد همانطور که رطوبت ناشي از تبخير دريا را به خشکي مي آورد، رطوبت حاصل از تبخير در خشکي را به سمت درياها مي راند. بدين ترتيب ذرات آب در مدار هاي بسته اي در گردش مي باشد. به طور کلي آب از اقيانوس ها بخار شده به روي قاره ها مي آيد، پس از تراکم در روي قاره ها به صورت برف و باران فرو مي ريزد و سپس از طريق رودخانه ها و جريان هاي زير زميني مجدداً به اقيانوس ها مي رود. اين گردش آب را در طبيعت« چرخه آب شناسي» مي گويند.

[M.A.H.S.A]

منشاء آب
آب خالص، ترکيبي از دو عنصر اکسيژن و هيدروژن مي باشد. در اين ترکيب وزن هيدروژن به اکسيژن يک در هشت است به عبارت ديگر آب از ترکيب يک مولکول گرم اکسيژن (به جرم اتمي 16) و دو مولکول گرم از هيدروژن (به جرم اتمي1) به وجود آمده است. هريک از عناصر فوق داراي دو ايزوتوپ مي باشند، که از ترکيب آنها علاوه بر آب معمولي، 17 نوع آب ديگر مي توان به دست آورد. ولي مقدار نسبي آنها در طبيعت به قدري ناچيز است که از ديد جغرافيا قابل بحث نمي باشد.
http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14728_1.jpg
شكل تركيبي اتمهاي هيدروژن (سفيد) و اکسيژن (قرمز) در مولكول آبhttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14728_2.jpg

[M.A.H.S.A]

بر اثر فعاليت هاي آتشفشاني (دروني و بيروني) مقداري آب توليد مي شود. اين آب را که براي اولين بار وارد چرخه آب شناسي مي گردد «آب جوان» (Juvenile Water) مي نامند. در حال حاضر مقدار آب جوان را که هر سال به آبهاي موجود در کره زمين اضافه مي شود براساس ميزان فعاليت آتشفشاني دروني و بيروني يک دهم کيلومتر مربع برآورد کرده اند.
وجود آب در حوضه هاي اقيانوسي قبل از دوران اول زمين شناسي مسلم است، همچنين افزايش تدريجي آن غيرقابل ترديد مي باشد، ولي در مورد آهنگ اين افزايش نظريه هاي متفاوتي ارائه شده است. بعضي ها معتقدند که آب اقيانوس ها در تمام دوران هاي زمين شناسي به طور مداوم افزايش يافته ولي سرعت اين افزايش در دوران دوم بيشتر بوده است. به نظر والتر(Walther) ميزان آب اقيانوس ها تا شروع دوران دوم خيلي کم بوده و سپس در مقدار آب افزايش سريعي رخ داده است. وي عدم انتشار آثار جانوران درياي عميق را در سنگ هاي قبل از دوران دوم دليل اين امر مي داند.
به نظر کينگ (C.A.M.King) اين دليل نمي تواند مويد نظر والتر باشد، زيرا ممکن است شرايط محيط درياهاي عميق در آن زمان براي زندگي مساعد نبوده است.
به نظر کينگ در ميزان آب اقيانوس ها در دوران اول و بعد از آن تغيير زيادي رخ نداده است و افزايش يک دهم کيلومتر مکعب در سال براي بالا آمدن سطح آب اقيانوس ها به اندازه فعلي کافي به نظر مي رسد.

[M.A.H.S.A]

اشکال متغير آب
آب در اشکال متفاوتي در سطح زمين و اتمسفر آن يافت مي شود. تنها ماده اي است که در طبيعت به هر سه حالت جامد، مايع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دريا، کوه يخي، توده هاي يخي در دل کوه ها و آبشارها و منابع آب زيرزميني از اشکال مختلف آب مي باشند. طي اعمال تبخير، معيان، انجماد و ذوب آب مرتباً از حالتي به حالت ديگر تبديل مي شود. اين پديده تبديل آب را چرخه بزرگ آب مي نامند.
آب هاي روي سطح زمين، نقش هاي مهمي را ايفا مي کنند. رودخانه ها آب مورد نياز کشاورزي را فراهم مي کنند و درياها وسيله اي براي تجارت و مبادله کالاها محسوب مي شوند. فرسايش بوسيله آب نقش مهمي در شکل محيط زيست ايفا مي کنند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14729_1.jpg
http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14729_2.jpg
نمايي از چشمه هاي آبگرم

[M.A.H.S.A]

به علاوه، دره ها و دلتاهاي حاصل از رسوبات رودخانه ها، محلي براي سکني گزيدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمين هم نفوذ مي کند و آب هاي زيرزميني را ايجاد مي کند. آب هاي زيرزميني را مي توان با کندن چاه يا قنات استخراج نمود. البته آبهاي زيرزميني به شکل چشمه يا چشمه هاي آبگرم هم به سطح زمين مي آيند.

[M.A.H.S.A]

خواص شگفت انگيز آب
آب خواص مهمي دارد که زندگي انسانها از آن متأثر است. از مهمترين اين ويژگي ها مي توان به موارد زير اشاره نمود:
1- آب حلال بسيار خوبي است.
2- آب چگالي بالايي دارد و جالب اين است که وقتي يخ مي زند يا حرارت مي بيند، چگالي آن کاهش مي يابد (برعکس ساير مواد).
3- گرماي تبخير آب بالاست، بدين معني که براي تبديل مقدار کمي از آب به بخار، گرماي زيادي لازم است. اين خاصيت براي بدن ما بسيار با اهميت مي باشد. گرماي اضافي بدن با تبخير تنها مقدار کمي از آب بدن از طريق منافذ پوست کاسته مي شود.
4- نيروي کشش سطحي آب به طور شگفت انگيزي زياد است. گهگاه شاهد نشستن حشرات روي سطح آب بوده ايم در اين حالات آب به دليل نيروي کشش سطحي فوق العاده اي که دارد از هم گسيخته نمي شود.
5- بسياري از واکنش هاي شيميايي تنها درحضور آب انجام مي شود. البته پاره اي از مواد با آب مخلوط نمي شوند، مثل ليپيدها و ديگر مواد هيدروکربني. غشاء سلولي که حاوي ليپيدها و پروتئين است، از اين خاصيت آب سود جسته و تعاملات محتويات سلولي را با مواد شيميايي خارج سلولي به دقت کنترل مي نمايد.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14730_1.jpg
نمايي از نشستن حشرات روب آب بدون گسيختگي آن

[M.A.H.S.A]

- يکي از ويژگي هاي منحصر به فرد آب، حالت جامد آن، يعني يخ مي باشد. هنگامي که آب بر اثر سرما به يخ تبديل مي شود، انبساط مي يابد، بدين معنا که حجم بيشتري را اشغال مي کند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14731_1.jpghttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14731_2.jpg

[M.A.H.S.A]

7- يکي ديگر از خصوصيات آب ظرفيت گرمايي بالاي آن مي باشد. ظرفيت گرمايي يک جسم بنا به تعريف مقدار گرمايي است که به جسم داده مي شود تا دمايش 1 درجه سانتي گراد افزايش يابد. مقدار گرمايي که لازم است تا دماي 1 گرم آب را 1 درجه سانتي گراد افزايش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمايي است که براي 1 گرم آهن لازم است.

[M.A.H.S.A]

مصرف آب
تحقيقات آماري در بسياري از کشورها نشان مي دهد که ميانگين مصرف روزانه آب براي هر نفر، حدود 300 ليتر است. در حالي که مصرف نهان آب براي هر نفر، حدود 6000 ليتر و از قرار زير مي باشد:
1-آبياري کشتزارها و تهيه و توليد مواد غذايي 2600 ليتر
2-تأمين انرژي 2400 ليتر
3-منابع و معادن 700 ليتر
4-امور بازرگاني و خدمات 34 ليتر
منبع کمياب
در بسياري از کشورها، آب نوعي منبع استراتژيک محسوب مي شود. بسياري از جنگ ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور ميانه، بر سر به دست آوردن منابع آبي بيشتر صورت گرفت. البته کارشناسان مشکلات بيشتري را هم پيش بيني مي کنند که ناشي از افزايش رشد جمعيت، آلودگي آب ها و گرم شدن زمين مي باشد.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14732_1.jpg
جنگهاي آينده بشري بر سر بدست آوردن منابع بيشتر آب خواهد بود

[M.A.H.S.A]

هيدرولوژي يا آب شناسي (Hydrology)
هيدرولوژي يا آب شناسي از دو کلمه Hydro به معني آب و Logos به معني شناسايي گرفته شده است.
بنا به تعريف هيدرولوژي علمي است که در مورد پيدايش خصوصيات و نحوه توزيع آب در طبيعت بحث مي کند ولي عملاً واژه هيدرولوژي به شاخه اي از علم جغرافياي فيزيکي اطلاق مي شود که گردش آب در طبيعت را مورد بررسي قرار مي دهد. انجمن علوم و فنون ايالات متحده تعريف زير را براي هيدرولوژي برگزيده است:
«هيدرولوژي علم مطالعه آب کره زمين است و در مورد پيدايش، چرخش و توزيع آب در طبيعت، خصوصيات فيزيکي و شيميايي آب، واکنش هاي آب در محيط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث مي کند». بنابراين ملاحضه مي شود که هيدرولوژي دربرگيرنده تمامي موضوعات مرتبط با آب است.

تاريخچه و تکامل آب شناسي
تا جايي که تاريخ نشان مي دهد اولين تجارب آب شناسي مربوط به سومريها و مصريها در منطقه خاور ميانه است به طوري که قدمت سدسازي روي رودخانه نيل به 4000 سال پيش از ميلاد مسيح مي رسد. در همين زمان فعاليت هاي مشابهي در چين نيز وجود داشته است. از بدو تاريخ تا حدود1400 سال بعد از ميلاد مسيح فلاسفه و دانشمندان مختلفي از جمله هومرطالس، افلاطون، ارسطو در مورد سيکل هيدرولوژي انديشه هاي گوناگوني ارائه کرده اند و کم کم مفاهيم فلسفي هيدرولوژي جاي خود را به مشاهدات علمي داده اند.

[M.A.H.S.A]

زيرشاخه هاي هيدرولوژي
هيدرومتئورولوژي (Hydrometeorology)
هيدرومتئورولوژي کاربرد هوا شناسي را در مسائل هيدرولوژي مورد بررسي قرار مي دهد. به عبارت ديگر هيدرومتئورولوژي را مي توان علمي دانست که درباره مسائل مشترک بين هواشناسي و هيدرولوژي بحث مي کند.
ليمنولوژي (Limnology)
علم مطالعه آبهاي داخل خشکي (درياچه ها، برکه ها و...) را ليمنولوژي (Limnology) گويند. در اين رابطه خصوصيات فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي آب موجود در داخل خشکي ها مورد مطالعه قرار مي گيرد.
کرايولوژي (Cryology)
يخ شناسي يا کرايولوژي (Cryology) علمي است که در آن خصوصيات مختلف آب در حالت جامد (برف يا يخ) بررسي مي شود. به بيان ديگر کرايولوژي علم يخ شناسي و بررسي يخچال هاست، هرچند يخچال شناسي نيز امروزه خود علم جداگانه اي را تشکيل مي دهد.
ژئوهيدرولوژي (Geohydrology)
ژئوهيدرولوژي (Geohydrology) به معني هيدرولوژي آبهاي زيرزميني يا علم مطالعه آبها در زير زمين است که در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمين که هيدرولوژي آبهاي سطي گفته مي شود قرار دارد. غالباً دو واژه ژئوهيدرولوژي و هيدرولوژي با هم اشتباه مي شوند، اما در اولي تکيه بر هيدرولوژي و در دومي تکيه بر زمين شناسي مي باشد. در فارسي براي مطالعه آبها در زيرزمين از واژه هيدروژئولوژي استفاده مي شود.
پوتامولوژي(Potamology)
رودخانه شناسي يا پوتامولوژي (Potamology) مسائل مربوط به جريان آب در رودخانه را مورد بررسي قرار مي دهد. در اين رابطه تأکيد بر جنبه هاي فيزيکي موضوع است تا بيولوژيکي آن.
هيدروگرافي (Hydrography)
علم مطالعه وضعيت و خصوصيات فيزيکي آب به خصوص در رابطه با مسائل کشتيراني را هيدروگرافي (Hydrography) گويند. مطالعه جزر و مد در درياهاي آزاد و نوسانات سطح آب و نيز موج شناسي در قلمرو اين علم قرار دارد.
هيدرومتري (Hydrometery)
آب سنجي است که به آن هيدرومتري (Hydrometery) نيز گفته مي شود. هيدرومتري علم اندازه گيري آب و مسائل مربوط به آن مي باشد، در واقع اين علم سنجش هاي مختلف مرکز آب، مقادير جريان و موارد مشابه آن را دربرمي گيرد.
اقيانوس سنجي (Oceanography)
در علم اقيانوس سنجي (Oceanography) خصوصيات فيزيکي، شيميايي، بيولوژيکي و ديگر ويژگي هاي اقيانوس و درياهاي آزاد مورد مطالعه قرار مي گيرد. اين علم خود بخشي از دانش وسيع اقيانوس شناسي (Oceanology) به شمار مي آيد.

[M.A.H.S.A]

کاربردهاي هيدرولوژي
امروزه اين علم در طراحي و طرز عمل سازه هاي هيدروليکي نظير سدهاي ذخيره اي و انحرافي، کانالهاي آبياري و زهکشي و پل، مهندسي رودخانه و کنترل سيلاب، آبخيزداري، جاده سازي، طراحي تفرجگاه مسائل بهداشتي و فاضلاب شهري و صنعتي و زمينه هاي زيست محيطي گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرد.
هر سال به سطح خشکي هاي زمين حدود 110000 کيلومتر مکعب آب به صورت نزولات جوي فرو مي ريزد. در عوض 70000 کيلومتر مکعب آن به صورت تبخيرخارج مي شود. تفاوت اين دورقم 40000 کيلومتر مکعب است که منابع تجديد شونده آب را تشکيل مي دهند. مقدار سرانه آب تجديد شونده در سطح دنيا رقمي حدود 7400 متر مکعب در سال براي هر نفر است، اما اين مقدار بطور يکنواخت تقسيم نشده است.
متخصصان هيدرولوژي رقم مصرف 1000 متر مکعب آب در سال را براي هر نفر مرز کم آبي يک کشور تعيين کرده اند. اين رقم در مصر30، در قطر 40، در ليبي160 و در عربستان 140 متر مکعب در سال براي هر نفر برآورد شده است. همگي اين کشورها جزء کشورهاي کم آب محسوب مي شوند. در ايران اين سرانه 1500 متر مکعب در سال تخمين زده شده است. با اين حساب نمي توان ايران را يک کشور کم آب تلقي کرد. يکي از راههاي سازگاري با خشکي استفاده بهينه از منابع آب است. بايد سعي کرد که تا حد امکان از ريزش هاي جوي، جريان آب هاي سطحي و منابع زيرزميني به نحو مطلوب استفاده شود و اين کار عملي نخواهد بود مگر با شناخت پديده هاي هيدروليکي.

[M.A.H.S.A]

وضعيت آب در کره زمين
هر روزه در حدود 1700 ميليارد ليتر آب مصرف مي شود. 97% آبهاي کره زمين درون اقيانوس ها است و2% آن يخ زده است. ما آب مورد نياز خود را از 1% باقي مانده تهيه مي کنيم که از يکي از دو منبع زير به دست مي آيد:
1- آبهاي زيرزميني
2- سطح زمين (رودخانه ها، درياچه ها و نهرها)
امروزه حدود 117 ميليون نفر، يعني بيش از نيمي از جمعيت امريکا متکي به آبهاي زيرزميني به عنوان منبع آب آشاميدني هستند. اين مسئله نشان مي دهد که چرا کشف آلودگي آبهاي زيرزميني در تمام دنيا موجب بروز نگراني هاي شديدي شده است.

[M.A.H.S.A]

بخش اول:
آبهاي زيرزميني

تاريخچه ژئوهيدرولوژي
کمبود عمومي آب، ازدحام محلي جمعيت و اهميت کشاورزي در مناطق خشک قاره آسيا، سبب شده است که هنر ساختن چاه ها و راهروهاي تراوش آب اول بار در آنجا توسعه يابد. روايات مربوط به آب چاه و احداث آن در نوشته هاي قديمي به فراواني وجود دارد و بالاخص در کتب مقدس انجيل در مورد پيدايش آن صحبت به ميان آمده است.
حفر چاهها در خاور نزديک توسط قواي انساني و يا حيوانات و با کمک قلابها و ساير وسايل دستي اوليه علي رغم اشکالات فراوان انجام شده است. تعداد چاه هاي حفر شده با دهانه بزرگ به طوريکه در برخي از آنها حيوانات چهارپا قادر به رفت و آمد بوده اند، نشانه پشترفت صنعتي مردم آن زمان و اهميت آب به عنوان جزء لاينفکي از زندگي و حيات مي باشد. عمق اين چاه ها به ندرت از 50 متر ***** نموده است. مصريان در 3000 سال قبل از ميلاد در کار حفر چاه در زمين هاي سنگي تبحر داشته اند، حفر اين چاه ها به عمليات سنگبري با دست محدود شده است. چيني هاي قديم که در بسياري از اختراعات پيشرو بوده اند، در ساختن يک مته دوار نيز که تقريباً نظير مته هاي جديد امروزي است، سهيم اند. ماشين هاي حفاري اوليه از چوب ساخته مي شد و از بازوي بشر قدرت مي گرفت. با وجود کند بودن اين نوع حفاري مردم کهن توانسته اند چاه هاي فوق العاده عميقي را که حفر آنها سالها و حتي دهه ها به طول انجاميده است، به وجود آورند.
بزرگترين موفقيت مردم قديم در بهره برداري از آبهاي زيرزميني، ساختن راهروهاي دراز زهکشي يعني «قنات» بوده است که آب را از ته نشست هاي آبرفتي و يا سنگ هاي رسوبي غير متراکم جمع آوري مي نمايد. از قنات ها براي اولين بار احتمالاً در ايران استفاده شده است. امروزه تعداد زيادي از اين قناتها در ايران و افغانستان هنوز مورد استفاده هستند. معروفترين اين قناتها در ايران بوده و در دامنه کوههاي البرز قرار دارد.
به هر حال فن ساختن آن از طرف شرق به افغانستان و از غرب به مصر رخنه نموده است. http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14736_1.jpg
نمايي از يک چاه که در منزل جهت تأمين آب حفر شده استhttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14736_2.jpg
حفر چاه آب بصورت مدرن

[M.A.H.S.A]

روش هاي حفر چاه آب در 100 سال گذشته به سرعت پيشرفت نموده و علت آن تا حدودي مربوط به اطلاعاتي است که از حفر چاههاي گاز و نفت به دست آمده است. مهمترين پيشرفتي که در روش حفر، تاکنون حاصل شده است، مربوط به «روش دوارهيدروليکي» مي باشد. در حفاري هاي اوليه با اين روش، از يک پوشش خارجي کمک گرفته مي شد ولي در حدود سال 1890 متوجه گرديدند که گل سفت (گل حفاري) براي نگهداري ديواره هاي چاه کفايت مي کند، لذا از آن پس استفاده از پوشش خارجي متروک شد. با اين کارايي جديد و با حفاري موفقيت آميز چاه نفت "اسپيندل تاپ" (Spindle Top) در ايالت تگزاس که در سال 1901 توسط روش هاي حفاري دوار به انجام رسيد، در 80 سال گذشته، براهميت اين روش به تدريج افزوده گشت. اگرچه هنر حفر چاه آب هنوز از صنعت حفر چاه نفت کمک مي گيرد، ولي تعداد زيادي از ابداعات از قبيل حفاري دوار معکوس، چاههاي با پوسته شني و دوربين هاي چاه آب، مستقيماً از حفاري چاههاي آب ناشي شده اند.

