دانلود تحقیق منابع آب‌های زیرزمینی در جهان

همزمان با افزایش جمعیت در جهان، نیاز به آب سالم و قابل شرب نیز افزایش می‌یابد.

از سوی دیگر منابع آبهای زیرزمینی به دلیل آلودگیها و تغییرات آب و هوایی در حال کاهش است، در نتیجه نگاه‌ها به سوی منابع آب‌های زیرزمینی که منابع حیاتی آب در مناطق خشک ونیمه خشک محسوب می‌شوند سوق یافته است.
درسال 1960 یونسکو برنامه بین المللی آبشناسی1(IHP) را اجرا کرد و سازمان جهانی هواشناسی2(WMO) برنامه جهانی آبشناسی3(OHP) را عملیاتی نمود.

هدف این برنامه شبیه سازی، نمایش و اندازه‌گیری آبهای سطحی و نزولات جوی است.

شناخت و اندازه‌گیری آبهای زیرزمینی مشکل است و مقایسه آنها با آبهای سطحی به دلیل کمبود شناخت و نقشه‌های موجود سخت است.

نتیجه سرمایه گذاری در این راه، بررسی آبهای زیرزمینی و مدیریت منابع باقیمانده است.
در طول دهه آخر قرن بیستم، افزایش آبهای زیرزمین باعث کاهش اهمیت بحران آب در مقیاس محلی، منطقه ای و حتی جهانی شد.

استفاده از آب جهت آبیاری مزارع، منابع آب را تحت تنش قرار داد.

در هر حال مدیریت منابع آب زیرزمینی به شناخت موقعیت منابع، نقشه، مدل، حجم و میانگین جایگزینی سالیانه و کیفیت شیمیایی آبهای زیرزمین نیازمند است.

در مجموع، منابع آبهای خشکی کمتر می شود.

تلاش گسترده جهانی که جهت مدیریت منابع آب زیرزمین توسط تعدادی از آژانس‌ها صورت می پذیرد به برنامه جهانی تشخیص و نقشه برداری آبشناسی(4WHYMAP) موسوم است.
آبهای زیرزمینی
آبهای زیرزمینی نفوذ آب حاصل از بارندگیها در حوضه های آبخیز، منابع آب زیر زمینی( آبخوانها ) را در دشتهای تحت پوشش بوجود آورده اند.

همانگونه که قبلا اشاره شد وقوع چند سال خشکسالی متوالی و کمبود شدید آب در منابع آب سطحی، علاوه بر کاهش نفوذ از آبهای سطحی به آبخوانها موجب باعث افزایش مصرف از آبهای زیر زمینی گردید که باعث افت سطح آب در آبخوانها شده است.

مدیریت منابع آب زیر زمینی با بهره گیری از فن آوری انرژی اتمی
کاربرد تکنیکهای ایزوتوپ اطلاعات ذیقیمتی از وضعیت منابع آب زیر زمینی بدست می دهد و جهت حرکت و منشاء آلاینده ها را از محیط های مختلف شناسایی می کند.

این تکنیک در کاوش منابع آب زیرزمینی و استفاده منطقی آن بسیار موثر می باشد.

کاربرد تکنیکهای ایزوتوپ اطلاعات ذیقیمتی از وضعیت منابع آب زیر زمینی بدست می دهد و جهت حرکت و منشاء آلاینده ها را از محیط های مختلف شناسایی می کند.

این تکنیک در کاوش منابع آب زیرزمینی و استفاده منطقی آن بسیار موثر می باشد.انرژی اتمی به عنوان گزینه مناسب (جایگزین انرژی برق) در فرآیند شیرین سازی آب کاربرد دارد.

●ایزوتوپها چه هستند و کاربرد آنها چیست؟

عناصری که اتم های آن ها دارای عدد جرمی یا جرم متفاوت باشند را ایزوتوپ می نامند.

فراوانی طبیعی ایزوتوپ های عناصر تشکیل دهنده آب و آلاینده ها (هیدروژن، کربن، اکسیژن و نیتروژن) از فراوانترین ایزو توپها هستند.

