هیچ محصولی در سبد خرید نیست.
زمان مطالعه2 دقیقه
می پسنـدم0
اندازه متن12
در زیر زمین، لایههایی از خاک و سنگ وجود دارند که میتوانند آب را در خود نگه دارند. به این لایههای ذخیرهکننده آب، «آبخوان» یا «سفره آب» میگویند. این سفرههای زیرزمینی، منبع بسیار مهمی برای تأمین آب آشامیدنی و کشاورزی هستند.
سفرههای آب به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
**۱. سفره آزاد (یا محلی):**
این نوع، رایجترین سفره آب است. در این حالت، یک لایه نفوذپذیر (مانند شن و ماسه) که آب در آن جریان دارد، در بالا قرار گرفته و در زیر آن یک لایه نفوذناپذیر (مانند سنگ رس) وجود دارد. سطح بالایی آب در این سفرهها، «سطح ایستایی» نام دارد. چاههای معمولی معمولاً به این نوع سفره حفر میشوند.
**۲. سفره تحت فشار (یا محصور):**
این سفره، بین دو لایه کاملاً نفوذناپذیر، مانند یک ساندویچ، به دام افتاده است. آبی که در این لایه قرار دارد تحت فشار است. وقتی چاهی به این سفره حفر شود، آب به دلیل فشار، خودش به سمت بالا میآید و حتی ممکن است از سطح زمین هم فوران کند. به این چاهها، «چاه آرتزین» میگویند.
**۳. سفره معلق:**
این نوع، کمتر رایج است. در این حالت، یک لایه نفوذناپذیر کوچک و موقت در عمق کمی از زمین وجود دارد که مانند یک کاسه، مقدار کمی آب را در بالای سفره اصلی نگه میدارد. این سفره معمولاً پایدار نیست و ممکن است به مرور زمان از بین برود.
این منابع آبی ارزشمند، با بارش باران و برف دوباره پر میشوند، بنابراین حفاظت از آنها در برابر آلودگی و مصرف بیرویه بسیار مهم است.
لایههای آبدار یا سفرههای زیرزمینی، بخشی از زمین هستند که فضاهای خالی بین سنگهای آنها کاملاً از آب پر شده است. در ادامه بیشتر با این سفرههای آب آشنا خواهیم شد.
وقتی باران به طور پیوسته میبارد، آب از طریق منافذ و شکافهای سنگها نفوذ میکند. وقتی این آب به لایههای غیرقابل نفوذی مثل سنگهای رسی برسد، دیگر پایین نمیرود و در همان جا جمع میشود. بعداً این آب میتواند به صورت چشمههایی به سطح زمین راه پیدا کند.
طبیعتاً با خروج آب از این چشمهها، سطح آبهای زیرزمینی پایین میرود. معمولاً در فصول پرباران، سطح این آبها بالا میآید و در فصلهای خشک، پایین میرود. اما این سطح هیچگاه از یک حد مشخصی بالاتر یا پایینتر نمیرود. به پایینترین سطح آب زیرزمینی در هر منطقه، سطح آب دائمی گفته میشود.
سفرههای آب زیرزمینی، حدود ۲۰ درصد از آبهای شیرین زمین را در خود جای دادهاند. آب آنها معمولاً بیرنگ، بیبو و بدون مواد تیره است. ترکیب شیمیایی و دمای آب در این لایهها ثابت است و آلودگی کمتری نسبت به آبهای سطحی دارند؛ اما در عوض، املاح معدنی مانند کلسیم و منیزیم در آنها بیشتر یافت میشود.
این سفرههای آبی، بخش بزرگی از آب مصرفی ما را تأمین میکنند و در مناطقی مانند مرکز ایران که با کمآبی روبرو هستند، اهمیت بسیار زیادی دارند. با حفر چاه یا قنات میتوان به این آبهای ارزشمند دسترسی پیدا کرد.
در این نوع آبخوان، هیچ فشاری به سطح آب زیرزمینی وارد نمیآید.
در این نوع سفرههای آب زیرزمینی، فشاری که آب در لایههای زیرین زمین دارد، از فشار هوای محیط بیشتر است.
لایهای از زمین که به طور کامل از آب اشباع شده، اما در شرایط عادی، اجازه عبور زیادی آب را نمیدهد، آبخوان با نفوذپذیری کم نام دارد.
سطح پتانسیل هیدرولیک، یک مفهوم فرضی در لایههای آبدار تحت فشار است که نشاندهنده ارتفاعی است که آب در یک چاه، به طور طبیعی و بدون کمک، در هر منطقه خاص به آن سطح بالا میآید.
منطقهای از زمین که حفرهها و فضاهای خالی آن کاملاً از آب پر شده است، “منطقه اشباع” نام دارد. مرز بین این منطقه و لایه بالایی آن را “سطح ایستابی” میگویند. اگر سطح ایستابی بالا باشد، برای دسترسی به آب باید چاه عمیقتری حفر کرد. در مناطق نزدیک به دریا، معمولاً سطح ایستابی پایینتر است، در حالی که در مناطق خشک و دور از ساحل، این سطح بالاتر میباشد.