[M.A.H.S.A]

روش هاي حفر چاه آب در 100 سال گذشته به سرعت پيشرفت نموده و علت آن تا حدودي مربوط به اطلاعاتي است که از حفر چاههاي گاز و نفت به دست آمده است. مهمترين پيشرفتي که در روش حفر، تاکنون حاصل شده است، مربوط به «روش دوارهيدروليکي» مي باشد. در حفاري هاي اوليه با اين روش، از يک پوشش خارجي کمک گرفته مي شد ولي در حدود سال 1890 متوجه گرديدند که گل سفت (گل حفاري) براي نگهداري ديواره هاي چاه کفايت مي کند، لذا از آن پس استفاده از پوشش خارجي متروک شد. با اين کارايي جديد و با حفاري موفقيت آميز چاه نفت "اسپيندل تاپ" (Spindle Top) در ايالت تگزاس که در سال 1901 توسط روش هاي حفاري دوار به انجام رسيد، در 80 سال گذشته، براهميت اين روش به تدريج افزوده گشت. اگرچه هنر حفر چاه آب هنوز از صنعت حفر چاه نفت کمک مي گيرد، ولي تعداد زيادي از ابداعات از قبيل حفاري دوار معکوس، چاههاي با پوسته شني و دوربين هاي چاه آب، مستقيماً از حفاري چاههاي آب ناشي شده اند.

[M.A.H.S.A]

تکامل ژئوهيدرولوژي
عقيده هاي قديمي درباره منشاء آبهاي زيرزميني متعدد و فوق العاده متنوع اند. با اين همه جاي بسي تعجب است که مشاهده مي گردد تئوريهاي جديد به بعضي از فرضيات متقدمين (پيشينيان) نزديک مي گردد. بنابراين مي توانيم منصفانه براي بيان يک عقيده، اسامي مشاهير هيدرولوژئولوژي قديمي را با هيدروژئولوگ هاي عهد حاضر يک جا ذکر نمائيم.
در واقع دو فرضيه اصلي هنوز در زمان ما ارزش خود را حفظ نموده اند که به بيان آنها مي پردازيم:
اولين فرضيه توسط ويترو (Vitruve) بيان گرديده است و بعدها توسط دانشمندان ديگر بسط داده شد. برطبق اين فرضيه وجود آبهاي زير زميني مربوط به نفوذ آبهاي رودخانه اي در زمين تا رسيدن به يک لايه غير قابل نفوذ مي باشد که برروي آن آب موجود در سفره جاري مي شود يا در آن نفوذ مي نمايد. بنابراين وجود آبهاي زير زميني در ارتباط با چرخه کلاسيک آب مي باشد.
فرضيه دوم در سال 1877 توسط فلگر (Volger) به کمک محاسبات دقيق چنين ارائه گرديد که آب زيرزميني ممکن است از تراکم داخلي ناشي از سردشدن هوايي که قبلاً از بخار آب اشباع شده بود، حاصل شود. فلگر که اين نظريه را به پيروي از نظريات ارسطو در اين مورد دنبال ميکرد تنها يک اشتباه مرتکب گرديد. امروزه مشاهدات متعدد صحت نظريات او راتائيد مي نمايند.

هيدرولوژئولوژي و ژئوهيدرولوژي جديد
توسعه در اين علوم در قرن گذشته در سه رشته کم و بيش مجزا انجام شده است:
1) تکميل رابطه زمين شناسي با پيدايش آبهاي زيرزميني
2) بسط معادلات رياضي براي بيان حرکت آب از سنگ ها و مواد رسوبي دانه دانه.
3) مطالعه شيمي آبهاي زيرزميني و يا علم (هيدروژئوشيمي).

آبهاي زيرسطحي به 6 علت ازآبهاي سطحي برترند:
1- آبهاي زيرسطحي عاري از اورگانيسم هاي پتوژنيک بوده و براي مصارف شهري و صنعتي هيچ احتياجي به تصفيه ندارند.
2- آب هاي زيرسطحي دماي تقريباً ثابت داشته و بدين علت در مصارف تبريد از مزيت بزرگي برخوردار مي باشد.
3- اين آب غالباً بي رنگ بوده و عاري از تيرگي است.
4- ترکيب شيميايي اين نوع آب تقريباً ثابت است.
5- انبارش آبهاي زيرسطحي عموماً بيش از آبهاي سطحي مي باشد، بنابراين ذخاير آب زيرزميني خيلي کمتر از آبهاي سطحي تحت تأثير خشکي هاي کوتاه مدت قرار مي گيرند.
6- آلودگي راديواکتيو و بيولوژيک آبهاي زيرزميني بسيار نادر است.
آب زيرزميني، که از طريق تغذيه طبيعي زمين در طي ساليان درازي ذخيره شده است، در بسياري از مناطق که داراي آب سطحي مطمئن نمي باشند، وجود دارد. در بعضي نقاط، توسعه آب زيرزميني به طور عموم با سه ايراد مواجه مي شود:
1- مهم ترين ايراد آن است که در بسياري از مناطق سنگ هاي زيرزميني داراي تخلخل کافي و يا نفوذپذيري کافي براي تسليم مقادير زيادي آب به چاه ها نمي باشند.
2- آب زيرزميني در بعضي مناطق غالباً (نه همواره) داراي مواد جامد معلق بيشتري از آبهاي سطحي در همان منطقه مي باشد.
3- مخارج ايجاد يک چاه عموماً بيشتر از مخارج احداث آبراهه هاي کوچک است. اين امر خصوصاً در مناطقي با بارندگي متوسط يا زياد، صحت خواهد داشت.

[M.A.H.S.A]

تعريف آب زيرزميني
آب زيرزميني (Ground Water) آن قسمت از آب زير سطح زمين است که توسط چاه ها، قنات ها يا گالريهاي زهکشي مي تواند جمع آوري گردد و يا به طور طبيعي از طريق منافذ تراوشي يا چشمه ها در سطح زمين جريان پيدا کند. آب زيرزميني در طي قرون و اعصار منبع آب مهمي بوده است. چاه هاي قديمي را مي توان در صحاري خاور ميانه که مهد اوليه تمدن شمرده مي شوند، پيدا نمود. بعضي از تونل ها يا قنات هاي قديمي هنوز در ايران مورد استفاده قرار مي گيرد. امروزه نيز آب زيرزميني يک منبع آب مهم براي برخي شهرها و صنايع و آبياري در حومه شهرها و مزارع است. آب زيرزميني مانند هر منبع طبيعي ديگر محدود است، از اين رو آب هاي زيرزميني بايد به طور معقول مورد بهره برداري قرار گيرند و از استفاده هاي غير ضروري جلوگيري به عمل آيد و در مقابل آلودگي ها و از جمله از آميخته شدن با آب شور حفاظت شوند.
آب زيرزميني قسمت مهمي از منابع آب شيرين دنيا را تشکيل مي دهد. تخمين هاي کلي منابع آب نشان مي دهد که آب زيرزميني حدود 6/0% کل آب دنيا را تشکيل مي دهد. چون آبهاي زيرزميني پايين تر از 8/0 کيلومتر شور بوده يا استخراج آنها از لحاظ تکنولوژي دشوار و يا از لحاظ اقتصادي گران است، مي توان گفت حجم کلي آب زيرزميني قابل استفاده در حدود 4.2x106کيلومتر مکعب مي باشد. اين مقدار خيلي بيشتر از 0.126x106کيلومتر مکعب آب شيرين ذخيره شده در درياچه ها و رودها است. ذخاير آب يخچال ها و پوشش هاي يخي وسيع ترين حوضه هاي نگهدارنده آب شيرين در سيکل هيدرولوژي جهاني هستند.
در جدول زير انواع آبها و درصد حجم آنها نسبت به کل نشان داده شده است (نيس و فت 1972).http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14738_1.jpg

[M.A.H.S.A]

منشاء و سن آبهاي زيرزميني
بارش هاي جوي منبع اصلي آب شيرين زيرزميني هستند. آب ممکن است به طور مستقيم از جايي که به زمين مي رسد به طرف زيرزمين نفوذ کند يا ممکن است ابتدا از طريق جريان سطحي رودخانه ها و درياچه ها جمع شود و سپس به زمين نفوذ نمايد. آب زيرزميني با منشاء جوي که قسمت جديدي از سيکل هيدرولوژي بوده و به نام (آب نيواري) خوانده مي شود. اصطلاح جديد مربوط به دوره معاصر زمين شناسي است، که ده ها هزار سال را در بر مي گيرد.
قديمي ترين آب زيرزميني که منشاء جوي داشته ولي ميليون ها سال است که از سيکل هيدرولوژي جدا شده آب زنداني (محبوس) ناميده مي شود. اين آب به طور مشخص آن قسمت از آب زيرزميني است که وقتي سازندهاي زمين شناسي تشکيل مي يافته، درآنها وجود داشته است، يعني آبي است که در حين تشکيل رسوبات در بين رسوبات باقي مانده است. آب زنداني غالباً در قسمت هاي عميق حوضه هاي آب زيرزميني يافت مي شود. کيفيت اين آب معمولاً نامناسب است مخصوصاً اگر با رسوبات نمکي يا ساير سنگ هاي تبخيري در تماس بوده باشد. چون آب زنداني توقف زيادي در زيرزمين داشته است ممکن است مسافتهاي زيادي نيز طي کرده باشد، حتي اگر سرعت آن خيلي کند باشد.
آب ژونيل که ژرفا نيز ناميده مي شود (Primitive Water) آبي است که هرگز در سيکل هيدرولوژي شرکت نکرده است. اين نوع آب در درون زمين تشکيل شده و منشاء آتشفشاني يا مواد مذاب دروني دارد. آب ژونيل در نتيجه فعاليت هاي آتشفشاني مي تواند به طرف پوسته زمين جاري شود. در هر صورت، اين آب مواد معدني زيادي در خود دارد و احتمالاً به عنوان منبع آب قابل توجهي به شمار نمي رود (مک گنيس، 1963).
آب هاي ماگمايي شامل آب آتشفشاني (که از مواد مذاب دروني کم عمق جدا شده) و آب پلوتونيک (آتشفشاني) (که از مواد مذاب عميق زمين جدا شده است) مي باشند. http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14739_1.jpg
نفوذ آبهاي سطحي به مناطق فعال ماگمايي

[M.A.H.S.A]

آب دگرگوني آبي است که در فاصله زماني دگرگوني در سنگ ها وجود داشته است. آب دريايي آبي است که از اقيانوس ها به طرف لايه هاي آبدار زيرزميني حرکت کرده است.
در ارتباط با عمر آب زيرزميني مي توان چنين گفت: عمر آب زيرزميني ممکن است از چندين سال يا کمتر تا ده ها هزار سال يا بيشتر تغيير کند. با فرض اينکه 25% بارندگي در ايالات متحده امريکا تبديل به آب زيرزميني مي شود، حجم آب زيرزميني تا عمق 800 متري معادل تغذيه در يک فاصله زماني 160 ساله مي باشد، که نشان دهنده حدود عمر متوسط آب زيرزميني در ايالات متحده و مناطق ديگري با شرايط زمين شناسي و اقليمي مشابه مي باشد.
آب نيواري قديمي غالباً در مناطق خشک پيدا مي شود. در چنين مکان هايي بيشتر آب زيرزميني درحين فواصل زماني پيشين اقليمي با بارندگي زياد تشکيل شده است. تاچر و همکاران (1961) سن تعيين شده با کربن 14 را براي آب زيرزميني لايه هاي آب دار تحت فشار واقع در عربستان صعودي را (که از اعماق 382 متر تا 214 متر نمونه برداري شده) از 20000 سال تا بيشتر از 33000 سال تخمين زده اند.

[M.A.H.S.A]

تقسيم بندي منافذ موجود در سنگ ها از نظر نحوه تشکيل
منافذ اوليه:مجموعه فضاهاي خالي است که همزمان با تشکيل سنگ در آن به وجود آمده است. مثل فضاهاي موجود در بين دانه هاي يک سنگ رسوبي.
منافذ ثانوي: فضاهاي خالي است که در نتيجه فرايندهايي که پس از تشکيل سنگ به روي آن اثر کرده، ايجادشده اند. مقدار فضاهاي خالي را با «تخلخل» بيان مي کنند و بنا به تعريف تخلخل عبارت است از درصد حجم فضاهاي خالي موجود در يک سنگ يا خاک، به حجم کل آن، ميزان تخلخل در سنگ ها و رسوبات متفاوت است و از نزديک صفر تا بيش از 50% درصد تغيير مي کند.
توزيع قائم آب زيرزميني
با بررسي توزيع آب در زير زمين دو منطقه مجزا را مي توان مشخص کرد. يکي «منطقه تهويه» در قسمت بالا و ديگري « منطقه اشباع» در قسمت پايين. در منطقه تهويه قسمتي از منافذ، از آب و قسمتي از هوا پر شده است. ولي در قسمت اشباع تمامي منافذ سنگ يا خاک به وسيله آب اشغال شده است. سطح فوقاني منطقه اشباع را اگر با لايه نفوذ ناپذيري محصور نشده باشد «سطح ايستايي» گويند.

[M.A.H.S.A]

منطقه تهويه
به تدريج که آب از سطح به داخل زمين نفوذ مي کند، بخشي از آن پيش از رسيدن به منطقه اشباع، به علت جاذبه مولکولي بين آب و سنگ و همچنين جاذبه بين خود ذرات، علي رغم نيروي جاذبه زمين، به صورت معلق مي ماند. اين آب را اصطلاحاً «آب معلق» مي نامند. منطقه تهويه را مي توان به سه منطقه کوچکتر تقسيم کرد:
?منطقه آب خاک
اين منطقه در مجاورت سطح زمين قرار گرفته و در برگيرنده ريشه گياهان است و آب لازم براي گياهان را تأمين مي کند. قسمتي از آبي را که وارد اين منطقه مي شود به وسيله گياهان مصرف مي گردد، بخشي بر اثر تبخير به اتسفر باز مي گردد و بقيه از آن عبور مي کند و به قسمت هاي پايين تر مي رود.آبهاي موجود در منطقه آب خاک را به 3 گروه مي توان تقسيم کرد:
•آب هيگروسکپي
رطوبتي است که مستقيماً از هوا جذب مي شود و ورقه نازکي بر روي ذرات خاک تشکيل مي دهد. اين رطوبت فرورفتگي ها و شيارهاي ميکروسکپي ذرات را پر مي کند، چون نيروي چسبندگي هيگروسکپي خيلي زياد است، نمي تواند مورد استفاده گياهان قرار گيرد. اين رطوبت با بخار آب موجود در هوا متعادل مي شود و فقط با حرارت قابل دفع است به وسيله نيروي موئينه يا نيروي گراني حرکت نمي کند.
•آب موئين
به صورت ورقه هاي نازک ممتدي ذرات خاک را احاطه مي کند. اين آبها بر اثر خاصيت کشش سطحي نگهداشته مي شوند و توسط نيروي موئين حرکت مي نمايند. آب موئين مي تواند مورداستفاده گياهان واقع شود.
•آب ثقلي
آبي است که تحت اثر نيروي گرانشي از ميان منافذ سنگ و خاک به حرکت درمي آيد.
?منطقه مياني
در زير منطقه آب خاک قرار گرفته و آب در آن به علت جاذبه مولکولي به صورت معلق است، مگر زماني که آب باران يا آبهاي نفوذي ديگر به آن مي رسد، که در اين صورت آب اضافي به طرف پايين حرکت مي کند. ضخامت منطقه مياني به شرايط محلي بستگي دارد و در مناطق خشک، مثل مناطق مرکزي ايران، ممکن است به صدها متر برسد در حاليکه در مناطق مرطوب، مثل بخش هايي از جلگه گيلان، ممکن است اساساً وجود نداشته باشد. آبهايي که به علت نيروهاي بين مولکولي در منطقه مياني نگهداشته مي شوند، به آب "پوسته اي" معروفند. آب هيگروسکپي و پوسته اي تنها بر اثر تبخير و معيان از خاک خارج مي شوند.
?منطقه موئينه
در مجاورت و بلافاصله در روي سطح آب زيرزميني قرار دارد. در اين محل آبهاي زيرزميني به علت خاصيت موئينگي از مجاري نازک موجود در سنگ ها يا رسوبات به طرف بالا کشيده مي شوند. مقدار صعود آب به قطر اين مجاري نازک بستگي دارد. هرچه رسوبات دانه ريزتر و در نتيجه منافذ و مجاري نازکتر باشند،آب بيشتر بالا خواهد رفت. ضخامت منطقه موئينه معمولاً بين چند سانتي متر تا 2 الي 3 متر است.