این ایزوتوپها ردیابهای طبیعی موثری هستند و می توان از آنها برای ردیابی منشا و جهت و سرعت حرکت آلاینده آبهای زیر زمینی استفاده کرد.ترسیم نقشه های کیفی تراکم ایزوتوپ ها بصورت نقاط روشنی روی نقشه نمایان می گردد.بدیهی است تمامی آلاینده های منابع آب از سطح زمین به منابع آب نفوذ می کنند.تکنیک ایزوتوپها در خاورمیانه در مطالعات آب رودخانه نیل و تاثیر آن بر منابع آب زیر زمینی حاشیه آن تا فاصله ۶۰ کیلومتری استفاده شده است.

نفوذ آلایند ه ها در منابع زیرزمینی مصر و سودان قابل شناسایی است.

حفاظت کیفی منابع آب با توجه به رشد فزاینده جمعیت و نیاز آبی در این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار است
عناصری که اتم های آن ها دارای عدد جرمی یا جرم متفاوت باشند را ایزوتوپ می نامند.

حفاظت کیفی منابع آب با توجه به رشد فزاینده جمعیت و نیاز آبی در این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

لذا سازمان جهانی انرژی اتمی ( IAEA ) با بهره گیری از فن آوری ایزوتوپها در قالب برنامه همکاری حفاظت کیفیت منابع آب زیرزمینی مورد استفاده در مصارف خانگی و کشاورزی، سرمایه گذاری به عمل آورده است.کاربرد ایزوتوپها هیدروژن، کربن و اکسیژن امکان شناسایی منشاء آلاینده را فراهم کرده است.

همچنین ردیابی آلاینده ها تا فاصله ۶۰ کیلومتری منابع منشاء آلاینده را شناسایی نموده اند و در این راستا استراتژیهای موثر مدیریت منابع آب برای حفظ منابع آب شیرین (قدیم و جدید) به اجرا گذاشته شده است.همچنین با اندازه گیری ایزوتوپهای کربن در صحرای سوریه عمر منابع آب زیرزمینی را تعیین نموده (از یک سال تا ۴۰ هزار سال) و اندازه گیری ایزوتوپ هیدروژن در منابع قدیمی (فسیلی) نشان می دهد که آب و هوا از امروز سرد تر بوده است.

همچنین اندازه گیری ایزوتوپها نشان می دهد در حال حاضر فرآیند تغذیه منابع بسیار کند می باشد.بهره گیری از دانش ایزوتوپها امکان پیش بینی ورود آلاینده ها را میسر می سازد.

می دانیم آلاینده های منابع زیر زمینی ممکن است برای قرنهای متوالی در زیرزمین باقی بمانند و زدایش و حذف آلاینده های منابع زیرزمینی کاری پر هزینه و دشوار است.تکنیک ایزوتوپ می تواند نقاط آسیب دیده منابع زیرزمینی ناشی از ورود آلاینده ها را مشخص نموده و مسیر و سرعت حرکت آن را تعیین نماید.

یکی از شاخصهای اصلی آلاینده ها تعیین غلظت و تراکم نیترات می باشد که ناشی از فعالیتهای کشاورزی نشت از زباله های خانگی و یا فعالیت های صنعتی است.با تعیین خصوصیات ایزوتوپهای نیتروژن شناسایی منشاء آلاینده (نیترات) ممکن می گردد با شناسایی منشاء آلاینده (نیترات) نسبت به حذف آلاینده ورودی به منابع آب برنامه ریزی صورت می گیرد.

این تکنیک قادر است آلاینده های جدید و ناشناخته را شناسایی کند و هشدارهای لازم را برای متولیان توزیع آب تئوریزه نماید.

این در حالی است که پارامترهای آزمونهای شیمیایی و بیولوژی قادر نیست علت تجمع و تراکم بسیاری از آلاینده ها را مشخص نماید.

