آب های زیر زمینی

لایه آب دار

بخشی از آب های سطحی در اثر نیروی جاذبه وارد محیط متخلخل خاک شده و به سمت پایین حرکت می کنند. لایه های مختلف زمین از مواد و ترکیبات مختلف خاک شکل گرفته و در زمان های مختلف بوجود آمده اند. مجموعه عواملی نظیر جنس و اندازه دانه ها، میزان تخلخل، میزان تراکم، میزان ترک خوردگی و... باعث می شود بخش های مختلف فضای زیرزمین ظرفیت های متفاوتی برای جذب، ذخیره و انتقال آب داشته باشند. لایه هایی از زمین که به صورت نسبی ظرفیت بالاتری برای جذب، ذخیره و انتقال آب دارند آبخوان نامیده می شوند. به دلیل نفوذپذیری بیشتر این لایه ها، بخش اعظم آب نفوذ کرده در عمق زمین به صورت طبیعی جذب آن ها می شود. بسته به شرایط احاطه کننده آن، یک لایه آب دار می تواند مانند یک مخزن زیرزمینی آب را ذخیره یا مانند یک رودخانه زیرزمینی آب را به لایه های مجاور و عمیق تر منتقل نماید. ابعاد این مخازن یا رودخانه های زیرزمینی می تواند از چند ده متر تا چند صد کیلومتر متفاوت باشد. به دلیل وابستگی شدید انسان به منابع زیرزمینی آب، شناسایی، مطالعه و مدیریت لایه های آب دار دارای اهمیت بسیار بالایی است.

مخاطرات آب های زیرزمینی

به دلیل عدم شناخت صحیح یا عدم درک میزان آسیب پذیری سریع آب های زیرزمینی، سهل  انگاری های زیادی صورت گرفته است. اجازه داده ایم که بنزین و سایر مایعات مضر از مجاری زیرزمینی به درون سفره های آب های زیرزمینی نفوذ کند. آلاینده ها، از محل های دفن زباله یا سیستم های فاضلاب که بطور غلطی ساخته شده اند، به داخل آن تراوش کنند. آب های زیرزمینی از طریق زهاب حاصله از مزارع کشاورزی کود داده شده و مناطق صنعتی، آلوده می شوند. صاحبان خانه ها با ریختن مواد شیمیایی به داخل فاضلاب یا روی زمین، آب های زیرزمینی را آلوده می کنند. آب های زیر زمینی در طی روند نفوذ خود به لایه های آبدار بسته به نوع خاک و آلاینده های موجود در خاک ممکن است حاوی مواد معدنی و آلی شوند. به عنوان مثال زمین های آهکی چون دارای کربنات و بی کربنات هستند، آب هایی که از این نوع زمین ها نفوذ می کنند حاوی کربنات و بی کربنات بوده و سختی آب را بالا می برند. یا اینکه در اثر نفوذ مواد آلاینده نظیر آلاینده های نفتی در سطح زمین یا چاه های جذبی فاضلاب ممکن است در اثر نفوذ، این مواد به سطح آب های زیر زمینی رسیده و آب را آلوده نمایند.

برداشت بیش از حد و سفره آب افت کننده (فرونشست در اثر برداشت آب)

منابع زیرزمینی آب به صورت مستقیم یا غیرمستقیم از آب های سطحی و بارندگی تغذیه می شوند؛ بنابراین استفاده پایدار از این منابع به معنای برداشت محدود از آن هاست. در سال های اخیر در بسیاری از کشورهای جهان برداشت آب از منابع زیرزمینی از میزان تغذیه سالیانه آن ها بیشتر است. این امر به معنای استخراج و استفاده از آبی است که در طول هزاران سال در لایه های آب دار زمین ذخیره شده است. با این کار سطح آب های زیرزمینی در منطقه روز به روز افت کرده و سرانجام به جایی خواهد رسید که آبی برای استخراج وجود نخواهد داشت. پایین افتادن سطح آب های زیرزمینی به معنای خشک شدن مناطق پایین دست( مناطق با ارتفاع کمتر که آب جاری در لایه های آب دار تحت اثر گرانش به سمت آن ها جریان می یابند) و از بین رفتن چاه ها، قنات ها و چشمه های آن است.
در سال ۲۰۰۵ (میلادی) چین، هند و ایران رتبه های اول تا سوم برداشت بیش از حد از منابع زیرزمینی آب را داشته اند. ایران به طور متوسط سالانه پنج میلیارد مترمکعب آب بیش از ظرفیت لایه های آب دار زمین از آن ها بهره برداری می کند. این مقدار آب معادل آب مورد نیاز جهت تولید یک سوم کل غله تولیدی کشور است. سطح آب های زیرزمینی در منطقه چناران در شمال شرقی ایران، که منطقه کوچک اما بسیار پراهمیتی برای کشاورزی است، در سال های پایانی دهه نود میلادی به صورت میانگین ۲٫۸ متر در سال افت داشته است. چاه های حفر شده جهت تأمین آب کشاورزی و همچنین تأمین آب آشامیدنی شهر مشهد عامل این اتفاق بوده اند.

با فرونشست زمین در دشت ها که نتیجه افت سطح آب سفره های زیرزمینی است، در این حالت آبرفت از حالت اشباع خارج شده و کاهش فشار منفذی و نهایتا فرونشست زمین را باعث می شود. از علائم این نشست که حاصل افت سطح آب سفره های زیرزمینی است، ایجاد شکاف در سطح زمین است.

اشکال مختلف آب های زیرزمینی

• آب هیگروسکوپی: آبی است که به صورت قطره های ریز در اطراف دانه های رسوب می چسبد.
• آب غشایی: آبی است که به صورت یک قشر نازک، اطراف دانه های رسوب را می پوشاند.
• آب ثقلی: آبی است که اطراف و بین دانه های رسوب را پر می کند و اگر امکان حرکت برایش وجود داشته باشد از محل خود تحت تأثیر نیروی جاذبه زمین یا ثقل، حرکت کرده و جریان می یابد.
• آب مویینگی: بخشی از آب است که بر روی سطح آب زیرزمینی و سوار برآن، در میان رسوبات دانه ریز قرار می گیرد. رسوبات دانه ریز، فضای لوله مانند و پیچ و خم داری ایجاد می کنند که تحت تأثیر نیروی موئینگی، بخشی از آب زیرزمینی را در خلاف جهت نیروی ثقل تا ارتفاع چندین متری به بالا می کشند. ضخامت آب موئینگی به قطر دانه های رسوب بستگی داشته و هرچه دانه های رسوب ریزتر باشند ضخامت قشر موئینگی نیز بیشتر خواهد بود.