[M.A.H.S.A]

منطقه اشباع
بخشي از زمين است که در آن همه منافذ سنگ يا خاک از آب پر شده است. منطقه اشباع منبع واقعي آب زيرزميني است. سطح فوقاني منطقه اشباع که در آن فشار آب مساوي با فشار اتمسفر است «سطح ايستابي» يا «سطح ايستايي استاتيک» گفته مي شود. عمق سطح ايستايي متغير و به تعداد بارش و وضعيت زمين شناسي منطقه بستگي دارد. نوسانات سطح ايستايي در طول سال به مقدار تغذيه منبع زيرزميني و تخليه آن بستگي دارد. حد پايين منطقه اشباع را معمولاً سنگ هايي با نفوذپذيري نسبي کمتر تشکيل مي دهد که اصطلاحا «سنگ بستر» ناميده مي شوند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14778_1.jpg
نمايي شماتيک از زونها اشباع و غير اشباع و ساير وابسته هاي آنها
http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14778_2.jpg
نمايي شماتيک از لايه هاي آزاد و تحت فشار

[M.A.H.S.A]

لايه هاي آبدار
سازندهاي زمين شناسي دربرگيرنده آب که جهت انتقال آب به اندازه کافي قابل نفوذ باشد و مقادير قابل ملاحضه اي از آب را انتقال داده و تأمين کند" لايه آبدار" خوانده مي شود.
معمولاً مواد تشکيل دهنده لايه آبدار ماسه ها و شن يا سنگ ريزه هايي هستند که هنوز سخت نشده اند. اين گونه لايه ها در دره هاي آبرفتي و بستر قديمي رودخانه هاي پوشيده از رسوبات ريز (دره هاي مدفون)، دشت هاي ساحلي، شن هاي روان (تپه شني) و رسوبات يخچالي ديده مي شوند. از اين نظر( لايه آبدار) ، ماسه سنگ ها مواد مطلوبي هستند و سنگ آهک هاي پوک و حفره دار با کانال هاي کنده شده (درنتيجه حل مواد)، غارها و رودهاي زيرزميني و ساير پيشترفتگي هاي کارستي مي توانند لايه هاي آبدار با بده زياد محسوب گردند. ساير سنگ هاي رسوبي (سنگ هاي رسي – آهک هاي پيوسته و غيره) اصولا لايه هاي آبدار مطلوبي را تشکيل نمي دهند. همين امر درمورد گرافيت، گنايس و ساير سنگ هاي کريستالي (بلوري) و متامورفيک نيز صادق است. بازالت ها، گدازه ها و ساير مواد آتشفشاني اگر به اندازه کافي متخلخل و شکاف دار باشند لايه هاي آبدار قابل توجهي را به وجود مي آورند. در مورد گدازه آتشفشاني نيز، اگر حفره هاي کوچک با هم ارتباط داشته باشند، لايه آبدار ايجاد شده بسيار مطلوب خواهد بود.
دو نوع لايه آبدار وجود دارد: آزاد و تحت فشار
لايه هاي آبدار آزاد: شبيه درياچه هاي زيرزميني در موادي متخلخل مي باشند. دربالاي آب زيرزميني لايه رسي و يا ساير مواد محدود کننده وجود ندارد. بنابراين سطوح آب زيرميني به طور آزاد بالا يا پايين مي رود. قسمت فوقاني يک لايه آبدار آزاد سطح سفره آب است، که عبارت از صفحه اي است که در روي آن فشار آب زيرزميني برابر با فشار اتمسفري است. ارتفاع سطح سفره آب عبارت است از سطح آب متعادل در چاه هايي که در لايه آبدار وجود دارند.
اصطلاحات ديگري که براي سطح لايه آب به کار مي برند عبارتند از سطح آزاد و سطح فراتيک. بالاي سطح سفره آب ناحيه ثقلي است، که در آن فشار آب کمتر از فشار اتمسفري است. معمولاً هوا در ناحيه آب هاي ثقلي پيوسته است، به وجهي که لايه هاي آبدار آزاد با اتمسفر در تماس هستند. حد پايين لايه هاي آبدار آزاد طبقه اي است که از خود لايه قابليت نفوذ کمتري دارد. چنين طبقات غير قابل نفوذ ممکن است شامل رس يا مواد ديگر با دانه بندي ريز يا شيست رسي، سنگ آهک سخت، سنگ آذرين يا لايه سنگي ديگري باشد. لايه هاي آبدار آزاد غالباً در دره هاي رسوبي، دشت هاي ساحلي – شن هاي روان (تپه هاي شني) و رسوبات يخچالي پيدا مي شوند. عمق آنها از چند متر (يا کمتر) تا چندين صد متر يا بيشتر فرق مي کند. منبع اصلي آب زيرزميني در لايه هاي آبدار آزاد نفوذ قسمتي از بارش ها مي باشد که اين آب ها از خاک بالاي لايه آبدار، به طور مستقيم (وقتي روي خاک مي بارد) يا به طور غير مستقيم (از طريق جريانات سطحي) نفوذ مي کند و يا از درياچه ها و رودها تراوش مي نمايد. در دره هايي که تحت آبياري قرار دارد آبي که توسط گياهان جذب نشده باشد مي تواند به سوي پايين تر از منطقه ريشه ها نفوذ کند و به لايه آبدار برسد. هنگامي که در يک لايه آبدار آزاد آب زيرزميني توسط عمل پمپاژ به داخل چاه جريان پيدا مي کند سطح آب زيرزميني افت حاصل مي کند و هواي جريان يافته در ناحيه آب هاي ثقلي جايگزين آبي که از خلل و فرج و ساير فضاهاي خالي مواد لايه آبدار در قسمت فوقاني خارج شده اند مي گردد.
آبهاي زيرزميني به طور طبيعي وبه طور کلي تحت اثر وزن خود از نقاط مرتفع به سوي نقاط پست حرکت مي کنند. حرکت افقي آب در زير زمين اغلب بسيار آهسته تر از رودخانه هاست، به نحوي که سرعت آب در رودخانه ها را با متر در ثانيه مي سنجند در حالي که سرعت آبهاي زيرزميني با سانتي متر در روز و حتي متر در سال سنجيده مي شود.

[M.A.H.S.A]

جابجايي آب در زيرزمين
در تجزيه و تحليل حرکت آب زيرزميني، مسير واقعي پرپيچ وخم مولکول هاي آب از خلال منافذ رسوبات و درز و شکاف سنگ ها را به صورت مسيرهاي صافي در نظر مي گيرند، به طوري که گويي مولکول هاي آب مستقيماً از درون ذرات جامد عبور مي کند. خطوط صاف مسير حرکت مولکول هاي آب را اصطلاحاً «خط جريان» مي گويند. جريان آب زيرزميني معمولاً به صورت يکنواخت و ماندگار است. با استفاده از ارتفاع سطح آب در چاههايي که در يک سفره حفر شده اند مي توان «نقشه خطوط هم تراز ايستايي» را تهيه کرد. خطوط تراز آبهاي زيرزميني را خطوط هم پتانسيل نيز مي گويند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14779_1.jpg
مايي شماتيک از نحوه جريان آب زيرزمينيhttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14779_2.jpg
نمايي از شوره زار نتيجه نزديک شدن سطح ايستابي با سطح زمين و عمل تبخير

[M.A.H.S.A]

عوامل موثر در سرعت آب زيرزميني
شيب آبي
شيب آبي يا گراديان هيدروليک بين دو نقطه از سطح ايستايي عبارت است از نسبت بين اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله بين همان دو نقطه است و منعکس کننده کاهش بار ناشي از اصطکاک در طول حرکت آب بين آن دو نقطه مي باشد.
نفوذپذيري
نفوذ پذيري به معني قابليت عبورآب است. نفوذپذيري علاوه بر اندازه فضاهاي خالي سنگ و خاک به ارتباط بين آن فضاهاي خالي با يکديگر نيز بستگي دارد. سنگي که تخلخل زيادي دارد، اگر منافذ آن به هم راه نداشته باشند غير قابل نفوذ خواهد بود. در اغلب شرايط، نفوذپذيري سنگ ها تابعي از وضعيت درزها و شکستگي هاي آنها، از جمله فاصله آنها از يکديگر، مقدار بازشدگي و پرشدگي آنها و بالاخره اندازه حفرات و نحوه توزيع آنهاست. به دليل نامنظم بودن اين اشکال و عدم تداومشان در سنگ، اغلب ممکن است برآورد نفوذپذيري سنگ با خطاي قابل ملاحظه اي همراه شود. نفوذپذيري يکي از مهمترين پارامترهاي تعيين کننده ويژگي هاي مصالح است.

تخليه طبيعي آب از زيرزمين
آبي که در زيرزمين حرکت مي کند، سرانجام به طور طبيعي از زيرزمين خارج مي شود. با نزديک شدن سطح ايستايي به سطح زمين، آب زيرزميني مستقيماً از طريق خاک تبخير مي شود يا جذب گياهان شده و براثر عمل تعريق به اتمسفر باز مي گردد. در پاره اي از نقاط، با نزديک شدن سطح ايستايي به سطح زمين و تبخير آب يک منطقه تبخيري و شوره زار به وجود مي آيد. بخش مهمي از آبهاي زيرزميني مستقيماً وارد آبهاي سطحي يعني رودخانه ها، درياچه ها و درياها مي شود. رودخانه هايي که آبهاي زيرزميني را زهکشي مي کنند «رود زاينده» يا آبزا ناميده مي شوند.

[M.A.H.S.A]

فرسايش و رسوبگذاري توسط آبهاي زيرزميني
آبهاي زيرزميني در ضمن حرکت خود تغييرات زيادي را به وجود مي آورند. آبهاي زيرزميني به علت سرعت بسيار کم نمي توانند، همانند رودخانه ها، از راه سايش با کندن مستقيم سنگ ها باعث فرسايش زمين شوند، ولي قادرند به تدريج مقادير بسيار زيادي از مواد را حل کرده با خود ببرند و در مقاومت مواد تأثير منفي بگذارند. در شرايط مناسب با اتصال مجراهاي انحلالي و بزرگتر شدن آنها «غار» تشکيل شده و جريانهاي رودخانه اي زيرزميني ايجاد مي شود.عمل انحلال بيشتر در امتداد (درزه - درزها)، گسل ها يا سطوح لايه بندي سنگها، مخصوصاً سنگ هاي آهکي، انجام مي شود.
مواد محلولي که به وسيله آبهاي زيرزميني جابجا مي شوند ممکن است با تغيير شرايطي چون تغيير فشار و دما، افزايش مواد محلول، تبخيرآب، فعاليت باکتريها و غيره، در نقاط ديگري، بار ديگر رسوب کنند. به اين ترتيب ممکن است موادي مثل کربنات کلسيم، سيليس و اکسيدآهن در لا به لاي رسوبات ديگر ته نشين شوند ذرات ناپيوسته آن رسوبات را به هم بچسبانند و سنگ متراکم و يکپارچه اي را به وجود آورند که به اين مواد اصطلاحاً «سيمان» گفته مي شود. مواد محلولي که به وسيله آبهاي زيرزميني حمل مي شوند، گاهي ممکن است جانشين مواد ديگر شوند، يعني آب زيرزميني همزمان با حل کردن مواد موجود، مواد جديدي را به جاي آن ته نشين سازد.
وقتي آبهاي زيرزميني در سطح زمين ظاهر مي شوند ممکن است بخشي از مواد محلول خود را در محل ظهور باقي بگذارند. اين گونه رسوبات، به خصوص به وسيله چشمه هاي معدني فراوان تشکيل مي شود. يکي از رسوباتي که در دهانه اغلب چشمه هاي معدني يافت مي شود، کربنات کلسيم است. گاهي کربنات کلسيم ممکن است در دهانه چشمه ها بر اثرخروج گاز CO2 حفره دار شده باشد، که در اين صورت تراورتن ناميده مي شود. تراورتن به دليل سهولت دسترسي و سادگي برش، به مقدار زياد به عنوان روکار بناها مورد استفاده قرار مي گيرد.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14780_1.jpg
نمايي از غار ايجاد شده توسط عمل خورندگي آبهاي زيرزميني در سازندهاي آهکي

[M.A.H.S.A]

محل استقرار آب زيرزميني
آب پس از ورود به زمين، فضاها و منافذ موجود در خاک را اشغال مي کند. منافذ موجود در خاک اغلب کوچک و درارتباط باهم هستند. در سنگ ها، درزها و شکستگي هايي وجود دارد که فضاهاي لازم را براي آب زيرزميني به وجود مي آورد. گاهي در بعضي از سنگ ها فضاهاي خالي بزرگي يافت مي شود. در پاره اي از سنگ ها منافذ سنگ ممکن است با هم ارتباط نداشته باشند و در نتيجه آب در درون سنگ قادر به حرکت نباشد.
http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14740_1.jpg

[M.A.H.S.A]

آبهاي بارشي- چرخه آب
منشاء آب هاي فرورو که ناشي از چرخه آب در طبيعت است، درياها و اقيانوس ها مي باشد که وسعت آنها را به 365 ميليون کيلومتر تخمين زده اند. چنين سطحي برابر با 73% سطح کره زمين مي باشد. از طرفي انتقال حرارت که توسط پرتوافکني خورشيد صورت مي گيرد، روزانه باعث تبخير 2 تا 3 ليتر آب در هر متر مربع مي گردد. در صورتي که به چنين رقمي استناد شود مقدار آبي که در طول يک روز در کره زمين به صورت بخار درمي آيد حدود 1012 مترمکعب (يعني برابر هزار ميليارد متر مکعب) برآورد مي گردد. در نتيجه پرتوافکني خورشيد، بخشي از آب درياها و قاره ها به بخار تبديل مي شود که به اتمسفر صعود مي نمايد. اين بخار در هوا، داراي بخشي است که متأثر از درجه حرارت سطح آب مولد مي باشد. به اين ترتيب که در يک درجه حرارت معين، هرمتر مکعب هوا حداکثر چند گرم از آب تبخير شده را در خود نگه مي دارد. بعداً وقتي چنين هوائي سرد مي شود، ريزش آب به صورت باران يا برف آغاز مي گردد. به طور خلاصه از تمام اين کيفيات، ريزش آب به صورت باران يا برف نتيجه مي شود. لازم به تذکر است که اين بارش در بعضي از موارد بايستي برانگيخته شود حتي اگر شرايط درجه حرارت و وضع رطوبتي هوا مساعد و مطلوب باشد. در حقيقت براي ايجاد توده هاي مايع يا جامد، مي بايست در اتمسفر هسته هاي تراکمي وجود داشته باشد. در ارتفاعات بالا، ابرهاي اشباع شده از بخار آب نادر نيستند. اين ابرها قادرند در نتيجه يک تراکم محلي مقادير متنابهي آب يا يخ به صورت نزولات جوي به سطح زمين ببارند. بنابراين هوا عامل اصلي انتقال آب بارندگي است، در اثر عبور از روي درياها و آب هاي قاره اي و در نتيجه حرکات جانبي و صعودي، مناطقي از اتمسفر به حرکت درمي آيد که حائز شرايط مساعد براي باريدن بخشي از آب هاي درخود باشد.
در صورتي که درجه حرارت هواي مجاور سطح زمين به قدر کافي پايين باشد، آبي که به صورت برف نازل مي شود، باقي مي ماند و تشکيل يخچال کوهستان هاي بلند را مي دهد يا باعث تغذيه سفره هاي عظيم يخ که نواحي قطبي را مي پوشانند مي گردد. اين آب ها سرانجام هنگام تابستان که درجه حرارت بالا مي رود دوباره به حالت مايع باز مي گردند.در فصل تابستان قسمتي از توده هاي برف يا يخ بدون گذشتن از حالت مايع مستقيماً در اتمسفر بخار مي شوند. يخچال هاي کوهستان و يخچال هاي قطبي به دنبال ذوب دائمي سطح قاعده خود بر اثر فشار به طرف دره ها و يا درياها جا به جا مي شوند. گاهي چنين ذوبي، انجمادي به دنبال ندارد و بدين ترتيب سيل هاي واقعي زيريخچالي تشکيل مي گردد و در صورتي که زميني که روي آن جريان دارد قابل نفوذ بوده باشد، نقش مهمي را در تغذيه سفره هاي آب زيرزميني، به ويژه زير جرياني (Underflow) ايفا مي نمايد. هم چنين گاهي اين سيلاب روي يک زمين غير قابل نفوذ جاري گشته که در اين صورت از قاعده يخچال خارج مي شود.
وقتي که آب به شکل باران بر سطح زمين نازل مي شود، که رايج ترين مورد مي باشد، به سه قسمت تقسيم مي گردد. بخشي از آن تبخير شده مجدداً به چرخه جديد آب باز مي گردد. اين تبخير يا بلافاصله صورت مي گيرد يا اين که به وسيله عمل موجودات زنده، گياهان و جانوران به تعويق مي افتد. يک بخش ديگر نفوذ مي کند و اين بخش منظور مورد نظر ما مي باشد زيرا که براي تغذيه آب هاي زيرزميني به کار خواهد رفت. سرانجام قسمت سوم جاري شده، به جريان هاي آب ملحق گرديده، به دريا باز مي گردد.
سهم هريک از سه قسمت تبخير، نفوذ، جريان که مجموع آنها نمايانگر توده آبي است که حقيقتاً باريده است، بسيار متغير مي باشد. نفوذ که به ويژه منظور مورد نظر ما مي باشد بستگي به شرايط بارندگي دارد. براي مثال بارانهاي ريز قطره و طولاني بيشتر از بارانهاي رگباري نفوذ مي نمايند. هم چنين ماهيت زمين نقش بسيار مهمي را در نفوذ آب به درون آن ايفا مي نمايد. در يک شبکه کارستي، آب به طور کامل نفوذ مي نمايد، ليکن اين اتفاق محدود به مناطقي با وسعت کم مي باشد. آب حاصل از ذوب برف و يخ در صورتي که ذوب به کندي صورت گيرد (زمستان)، بيشتر از فصل بهار نفوذ مي کند، زيرا در اين فصل تبخير آب درنتيجه پرتوافکني خورشيد رو به فزوني مي گذارد. پوشش گياهي خاک باعث سهولت تبخير آب مي شود، هم چنين به احتمال زياد نفوذ آب را آسان مي نمايد.

[M.A.H.S.A]

نفوذ آب در زمين
در اين بخش به طور مختصر به چهار گروه از سنگ ها اشاره خواهد شد که در مقابل پذيرش آبهاي سطحي داراي ويژگي هاي متفاوتي هستند. اين گروه ها عبارتند خواهند بود از:
1- سنگ هاي فشرده با شکاف هاي باريک:
شکاف اين سنگ ها که اغلب از سنگ هاي آذرين يا دگرگوني مي باشند، نسبتاً بندرت عميق مي باشد. به هر صورت به نظر نمي رسد آبي که در اعماق اين سنگ ها يافت مي شود در ارتباط مستقيم با شکاف هاي سطحي آن ها بوده باشد.
2- سنگ هاي فشرده با شکاف هاي عريض و غارها:
زمين هاي آهکي نمونه هاي خوبي از اين گروه سنگها مي باشند. شکاف هاي سطحي اين سنگ ها متعدد بوده، براثر عمل شيميايي آب هاي جاري عميق گشته اند. آب باران که کم و بيش سرشار از گاز کربنيک مي باشد سنگ آهک را که به ويژه از کربنات کلسيم تشکيل شده است در خود حل مي نمايد. بدين ترتيب بي کربنات کلسيم تشکيل مي گردد که قابليت حل آن بستگي به فشار گاز کربنيک و درجه حرارت هواي محيط دارد. شکاف هاي سطحي در عمق به شبکه هايي که بعد و گسترش آن ها به ميزان حلال بودن آب هاي نفوذي بستگي دارد متصل مي گردند. در اغلب غارهاي واقعي به جريان هاي زيرزميني آب برخورد مي نماييم. در سنگ هايي با شکاف عريض، اصولاً جريانهاي آب استقلال دارند يعني به طور مستقل از يکديگر جريان دارند. زمين هاي آهکي، گچي، گاهي ماسه سنگ ها و ندرتاً مارن ها داراي چنين ويژگي هايي مي باشند.
3- سنگ هاي متخلخل و قابل نفوذ:
اين سنگها در واقع تشکيل مناطقي را مي دهند که در آنها آب هاي زيرزميني ويژگي هاي حقيقي سفره را دارا مي باشند. ماسه سنگ ها و انواع مختلف شن ها اين نوع قابليت نفوذ را از خود نشان مي دهند.
4- سنگ هاي متخلخل و غير قابل نفوذ:
اين نوع از سنگ ها به واسطه ريز بلوربودن و ظرفيت ويژه شان در جذب آب، مشخص مي گردند. کامل ترين آنها خاک هاي رسي است يعني سيليکات هاي آلومين هيدراته که قادرند علاوه بر آبي که در ترکيب خود دارند (آب تبلور) مولکول هاي زياد آب را جذب نمايند. از اين امر نتيجه ميشود که رس هاي جاذب رطوبت که مقادير مهمي از آب را در خود نگه مي دارند، عملاً خصوصيت نفوذناپذيري را نسبت به جريان سطحي حفظ مي نمايند.
در طبقه بندي که شرح آن گذشت، دو نوع از سنگ هاي غير قابل نفوذ و دو نوع ديگر از سنگ هاي قابل نفوذ معرفي گرديد. در رده سنگ هاي غيرقابل نفوذ سنگ هاي ناپيوسته که طبيعتاً جاذب رطوبت هستند و آب را نگه مي دارند (رس) وهم چنين سنگ هايي که فشرده و متصل بوده، شکاف هايشان به سرعت به وسيله تجزيه خود آنها پر مي گردد جاي مي گيرند. گرانيت ها در صورتي که داراي شکاف هاي عريض نباشند و همچنين فلدسپات ها همانند سنگ هاي غيرقابل نفوذ عمل مي نمايند، معذالک همان طور که از نظر گذشت امکان ذخيره شدن مقادير متنابهي آب در گرانيت ها و گنيس ها وجود دارد.
در رده سنگ هاي حقيقتاً قابل نفوذ، دو گروه بزرگ تشخيص داده مي شود. زمين هاي داراي قابليت نفوذ کم مانند زمين هاي شني و زمين هاي داراي قابليت نفوذ زياد، مانند زمين هاي آهکي. زمين هاي گچي به ويژه ماسه سنگ ها ممکن است حائز صفاتي بين دو نمونه آخري اين رده بندي بوده باشد.
اختلاف اساسي بين دو سنگ پيوسته مانند گرانيت و آهک در کيفيت عمل آب بر روي سطوح آن ها مي باشد. فرآورده هاي حاصل از تجزيه گرانيت عموماً شکاف ها را پر مي نمايند، برعکس، باقي مانده حاصل از آهک زدايي زمين هاي آهکي بسيار کم اهميت تر از توده سنگي مي باشد که تحت تأثير فرسايش شيميايي قرار گرفته است. از اين امر تعريض تدريجي حفره هاي اوليه و تشکيل شبکه هاي زيرزميني عميق و پيوسته در آهک نتيجه مي شود.

