X
تبلیغات
سايت زمين شناسي ( پژوهشگر ) - آبهاي زيرزميني
اين سايت توسط عضو باشگاه پژوهشگران جوان دانشگاه آزاد اسلامي نوشته شده است .

                          آبهاي زيرزميني

 

                  تهيه كننده و مترجم : مرتضي طاهرپور خليل آباد

                           ( دانشكاه آزاد اسلامي واحد مشهد )

 

 

1- آبهاي زيرزميني چگونه ايجاد مي شوند ؟

 

اغلب آبهاي زير زميني از بارش و بارندگي اي كه وارد زمين شده سرچشمه مي گيرند . نقشه فوق نشان دهنده خاكهاي اشباع شده از آب مي باشد ( آبخواني كه بيش از حد داراي آب مي باشد )  كه بر روي سنگ بستر آبخوان قرار گرفته است . در آبخواني كه بيش از حد داراي آب است ، آب فضاي خالي بين دانه ها را پر مي كند . در سنگ بستر آبخوان ها ، آب از شكستگي ها و ديگر فضاهاي خالي سنگ بستر وارد آن مي گردد . همچنين برخي از انواع سنگ بستر مانند سنگ بستر ماسه سنگي ممكن است داراي فضاهاي خالي اضافي ( فضاهاي اينترگرانولار) باشد كه توسط آبهاي زير زميني پر مي گردند . آبهاي زيرزميني از ارتفاعات زياد( يا مناطقي با فشار زياد ) به سمت ارتفاعات كم ( يا مناطقي با فشار كم ) جريان مي يابند اين مسئله براي آبهاي سطحي نيز صادق است . جريان آبهاي زير زميني همانگونه كه در تصوير نشان داده شده است به سمت منطقه اي كه خالي از آب ( آب زير زميني) مي باشد در حركت است .

وجود نهر در تصوير نشان دهنده نوعي منطقه خالي از آب زيرزميني است . فشار آب زيرزميني نسبت به ارتفاع نقش مهمتري را در كنترل ميزان آب و مسير جريان آب در بستر محدود شده آبخوان ( يا آرتزين ) ايفا مي كند . آنها آبخوانهايي در مقابل نفوذ عايق  و بصورت غيرقابل نفوذ يا بصورت چينه هايي با نفوذ پذيري كم مي باشند .

 

2- اكتشافات زيرسطحي :

 

نواحي آبدار پنهاني در هرجايي در زير زمين قرار دارد و اغلب ما بي توجه به وجود آن هستيم . يكي از روش ها جهت شناسايي منابع زيرزميني ، اكتشافات زيرسطحي مي باشد . تصوير زير نشان دهنده آزمايش حفاري كه يكي از انواع اكتشافات زيرسطحي است ،مي باشد . در طي حفاري نمونه هايي از داخل زمين براي مشاهده به سطح زمين آورده   مي شود .

 پس از مدت زماني كه از آزمايش حفاري سپري شد و اين آزمايش كامل گرديد ساختمان زيرسطحي منطقه شناسايي ميگردد . سپس گمانه هاي ايجاد شده تبديل به چاه مي گردند . آب در اين چاه ها توسط لوله هايي كه تعبيه شده ،  انتقال مي يابد . از طريق اين گمانه ها مي توان به عمق آب پي برد درضمن توسط اين گمانه ها نمونه هايي از آب زيرزميني بمنظور تعيين جهت جريان آب زيرزميني و تعيين اجزاء آب و همچنين تعيين آلودگي هاي احتمالي ، برداشت مي گردد .

 از روشهاي ديگر نيز بمنظور استخراج منابع پنهاني استفاده مي گردد . اين روشها شامل حفاري ، معدن كاري ، احداث راهروهاي زيرزميني جهت شناسايي و همچنين روشهاي غيرمستقيم مانند روشهاي ژئوفيزيكي مي باشند . 

