دانلود تحقیق آب های زیرین

فلات ایران به ویژه نواحی مختلف ایران از اقلیم های متفاوتی تشکیل شده است، در حالی که در نواحی جنوبی آن در تابیتان گرما به 50 درجه بالای صفر می رسد نوار مدیترانه ای خزر، آب و هوای مرطوب را از سر می گذراند.

در این میان یکی از مهمترین شاخص های تفاوت اقلیم ها مسأله آب است.

بررسی اجمالی وضعیت منابع آبی ایران و از جمله منابع زیرزمینی آن، ما را بر این باور استوارتر می کند که می‌بایست منابع آبی موجود کشور حفظ و حراست شوند.

برابر گزارش های تحلیلی موجود، وضعیت سفره های آب زیرزمینی در اغلب دشت های کشور در وضعیت مطلوب نبوده و تعدادی نیز بحرانی هستند.

بر اساس آمار سال آبی 82-1381 حدود 6/74 میلیارد مترمکعب آب از طریق چاه ها، چشمه ها و قنوات از منابع آب زیرزمینی کشور استحصال می شود که حدود 60 درصد آب استحصالی از طریق بیش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است.

هر چند فقط 28 درصد چاه های موجود کشور عمیق است اما میزان بهره‌برداری از این چاه ها بیش از 69 درصد تخلیه کل چاه های کشور را شامل می شود و از کل تعداد چاه های موجود حدود 268 هزار حلقه در مناطق آزاد و 190 هزار حلقه در مناطق ممنوعه حفر شده است.

از سوی دیگر جدیدترین آمار حاکی از آن است که از 609 محدوده مطالعاتی، 225 محدوده مطالعاتی ممنوعه اعلام و پیشنهاد ممنوعه شدن 45 محدوده دیگر نیز توسط شرکت های آب منطقه ای کشور ارائه شده که در وزارت نیرو در دست بررسی است، با این حال حدود شش میلیارد مترمکعب آب در دشت های کشور کسری مخزن وجود دارد که رقم قابل توجهی است.

مقدمه در مبحث آبهای زیرزمینی عموماً خواص فیزیکی و شیمیایی آب و محیط زمین شناسی، حرکت طبیعی، بازیابی و موارد استفاده آن مورد مطالعه قرار می گیرند.

سالیان بسیاری است که دانشمندان بلژیکی و فرانسوی این علم را «هیدروژئولوژی» و پژوهشگران آمریکای لاتین آنرا «هیدروژئولوژیا» نامیده اند.

از طرف دیگر، علمای آلمانی بر آن قسمت از علم آب که بطور اخص مربوط به آب زیرین می شود، نام «هیدرولوژی» نهاده اند.

تمایل مشابهی برای اختصاص واژه «هیدرولوژی» به مطالعه آبهای زیرین و بکار بردن عباراتی چون «هیدروگرافی» و «هیدرومتری» برای مطالعه آبهای سطحی، در ممالک متحده نیز وجود داشته است.

در سال 1938 ، شورای اجرایی «جامعه بین المللی هیدرولوژی علمی» (IASH) مصرف واژه «هیدرولوژی» را برای آن شاخه از علم آب که مربوط به آبهای زیرزمینی است، معمول نمود تا آنکه آنرا از «نهرشناسی» (پوتامولوژی) - «دریاشناسی» (لیمنولوژی) و برف و یخ شناسی (کریولوژی)، متمایز سازد.

این «ماینزر» بود که در سال 1939 برای اولین بار در یک جلسه IASH واژه «ژئوهیدرولوژی» را برای مطالعه آبهای زیرزمینی معرفی نمود.

قبل از وی نیز «مید» که مهندس هیدرولیک و یکی از روسای پیشین «جامعه مهندسان راه و ساختمان آمریکا» (ASCE) بود، واژه «هیدروژئولوژی» را برای مطالعه قوانین مربوط به پیدایش و حرکت آبهای زیرزمینی بکار برده بود.

مهندسان و زمین شناسان همه در این عقیده که: «در علم آبهای زیرین برای دانستن محدودیتهای زمین‌شناسی در شرایط هیدروگرافیک و تغییر در این شرایط در اثر تغییرات زمین شناسی اطلاع کافی از زمین شناسی عمومی لازم می‌باشد» با وی همراه اند.

«مید» به خصوصیت مطالعه آبهای زیرزمینی بعنوان یک عامل مهم زمین شناسی اشاره کرده و تأیید می‌نماید که دانستن این علم به درک علل «زایش» و «رشد» رودخانه ها و شبکه های زهکشی کمک می نماید.

«ماینزر» واژه هیدرولوژی را در مورد آبی بکار می برد که مدار هیدرولوژی را از هنگام نزول به زمین تا تخلیه آن به دریاها و یا رجعت آن به هوا طی می کند و این علم را به «هیدرولوژی آبهای سطحی» و «هیدرولوژی آبهای زیرین» یا «ژئوهیدرولوژی» تقسیم نموده است.

مسلماً در مفهوم واقعی واژه‌های «هیدروژئولوژی» و «ژئوهیدرولوژی» اختلافاتی نمودار شده است.

«مید» و «ماینزر» که مولفین کتابهای کلاسیک هیدرولوژی می باشند، واژه های فوق را برای بیان یک جزء قسمت از هیدرولوژی بکار برده اند.