[M.A.H.S.A]

زمين هاي داراي قابليت نفوذ زياد:
در اين بخش مي بايست سنگ هايي را که تجزيه آنها، باقي مانده قابل ملاحظه اي بر جاي مي گذارند مانند (شيست ها، گرانيت ها و ماسه سنگ ها)، از سنگ ها و زمين هايي که برعکس مانند زمين هاي آهکي و گچي بر اثر آب هاي گاز کربنيک دار قسمت اعظم شان به حالت محلول در مي آيند از يکديگر تميز دهيم. در حالت اول در اکثر موارد شکاف ها پر مي شوند و درنتيجه اين زمين ها مانند زمين هاي غيرقابل نفوذ عمل مي نمايند. در حالت دوم اهميت مواد باقي مانده ناشي از انحلال نسبت به حجم سنگ حل شده ناچيز است و شکاف هاي سطحي که در ارتباط باشکاف هاي عميق مي باشند دائماً بزرگتر مي شوند. زمين هاي آهکي در سطح خود داراي تعداد بي شماري نقاط جذب آبهاي سطحي مي باشند که گاه در يک منطقه متمرکز هستند و گاه به صورت پراکنده مي باشند. سطوح آهک ها مانند غربال با شبکه هاي بسيار عريض عمل مي نمايند که دائماً براثر عمل شيميايي آب ها تعريض مي گردند. بنابراين در سنگ هاي آهکي که به علت ماهيت سنگ شناسي خود غيرقابل نفوذ هستند، ليکن به صورت سنگ قابل نفوذ تلقي مي گردند، قاعده اي وجود دارد که عبارت از پخش بسيار نامنظم شبکه هاي هيدرولوژيکي زيرزميني مي باشد. معذالک حالاتي وجود دارند که در آنها وضع رسوبگذاري به دنبال يک تحول تکتونيکي مناسب باعث قرار گرفتن آهک شکاف دار بين لايه هاي غيرقابل نفوذ گرديده است. نفوذ آبها در چنين موارد ويژه و نادري بستگي به سطح سفره آب زيرزميني دارد که در آهک تشکيل گرديده است. در آهک ها همانند واريزه هاي سنگي از انواع مختلف که اهميت زيادي پيدا مي کنند، همان طوري که ديديم نقش هوايي که از اعماق مختلف عبور مي نمايد مهم مي باشد. آب هاي متراکم شده بر اثر تغيير درجه حرارت هوا يا به طريقي محدودتر بر اثر افزايش فشار اتمسفر در محيط اشباع شده روي ديوارهاي سنگي ريزش کرده، همانند آب هاي جاري به شبکه هاي عميق که به منزله جمع آوري کننده جريان ها مي باشند ملحق مي گردند. معذالک نفوذ آب درآهک مشروط بر آن است که آهک از قبل شکاف برداشته باشد. اگرتحول اين سنگ، براي مثال دگرگوني آن، شکاف ها يا سطوح لايه بندي را از بين برده باشد، عملاً غيرقابل نفوذ نخواهد بود. بدين سبب مرمر که آهک دگرگون يافته است بسيار کمتر از آهک شکاف دار در اعماق مورد نفوذ آب هاي فرورو قرار مي گيرد. زمين هاي گچي که داراي شکاف هاي کم تر از زمين هاي آهکي ولي متخلخل مي باشند و گاهي ماسه سنگ داراي خصوصياتي بين زمين هاي کارستي و زمين هاي داراي قابليت نفوذ کم مي باشد.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14784_1.jpg
نحوه نفوذ آب به واحدهاي آهکيhttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14784_2.jpg
نفوذ آب در يک منطقه رسي

[M.A.H.S.A]

تأثير عوامل خارجي بر روي نفوذ آب در خاک:
وقتي زمين عريان باشد، سنگ خود مانعي را در مقابل نفوذ آب ايجاد مي کند، در صورتي که پوشيده از رستني ها باشد، پوشش گياهي به ويژه اگر در مجاورت بلافصل زمين باشد، قسمت مهمي از آب ها را نگه ميدارد. رستني ها حائز دو نقش مهم مي باشند: يکي مربوط به جذب يک قسمت اضافي از آب هاي نزولي است و ديگري مربوط به پس دادن مقداري از آن که کم تر از مقدار قبلي است. در هر صورت، نقش آن ها تنظيم کنندگي به منتهاي درجه است. اين پوشش سهم جريان هاي سطحي ناهنجار را بسيار کم مي کند و در عوض سهم تبخير را افزايش مي دهد. عمل تنظيم کننده پوشش گياهي در مناطق کارستي بازهم مشهودتر از مناطقي مي باشد که قابليت نفوذ منظم دارند. حذف پوشش گياهي از روي يک کاوس (کاوس نام جلگه هاي حواشي جنوب غربي سون مي باشد که از تشکيلات آهکي مي باشد) يا يک کارست ممکن است فاجعه آميز باشد.
همچنين رژيم باران ها بر جذب آب، اثر بسيار مهمي دارند. باران هاي شديد که به وسيله دوره هاي خشکي از يکديگر مجزا مي شوند، به اندازه اي نفوذ نمي کنند که بتوانند از تبخير رهايي يابند. براي آب هاي زيرزميني عايدي از اين منبع اغلب ناچيز مي باشد. برعکس باران هاي طولاني حتي با برخاب (دبي) کم موفق به اشباع نمودن غيرقابل نفوذترين خاک ها مي گردند.
در فصل تابستان بارندگي هاي شديد باعث طغيان رودخانه ها مي شوند و درجه حرارت سطحي زمين باعث تشديد در تبخير آب ناچيزي مي شود که در خاک نفوذ کرده است. برعکس در مواقع ديگر در پائيز و در زمستان خاک اشباع مي گردد و رودخانه ها در نتيجه دخالت جريان زيرزميني آب ها تا سرچشمه هايشان تغذيه اي کم تر ولي منظم دارند.
بدين ترتيب برطبق آزمايش«پ- رسو (P.Russo)» در زمين هاي شني و رسي، باران هاي رگباري که به وسيله دوره هاي خشکي از يکديگر مجزا مي شوند، هيچ گونه تأثيري بر روي سفره هايي به عمق 3 متر ندارند، در صورتي که باران هاي ريز و طولاني که ريزش هاي کم اهميت تري نسبت به نزولات قبلي دارند سطح سفره را به مقدار بسيار قابل ملاحظه اي بالا مي آورند. همچنين تبخير آب روان که در مجاورت سطح زمين نگه داشته مي شود باعث تشکيل رسوبات نمکي مختلف مي گردد (نمک طعام، ژيپس، نيترات ها و غيره). هم چنين مي توان تصور نمود که اين آب به طرف ترازهاي پايين تر منتشر مي گردد، به عبارت ديگر به سمت طبقاتي که نسبتاً سردتر از سطح زمين در فصل تابستان مي باشند يعني سطح زميني که مي تواند به حرارتي بيش از50- درجه سانتي گراد برسد.
در زمين هاي کارستي عدم نگهداري آب به دليل ويژگي يکپارچه بودن سنگ است که در اين حالت عمل گرم شدن هاي سطحي را از نقطه نظر هيدرولوژيکي محدود مي نمايد.

[M.A.H.S.A]

اختصاصات آبهاي زيرزميني
ويژگي هاي فيزيکي آبهاي زيرزميني
1- درجه حرارت
به طور کلي آب هاي زيرزميني از ثبات درجه حرارتي بهره مند هستند که آبهاي جاري سطحي نمي توانند از آن برخوردار باشند، زيرا اين آب ها تحت تأثير عوامل تبخيري، تبادلات حرارتي با هواي خارج و خاک سطحي، تشعشعات خورشيدي و … مي باشند.
درجه حرارت آب سفره ها (زمين هايي با قابليت نفوذ کم) را مي توان از درجه حرارت آب محتوي در شکاف سنگ ها (زمين هاي داراي قابليت نفوذ زياد مثلاً زمين هاي آهکي) از يکديگر تميز داد.
آب سفره ها داراي درجه حرارتي هستند که بستگي به گسترش و نفوذ سفره در زير زمين دارد. اگر سفره اي با گسترش بسيار و در عمق زياد بين زمين هاي غيرقابل نفوذ قرار داشته باشد و در صورتي که سرعت جريان آب زيرزميني چندان زياد نباشد، مي توان به طور تقريب درجه حرارت آن را بر طبق قانون زمين گرمايي که به خوبي شناخته شده است و قابل اعمال براي زمين هاي فشرده مي باشد، بيان نمود. درجه حرارت بخش هاي زيرزميني، بعد از مناطقي که تابع تغييرات درجه حرارت سطح زمين مي باشد (چندين متر براي تغييرات درجه حرارت روزانه، حدود 30 متر براي تغييرات درجه حرارت ساليانه) به ازاي هر 33 متر عمق 1 درجه افزايش مي يابد. بدين ترتيب آب سفره اي که بسيار به کندي در يک لايه قابل نفوذ واقع در عمق 100 متري عبور مي نمايد، اگر مستقيماً توسط نفوذ هاي سطحي تغذيه نگردد، درجه حرارتي برابر دو تا سه درجه بالاتر از درجه حرارت زمين فشرده اي را خواهد داشت که در عمق 30 متري سطح زمين قرار دارد.
در حقيقت درجه حرارت منطقه اي که داراي عمق سي متر است، در زمستان همانند تابستان تقريباً ثابت بوده، نمايانگر درجه حرارت متوسط محل مي باشد. اين درجه حرارت به منزله درجه حرارت مبناء براي محاسبه درجه حرارت زيرزميني قسمت هاي عميق تر به کار مي رود و مي توان قانون دوبره را در مورد آن اعمال نمود.
آب سفره هاي زيرزميني اغلب با تأخير زماني، تغييرات درجه حرارت سطحي را منعکس مي نمايند. اين امر ناشي از آن است که سفره آب زيرزميني در عمق کمي قرار دارد و ظرفيت حرارتي آن به ميزان کافي نيست تا در تبادلات حرارتي که توسط جريان آب زيرزميني به آن تحميل شده است، بدون تغيير محسوس در حفظ درجه حرارت خود مشارکت نمايد.
بسياري از چشمه ها درجه حرارتشان 5 تا 6 درجه يا حتي بيشتر از آن، بين زمستان و تابستان تغيير مي نمايد. اغلب، حداقل درجه حرارت چشمه ها که حداقل درجه حرارت زمستان را منعکس مي نمايد، چندين ماه نسبت به آن تأخير دارد. هم چنين گاهي سفره ها در بعضي از نقاط، ناهمگني هايي در درجه حرارتشان نشان مي دهند که مقدار آن ناچيز بوده ولي بدون ترديد حاکي از نوعي ارتباط بين آب سطحي با سفره آب زيرزميني دارد.
هم چنين آب سفره هاي واقعي، يعني چشمه هايي که در مجاورت رخنمون يک لايه قابل نفوذي که در هواي آزاد گسترده مي باشند، از آبي که در آبرفت هاي دره هاي رودخانه اي پيدا مي شود از يکديگر قابل تشخيص مي باشند. تغييرات درجه حرارت آب هاي حاصل از منشاء اخير، کم و بيش تابع نوسانات حرارتي آب هاي سطحي مي باشد.
2- راديواکتيويته آب هاي زيرزميني
به طوري که عموماً تصور مي شود، راديواکتيويته آب هاي زيرزميني مختص آب هاي معدني و گرم (Thermal) نيست و اين آب هاي بسيار عميق نيز نيستند که هميشه داراي بيشترين مقدار راديواکتيويته مي باشند. مواد راديواکتيو در تمام آبهاي زيرزميني وجود دارد ولي ميزان آن بسيار متغير است و مقدار آن وابسته به شرايط سفره و سنگهاي دربرگيرنده مي باشد.
3- قابليت هدايت الکتريکي
قابليت هدايت الکتريکي آب ها اطلاعات با ارزشي راجع به غناي الکتروليتي محلول در آن ها در اختيار مي گذارد. اندازه گيري آن اطلاعات سريعي را به دست مي دهد که تجزيه هاي شيميايي بسيار طولاني تر آن را تائيد و به طور دقيق معين مي نمايد. به ويژه شناسايي قابليت هدايت الکتريکي يک آب در نقاط مختلف مسير زيرزميني باعث مي شود که به راحتي تبادلات شيميايي و يا دخالت آب هاي خارجي آشکار گردند.

[M.A.H.S.A]

4- شفافيت
شفافيت آبهاي جاري اکثراً برحسب برخاب (دبي) آن ها در تغيير مي باشد. برعکس، بعضي از آبهاي زيرزميني به ويژه آب حاصل از سفره هاي آب زيرزميني به کمک تصفيه اي که در زمين داراي قابليت نفوذ کم انجام مي شود، شفاف مي ماند. آب حاصل از تشکيلات آهکي داراي صفاتي بين آب جاري و سفره آب مي باشد. همه اين حالت بستگي به تحول زمين آهکي دارد. يک توده کارستي جوان با شکاف هاي بزرگ که حاوي کمي رسوبات داخلي مي باشد، از يک توده کارستي قديمي که قسمت مهمي از آن بر روي قاعده نفوذ ناپذيرش تخريب يافته است، تصفيه کنندگي کم تري دارد. يک آهک دولوميتي که مواد برجاي مانده زيادي از کلسيت زدايي ايجاد مي نمايد، بسيار بيشتر از يک آهک خالص شکاف دار تصفيه کننده است.
به طور کلي آب حاصل از زمين هاي آهکي ممکن است به هنگام نزولات اتمسفري کدر گردد. برعکس، توده گرانيتي داراي قابليت نفوذ زياد به کمک مواد برجا مانده بسيار فراواني که حاصل تخريب آن مي باشد عمل تصفيه کنندگي نسبتاً خوبي دارد. کدورت آب حتي به طور موقت ويژگي بسيار مهمي مي باشد. زيرا آبي که کدر باشد ممکن است از نقطه نظر باکتريولوژيکي مورد سوءظن قرار گيرد. از اين نظر نبايست آبي را که در محل ظهورش در هواي آزاد کدر مي باشد و آبي را که بعد از مدتي، رسوب ناشي از تحول شيميايي بر جاي مي گذارد با يکديگر اشتباه کنيم. مورد اخير مربوط به آب هاي آهن دار و منگنز دار مي باشد که اکثراً از نظر باکتريولوژيکي پاک بوده، بخشي از هيدروکسيد هاي خود را درنتيجه فرارگازکربنيک (اضافه شدن ph) و اکسيداسيون رسوب مي دهند. امروزه کدورت يک آب با دقت توسط روش هاي کلريمتري و نفلومتري اندازه گيري مي شود.
5- رنگ
رنگ آبها به طور کلي يک پارامتر بسيار نامحسوس مي باشد، مگر وقتي که حاوي املاح آهن باشند. معذالک در ضخامت کافي به راحتي مي توان آب حاصل از توده هاي عاري از آهک را که مختصري زرد يا قرمز رنگ مي باشند (در نتيجه آهن و اسيد هوميک)، از آب هاي حاصل از زمين هاي آهکي که داراي رنگ سبز بسيار مشخص مي باشند از يکديگر تميز داد.
6- طعم
طعم آب بستگي به املاح و گازهايي دارد که به صورت معلق يا محلول دربردارد. ذائقه کم و بيش به املاح مختلف حساس مي باشد. وجود چند ميلي گرم آهن يا مس در يک ليتر آب قابل تشخيص است، در حالي که چند صد ميلي گرم کلرور سديم بر ذائقه تأثير نمي گذارد.
7- بو
آب هاي زيرزميني معدني و گرم به طور کلي اگر قابل شرب باشند بي بو هستند، برعکس آبي که منشاء باتلاقي يا حتي درياچه اي دارد، در صورتي که به قدر کافي تصفيه نشده باشد بوي هيدروژن سولفوره مي دهد. اين بو ناشي از تجزيه مواد آلي مي باشد. به علاوه خاطر نشان مي کنيم که اين بو با بوي آب هاي سولفوره معدني (ترمال) که از منشاء اعماق زمين مي باشد متفاوت است. آب هاي اخير توسط مواد آلي آلوده نگرديده اند.
گاهي مواد آلي الزاماً نشانه آلودگي ميکروبي نمي باشند، آب هاي خرمائي رنگ و بدبو از منشاء طبقات توربي و يا ليگنيتي در اين رده قرار دارند، در صورت احتياج مبرم مي توان از اين آب ها براي شرب استفاده نمود.