 

3- ديده باني آبهاي زيرزميني :

 

ديده باني آبهاي زيرزميني در محل ها و موقعيت هايي با اهداف متفاوت انجام شده است . اين روش بمنظور سنجش خواص فيزيكي يا شيميايي آبهاي زيرزميني در مدت زمان مشخصي مورد استفاده قرار مي گيرد . ميزان تمركز آلوده كننده ها بطور متناوب مورد بازرسي و ديده باني قرار مي گيرند تا مشخص كند كه آيا اين ميزان افزايش يا كاهش داشته است و يا ميزان اين آلوده كننده ها به همان مقدار ثابت باقي مانده اند .

 ديده باني آبهاي زيرزميني همچنين در مجاورت منابع آب و بمنظور تعيين كيفيت و تعيين شاخص هاي كيفيت آب مورد استفاده قرار مي گيرد . برنامه هاي ديده باني آب هاي زيرزميني بطور كلي شامل ديده باني يا مشاهده چاه ها و يا ريز چاه ها مي باشد . شكل زير نشان دهنده آبخواني كم ژرفا و داراي مقدار زيادي آب است كه در حال ديده باني شدن مي باشد در ضمن قسمت هاي مختلف دستگاه ديده باني در شكل نشان داده شده است . چنين چاهي اين امكان را به ما مي دهد تا تغييرات بالا آمدگي و اجزاء تشكيل دهنده آب زيرزميني درآن بررسي گردد .

 

4- مدل هاي ارائه شده براي آبهاي زيرزميني

 

4-1  مدل سازي جريان آبهاي زيرزميني

مدل جريان آبهاي زيرزميني بطور كلي بمنظور تعيين مقدار(حجم)آبهاي زيرزميني موجود و همچنين جهت مهاجرت ذارت آلوده كننده كه بصورت حل شده در آب وجود دارند ، استفاده مي گردد . دانشمندان آبهاي زيرزميني بصورت پيوسته از ابزار تحليلي و همچنين فورمول هاي رياضي كلاسيك بمنظور تهيه مدل براي تخمين تاثير سطح آبهاي زيرزميني استفاده مي كنند . دانشمندان اين علم بمنظور تخمين بازده در دراز مدت و همچنين ترسيم سطح آب ها در منابع آبي از فورمول هاي كلاسيك در اين پروژه ها استفاده مي كنند . معايب طرح ريزي و مدل سازي با محاسبات دستي به شرح زير است : 1- زمان زيادي را بايد صرف اين كار كرد 2- اين نوع مدل سازي هزينه زيادي در بر دارد .

 به اين منظور دانشمندان با استفاده از يكسري سيستم هاي كامپيوتري و برنامه هاي خاص اين مدل سازي ها را انجام مي دهند . اين سيستم ها با شبيه سازي چاه ها و منابع آبي اين امكان را ميدهند كه شخص برآورد و اظهارنظري سريع و كارآمد از جريان آبهاي زيرزميني داشته باشد . اين گونه برنامه ها مدل ها و نقشه هاي كنتور داري ( خطوط    كنتور ) را با استفاده از اطلاعات بدست آمده ، ازجريان آبهاي زيرزميني رسم مي كنند . اطلاعات خروجي كامپيوتر بصورت نقشه هاي آبهاي زيرزميني و يا نقشه هاي فشار آرتزين در آناليزهاي بعدي مورد استفاده قرار مي گيرد .       

4-2 مدل حمل مواد محلول

 

5- كيفيت آبهاي زيرزميني

 

موادمحلول و يا معلق در آب تعيين كننده كيفيت آبهاي زيرزميني هستند . در اكثر جريانهاي زيرسطحي مواد نامحلول و معلق در آب تا فاصله زيادي جابجا نشده و اين خود باعث تصفيه طبيعي آب مي شود . معمولا آبهاب زيرزميني به آهستگي حركت نموده و اين حركت وابسته به خصوصيات زيرسطحي مانند شيب هيدروليكي ( شيب سطح ايستابي و يا افت فشار در شرايط آرتزين ) است .