●کاربرد انرژی اتمی تامین آب شرب تکنیکهای اتمی همینطور در انتخاب راههای دیگر تامین آب بویژه در نقاط ساحلی که با معضل کمبود آب یا شوری آب روبرو هستند کار ساز می باشد.طبیعی ترین منابع آب جهان آب دریاها می باشند که همواره در دسترس بوده و هنوز سالم هستند.

اما شوری آب دریا بایستی متعادل گردد تا قابل شرب باشد و عملیات شیرین سازی آب به انرژی زیادی محتاج است.انرژی اتمی می تواند جایگزین مناسبی برای سایر انرژیها باشد.مطالعات تامین آب در شمال امریکا نشان می دهد که راه اندازی آب شیرین کن هایی که با انرژی اتمی کار می کنند اقتصادی تر است.

سفره های آب زیرزمینی با ورود آبهای جدیدتر و تجمع آنها در آن نقطه زیر زمینی ، بمرور یک انبار و مخزن زیرزمینی از آب تشکیل میشود که بعلت عبور از لایه های مختلف شن و ماسه و سنگهای متنوع دچار تغییراتی نیز شده اند .

این تغییرات از نوع کیفی است و در برخی جاها ممکن است باعث بهبود کیفی و تصفیه آب شده و در برخی نقاط نیز باعث تخریب کیفی و آلودگی آب گردد، و این نکته بستگی به کیفیت اولیه آب و لایه های واقع در مسیر حرکت آن دارد .

در نهایت پس از این تغییر و تحولات که ممکن است سالها بطول انجامد ، در زیر زمین مخزنی از آب تشکیل میشود که یه آن سفره آب زیرزمینی و یا آکیفر می گویند .

اگر در بالای این سفره تا سطح زمین یک لایه نفوذناپذیر قرار داشته باشد آن را سفره تحت فشار و اگر هیچ لایه ای نباشد آنرا سفره آزاد می نامند .

خوب ، انسانها در طول تاریخ با نگاه به همین عملکرد ساده نفوذ آب در زمین بوده که به وجود آب زیرزمینی پی بردند و وقتی ناگزیر از زندگی در اماکنی شدند که از وجود رودخانه ها و منابع آب سطحی دیگر محروم بودند ، برای تامین آب مورد نیاز خود ، آن را در دل زمین جستجو نمودند .

در مسیر همین جستجوها بود که افتخار حفر و بهره برداری از قنات نصیب ایرانیان سخت کوش گردید و ما بدان می بالیم .

چاه دو نوع چاه داریم ، عمیق و نیمه عمیق چاه نیمه عمیق چاهی است که معمولاٌ با دست آنرا حفر می کنند و مقنی ها در احداث این نوع چاهها از تجربیات زیادی برخوردارند .

در مواردی که میزان نیاز به آب اینگونه چاهها بسیار محدود و سطح آب زیرزمینی در نزدیکی سطح زمین قرار دارد از دلو و طناب برای آبکشی استفاده می شده است .

اخیراٌ همین چاههای نیمه عمیق را بصورت دهانه گشاد حفاری کرده و سپس آنرا با استفاده از کول های سیمانی یا بتنی ، لوله گذاری نموده و با استفاده از پمپ و موتور ،‌آبکشی می نمایند .

چاه عمیق چاه عمیق را با دستگاه حفاری حفر می کنند و پس از اتمام حفاری آنرا لوله گذاری می کنند و سپس برای آبکشی از آنها از تجهیزات موتور و پمپ استفاده می کنند .

در زمانی که برداشت آب زیرزمینی بیش از ورود آب نفوذی به مخزن باشد ، رو به کاهش می گذارد و بمرور سطح آب زیرزمینی عمیق تر میشود .

سیستم آبخوان سفره آب زیرزمینی هم به مانند یک سیستم عمل می کند ، یک تعدادی ورودی دارد و تعدادی هم بعنوان فاکتورهای خروجی آن عمل می کند .

هرگاه میزان ورودی های این سیستم کمتر از میزان خروجی های آن شود ، معادله سیستم به هم خورده و دچار مشکل می شود .