[M.A.H.S.A]

ويژگي هاي شيميايي آب هاي زيرزميني
املاح در آبهاي زيرزميني
هر چشمه داراي ترکيب شيميايي معيني است که حاصل عبور از مناطق زيرزميني و لايه هاي مختلفي است که از آنها عبور نموده، مواد مختلفي را به آن تفويض کرده يا با آن مناطق، مواد گوناگون را مبادله نموده است. ترکيب شيميايي يک آب و پايداري اين ترکيب در درجه اول اهميت قرار دارد.
املاح قليايي در آب بسيار فراوانند، کلرورها و به ويژه کلرور سديم تقريباً هميشه در آب ها وجود دارد، اما مقدار آن به ميزاني است که اکثراً براي شرب انسان و آبياري قابل قبول مي باشد. سولفات هاي قليايي نيز در آب وجود دارند، اما وجود آنها در آبهاي زيرزميني نادرتر است. به طورکلي املاح سديم که نتيجه تخريب سنگ ها مي باشند راحت تر از املاح پتاسيم به حالت محلول درمي آيند.
املاح قليايي خاکي، کربنات کلسيم همراه با سولفات کلسيم مهمترين عنصر معدني آب هاي زيرزميني را تشکيل مي دهند.
به طور کلي در آب چشمه ها مقدار سولفات کلسيم کم تر از يک صد ميلي گرم در ليتر مي باشد. ليکن بعضي از آبها، يعني آب هايي که از سولفات کلسيم غني مي باشند، اين ماده را به ويژه از جريان آبي که از مجاورت طبقات ژيپسي يا انيدريدي در زير زمين مي گذرد، دريافت مي دارند. چنين آبهايي ممکن است تا دو گرم سولفات کلسيم در يک ليتر به حالت محلول داشته باشند.
در آب هاي حاصل از زمين هاي آهکي، کربنات کلسيم که به علت وجود گاز کربنيک در آب به حالت محلول نگه داشته شده است، از نظرکمي از اولويت ويژه اي برخوردار است، اگر نخواهيم بگوئيم که تنها عنصري است که در آبهاي زيرزميني يافت مي شود (150 تا 400 ميلي گرم در ليتر). سختي آب ناشي از وجود املاح قليايي خاکي به ويژه املاح کلسيم و منيزيم مي باشد (نمک اخير به مقدار کمتري در آبهاي زيرزميني وجود دارد). به علاوه بايد سختي موقت و سختي دائمي را از يکديگر تميز داد. سختي موقت ناشي از حضور کربنات ها مي باشد. اين املاح در نتيجه حرارت رسوب مي نمايند و گاز کربنيکي که آنها را به حالت محلول نگه مي دارد در اين حالت فرار مي کند. سختي دائمي ناشي از وجود سولفاتهاست که تا حرارت صد درجه سانتي گراد محلول مي ماند، مشروط بر آنکه غلظت آنها در آب بسيار زياد نباشد. در حقيقت قابليت حل سولفات کلسيم در صد درجه حرارت بسيار کمتر از قابليت حل آن در هجده درجه مي باشد (65/0 گرم در ليتر مي باشد، برعکس با افزايش درجه حرارت آب اضافه مي شود.)
آهن و منگنز
آهن اغلب در آبهاي زيرزميني يافت مي شود. بيکربنات آهن دوظرفيتي در حضور هوا نسبتاً ناپايدار مي باشد. بخشي از گازکربنيک موجود در بيکربنات متصاعد مي شود و همزمان اکسيژن هيدروکسيدآهن دو ظرفيتي را به هيدروکسيدفريک تبديل مي نمايد که ph رسوبگذاري آن بسيار پايين تر از 7 مي باشد. چنين تکويني را که به طور طبيعي در مظهر چشمه هاي آهن دار به وقوع مي پيوندد، مي توان به طور مصنوعي نيز ايجاد نمود (حذف آهن آبها).
منگنز نيز احتمالاً سير تکويني آهن را دنبال مي نمايد. ليکن ph رسوب آن به صورت هيدروکسيد بالاتر از آن چيزي است که در مورد آهن بيان گرديد. اين عنصر مشکل تر از آهن از آب چشمه ها حذف مي گردد. آهن و منگنز چنانچه از ابتدا به صورت سولفات ها موجود باشند (اکسيداسيون پيريت ها)، بندرت به همان شکل در آب هاي زيرزميني باقي خواهد ماند.
روي
درآبهاي زيرزميني به مقدارکم يافت مي شود و مقدار آن چنانچه بيشتر از 5/0 در 100.000 باشد براي سلامتي انسان مضر است.
مس
اين عنصر به ندرت در آبهاي زيرزميني يافت مي شود.
سرب
در سرچشمه چشمه ها، نسبتاً به ندرت يافت مي گردد. منشاء اين عنصر ناشي از کانال هاي انتقال آب مي باشد. موارد مسموميت ناشي از وجود آن در آب آشاميدني مشاهده شده است.
نيترات ها و نيتريت ها
حضورنيتراتها يا نيتريتها در آب معمولاً حاکي از آلودگي آن توسط ازت است بنابراين وجود آن در آبهاي زيرزميني از امکان يک آلودگي خبر مي دهد.

[M.A.H.S.A]

Ph آبهاي زيرزميني
امروزه ميزان اسيدي يا قليايي بودن آب را به وسيله تراکم يون هاي هيدروژني که دارا مي باشد بيان مي نمايند. Ph عبارت است از لگاريتم غلظت يون هايh+ (هيدروژن). براي آب خالص که در يک زمان حاوي يون هاي h+ و oh- است، ph برابر 7 است. محلول هايي که ph آنها کمتر از 7 است اسيدي و آنهايي که داراي ph بيشتري مي باشند قليايي هستند. اندازه گيري ph آب چشمه و مقدار املاح آن، اطلاعاتي راجع به تأثير اين آب نسبت به مواد مختلفي که با آنها ممکن است در تماس باشد در اختيار مي گذارند.

[M.A.H.S.A]

خصوصيات باکتريولوژيکي آب هاي زيرزميني
به استثناي بعضي از آبهايي که از چشمه هاي عميق حاصل مي شوند، آب هاي طبيعي هميشه حاوي ميکروب هائي مي باشند که از هوا يا سطوح خاک (پوشش گياهي) نتيجه مي شوند.
آب طبيعي ممکن است حاوي چندين باکتري تا چندين هزار باکتري در يک ميلي ليتر باشد، بدون آن که آلوده باشد (حدودي را که براي آب هاي آشاميدني قابل قبول تلقي مي گردد). به نظر مي رسد وفور ميکروب بستگي به ph بالا، درجه حرارت، ترکيب شيميايي خاک به ويژه ميزان اکسيژني داشته باشد که آب در طول مسافت زيرزميني در خود حل مي نمايد.
عمده ترين خطر آلودگي آب ها به وسيله باکتري هايي است که منشاء روده اي دارند. اين باکتري ها حاصل نفوذ آب چاه هاي فاضلاب، گنداب ها، مزارع و به طور کلي ارتباط آب ها با موادي است که ناشي از تجمع هاي انساني يا حيواني مي باشد. کولي باسيل ها (اشريشياکولي) عموماً مهمتر هستند و حضور آنها در آب نشانه حتمي از يک آلودگي با همه اجرام ميکروبي خطرناک تر ديگري است که ممکن است به همراه آنها بوده باشند (ميکروب هاي بيماري زا و ويروس ها). به عقيده فورنيه تقريباً شيوع کليه امراض به ويژه حصبه ناشي از انتشار آب هاي آلوده و به ويژه آب هاي حاصل از زمين هاي آهکي مي باشد. بهترين وسيله براي از بين بردن آلودگي ميکروبي آب ها نفوذ دادن آن ها بر روي آبرفت هاي هوادار مي باشد.
در اصل تصفيه طبيعي، به طور موثر منحصراً در زمين هايي با قابليت نفوذ کم صورت مي گيرد که مجاري موئينه اي را در دسترس آب قرار مي دهند. زمين داراي قابليت نفوذ زياد، زميني است که به آن نمي توان اعتماد کرد. در سنگ هاي گرانيتي و بر روي دشت ها نوعي آرن هاي گرانيتي (ماسه هاي گرانيتي) تشکيل مي شود که شکاف ها را مسدود مي نمايد. سنگ هاي بازيک متبلور رس هائي را ايجاد مي نمايند که نفوذ پذيري توده را کم مي کنند. در مناطقي که خاک از جريان هاي گدازه پوشيده شده است، اغلب ذخاير مهمي از آب در شکاف هاي کم دامنه و حفره هاي سنگ وجود دارد. اگر گدازه به وسيله اسکوري ها پوشيده شده باشد، تصفيه قطعي است. اگر اسکوري ها برداشته شده باشند، مصرف آب براي شرب ممکن است خطرناک باشد، زيرا جريان گدازه با شکاف هاي عريض که ناشي از تقليل حجم آن مي باشد، موجب تشکيل «رزورژانس هايي» به همان نحو مي گردد که در زمين هاي آهکي وجود دارد. زمين هاي ماسه سنگي ممکن است تصفيه کافي داشته باشند، زيرا سطوح اتصالي بين لايه ها که براي عبور آب به کار مي روند تدريجاً توسط مواد حاصل از تخريب سنگ يعني از شن پر مي گردند. به علاوه زمين در محل رخنمون آنها توسط سنگ هايي که کم وبيش تجزيه شده اند پوشيده مي باشد.
در زمين هاي آهکي هيچ نوع تصفيه اي وجود ندارد زيرا مجاريي که توسط آب دنبال مي شوند، دائماً بعلت حلال بودن آبي که کم و بيش حاوي انيدريد کربنيک مي باشد تعريض گرديده اند. بدين ترتيب آبي که از آهک خارج مي شود يا از چندين زمين به تصرف گرفته مي شود اگر در منطقه مسکوني باشد مورد سوءظن مي باشد.
با اين همه چشمه هاي مناطق آهکي فوراً جلب نظر مي کنند. در حقيقت آنها آب فراواني را در اختيار قرار مي دهند که اغلب روشن و زلال مي باشد و لذا انسان ترديدي از نظر استفاده از آن ها به استناد چشمه هايي که از زمين هاي ديگر منشاء مي گيرند به خود راه نمي دهد در نتيجه عيوب ناشي از تصفيه ناکافي به ثبوت رسيده است که استفاده از آب بعضي از چشمه ها موجب انتشار اپيدمي مي گردد و لذا عقيده بر اين است که بايست به طور کلي کليه آب حاصل از تشکيلات آهکي را به دور ريخت.
آب چشمه ها (سفره هاي آب زيرزميني) به طورکلي حائز کيفيت مطلوبي مي باشد.
يک توده کارستي که از آبرفت پوشيده شده است مانند زمين داراي قابليت نفوذ کم عمل مي کند و آبي با کيفيت خوب دارد. يک اگزورژانس کارست که از آبرفت پوشيده نشده باشد در صورتي مي تواند حائز کيفيت مطلوبي باشد که پيرامون نقاط تغذيه آن هيچ نوع حفره مشکوکي وجود نداشته باشد و به ويژه هيچ گونه تجمع انساني بر روي آن متمرکز نشده باشد. در عوض آب يک چشمه که به دارا بودن کيفيت خوبي شهرت دارد، ممکن است در دوره فرونشيني آب، در نتيجه انحراف آب هاي آلوده که معمولاً سطحي پايين تر از سطح سفره اصلي قرار دارند در نتيجه پايين رفتن سطح آب سفره اصلي درآن فروريزند و آن را آلوده نمايند.
به طور کلي ميکروارگانيسم هاي خطرناک براي انسان، اغلب توسط خود او و حيوانات اهلي، فضولات آنها و... منتشر مي گردند. بنابراين مناطق مسکوني بزرگترين خطر براي سرايت آلودگي آب ها ايجاد مي نمايند.

[M.A.H.S.A]

آلودگي آبهاي زيرزميني
استفاده بيش از حد از منابع طبيعي و توليد فراوان محصولات زائد در جامعه مدرن، غالباً آب هاي زيرزميني را مورد تهديد قرار داده و سبب آلودگي هاي زيادي گرديده است. اين تنزل کيفيت آب هاي زيرزميني ممکن است در روي سطوح وسيع از دشت ها يا منابع انتشار دهنده بر اثر فرو نشست عمقي از مزارع کشت شده متراکم نتيجه شود، يا به وسيله منابع نقطه اي نظير مخازن فاضلاب محل دفع زباله ها، گورستان ها، خاک هاي بيرون آورده شده از معادن، محل هايي که نفت ريخته شده و ساير حوادث ديگر که آلوده کننده ها را به داخل محيط هاي زيرزميني وارد مي کنند، حاصل شود. امکان ديگر عبارت است از آلودگي توسط امتداد خطي آب با کيفيت ضعيف، نظير نشست از رودخانه هاي آلوده يا داخل شدن آب شور از اقيانوس ها.
به علت اينکه حرکت آب زيرزميني بسيار کند مي باشد، بعد از شروع آلودگي بايد سال ها بگذرد تا آب تحت تأثير قرار گرفته، در چاهي ظاهر گردد و روي همين اصل، سال هاي زيادي لازم است تا لايه هاي آبدار آلوده شده، بعد از اين که منبع آلودگي حذف گرديد، به حالت نخستين برگردد. اين تأخير طولاني مي تواند به رها کردن اجباري چاه ها منجر شده و ممکن است توسعه منابع ديگر آب را با بهاي گزاف ملزم سازد. بدين جهت، جلوگيري از آلودگي بهترين طريق حفاظت کيفيت آب هاي زيرزميني است. در هر صورت، حرکت کند آب هاي زيرزميني، موقعي که آلودگي ها از نوع راديواکتيو، از نظر بيولوژيکي حاوي باکتري ها و ويروس ها که به مرور زمان به ترتيب تنزل حاصل نموده، تجزيه گرديده، و يا مي ميرند باشند، يک پارامتر مناسب درنظر گرفته مي شود (حرکت کند). درآن حالات، زمان نگه داشت طولاني آب هاي زيرزميني ممکن است اساساً به خارج شدن کامل مواد نامطلوب منجر گردد.
موقعي که آلودگي آب هاي زيرزميني به وسيله حرکت آب آلوده از سطح خاک يا از ناحيه آب هاي ثقلي فوقاني به طرف پايين باشد (فرونشست عمقي از مزارع کشاورزي، شستشوي محل هاي دفع زباله ها يا مخازن، فاضلاب و غيره)، غلظت آلوده کننده ها در قسمت فوقاني آب هاي زيرزميني زيادتر خواهد بود. بدين ترتيب، نمونه آب هاي زيرزميني جهت آشکارسازي شدت آلودگي تا حد امکان بايد از نزديکي سطح آزاد برداشته شود. آب هاي شور يا محلول هاي ديگر که داراي چگالي زيادتري نسبت به آب هاي زيرزميني هستند به طرف کف لايه آبدار حرکت خواهند کرد. بعد از اينکه آب آلوده به آب زيرزميني رسيد، گرايش حرکت جانبي در جهت حرکت آب زيرزميني دارد. وقتي آب از منبع آلوده کننده دورتر مي رود غلظت آلوده کننده ها در نتيجه پراکندگي و ساير رقيق کننده ها کاهش حاصل مي کند.

[M.A.H.S.A]

جنبه هاي منفي آلودگي آبهاي زيرزميني
آلودگي آب هاي زيرزميني اثرات مضري را در اکوسيستم دارد که از آن جمله مي توان به موارد زيراشاره نمود:
1- ورود موادآلي آلوده کننده در آب هاي زيرزميني سبب کاهش ميزان اکسيژن محلول شده، ضمن توليد مواد مضر نظير H2S کندي عمل معدني شدن مواد را نيز موجب مي شود.
2- اتروفيکاسيون يا مغذي شدن (Eutrophication) در آب هاي زيرزميني همچون آب هاي سطحي مي تواند در اثر ورود مواد آلاينده حاوي مواد مغذي پديدار شود.
ورود فاضلابهاي آلوده غني از مواد آلي و يا اسيدي به آب هاي زيرزميني سبب مي شود ترکيبات آهني غير محلول (Fe+2)، به صورت محلول (Fe+3) درآيند. اين ترکيب محلول در تماس با آبهاي زيرزميني غيرآلوده که داراي PH خنثي و اکسيژن کافي بوده سبب رسوب ترکيبات آهن (Fe+3) و بسته شدن فضاهاي موجود در رسوبات شده و در نهايت سبب تخريب اکوسيستم آب هاي زيرزميني مي شود. در استفاده از آب هاي زيرزميني در محل هايي که آب شرب از رسوبات غني از آهن محلول به درون شبکه پمپ مي شود خطر مسدود شدن لوله ها در اثر رسوب ترکيبات آهن وجود دارد. در اين رخداد باکتري هاي اکسيد کننده آهن نقش مهمي دارند.
کودها و آفتکشهايي که در کشاورزي کاربرد دارند از جمله آلاينده هاي شيميايي آب هاي زيرزميني مي باشند. در سال 1976،Smith وMiller نشان دادند که ازت مورد استفاده به صورت کود در کشاورزي دليل غلظت بالاي نيترات (NO-3) در آب زيرزميني عميق مي باشد. در برخي از مناطق آمريکا، ميزان غلظت نيترات (NO-3) در آب زيرزميني از 90 ميلي گرم در ليتر (حدمجاز) فراتر مي رود.
ورود فسفات مورد استفاده در کشاورزي در آب هاي زيرزميني عاملي براي پيرشدن آب هاي سطحي مي باشد. در سال 1976، Lee نشان داد که عامل پير شدن درياچه اي در آمريکا وجود فسفر مورد استفاده در کشاورزي و راهيابي آن به آب زيرزميني مي باشد. ذخيره سازي آب هاي زيرزميني براي مدت طولاني دشوار بوده و احتمال آلودگي آنها مي رود. در سال 1976، Holzer در خصوص ذخيره سازي آب در سفره هاي زيرزميني و آلودگي آن توسط مواد روغني ناشي از حوادث را مورد مطالعه قرار داد. رسوب آهن توسط باکتري هاي اکسيدکننده آهن در اطراف چاه هاي آب شرب توسط Martinell وHalberg در سال 1976 مورد بررسي قرار گرفت.
فاضلابهاي صنعتي از آلوده کننده هاي مهم آب هاي زيرزميني بوده که با دارا بودن مواد مضر مختلف مي توانند آب هاي زيرزميني را به شدت آلوده سازند. يکي ديگر از عوامل عمده آلودگي آب هاي زيرزميني نشست مواد نفتي از مخازن زيرزميني پوسيده مي باشد.
شيرابه زباله ها نيز از جمله مواد آلوده کننده آب هاي زيرزميني مي باشد. اين مواد در اثر عدم دفن اصولي زباله ها به آب هاي زيرزميني راه يافته و سبب آلودگي سفره هاي آب زيرزميني مي شوند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14792_1.jpg
نمايي شماتيک از نحوه آلوده شدن (Eutrophication) محيط توسط فعاليتهاي انساني

[M.A.H.S.A]

اصلاح آبهاي زيرزميني
روش هاي متعددي براي رفع آلودگي آبهاي زيرزميني به کار گرفته مي شوند که اهم آنها عبارتند از:
اصلاح آب زيرزميني و خاک از طريق تزريق هوا
در اين روش (In Situ Air Sparging With Soil Vapor Extration) رفع آلودگي آب زيرزميني و خاک در محل از طريق تزريق هوا و استخراج بخارات از سفره آب و خاک صورت مي گيرد. اين روش سبب کاهش سريع ترکيبات آلي فرار از بخش زير سطح ايستابي آب زيرزميني مي شود.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14793_1.jpg
نحوه اصلاح آب زيرزميني از طريق تزريق هواhttp://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14793_2.jpg
اصلاح بيولوژيکي آب در محل

[M.A.H.S.A]

اصلاح به روش مخلوط جريان هوا و موجودات ميکروبي در محل
دراين روش (In Situ Bioventing Combined With Low Flow) يا(Biosparging Air Sparging) هوا به ملايمت همراه با موجودات ميکروبي در آب زيرزميني تزريق شده، ترکيبات آلي فرار در محل تجزيه شده، بخارات خروجي کاهش يافته و در نتيجه تصفيه گازهاي خروجي کاهش مي يابد. شکل زير اين عمليات را نشان مي دهد.
http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14794_1.jpg

[M.A.H.S.A]

جمع آوري آلاينده هاي گازي از طريق ايجاد خلاء و تصفيه آنها
در اين روش (Vacuum Enhanced Pump and Treat) با ايجاد خلأ در سطح زمين بخارات موجود در خاک و آب زيرزميني آلوده خارج مي شوند. اين روش بسيار موثر در محيط هايي با نفوذ پذيري کم (سيلت و رس) مي باشد.
خروج آب آلوده و تصفيه آن در خارج از محل آلودگي
دراين روش (Pump and Treat) آب زيرزميني آلوده را توسط پمپ خارج ساخته سپس توسط يکي از روش هاي تصفيه فاضلاب آن را مورد تصفيه قرار مي دهند. اين روش در سفره هاي قابل نفوذ بيشترين تأثير را دارد.
اصلاح با استفاده از گياهان
در اين روش (Phytoremediation) از گياهان بيد، يونجه، ني، لويي، سنبل آبي و ... براي تصفيه آبهاي آلوده زيرزميني طي فرايند جذب، تجزيه و تحليل ترکيبات مضر استفاده مي شود. در اين طريق برخي از مواد آلاينده معدني در آب ها به عنوان عناصر حياتي رشد گياهان بوده که از طريق ريشه به سهولت جذب مي شوند. همچنين فلزات سنگين مي توانند در بافت گياهان تراکم يافته از محيط آبي خارج شوند. ترکيبات آلي از جمله آفت کش ها توسط گياهان جذب شده، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته و ماهيت اوليه خود را از دست مي دهند.
اصلاح خاک رس آلوده به وسيله جريان الکتريکي
اين روش ( Electrokinetic Remediation of Contamination Clay) به ويژه در رفع آلودگي فلزات سنگين و موادي که مي توانند حالت يونيزه بگيرند (به عبارتي داراي بار الکتريکي هستند) در خاک هاي رسي استفاده مي شود.