 معمولا ميزان جريان آبهاي زيرزميني برحسب فوت يا متر در روز و يا فوت يا متر در سال اندازه گيري مي شود و در صورتي كه جريان آبهاي زيرزميني بسيار آرام باشد ميزان اين جريان بر حسب اينچ يا سانتيمتر در سال اندازه گيري مي شود . آبهاي زيرزميني نسبت به آبهاي سطحي معمولا داراي غلظت بالايي از مواد طبيعي محلول مي باشند . معمولا مواد محلول در آب منعكس كننده تركيب  و قدرت حلاليت موادي از قبيل سنگ و خاك و ... هستند كه آب با آنها در تماس بوده است در ضمن در اين بين مدت زماني را كه آب زيرزيرزميني با اين مواد در تماس بوده ات را نبايد از خاطر بود . در اين ميان فعاليت هاي بشر كيفيت آبهاي زيرزميني را مورد تهديد قرار داده است .

تصوير زير مثالي است ازاينكه چگونه يك منبع آلوده كننده مي تواند ميليون ها گالن از آب زيرزميني را در يك آبخوان آلوده كند . در اين تصوير ناحيه صنعتي به عنوان منشا آلودگي معرفي شده است . در تصوير زير آلوده كننده هاي آب زيرزميني مواد شيميايي آلي و فرار ( مانند تري كلروسن يا TCE ) مي باشند كه به عنوان حلال در فرآيندهاي مختلف صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند .

درجه آلودگي نشان دهنده ميزان كلي مواد آلي فرار مي باشد كه توسط خطوط ميزان مشخص شده است . همچنين درجه آلودگي توسط رنگ هاي مختلف در آبخوان مشخص شده است . مناطق رنگي كه به ناحيه صنعتي نزديكتر مي باشند تمركز آلودگي در آنها بيشتر و مناطقي كه ازناحيه صنعتي دورتر هستند داراي غلظت كمتري از آلوده كننده ها مي باشند . چاهها و منابع آبي كه داراي شيب كمي مي باشند  بيشتر تحت تاثير آلوده كننده هاي ناحيه صنعتي بوده تا جايي كه ممكن است اين منابع و چاه ها تا پاك سازي كامل تعطيل شوند .

 

6- پاك سازي آبهاي زيرزميني :

 

تصوير زير نشان دهنده طرحي شماتيك از عملكرد يك دستگاه برطرف كننده آلودگي ناشي از تركيبات نفتي ( گازوئيل و روغن ) مي باشد .

در انتها با توضيحي در مورد تصفيه آبهاي زيرزميني ترجمه اين متن را به پايان مي رسانم :