هر گاه میزان ورودی ها بیشتر از میزان خروجی ها گردد نیز مشکل به شکل دیگری بروز می کند .

بنابراین بحث تعادل در سیستم آبخوان ، بسیار حائز اهمیت است و هرگونه اخلال در آن موجب دردسر ساکنان و بهره برداران و سازمان های مسئول میشود .

مشکلات سیستم همانطور که ذکر شد هرگونه خللی که در دو طرف معدله سیستم آب زیرزمینی بروز کند باعث ظهور مشکلاتی میگردد که دو مشکل عمده آن عبارت از بالا آمدگی سطح آب زیرزمینی و پایین افتادن سطح آب زیرزمینی ، میباشند و هریک از آنان نیز پیامدهای خاص خودشان را دارند .

بالا آمدگی سطح آب زیرزمینی بشکه ای را در نظر بگیرید که از یک شیر آب در حال پر شدن است ، همچنین بشکه مزبور دارای یک شیر در پایین خود است و آب بشکه از طریق شیر شماره 2 تخلیه میشود .

در این مثال تمامی قسمتهای بشکه نفوذناپذیر فرض شده است و معادله این سیستم دارای یک فاکتور ورودی ( شیر شماره 1 ) و یک فاکتور خروجی ( شیر شماره 2 ) می باشد .

سطح آب را در ابتدای آزمایش در میانه ارتفاع بشکه فرض کرده و سپس شیرهای آب 1 و 2 را باز کنید .

چنانچه پس از شروع آزمایش ، مقدار آب ورودی از شیر 1 بیش از مقدار آب شیر خروجی شماره 2 باشد ، چه اتفاقی می افتد ؟

سطح آب درون بشکه بمرور بالا و بالاتر می آید تا جایی که بشکه پر شده و آب آن سرریز نماید .

آب سرریز شده ممکن است در مسیر خود موجب خسارت های زیادی گردد .

پایین افتادن سطح آب زیرزمینی این حالت زمانی اتفاق می افتد که در بشکه فرضی فوق الذکر ، تنها تفاوت در مقدار آب ورودی و خروجی است .

در این حالت مقدار آب خروجی شیر شماره 2 بیش از مقدار آب ورودی از شیر شماره 1 میباشد ، و در اثر باز بودن شیرها ، بمرور سطح آب بشکه پایین و پایینتر می رود تا جایی که سطح آب به کف بشکه برسد و دیگر ، آبی برای خارج شدن وجود نداشته باشد ، الا همان مقداری که از شیر شماره 1 وارد میشود .

دراینصورت دیگر جریان مستقیم شده و فقط مقدار وارده عیناٌ خارج شده و چیزی به حجم آب بشکه اضافه نمیشود .

مثال فوق یک مدل ساده شده از آبخوان را نشان داد و شما را با فاکتورهای ورودی و خروجی این سیستم آشنا نمود .

ووردی های سیستم اصلی ترین ورودی سیستم ، نفوذ مستقیم آب باران در زمین است .

پس از آن آبهای جاری انهار ،برکه ها و رودخانه ها و مسیل ها نیز در مسیر و بستر خود ، به درون زمین نفوذ می کنند .

آبهای لوله کشی شده شهری و کانالیزه شده کشاورزی نیز مقداری نشتی دارد که بدرون زمین نفوذ می کنند .

آب زراعی مصرف شده در مزارع نیز پس از مشروب نمودن و مصارف گیاهی بدرون زمین نفوذ می کند .

آب لوله کشی شهری و روستایی نیز پس از مصرف ، به صورت فاضلاب شهری و روستایی به درون زمین نفوذ می کنند .

تمامی این آبها ، پس از نفوذ در زمین ، در اثر نیروی ثقل خود به سمت یک هدف و آن پایینترین نقطه و تراز ممکن ، حرکت می کنند تا به لایه نفوذناپذیر برسند.

پس از رسیدن به آن لایه نفوذناپذیر است که آبها بر