[M.A.H.S.A]

اهميت موجودات آبهاي زيرزميني در فرايند خودپالايي
آبهاي رونده غيرآلوده داراي اجتماعات زنده متنوع و فراوان بوده ولي در آبهاي آلوده تنوع به سرعت کاهش مي يابد. پژوهش Husmann در سال 1976نشان داد که فاضلابهاي تخليه شده در دشت سيلابي (Fulda) سبب آلودگي آبهاي زيرزميني تا عمق 5/2 مترمي شود. در چنين آبهايي تقاضاي KMnO4 براي اکسيداسيون مواد بالا و ميزان اکسيژن پايين بوده، فراواني جمعيت جانوري نيز پايين است. در عمق 3 متري ميزان مواد آلي کم بوده اکسيژن محلول وضعيت بهتري داشته و موجودات جانوري داراي فراواني بالا مي باشند. پژوهش Curds در سال 1975 نشان داد که سيستم هاي تصفيه بيولوژيکي (لجن فعال) در مجاورت اجتماع باکتري ها و پروتوزوآ داراي راندمان بهتري نسبت به حضور فقط باکتري ها مي باشند. درحالت اول آب صاف و در حالت دوم جرياني با کدروت بيشتر حاصل خواهد شد. تجربه Brink در سال 1976 در عمل ***** کردن توسط شن نشان داد که حداکثر معدني شدن مواد آلي در لايه هاي سطحي فيلتر، نسبت مستقيم با جمعيت جانوري محل هاي مذکور دارد. در زيستگاه هاي آب زيرزميني سطحي واقع در بستر آبهاي رونده نيز فرآيندي مشابه با آب زيرزميني عميق انجام مي گيرد.
انواعي ديگر از تصفيه آبهاي زيرزميني
در صورت مشاهده مظهر چشمه اي از آب زيرزميني که برخاب آن در طول سال براي مصرف مورد نظر کافي به نظر مي رسد، بايستي اختصاصات فيزيکي و ترکيب شيميايي آن را تعيين نمود و اگر از اين آب براي شرب استفاده مي شود بايد به تجزيه باکتريولوژيکي آن اقدام نمود. به علاوه بهتر است حتي الامکان پيرامون محل تغذيه آب را بشناسيم. تنها در اين صورت است که بايد اقدام به بهبود مصنوعي کيفيت آن پرداخت.
در حقيقت آب قابل شرب بايد خنک، روشن، زلال، بي رنگ، بي بو، بدون طعم نامطبوع و هم چنين هوادار باشد.
ترکيب شيميايي حد آبي که به عنوان آب قابل شرب تلقي مي گردد با عادت مصرف کنندگان تغيير مي نمايد. به عقيده فورمايه آبي که حداکثر املاح محلول آن 57 در 100.000 باشد قابل شرب تلقي مي گردد. امروزه اين مقدار را حد بالايي شوري آب مطبوع مي دانند، ولي پذيرفته شده است که انسان بدون ناراحتي و براي مدت نسبتاً مديدي مي تواند آبي را که 250 در 100.000 کلرورسديم داشته باشد مصرف نمايد.
در بالاتر از 250 و تا 500 در 100.000 استفاده از آب نبايد ادامه يابد و تنها مي توان به طور متناوب از آن استفاده نمود. بالاتر از 500 در 100.000 آب به راحتي توسط ارگانيسم پذيرفته نمي شود.
کربنات کلسيم که از ميزان حلاليت کمي برخوردار است، به آساني از لحاظ شيميايي تغيير شکل مي يابد. کربنات هاي قليايي بيشتر مزاحمند. کربنات هاي قليايي خاکي و آهن موجب ايجاد قشرهاي رسوب مي گردند. کلرور سديم موجود به مقدار کم (حداکثر تا 10ميلي گرم در ليتر در چشمه هاي غيرمعدني و گرم) از منشاء طبيعي مي باشد. در صورتي که مقدار آن از حد ذکر شده بيشتر باشد اصولاً بايد ارتباطي بين چشمه و مواد نفوذي از منشاء مناطق مسکوني وجود داشته باشد که البته وجود چنين وضعي از يک آلودگي خبر مي دهد.

[M.A.H.S.A]

آزمايش هاي تعيين قابليت شرب
از نظر شيميايي تعيين دقيق حدود قابليت شرب آب امري مشکل است. امروزه پذيرفته شده است که سختي آب بايد کم تر از 30 درجه باشد (درجه هيدرومتري فرانسوي). به علاوه لازم است مقدار کلرورهاي آب کم تر از 250 ميلي گرم در ليتر بوده، هم چنين مقادير نيترات ها، نيتريت ها و مواد آلي آن بايد بسيار کم باشد (کم تر از 2 ميلي گرم در ليتر). از طرف ديگر مقادير مجاز مواد متشکله معدني بيش و کم سمي آب به قرار زير مي باشند:
آهن: کمتراز 0/2x10-6 منگنز: کمتر از 0/1x10-6 کرم: پايينتر از آستانه سنجش روي: کمتر از 5x10-6مس: کمتر از 1x10-6 سرب: کمتر از 0/1x10-6
فلوئورها: کمتراز 1x10-6 سلنيوم : کمتر از 0/05x10-6 آرسنيک: کمتر از 0/05x10-6 سيانور: پايينتر از آستانه سنجش کلر آزاد: کمتر از 0/1x10-6
ترکيبات فنولي برابر صفر.
از نظر باکتريولوژيکي حدود دقيقي براي اجرام معمولي وجود ندارد. امروزه پذيرفته شده است که آب با ترکيب مناسب بايد حاوي کمتر از 30 تا 50 جرم در هر سانتي متر مکعب باشد (شمارش بر روي ژلاتين در 22 درجه سانتي گراد) و کمتر از اين تعداد در صورت کشت در 37 درجه سانتي گراد.
تصرف گيري آب هاي زيرزميني
تصرف آب عبارت است از در کانال قرار دادن تمام آب از نقطه ظهور تا منطقه بهره برداري و هم چنين جلوگيري از انواع آلودگي هايي است که ممکن است در مظهر آن توسط آب هاي سطحي ايجاد گردد. آب هميشه بايد در داخل ژيزمان زمين شناسي آن در تصرف گرفته شود.
موجودات آب زيرزميني به عنوان شاخص هاي بيولوژيکي
حضور اجتماعات حياتي فراوان و متنوع در محيط آبي نشانگر وجود چرخه آب با کيفيت خوب در اکوسيستم آبي مي باشد. وجود تنوع فراوان موجودات آب زيرزميني در چاه ها مي تواند نشان دهنده آب با کيفيت خوب باشد که عمدتاً از بخش هاي عميق سرچشمه گرفته اند. حضور جانوران سطحي و باکتري ها که در آبهاي سطحي آلوده زيست مي کنند نظير Sphaerotilus natans و Ulothrix Polyspora ممکن است انعکاس دهنده شرايط نامطلوب آب زيرزميني و دليلي بر راهيابي آب سطحي آلوده به آب زيرزميني باشد.

[M.A.H.S.A]

موجودات آبهاي زيرزميني
موجودات زيستگاههاي آب هاي زيرزميني (Groundwater biota) همچون زيستگاههاي خشکي از تنوع نسبتاً بالايي برخوردارند به طوري که مي توان بسياري از موجودات هم خانواده موجودات زميني را در آنجا يافت. موجودات زير را مي توان در آب هاي زيرزميني يافت:
جلبک ها
جلبک ها ((Alga در لايه هاي سطحي رسوبات يافت شده و به دليل فقدان نور هرگز در آب هاي زيرزميني عميق يافت نمي شود.
باکتري ها
باکتري ها (Bacteria) به خوبي در زيستگاه آب زيرزميني و با بيشترين تعداد در لايه هاي سطحي رسوبات حضور داشته و گروه هاي بيماريزاي کلي (Coli) به سرعت در لايه هاي عميق رسوبات کاهش مي يابند. در آبهاي زيرزميني باکتريهاي (Autotrophic) Chemosynthetic زندگي مي کنند.
پروتوزوآ
از مهمترين پروتوزوآ (Protozoa)، Foraminifera بوده که در عمق 80 متري در آب هاي زيرزميني شور آسياي مرکزي يافت مي شوند. اين گروه به طور وسيعي در آب هاي سطحي دريايي گسترش يافته و به ندرت به آب هاي سطحي داخلي راه مي يابند. بسياري از سيليکات ها در لايه هاي سطحي آب زيرزميني يافت مي شوند.
کيسه تنان
کيسه تنان (Coelenterata) عمدتاً در زيستگاههاي زيرزميني دريايي زيست مي کنند.
کرم هاي تيره گر
نمايندگان کرم هاي تيره گر (Turbellaria) عمدتاً Tricladida وRhabdocoela بوده و در لايه هاي سطحي رسوبات رودخانه اي يافت مي شوند.

[M.A.H.S.A]

نخسانان
نخسانان (Nematodes) در آب هاي زيرزميني بسيار معمول بوده، بيشترين انواع آنها متعلق به جنس هايي از جمله Plectus ,Monhystera ,Dorylamius و Tobrilus بوده که به طور وسيعي در زيستگاههاي سطحي يافت مي شوند. برخي از گونه ها از جمله Onchulus nolli منحصراً در آب هاي زيرزميني به سرمي برند. برخي از نخسانان به دليل عبور از سيستم صافي تصفيه آب هاي آشاميدني و مقاوم بودن در مقابل ضدعفوني مي توانند مشکلاتي را در بهداشت آب آشاميدني ايجاد کنند.
شکم تاران و چرخسانان
شکم تاران (Rotifera) و چرخسانان (Gastrotricha) به طور معمول در لايه هاي سطحي رسوبات شن و ماسه اي اشباع، همچنين در محيط هاي خلل و فرج دار غير اشباع زيست مي کنند. در مطالعات Kolisko و Ruttner در سال 1971 مشخص شد که ساکنين دايمي از اين گروه در آب هاي عميق وجود ندارد.
کهن زرفينيان
گونه هاي کهن زرفينيان (Archiannelida) عموماً در سيستم هاي زيرزميني اقيانوسي حضور دارند و تنها يک گونه از اين گروه با نام علمي Troglochaetus beranecki به طور وسيعي در زيستگاه هاي زيرزميني آب شيرين يافت مي شود. جنس Troglochaetus همراه با گروه هاي دريايي بوده و دريايي بودن منشاء آنها پذيرفته شده است.
کرم ها
گروه کرم ها (Oligochaeta) به خوبي در زيستگا ههاي زيرزميني حضور داشته و گونه ها عمدتاً متعلق به خانواده هايEnchytraeidae ،TLumbriculidae ، Naididae و Tubificidae مي باشند. کرم ها عمدتاً در لايه هاي سطحي زيست مي کنند.
شکم پايان
اگرچه شکم پايان (Mollusca) بندرت در آب هاي زيرزميني يافت مي شوند، ولي تعدادي از آنها که فاقد اندام بينايي و رنگيزه مي باشند در آب هاي عميق زيرزميني مشاهده شده اند.
عنکبوتيان
بيشترين گونه هاي متعلق به گروه عنکبوتيان (Acarina) در لايه هاي سطحي رسوبات آب هاي رونده زيسته و به تعداد زياد و متنوع يافت مي شوند. Hydracarina که در جويبارهاي کوهستاني زندگي مي کند، به منظور حفاظت در مقابل جريان آب سطحي به منطقه آب هاي زيرزميني سطحي وارد مي شود. تعدادي از اين موجودات منشاء دريايي و يا خشکي دارند از جمله Limnohalacaridae که در زيستگاه هاي زيرزميني آب هاي شيرين مشاهده مي شوند. Hydracarina عمدتاً به صورت انگل در بدن حشرات به سر مي برد که اين دليلي بر عدم حضور آنها در آبهاي زيرزميني عميق مي باشد.
سخت پوستان
از جمله سخت پوستان (Crustacea) Copepoda و Ostracoda متنوع ترين و فراوانترين گروه هاي سخت پوستان در آب هاي زيرزميني مي باشند بسياري از Cyclopoidea و Harpacticoidea منحصراً در آب هاي زيرزميني زيست مي کنند. بسياري از گونه هاي آب هاي سطحي (درياچه ها و چشمه ها) در آب هاي زيرزميني نيز يافت مي شوند. گونه هاي متعلق به خانواده Parabathynellidae به طور وسيعي در جهان حضور دارند. بيشترين Isopoda متعلق به گروه Asellota بوده و در آبهاي زيرزميني يافت مي شوند.
حشرات
لارو حشرات (Insecta) به فراواني در آبهاي زيرزميني سطحي به ويژه در مناطق کوهستاني يافت مي شوند. لارو برخي از گونه هاي حشرات در آب هاي زيرزميني تا عمق 4 متر نيز يافت شده است.
ماهيان
از گروه ماهيان (Pisces)، ماهيان آزاد در لايه هاي سطحي بستر آب هاي رونده در شن و ماسه تخم گذاري مي کنند.
دوزيستان
از گروه دوزيستان (Amphibia) حضور دو گونه در چاه هاي آرتزين آمريکا ذکر شده، ليکن به خوبي مشخص نيست که اين گونه ها در چه زيستگاه آب زيرزميني زيست مي کنند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14798_1.jpg
نمونه هايي از جانوراني که در آبهاي زيرزميني زندگي مي کنند

[M.A.H.S.A]

قنات و مسائل آن
تاريخچه قنات
با افزايش جمعيت و پشترفت تمدن در ايران باستان، ايرانيان براي اينکه ديگر فقط در محيط تنگ و محدود دره ها و پاي رودها و چشمه سارها نمانند، به اميد باران هاي اتفاقي و يا آبهاي جاري موقتي زراعت نکنند و با کشيدن آب از چاه هاي معمولي با زور بازوهايشان و يا استفاده از نيروي حيواني (به ويژه در دشت ها و فلاتها) زندگي پرمشقت و کشاورزي و دامداري کاملاً محدود و کم درآمدي نداشته باشند و خلاصه بتوانند با زيرکشت بردن سطح وسيعي از زمينهاي حاصلخيز در دشت ها که به علت نبودن آب، بي بهره مانده، احتياجات روزافزون خود را تأمين کنند. در چندين هزارسال قبل، دست به ابتکار جديدي زده که آن را قنات يا کهريز نام گذارده اند. با اين اختراع که در نوع خود در جهان تا کنون بي نظير است، مي توان مقدار قابل توجهي از آبهاي زيرزميني را جمع آوري کرد و به سطح زمين رساند، که همانند چشمه هاي طبيعي، آب آن را در تمام طول يک سال بدون هيچ کمکي از درون به سطح آن جاري گردد.
پيدايش و رواج اين تکنولوژي جديد که استفاده از آب هاي زيرزميني را براي دامداري و به ويژه کشاورزي نسبتاً وسيع، ممکن مي سازد، باعث شد که آبادي هاي متعددي در سراسر فلات ايران به خصوص در نقاط خشک تر مناطق کشور، گسترش يابد و بخش هاي جديدي را در کشاورزي و دامداري مورد بهره برداري قرار دهد، تا اينکه پس از گذشت قرن ها، تکنولوژي تازه ديگري در زمينه استفاده از آبهاي زيرزميني متولد شد که همان چاه هاي عميق و نيمه عميق موتوري است که با استفاده از آن، سطح هاي بشتري به زير کشت و زرع گرفته شد.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14799_1.jpg
عکسي ماهواره اي از قنات

[M.A.H.S.A]

قنات که توسط مقنيان ايراني اختراع شده، هزاران سال قدمت دارد. قدمت بسياري از قناتهاي ايران، از پنج- شش هزار سال م***** است و عمري برابر با تاريخ کهن ايران دارد.
با وجود اينکه چندين هزار سال از اختراع آن مي گذرد، معهذا هنوز هم اين روش استفاده از آب، در قسمت مهمي از روستاها و مناطق مسکوني و کشاورزي و دامداري کشور معمول و متداول است و حتي يکي از ارکان اصلي کشت و زرع در نواحي خشک را تشکيل مي دهد.
اين اختراع که امروزه شهرت جهاني پيدا کرده، از ايران به بسياري از کشورهاي جهان انتقال يافته و مورد استفاده مردم در ديگر نقاط دنيا قرار گرفته است. بعدها براثر غارت آب هاي زيرزميني در اولين دوره هاي حفر چاه هاي عميق، تعداد بسيار زيادي از قنات ها خشک شد.

[M.A.H.S.A]

شرح مختصري درباره ساختمان و مشخصات قنات
قنات، تشکيل شده از يک دهانه يا هرنج که روباز است و يک مجراي تونل مانند زيرزميني و چندين چاه عمودي که مجرا يا کوره زيرزميني يا نقب را در فواصل مشخص با سطح زمين مرتبط مي سازد. چاه ها که هنگام حفر به آنها ميله هم گفته مي شود، علاوه بر مجاري انتقال مواد حفاري شده به خارج، يعني سطح زمين، عمل تهويه نقب يا کانال زيرزميني را نيز انجام مي دهد و راه ارتباط براي لايروبي، تعمير و بازديد از داخل قنات نيز به کار مي رود. قطر چاه ها و ابعاد و مجرا را معمولاً آنقدر مي گيرند که خاکبرداري حتي المقدور کم شود ولي در ضمن مقني هم بتواند به آساني پايين برود و در آنجا کار کند. ابعاد نقب (مجرا) در حدود120x60 سانتي متر و قطر ميله يا چاه در حدود 80 تا 90 سانتي متر و فاصله بين دو ميله ها معمولاً بين 15 تا 20 متر، بيشتر يا کمتر است که در بعضي موارد مثلاً در محل هاي عبور از مسير رودخانه يا تپه ها، ممکن است به 200 متر هم برسد.
آغاز قنات، همان دهانه قنات است که «مظهر قنات» ناميده مي شود. مظهر قنات جائي است که آب از دل قنات بيرون مي آيد و ظاهر مي شود و مي تواند براي آبياري و ديگر مصارف مورد استفاده قرار بگيرد. قسمت انتهايي قنات، «پيشکار قنات» ناميده مي شود که در آخرين قسمت آن، مادر چاه قرار گرفته است. توسعه قنات و افزودن بر تعداد چاه هاي آن که در اصطلاح به اين عمل «نوکني» قنات گويند، از مادر چاه آغاز مي شود. قسمت هايي از قنات که با حفر آنها هنوز آب بيرون نمي آيد (مانند دهانه قنات و قسمتي هم از نقب) «خشکه کار» و قسمتي که آب دار است (قسمت انتهايي) قسمت «آبده قنات» ناميده مي شود.
حفر قنات معمولاً از مظهر آن که همان سطح زمين است و خشک مي باشد، شروع و به منابع آبده مادر چاه، ختم ميشود. بنابراين، اول، دهانه قنات يا هرنج که خشک است و بعد اولين چاه ها يا ميله ها که اينها هم خشک است و آب ندارد و به اصطلاح قسمت خشکه کار قنات ناميده مي شود، حفر مي شود.
طول و عمق قنات:
طول يک رشته قنات که در ميزان آبدهي آن نيز موثر است، نسبت به شرايط طبيعي مسير آن متفاوت مي باشد. اين شرايط بستگي به شيب زمين و عمق مادر چاه دارد. از طرف ديگر هر چه سطح آب زيرزميني پايينتر باشد، عمق مادرچاه بيشتر مي شود. قناتهايي وجود دارد که طول آنها از يک کيلومتر هم کمتر است و قناتهايي هم ديده مي شود که ده ها کيلومتر طول دارد. طويل ترين قناتي که تا کنون در ايران حفر شده، در حوالي گناباد از توابع خراسان است که 70 کيلومتر طول آن است و عميق ترين مادر چاه قناتهاي ايران به روايتي 400 متر و به روايت ديگر 350 متر عمق دارد و آن مربوط به قنات «قصبه» گناباد است.