درباره چگونگی تشکیل آبهای زیرزمینی، نظریههای گوناگونی مطرح شده است. مهمترین این نظریهها، نظریه نفوذ آب به داخل زمین است. بر اساس این نظریه، بخش عمدهای از بارشهای آسمانی مانند باران و برف، به درون زمین نفوذ میکند و وقتی به لایههای سنگی غیرقابل نفوذ برخورد میکند، در آنجا جمع شده و مخازن آب زیرزمینی را به وجود میآورد.
این نظریه را نخستین بار یک فیزیکدان فرانسوی به نام ماریوت در سده هجدهم میلادی ارائه کرد و پس از او، لومونوسوف نیز آن را تأیید نمود. او همچنین توضیح داد که ترکیب شیمیایی این آبها پس از نفوذ به زمین ثابت نمیماند و بسته به نوع سنگهایی که از میان آنها عبور میکند، تغییر مییابد.
این نظریه برای مدتی مورد پذیرش بود، اما در مورد مناطقی که آب زیرزمینی داشتند، ولی بارش آسمانی چشمگیری در آنها رخ نمیداد، پاسخگو نبود. به همین دلیل، در پایان سده نوزدهم، دانشمندی به نام ولگر نظریه جدیدی را مطرح کرد. او معتقد بود که منشأ این آبها، نفوذ باران نیست، بلکه بخار آب موجود در هوا در میان شکافها و منافذ سنگها نفوذ کرده و پس از متراکم شدن، به آب تبدیل میشود. به این ترتیب، نظریه «تراکم آب» پدید آمد.
بسیاری از دانشمندان با این نظریه مخالفت کردند و آن را غیرواقعی دانستند؛ زیرا مقدار بخار آب موجود در هوا به اندازهای نیست که بتواند منابع عظیم آب زیرزمینی را تشکیل دهد.
در آغاز سده بیستم، دانشمند اتریشی به نام E Suess نظریه دیگری به نام «آبهای ابتدایی» را ارائه داد که مورد استقبال بسیاری از متخصصان آب قرار گرفت. بر پایه این نظریه، بخارها و گازهایی که از مواد مذاب درون زمین (ماگما) بیرون میآیند، هنگام نزدیک شدن به سطح زمین سرد و متراکم شده و به آب تبدیل میشوند.
با این حال، آزمایشها و تجربیات بعدی، این نظریه را نیز رد کردند. در نهایت، نظریه «آبهای فسیلی» مطرح شد. بر اساس این نظریه، آبهای زیرزمینی در اعماق زیاد، باقیمانده آبهای دریاچهها یا حوضههای آبی قدیمی هستند که در طول زمان زیر لایههای رسوبی مدفون شدهاند.
پس از بررسی همه این نظریهها توسط کارشناسان سراسر جهان، تقریباً همه متخصصان به این نتیجه رسیدند که نظریه اول، یعنی نفوذ آبهای بارشی، قابل قبولترین توضیح برای تشکیل آبهای زیرزمینی است.
آب پس از نفوذ به زمین، تا زمانی که به یک لایه نفوذناپذیر برخورد کند، به حرکت خود ادامه میدهد. وقتی به این لایهها میرسد، در فضای خالی بین سنگها جمع میشود و «سفرههای آبدار» یا مخازن آب زیرزمینی را تشکیل میدهد.
از آنجا که در عمق زمین، معمولاً لایههای نفوذپذیر و نفوذناپذیر به صورت متناوب روی هم قرار گرفتهاند، ممکن است در یک منطقه، چندین سفره آبدار روی هم وجود داشته باشد.
به سفرهآبهایی که نزدیک به سطح زمین هستند و چاههای معمولی به آنها میرسند، «سفرههای سطحی» میگویند. به سفرههای پایینتر نیز «آبهای عمیق» گفته میشود. آن دسته از سفرههایی که در اعماق بسیار زیاد و بین لایههای نفوذناپذیر محصور شدهاند، «آبهای محصور» یا «سفرههای محاط» نامیده میشوند.
مقدار آب در مخازن سطحی، با تغییرات بارندگی و دمای هوای بیرون، به سرعت تغییر میکند. به همین دلیل، میزان آب چاههایی که از این مخازن تغذیه میکنند، به سرعت کم و زیاد میشود. در مقابل، چاههای عمیق که از سفرههای پایینتر (منطقه همیشه پرآب) آب میگیرند، مقدار آب تقریباً ثابتی دارند. همچنین از نظر بهداشتی، آب چاههای عمیق – به ویژه در مناطق مسکونی – پاکتر و سالمتر از آب چاههای سطحی است.
پستی و بلندیهای سطح زمین باعث میشوند سطح آب زیرزمینی (سطح ایستایی) در همه جا یکسان نباشد. برای مثال، در نزدیکی درهها که سنگها کمتر میتوانند آب را در خود نگه دارند و مقاومت کمتری در برابر جریان آب وجود دارد، سطح ایستایی پایینتر میرود. به این ترتیب، سطح آب زیرزمینی در کنار درهها معمولاً انحنا پیدا میکند و به سمت بالا برآمده میشود.
همانطور که بلندیهای سطح زمین، حوضههای آب سطحی را از هم جدا میکنند، چینخوردگی لایههای نفوذناپذیر در عمق زمین نیز باعث جدایی حوضههای آب زیرزمینی از یکدیگر میشود. این پدیده باعث میشود تغییرات آب یک مخزن، بر مخزن کناری آن تأثیری نداشته باشد.
**پیشنهاد: تحقیق دربارهی چشمه، قنات و چاه**