تصفيه‌پذيري آبهاي زيرزميني از مهمترين عواملي مي‌باشد كه در قرن اخير به آن توجهي خاص شده است . با توجه به مشكلات عديده‌اي كه در بهره‌برداري از منابع آبهاي سطحي مي‌باشد، در بسياري از كشورها كه پتانسيل بهره‌برداري از آبهاي سطحي كم بوده و يا امكانات مهار اين منابع نمي‌باشد، بيشتر از سفره‌هاي آب زيرزميني استفاده مي‌گردد. به همين منظور رفع آلودگي از اين منابع بسيار مهم و حائز اهميت خواهد بود و دلايل انتخاب چنين روشي جهت تحقيق و بررسي نيز، رفع مشكلات فوق بوده كه بتواند جوابگوي نيازهاي ما به آب زيرزميني با تصفيهء مناسب و سريع باشد. در اين مطالعه كه عمل شبيه‌سازي در كامپيوتر و بدون ساخت مدل فيزيكي صورت پذيرفته است ، سفرهء فرضي به ابعاد 105 × 105 متر با مشخصات فيزيكي خاص كه در فصول بعدي مشخصات كامل آنها ارائه گرديده، در نظر گرفته شده است . در ابتدا ورود آلودگي به اين سفره فرضي به ميزان 100 ميلي‌گرم در ليتر با دبي 100 مترمكعب در روز انجام مي‌پذيرد و با قراردادن يك سري ديوارهاي آببند كه در وسط اين ديوارها، فضايي جهت عبور راحت آب (به علت تخريب بيشتر از محيط هاي مجاور) در نظر گرفته مي‌شود. با عبور آلودگي از اين ناحيهء متخلخل، ميزان آلودگي در اثر پديدهء جذب كاهش مي‌يابد. مدل بكار گرفته شده تحت عنوان FTWORK مي‌باشد. مدل اوليه تنها جذب خطي را در حل معادلات مورد بررسي قرار داده و غلظت را در توقفگاههاي زماني براي حل معادلات جديد در ضريب تعويق مد نظر قرار نداده است ، ولي با تغييراتي كه در برنامه داده شده، مدلهاي جذب غيرخطي نير اضافه و در حال حاضر مدل مورد نظر علاوه بر جذب خطي، انواع جذب‌هاي غيرخطي، نظير جذب غيرخطي لنگموير و فرندليچ را در حل معادلات در نظر گرفت . با توجه به كارهاي انجام شده و با مشخصات يكسان براي يك سفرهء مشخص (ايزوتروپيك و هموژن)، به ترتيب مدل جذبي فرندليچ و مدل جذبي خطي و در نهايت مدل جذبي لنگموير به ترتيب كاهش بيشتر آلودگي را نشان مي‌دهند. در مطالعات انجام شده به جهت بررسي تصفيه‌پذيري اين سيستم، حالتهاي مختلفي در نظر گرفته شده است . به طور مثال در يك مرحله ناثابت نگه‌داشتن طول دريچه، طول ديوار آببند را افزايش داده‌ايم و در مرحلهء بعدي با ثابت نگه‌داشتن طول ديوار آببند طول دريچه را افزايش داده‌ايم. علاوه بر اين حالتها نحوهء قرارگرفتن ديوار آببند، با دريچه را در زواياي مختلف بررسي كرده و در خصوص عمق نفوذ ديوار و آببند در سفره نيز از لحاظ هيدروليكي بررسيهايي صورت پذيرفت . نتايج بدست آمده نشان داد كه هر چه طول ديوار آببند افزايش يابد و طول دريچه ثابت بماند، ميزان آلودگي در پشت دريچه كاهش مي‌يابد. علت آن افزايش دبي مطلق عبوري از دريچه يا كاهش دبي نسبي (دبي عبوري از اطراف ديوار آببند) مي‌باشد. در حالت بعدي يعني ثابت ماندن طول ديوار آببند و افزايش دريچه، برعكس مورد فوق بوده و آلودگي در پشت دريچه افزايش مي‌يابد و علت آن افزايش دبي (دبي عبوري از دريچه و دبي نسبي به طور همزمان مي‌باشد. در خصوص زواياي قرارگيري ديوار آببند با دريچه، بهترين حالت در كاهش آلودگي زاويه 180 درجه مشاهده شد. علاوه بر بررسي‌هاي انجام گرفته از ميزان نفوذ ديوار آببند در عمق سفره ، نتيجه گرفته شد كه هر چه طول ديوار را در عمق سفره افزايش دهيم باعث پخش آلودگي در عمق يا تمامي لايه‌ها خواهيم شد و هر چه طول ديواره كمتر باشد، آلودگي به صورت سطحي تا عمق نفوذ ديوار ادامه مي‌يابد و لايه‌هاي پايين‌تر آن كمتر دچار آلودگي مي‌گردند، اين مورد يعني معلق نگه‌داشتن ديواره در آلودگي‌هاي سطحي (نزديك به زمين) مهم بوده و باعث عدم پخش آن خواهد شد .

 

 

                                                                                         مرتضي طاهرپور خليل آباد

                                               آبان ماه 1384                                                            

+ نوشته شده در  پنجشنبه سوم آذر 1384ساعت 13:30  توسط مرتضي طاهرپور خليل آباد  |