[M.A.H.S.A]

شرايط لازم شرح مختصري درباره ساختمان و مشخصات قناتو عوامل موثر در آبدهي آن
مهمترين شرايط عبارت است از وجود آبهاي دائمي زيرزميني، شيب داربودن زمين و بالا قرار گرفتن طبقات آبده از مظهر قنات که سبب جريان دائمي آب شود. در زمين هاي بدون شيب، امکان حفر قنات وجود ندارد، نقب بايد طوري کنده شود که مجرا، از انتها (مادرچاه) به طرف مظهر قنات، داراي يک شيب ملايم، معمولاً1:1000 باشد تا آب بتواند خود به خود (تحت تأثير نيروي ثقل) درآن جاري و از دل زمين خارج شود.
اگر مقني ماهر نباشد و نقب را طوري بکند که شيب از حد معمول ***** کند، يعني خيلي شيب بدهد، در اصطلاح مي گويند «رورفته» است يعني از روي لايه آبدار رفته است. البته اصطلاح رورفتن در قنات در مورد ديگري نيز کاربرد دارد. نتيجه رورفتن خشک شدن قنات است زيرا کافي است که سطح آب زيرزميني يک کمي پائين افتد.
در آبدهي قنات عوامل بسيار موثر است. از آن جمله عوامل زير را مي توان نام برد:
1- ضخامت لايه آبده، موقعيت سنگ کف و عمق لايه آبدار
2- ميزان بارندگي در حوضه آبريز و يا منبع تغذيه قنات
3- سطح آب زيرزميني و نوسان هاي آن
4- ميزان بارندگي در منطقه قنات
5- تعداد قناتها و ميزان آب هاي جاري در آنها در بالادست و اطراف قنات ها
6- وضعيت حوضه آبريز از نظر وسعت، نوع سنگ و پوشش گياهي.
7- وضعيت عمومي دشت از نظر مناطق قابل نفوذ براي آب، مخروط افکنه ها و مسيل ها
8- درجه قابليت نفوذ سنگ ها و لايه هاي آبده
9- وضع توپوگرافي منطقه (عوارض و ناهمواري هاي منطقه)
10- تراکم و نفوذ قناتها و چاه ها در منطقه
به طور خلاصه آبدهي يک قنات به عوامل مختلفي بستگي دارد، از آن جمله: طول مجراي آب دار و ارتفاعي از مادر چاه که در زير آب است، نفوذپذيري زمين، ضخامت سفره آب زيرزميني، تغذيه قنات و همچنين چگونگي مرمت و نگهداري قنات.

[M.A.H.S.A]

مسائل قنات
با آنکه قنات نسبت به چاه هاي موتوري عميق و نيمه عميق، زود خراب نمي شود و اعتماد به جريان آن براي آبياري بيشتر است، ولي اگر نکات و قوانيني درباره آن رعايت نشود و خلاصه اقدامات حفاظتي و عمليات لازم در مورد آن اجرا نشود، امکان کاهش ميزان آب آن حتي خراب شدن و ويران شدن آن در نتيجه تأثير عوامل مختلف طبيعي و غير طبيعي، وجود دارد. بنابراين از وقتي که انسان شروع به حفر قنات مي کند، براي حفظ و بهره گيري از آن، با يک سري مسائل مواجه است که بايد به آنها توجه کند تا قنات از تأثير عوامل مخرب محفوظ بماند و حتي المکان ميزان آبدهي آن کاهش پيدا نکند.
الف) مسائل و مشکلات در موقع حفر قنات
از آنجائي که شرايط طبيعي در نقاط مختلف متفاوت است، مشکلاتي هم که در هنگام حفر قنات پيش مي آيد، زياد و متفاوت است. شرح يکايک آنها از حوصله اين بحث خارج است. در اين جا فقط به ذکر چند نمونه از آنها به طور خلاصه اکتفا مي کنيم:
?مواجه شدن با زمين هاي تشکيل شده از ماسه هاي روان و يا سست و ريزشي (شولاتي) که در موقع حفر قنات مشکلات زيادي به وجود مي آورد و مبارزه با آن کار پرزحمت و پرخرجي است. مهار کردن اين زمين ها و جلوگيري از ريزش آنها در ميله ها (چاه ها) آسان تر و کم هزينه تر از آن در مجرا است. براي مقابله با زمين هاي شولاتي از جمله قالب هاي مخصوص و سپس کول هاي بيضي شکل و گرد و آجر لازم است (آجربست و يا کول بست کردن مجرا و چاه هاي مربوط).
?برخورد به سنگ هاي بزرگ در هنگام حفر ميله ها و يا مجراي زيرزميني قنات (نقب) که مانع بزرگي براي پيشترفت کار مي شود.
?دم داشتن چاه و يا کمبود هوا در ته چاه هاي عميق و نقب هاي طولاني از ديگر مسائل و مشکلات در هنگام حفر است که براي مبارزه با آن، مقنيان، يا تعداد چاه ها را دو برابر مي کنند تا جريان هوا ايجاد شود و يا به کمک يک دم ساده، هواي تازه را به وسيله لوله اي به داخل چاه مي رسانند.
ب) مسئله حفظ حريم قنات
مسئله تعيين و حفظ حريم قنات و چاه ها از مسائل بسيار مهم و اقدامات اساسي در امر قنات است که بايد قبل از شروع حفر قنات و در طول عمر آبدهي به آن توجه شود زيرا عدم تعيين اين حريم در ابتدا و حفظ آن پس از احداث قنات، سرانجام باعث کم شدن و يا خشک شدن آب و ويراني قنات خواهد شد.
1- مسئله حفظ حريم آبي قنات:
هر قنات داراي حريمي است که اگر در حريم آن، قنات يا چاه ديگري حفر شود ميزان آبدهي قنات کاهش مي يابد. از اين رو از زمانهاي قديم، حريمي قائل مي شدند که در اين محدوده يا فاصله از قنات هيچکس حق نداشت قنات ديگري حفر کند. امروزه تعيين ميزان حريم قنات به عوامل متعددي بستگي دارد که از آن جمله به طور تقريب تابع نوع خاک، مقدار فروکش آب و يک ضريب ثابت است.
2- مسئله حفظ حريم چاه ها و پشته هاي قنات (حريم ساختماني قنات):
همانطورکه قنات داراي حريم است يعني در يک فاصله اي از قنات نبايد چاه و يا قنات ديگر حفر گردد تا حريم آبي قنات حفظ شود و آب قنات کاهش نيابد، بايد براي چاه هاي قنات و پشته هاي آن نيز حريمي قائل شد تا چاه هاي قنات و پشته هاي آن يعني به طور کلي ساختمان قنات، از خطر محفوظ بماند، هرچند حفظ حريم ساختماني نيز سرانجام براي حفظ قنات از لحاظ آبدهي يا حفظ حريم آبي است.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14802_1.jpg
نمايي شماتيک از محدوده حريم قنات

[M.A.H.S.A]

حدود اين حريم را معمولاً با حفر يک جوي بطور موازي در دوطرف چاه ها و پشته هاي قنات مشخص مي کنند و با خاکي که از کندن اين جوي حريمي حاصل مي شود مانع محکم و مطمئن تري براي جلوگيري از نفوذ (جاري شدن) آب به پشته هاي قنات و يا اطراف چاه ها به وجود مي آورند. در منطقه حريم چاه و پشته هاي قنات، کشت و زرع ممنوع است و نبايد آب جاري گردد، زيرا امکان فرسايش خاک و نفوذ آب زياد در زمين وجود دارد. ميزان حريم چاه و يا پشته قنات نيز به نوع خاک و قابليت نفوذ آب در آن و ديگر عوامل بستگي دارد.

[M.A.H.S.A]

ج) مسئله لايروبي و تعمير قنات
1- مسئله لايروبي قنات
چون خاک ديواره هاي مجرا و چاه ها کم وبيش ريزش مي کند، به خصوص در قنات هايي که جدار مجرا، بدون پوشش محافظ است، يعني کول بست يا آجربست نشده، به تدريج مقداري گل و لاي در کف مجرا جمع مي شود که مانع از جريان کامل آب در مجرا مي شود. با جمع و انباشته شدن بيشتر اين مواد، خاک ديواره ها بيشتر خيس مي خورد و امکان ريزش بيشتر و در نتيجه، ضعيف تر شدن جريان آب وجود دارد. از اين رو قنات بايد معمولاً هر سال لايروبي شود، در غير اين صورت قنات خراب مي شود. از علل عمده خرابي و کم آبي و سرانجام خشک شدن قناتها همين لايروبي نکردن قناتها بوده است و از علل لايروبي نکردن مي توان فقر مالي، عدم توافق مالکان و يا سهامداران با هم، تعلق قنات به افراد مختلف و يا وراث متعدد با امکانات مالي و ... را مي توان ذکر نمود.
2- مسئله آب بند شدن قنات و تعمير آن
در مواردي که ريزش، زياد باشد، امکان بسته شدن مجرا و بند آمدن جريان آب وجود دارد که به اصطلاح مي گويند قنات" آب بند" شده است. در اين حالت که ريزش، شديد و کامل است، آب بند مي آيد، يعني آب در پشت يا بالا دست آن قسمتي که ريزش کرده جمع مي شود و در چاه ها بالا مي آيد. علل آب بند شدن قنات و عوامل موثر در آن بسيار است. از آن جمله، موارد زير را مي توان ذکر کرد:
- ريزشي بودن قنات و يا قسمت هايي از آن و کول بست نبودن يا آجر بست نبودن آن.
- لايروبي نکردن قنات (به موقع و اغلب همه ساله) که سبب انباشته شدن گل و لاي در مجرا مي شود.
- جاري شدن سيل و نفوذ آن در قنات (بسياري از قنات هاي کشور ما بر اثر سيل، کم آب و خراب شده و ويران گرديده است).
- نفوذ ريشه گياهان در قنات: رسيدن ريشه گياه، به ويژه درخت به داخل قنات (مجرا)، هم باعث جذب آب از قنات مي شود و هم با تخريب ديواره مجرا و يا چاه، سبب ريزش بيشتر خاک و سنگ به داخل قنات مي گردد که اگر براي قطع آن اقدام نشود و گل و لايي که به اين طريق در مجرا جمع شده از سر راه آب برداشته نشود، سبب کم شدن آب قنات و آب بند شدن آن مي شود.
- زلزله: با وقوع زلزله، امکان فرورريختن قنات و آب بند شدن آن زياد است، کما اينکه به عنوان مثال زلزله هايي که در سالهاي اخير در نقاط مختلف کشور به ويژه منطقه خراسان و کرمان آمده، بسياري از قنات ها را خراب کرده است.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14803_1.jpg
مسئله رسيدگي به قنات براي جلوگيري از نابودي آن بسيار مهم است

[M.A.H.S.A]

د) مسئله کاهش آبدهي قنات
قناتي که احداث شده ممکن است پس از مدتي آب آن کاهش پيدا کند و در موارد فوق العاده حتي کاملاً خشک شود. بنابراين انسان با مسئله بسيار مهمي روبرو خواهد شد. آب قنات در نتيجه تأثير عوامل مختلف کم مي شود از آن جمله علل و عوامل زير را مي توان نام برد:
1- به اصطلاح «رورفتن»
همانطور که قبلاً هم عنوان شد ممکن است در موقع حفر قنات، شيب لازم براي نقب رعايت نشود در نتيجه از لايه آبدار خوب استفاده نشود. اينگونه قنات ها در مقابل نوسان آب بسيار حساس است. با بهره برداري از اين قنات و همچنين مختصر پايين رفتن سطح آب زيرزميني، ميزان آب آن کاهش مي يابد و احتمال سريع خشک شدن اين نوع قنات ها، خيلي زياد است.
2- آب بند شدن قنات
3- لايروبي نکردن به موقع قنات
4- پايين رفتن سطح آب زيرزميني که ممکن است به طرق مختلف اتفاق بيفتد، از آن جمله: حفر چاه و يا قنات در نزديکي آن (عدم رعايت حريم آبي قنات)، خشکسالي، روبه کاهش رفتن آب مخزن.
ه)مسئله تأمين مقني و مسئله تأمين مصالح ساختماني
از ديگر مسائل قنات هستند که شرح هر يک از آنها در اين قسمت از حوصله بحث خارج است. هريک از آنها در جاي خود شرح داده خواهند شد.

[M.A.H.S.A]

علل و عوامل موثر در خشک و باير شدن قناتها و راه هاي مبارزه با آن
به طور کلي علل و عوامل موثر در کم آبي و سرانجام خشک و باير شدن قناتها را مي توان به دو دسته تقسيم کرد: طبيعي و انساني. در اين قسمت سعي مي کنيم ضمن شرح اين علل و عوامل، تا آنجايي که امکان دارد، راه هاي جلوگيري از باير شدن قنات ها را ذکر کنيم.
الف) علل و عوامل طبيعي
از جمله علل و عوامل طبيعي و موثر در خشک و ويران شدن قنات هاي ايران زمين، پديده هاي زير را مي توان نام برد:
1- خشکسالي به ويژه خشکسالي هاي پي در پي
چون در موقع حفر قنات، به اصطلاح خيلي توي آب کار نمي شود، ارتفاع آب زيرزميني در مجراي قنات کم است و با پايين افتادن سطح آب بر اثر خشکسالي، امکان کم شدن آب قنات ويا خشک شدن آن وجود دارد.
لايروبي به موقع و پاک نگهداشتن قنات و در صورت لزوم و امکان، مختصري کف کني به بهبودي وضع آب قنات کمک مي کند.
2- زلزله
ميزان خرابي قنات، بستگي به شدت و مدت زلزله دارد. بسياري از قنات هاي ايران براثر زلزله خراب شده است که ديگر امکان تعمير آنها نبوده و يا صرف نمي کرده که تعمير شود. بسياري هم پس از وقوع زلزله بازسازي شده است.
بکار بردن آجر و کول از شدت اثر زلزله مي کاهد و امکان دارد قنات را حفظ کند. بنابراين آجربست و يا کول بست کردن قنات در مناطق زلزله خيز، يک امر مفيد و لازم به نظر مي رسد. اقدام سريع براي تعمير قنات پس از وقوع زلزله در مواردي که قنات خيلي خراب و لايه هاي آب دار آن به کلي جابجا نشده و خلاصه تعمير و بازسازي آن اقتصادي مي نمايد، تأثير بسزايي در جلوگيري از خرابي بيشتر قنات و همچنين ميزان آبدهي آن دارد.
3- خالي شدن مخزن
بعضي از مواقع، وضع منابع تغذيه و مخازن آب قنات طوري است که هر چه از عمر قنات مي گذرد و از آب آن برداشت مي شود، آب مخزن قنات روبه کاهش مي رود و منابع تغذيه قادر نيست، آب برداشت شده را جبران کند.در نتيجه آب مخزن و در نتيجه آب قنات به تدريج کم مي شود تا اينکه سرانجام به مرحله اي مي رسد که ديگر قنات قدرت آبدهي را ندارد.
براي جلوگيري از خشک شدن اين نوع قنات ها از جمله اقداماتي که ممکن است به طور موثر واقع شود يکي تغذيه مصنوعي آن در سطح وسيع توسط دولت که از عهده و توانايي صاحب قنات خارج است و ديگر تغذيه مصنوعي در سطح کوچکتر است که در صورت وجود امکانات يعني آب قابل آبياري از عهده آن، صاحب قنات هم بر مي آيد.

[M.A.H.S.A]

4- برخورد کردن قنات به طبقات غيرقابل نفوذ و پيشروي
همانطور که قبلاً نيز بدان اشاره شد، مجراي قنات، افقي حفر مي شود و ضخامت لايه آبده معمولاً در آنها زياد نيست به عبارت ديگر اين مجراها، زياد در داخل آب حفر نمي شود، در نتيجه قنات در مقابل نوسان آب بسيار حساس است. از اين رو و همچنين به دليل ديگر، براي آنکه ميزان آبدهي قنات ثابت نگهداشته شود و يا ميزان آب آن اضافه گردد، به ويژه درمناطق خشک، همه ساله بر تعداد چاه هاي قنات اضافه مي کنند، يعني با حفر چاه هاي جديد، به پيشکار قنات ادامه مي دهند.
يکي از علل طويل شدن قنات ها، همين پيشروي بيشتر به خاطر جلوگيري از کم شدن تدريجي آب است والا از روز اول هيچوقت قنات هاي 20، 30 و 50 کيلومتري و بيشتر حفرنکرده و قصد آنرا هم نداشته اند.
5- سيل
سيل، يا پشته را سوراخ مي کند و وارد قنات مي شود و يا در بعضي موارد ممکن است در نقاطي که خاک اطراف دهانه چاه کم است يک يا چند چاه از قنات را دربر گيرد و يا اينکه با انباشته کردن گل و لاي سنگ و غيره در مظهر قنات باعث آب بند شدن و پس زدن آب در قنات و سرانجام خرابي شود. در مواردي هم ممکن است که سيل از هر سه طريق، شستن و سوراخ کردن پشته، ريختن به چاه و انباشته کردن مواد در مظهر قنات و غيره باعث وارد آمدن خسارت زياد و سرانجام خراب شدن قنات گردد.
احداث قنات در غير محل سيل گير و مجهز کردن آن به يک حريم مطمئن و همچنين سرزدن به آن در مواقع منقلب بودن هوا و آبياري زمين هاي اطراف قنات، تأثير زيادي در حفط قنات از خطر سيل دارد.
6- خطر ريزش کردن و کول بست و يا آجربست نبودن قسمت هايي از قنات
به طور کلي، تا آنجائيکه امکان دارد نبايد در اين گونه زمين ها، قنات احداث گردد و اگر از روي ناچاري احداث مي شود بايد حتما کول بست يا آجربست شود.
7- نفوذ ريشه بعضي از گياهان در قنات و خراب کردن پشته يا ديواره چاه
تا آنجائي که امکان دارد کليه درختها از ريشه بيرون آورده شود و اگر امکان بيرون آوردن ريشه نيست، پس از قطع ساقه يا تنه آن کاري شود که ريشه در زمين خشک گردد تا گياه قادر به رشد و نمو مجدد نباشد.
8- افتادن حيوانات به داخل چاه
در نقاطي که اين خطر وجود دارد، بايد روي چاه ها راپوشانند.
9- نشست کردن زمين و خرد شدن کولها
در بعضي از قسمت هاي حاشيه کويري که سطح آب زيرزميني خيلي بالاست، چنانچه قناتي احداث شود (که مسلماً بايد کول بست شود)، امکان دارد که به تدريج پس از گذشت چندين سال، زمين نشست کند و باعث خرد شدن کول ها شود و اين نيز باعث خراب شدن پشته و سرانجام خراب شدن قنات گردد.
با بيرون آوردن کول هاي شکسته و قرار دادن کول هاي سالم به جاي آنها و خلاصه کول بست کردن قسمت هايي که کول ندارد و يا کول آنها خرد شده، مي توان قنات را از تخريب بيشتر و نابودي نجات داد.
10- هجوم ماسه هاي روان
هجوم ماسه و ريختن و انباشته شدن آنها در چاه ها ويا مظهر ونهر قنات باعث پس زدن آب در مجرا و درنتيجه خراب شدن قنات مي شود. بالا آمدن سطح زمين مورد آبياري در جلوي قنات نيز در پس زدن آب و خرد شدن قنات موثر است.
براي جلوگيري از هجوم ماسه به قنات به ويژه در مورد قنات هايي که درست در منطقه ماسه هاي روان و تحت تأثير آنها قرار دارد، بايد روي چاه ها را پوشاند و جلوي هرنج و مظهر قنات بادشکن ايجاد کرد تا به اين وسيله حتي الامکان از هجوم ماسه و ريختن آن به داخل قنات جلوگيري گردد.

ب) علل و عوامل انساني
انسان به طرق مختلف و به طور مستقيم و غيرمستقيم آگاهانه و يا ناآگاهانه، از روي عمد و بيشتر بر اثر بي توجهي و عدم اقدام لازم و به موقع، باعث خرابي قنات ها و خشک و باير شدن آنها شده است. از آن جمله موارد زير قابل ذکر است:
1- حفر چاه هاي عميق و نيمه عميق در حريم قنات ها
2- حفر قنات در حريم آبي قنات ديگر
3- عبور دادن آب از روي پشته قنات
4- حفر حريم نامناسب وعدم توجه به آن
5- از بين بردن حريم قنات و تصرف مجدد زمين آن
6- آبياري از روي بي دقتي
7- احداث جاده روي پشته قنات
8- ناشي بودن مقني
9- لايروبي نکردن قنات
10- هجوم دشمنان ومخالفت هاي محلي
11- پاک نکردن هرنج
12- پس زدن آب در قنات
13- اصلاحات ارضي و تغيير نظام مالکيت و تقسيم شدن ارث

[M.A.H.S.A]

محاسن و مزاياي قنات
احداث و استفاده از قنات ها در مناطقي مانند ايران که بسياري از قسمت هاي آن خشک است داراي مزايا و محاسن بي شماري است که از آن جمله مي توان به طور مختصر به موارد زير اشاره نمود:
1- احداث قنات با وسايل ساده و نيروي کار محلي يا وطني امکان پذير است.
2- سيستم استخراج در قنات طوري است که آب بدون کمک و صرف هزينه، فقط با استفاده از نيروي ثقل از زمين خارج مي گردد.
3- در نقاط کوهستاني و همچنين در نقاط ديگري که سطح آب زيرزميني خيلي بالاست و امکان حفر چاه هاي عميق وجود ندارد، ميتوان قنات حفر کرد و آب زيرزميني آنجا را مورد استفاده قرار داد.
4- به لوازم و دستگاه هاي موتوري و پمپ و امثال اينها که باعث خروج ارز از کشور مي شود، احتياج ندارد.
5- چون به موتور احتياج ندارد، هزينه سوخت هم ندارد.
6- چون آب در قنات به صورت طبيعي خارج مي شود و موتور و ديگر چيزهاي مصنوعي در آن کار گذاشته نمي شود، احتياج به مراقبت شبانه روزي که در چاه هاي عميق ضروري است، نيز ندارد.
7- به لوازم جانبي احتياجي ندارد، زيرا در اين سيستم به موتور و ماشين آلات و امثال اينها نيازي نيست.
8- براي حفر و تعمير و لايروبي قنات ها، به متخصص خارجي نيازي نيست.
9- با توجه به چاه ها و قنات هاي موجود، آب قنات در مقابل آبي که از چاه استخراج مي شود، ارزانتر تمام مي شود.
10- آب قنات دائمي است و در مواقع اضطراري کشت و احتياج زراعت در مواقع حساس به آب، قطع نمي شود.
11- در قسمت هايي که آب کم است و واردات آب به آنجا نيز کم و با مشکل مواجه است، سيستم قنات طوري است که براي مدت طولاني آب مورد نياز را تأمين مي نمايد.
12- منبع آب زيرزميني توسط قنات دير تمام مي شود و استفاده طولاني دارد، هر چند به طور دائم به مصرف برسد.
13- با سيستم قنات کمتر مي توان آب را غارت کرد. البته هرز و هدر رفتن زمستاني آب قنات را هم بايد در نظر داشت.
14- سيستم قنات طوري است که يک قنات بالا دست مي تواند تا حدودي منبع تغذيه آب قنات پايين دست خود باشد و يا يک قنات، بالنسبه کمتر قادر است آب قنات مجاور خود را بکشد، روي همين اصول، تعديل در بهره برداري از آبها و همچنين سازش قناتها باهم، نسبت به چاه ها، بيشتر است. به عبارت ديگر حساسيت قناتها نسبت به هم، کمتر از حساسيت چاه ها نسبت به هم است.
15- قناتها در بسياري از نقاط، باعث شستشوي زمين هاي شور و قليايي مي شوند، قنات در مناطق حاشيه کويرها، اغلب آبهاي شيرين دامنه ها يا دشت هاي حاصلخيز را به قسمت هاي پايين دست که رويهم رفته از خاک هاي شور و يا قليليي يا هر دو تشکيل شده است، منتقل مي کند که با آبياري اين زمين ها، نوعي عمل شستشو را انجام مي دهد.
16- قنات، زهکش بسيار مناسبي براي بعضي از زمين ها به شمار مي رود و آن، از جمله در شرايطي است که بيشتر در لبه کوير واقع شده و آب زيرزميني آنجا هم بالاست و يا اصولاً براي عمران زمين هاي کمي شوري که بالادست آن سطح وسيعي زمين هاي شيرين حاصلخيز وجود دارد، اين قنات ، ابتدا در حکم زهکش عمل مي کند و چون آب آن از دامنه دشت و بالادست که ذخاير زيرزميني آن شيرين است، تغذيه مي شود، به تدريج از شوري آب آن کاسته مي شود به طوريکه امکان دارد پس از گذشت چندين سال آب قنات تقريباً شيرين شود.
17- در بعضي از دشت هاي رسوبي که رابطه سفره آب زيرميني در بالادست و پايين دست به وسيله يک هسته غير قابل نفوذ قطع مي شود، قنات باعث ايجاد رابطه تعدل در بين اين دو قسمت از سفره مي گردد.
18- قنات زمينه استفاده از آب را براي مصارف کشاورزي فراهم مي آورد (زهکشي نهرهاي بالادست و غيره).
19- بعضي ها معتقدند با توجه به اينکه معمولاً قناتها از دامنه دشت ها تغذيه مي کنند لذا آب آنها داراي کيفيت مطلوب تر و بهتري نسبت به چاه ها ست.

[M.A.H.S.A]

منابع آب کارستي و مسائل آن
منابع آب کارستي نيز جزء ذخاير آب زيرزميني است که يا به صورت چشمه از زمين خارج مي شود و يا به وسيله چاه هاي عميق قابل استخراج و بهره برداري مي باشد، با ذکر اين مقدمه به منابع آب کارستي در ايران و مسائل آن مي پردازيم:
کلياتي راجع به کارست در رابطه با آب
کلمه کارست Karst)) ابتدا از زبان محلي بخشي از ساکنان کشور يوگسلاوي گرفته شده و خود کارست يک منطقه آهکي در اين کشور است. بنابراين کارست بيشتر به تشکيلات آهکي با ويژگي هاي خاص گفته مي شود. علائم و نشاني هاي کارستي بودن يک منطقه، بسيار است. از آن جمله موارد زير را مي توان نام برد:
علائم بيروني ياظاهري:
فرورفتگي هاي گودي که در کف آنها رسوبات رسي اغلب قرمز (اکسيده شده) جمع شده است. کف اين فرورفتگي ها باز (سوراخ) است به طوري که آب مي تواند از آنجا بگذرد. از علائم ديگر آن، حفره هاي کوچکتري است که عمق آنها زياد است و به عمق حفرههاي آهکي مي رسد . مجاريي که راه مي کند به عمق حفره هاي آهکي و خلاصه دره هاي خشک بن بست که از ديگر آثار سطحي مناطق کارستي است.
علائم دروني:
وجود غار، تشکيلات استلاگتيت و استلاگميت. چشمه هاي آهکي يا رودهاي زيرزميني و غيره.
يک منطقه يا چشمه کارستي ممکن است از چند منشاء و در مواردي هم از يک منشاء تغذيه شود. هرگز ديده نشده است که حوضه هاي آبگير کارستي با حوضه آب زيرزميني منطبق باشد زيرا ممکن است که يک چشمه کارستي از چند صد کيلومتر تغذيه شود.
آب منابع کارستي ممکن است با آبهاي زيرزميني طبقات آبرفتي در ارتباط باشد و از آنها تغذيه شود و ممکن است که اين طور نباشد. آب منابع کارستي ممکن است در بالا و يا در زير آبهاي زيرزميني قرار بگيرد، ولي در اکثر موارد پايينتر از آن است. روي همين اصل براي دسترسي به آن بايد به اعماق زمين رفت.
ممکن است که آب منابع کارستي با آب زيرزميني در ارتباط باشد و تغذيه آن هم کم باشد. از اين رو آب منابع کارستي که تغذيه آن از طريق درز و شکاف صورت مي گيرد، در مقايسه با آبهاي زيرزميني طبقات آبرفتي که تغيه آنها بر اساس تخلخل است، هميشه قابل اعتماد نيست. بعلاوه امکان دارد که آب حبس شده در زمين هاي کارستي، از يک جا درز به وجود آورد و خارج شود.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14808_1.jpg
نمايي از يک چشمه کارستي

[M.A.H.S.A]

راجع به کيفيت آب منابع کارستي اين طور اظهارنظر مي شود که تا آب در شبکه کارستي به پايين برسد، در نتيجه تشکيل کربنات و حل شدن مجدد آن به کرات، کيفيت آن تغيير مي کند. رويهم رفته آب اين منابع خوب است ولي کمي آهک دارد. مقدار انيدريد کربنيک آزاد در آب هاي زيرزميني بين 20 الي 50 ميلي گرم در ليتر و در زمين هاي زراعتي به دليل وجود حيات در آن، از اين مقدار بيشتر است. ميزان کربنات آبها به دليل محدوديت مذکور عموماً بين 100 الي 200 ميلي گرم در ليتر مي باشد. بنابراين سرعت انحلال، در سنگ هاي آهکي مختلف نيز به يک ميزان نيست. به عنوان مثال کلسيت 37 بيشتر از دولوميت 38 در آب حل مي شود.

[M.A.H.S.A]

تاريخچه مطالعات منابع آب کارستي در ايران
وجود چاه هاي قديمي در تشکيلات آهکي در بعضي از نقاط ايرانبه ويژه در حوالي شيراز نشانه اي از توجه ايرانيان قديم به وجود منابع آبي با ارزش در دل کارست ها و بهره برداري از آن است. به اين چاه ها که در عهد باستان حفر شده است، عموماً چاه هاي گبري گويند. اما مشکلات فني و عدم امکانات کافي در آن زمان، در محدوديت توسعه شناخت و بهره برداري از اين منابع با اهميت، نقش موثري داشته است.
از آنجايي که بعضي از دشت هاي کشور به ويژه در مناطق جنوبي محدوديت هايي از نظر بهره برداري از آب به لحاظ سازنده هاي زمين شناسي دارد، سازندهاي غير آبرفتي (کارست ها) در سال هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است.
اهميت منابع کارستي ايران
الف) از لحاظ حجم ذخاير و ميزان آبدهي:
مطالعاتي که تاکنون درباره منابع آبهاي کارستي صورت گرفته، در همه جا اميد بخش بوده است. بهترين نوع کارست ها در ارتفاعات زاگرس، به ويژه در قسمت جنوبي آن وجود دارد. در کارست ها به منابعي برخورده اند که حجم آب آنها مي تواند به اندازه حجم سد درودزن يا سد کر فارس باشد. متوسط آبدهي چاه هاي عميق حفر شده در نواحي زاگرس جنوبي م***** از 80 ليتر در ثانيه و آبدهي برخي از آنها بيش از 120 ليتر در ثانيه است. در ناحيه جنوب و غرب ايران، سري هاي شناخته شده اي از آهک ها وجود دارد که با حفاري هاي متعدد در آنها، نتايج حيرت انگيز از لحاظ منابع آبي بدست آمده است. بهره برداري از اين منابع که غالباً در حاشيه اکثر دشت هاي بزرگ و کوچک ناحيه پراکنده است، مي تواند جوابگوي بسياري از مسائل در زمينه تأمين آب کافي و قابل مصرف در دورترين نقاط اين نواحي باشد.
سازندهاي کارستي قسمت اعظم آبخانه هاي مملکت را تشکيل مي دهد و گسترش آنها به ويژه در مناطقي است که پتانسيل هاي آبرفتي ناچيز و يا از نظر کيفيت، مطلوب نيست.
امروزه اهميت منابع آب کارستي به خصوص در نقاط يا دشت هائي بيشتر احساس مي شود که آبرفت هاي آنجا جوابگوي نيازهاي آبي منطقه نيست و يا به علت شوري آب، نتوان از آنها استفاده کرد.
ب) اهميت از لحاظ تأمين آب شهرها و غيره:
امروزه با حفر چاه هاي متعدد در منابع کارستي، آب براي بسياري از نقاط مسکوني به ويژه نواحي جنوبي کشور که از لحاظ اين ماده حياتي در مضيقه هستند تأمين شده است.
استفاده از اين آب، تأثير بسيار زيادي در بهبود وضع آب نقاط دورافتاده و کم آب داشته است. به عنوان مثال در استانهاي فارس و بوشهر و همچنين بندر عباس و مشهد و ديگر نقاط، با حفر چاه هاي عميق در تشکيلات کارستي مناطق دور يا نزديک ميليون ها متر مکعب آب براي رفع نيازمندي هاي مردم تأمين شده و ميزان بهره برداري از اين منابع در حال افزايش است تا از اين طريق براي نقاطي که آب جاري سطحي ندارد و يا کم دارد و يا قابل مصرف نيست و همچنين آب طبقات آبرفتي آنجا شور و غير قابل مصرف است، آب لازم تأمين گردد. به موجب مطالعات انجام شده در شيراز تا 40 ميليون متر مکعب و در مشهد تا 20 ميليون متر مکعب و در بوشهر تا 50 ميليون متر مکعب آب مي توان از منابع کارستي به دست آورد و در زاگرس جنوبي مقدار قابل توجهي از آب منابع آهکي را به کشاورزي اختصاص داد.

[M.A.H.S.A]

مزايا و معايب منابع آب کارستي
منابع آب کارستي نسبت به منابع آب آبرفت ها داراي مزايايي است به عنوان مثال:
در بعضي از نقاط به ويژه نواحي دورافتاده جنوب کشور، منابع آبرفتي محدود است و يا از لحاظ کيفي مناسب نيست در حالي که در همين مناطق غالباً منابع کارستي عظيم و در سطح وسيعي وجود دارد.
معايب آب کارستي يکي اين است که اگر عمق چاهي که حفر مي شود، خيلي زياد باشد، پمپاژ آب خود مسئله است. اما اگر آرتزين باشد خيلي خوب است و مسئله اي ايجاد نمي کند. خوشبختانه حداکثر عمق چاه هائي که تاکنون در مناطق آهکي حفرشده از 300-400 متر ***** نکرده است.
ديگر اينکه در مواردي ممکن است حفر چاه هاي عميق در مناطق آهکي باعث کاهش آب و يا خشک شدن آب چشمه هاي آهکي آن در مناطق آهکي باعث کاهش آب چشمه هاي آهکي آن منطقه گردد. اما به موجب گزارش يکي از کارشناسان در سمينار آب کشور در سال 1360 بعضي از چاه ها که بين 8 تا 10 سال است مورد بهره برداري قرار ميگيرد اثر زيادي در کاهش آبدهي چشمه ها نداشته باشد. و خلاصه در مواردي ممکن است منابع آب کارستي از يکجا رخنه يا راهي براي خروج پيدا کند و خارج شود و مخزن آن خالي گردد به طوري که در محل مورد نظر ديگر نتوان از آن استفاده کرد. البته اين موضوع در مورد چشمه هاي آهکي و يا آب جمع شده در بعضي از مخازن که پس از تخليه، تشکيل غار را مي دهد، بيشتر صدق مي کند.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14810_1.jpg
نمايي شماتيک از توپوگرافي کارست

[M.A.H.S.A]

چشمه و مسائل آن
شرايط تشکيل چشمه، انواع چشمه و مسائل آن
اگر آب مخازن زيرزميني، خود به سطح زمين برسد، محل خروج آن را چشمه مي گويند، در حقيقت، خروج طبيعي آب زيرزميني ايجاد چشمه مي کند.
خروج طبيعي آب به صورت چشمه معمولاً در شرايطي عملي مي شود که سفره آبداري در نقطه اي با سطح زمين قابل نفوذ براي آب، تماسي پيدا کند و سطح پيزومتري آب سفره از نقطه تماس بالاتر باشد. در اين شرايط آب از محل برخورد سفره آبدار با سطح زمين به صورت چشمه (چشمه معمولي) خارج مي شود.
به چشمه هايي که مخازن آب آنها در بين دو قشر نفوذ ناپذير قرار گرفته باشد، چشمه هاي آرتزين يا چشمه هاي جهنده گويند. در اين چشمه ها، آب زيرزميني در محلي طبقه غير قابل نفوذ رويي را سوراخ مي کند و بيرون مي آيد. اين محل معمولاً پايين تر از سطح محلي است که آب به قشر غيرقابل نفوذ جاري مي گردد.
عوامل موثر در تشکيل و پيدايش چشمه ها
در تشکيل چشمه ها، وضعيت سطح زمين و ناهمواري هاي آن دخالت دارد. به عنوان مثال در شرايط مختلف مذکور در پايين، چشمه هايي در نقاط مختلف يک دره يا کوهستاني ممکن است تشکيل شود.http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/14811_1.jpg
نمايي از مظهر چشمه

[M.A.H.S.A]

اگر در يک زمين نفوذپذير، دره اي تشکيل شده باشد به صورتي که ته دره به قشري نفوذ ناپذير برخورد کند، در قسمتي که دو قشر مذکور با هم برخورد مي کند، چشمه هايي تشکيل مي شود که در پاي دامنه هاي دره ظاهر مي گردد.
اگر دره دريک زمين خيلي نفوذپذير به عنوان مثال از جنس ماسه سنگ يا قشرهايي از نوع گرانيت که در سطح شکاف دارد، به وجود آمده باشد، قسمت آبدار موجب تشکيل چشمه هايي در دامنه هاي دره مي شود. چشمه هايي که در قسمت بالايي اين نوع دامنه ها به وجود مي آيد، هنگام خشکي و بي آبي، خشک مي شود.
اگر دره در يک زمين نفوذپذير به وجود آمده باشد ولي ته آن به قشر نفوذناپذير نرسيده باشد، چشمه هايي در پايين دره تشکيل مي گردد. اين چشمه ها کم و بيش خشک مي شود.
آب بعضي از چشمه ها از اعماق زمين سرچشمه مي گيرد و پس از عبور از شکاف ها به سطح زمين مي رسد. بنابراين در پيدايش اين دسته از چشمه ها (که بيشتر چشمه هاي معدني گرم نيز جزء آن است)، وجود شکستگي ها و گسل ها، موثر است که عامل خروج آب به شمار مي رود، آب معمولاً طول يک خط شکستگي را که بر اثر فرو نشستن قسمتي از قشرهاي متوالي زمين بدست آمده است، مي پيمايد و به سطح زمين مي رسد.
در انتهاي برخي از مخروط افکنه ها نيز چشمه ايجاد مي شود. نمونه هاي آن را مي توان در برخي از دشت هاي منتهي به بيابان لوت و يا در قسمت شمال دشت کوير ملاحظه کرد.