بسیاری از زمین‌شناسان آمریکایی نیز مفهوم لفظی هیدروژئولوژی را دنبال نموده و آنرا برای مطالعه تمام آبها، چه آبهای سطحی و چه آبهای زیرزمینی توسته داده اند.

در این واژه توجه بیشتر به زمین‌شناسی معطوف است تا به هیدرولوژی.

موضوع مفاد این کتاب بهرحال به آب زیرین محدود می شود.

انتخاب عنوان کتاب با تعریف ماینزر مطابقت داشته و همانطور که در پیش گفتار ذکر شده است، تأکید بیشتری بر روی هیدرولوژی آب زیرزمینی گذاشته شده است تا بر طبیعت زمین شناسی آن.

برای زمین شناسان آبهای زیرین و هیدرولیکدانهای آبهای زیرزمینی لزوم دانستن ژئوهیدرولوژی یک امر اساسی است.

بهترین پژوهشهای علمی و کارهای فنی غالباً از طریق همکاری زمین شناسان هیدرولیکدانها، زارعین، شیمیدانها، و علمای فیزیک متبحر در علوم زمینی به ثمر رسیده است.

در سالهای اخیر بعلت آگاهی از نوشته های علمی، از تکرار پژوهشهای دوباره در یک مسأله خودداری شده، در نتیجه مسایل آبهای زیرزمینی پرورانده و پیچیده تر شده اند، لذا همکاری برای حل این مسایل لازم می باشد.

در واقع در اوصل جریان آبهای زیرزمینی مسأله مشترکی بین هیدروژئولوژیست‌ها که تعیین میزان دبی سالم یک سفره آب زیرزمینی را به عهده دارند و مهندسی که مسئول اجرای پروژه های زهکشی و آبیاری می باشد، وجود دارد.

اصول پراکندگی و پخشیدگی در محیط‌های پوک که توسط مهندسان نفت در مطالعه انتقال گاز و نفت بکار می رود، در دخول آب شور به زمین های آبده ساحلی نیز بکار برده می شود.

جریان سیال از محیط پوک، به جریان آب از مصالح سنگی و خاکی محدود نمی شود.

مهندسان مکانیک نیز به مسأله انتقال حرارت ناشی از حرکت گاز از یک محیط پوک علاقمنداند.

مسأله انتقال جرم یک گاز در حین عبور مخلوطی از گازها از یک مایع حلال در برجهای بسته مورد نظر مهندسان شیمی می باشد.

حاصل این مطالعات حجم بزرگی از مقالات تخصصی در مورد فیزیک جریان سیال از محیط پوک است که در دسترس هیدرولوژیست ها و ژئوهیدرولوژیست ها قرار دارد.

تاریخچه تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی بهره برداری از آب های زیر زمینی کمبود عمومی آب، ازدحام محلی جمعیت و اهمیت کشاورزی در مناطق خشک قاره آسیا، سبب شده است که هنر ساختن چاهها و راهروهای تراوش اول بار در آنجا توسعه یابد.

روایات مربوط به آب چاه و احداث آن در نوشته های قدیمی بطور وفور وجود دارد و بالاخص در آمار انجیل در مورد پیدایش زمین آمده است.

حفر چاه ها در خاور نزدیک توسط قوای انسانی و یا حیوانات و با کمک قلابها و سایر وسایل دستی اولیه علیرغم اشکالات فراوان آن انجام شده است.

تعداد چاه های حفر شده با دهانه بزرگ بطوریکه در برخی از آنها حیوانات چهارپا قادر به رفت و آمد بوده اند، نشانه صنعت مردم و کمبود آب می باشد.

عمق این چاه ها بندرت از 50 متر تجاوز نموده است.

با وجود آنکه مصریان در 3000 سال قبل از میلاد در کار حفر چاه در زمینهای سنگی تبحر داشته اند، معهذا از پیشرفتهای فنی که در حفر چاه توسط مته حاصل شده است، مدارک کمی باقیمانده است.

حفر این چاه ها به عملیات سنگبری با دست محدود شده است.

چینی های قدیم که در بسیاری از اختراعات پیشرو بوده اند، در ساختن یک مته دوار نیز که تقریباً نظیر مته های جدید امروزی است، سهیم اند.

ماشینهای حفار اولیه از چوب ساخته می شد و از بازوی بشر قدرت می گرفت.

با وجود کند بودن این نوع حفاری مردم کهن توانسته اند چاه های فوق العاده عمیقی را که حفر آنها سالها و حتی دهه ها بطول انجامیده است، بوجود آورند.

«بومن» از چاهی به عمق 1200 متر و «تولمن» از یک چاه 1500 متری نام برده اند.

البته چاه های عمیق تر بیشتر برای آب نمک و گاز حفر شده است تا برای آب آشامیدنی.

از همین روشهای حفر که در طی 1500 سال گذشته اند کی تکامل یافته است، هنوز در مناطق روستایی نشین لائوس، کامبوج، تایلند، برمه و چین استفاده می شود.

بزرگترین موفقیت مردم قدیم در بهره برداری از آبهای زیرزمینی، ساختن راهروهای دراز زهکشی یعنی «قنات» بوده است که آب را از ته نشستهای آبرفتی و یا سنگهای رسوبی غیر متراکم جمع آوری می‌کنند.

از قناتها برای اولین بار محتملاً در ایران استفاده شده است.

بهرحال فن ساختن آن از طرف شرق به افغانستان و از غرب به مصر رخنه نموده است، آمده است که یک شبکه عظیم از قناتها که حدود 500 سال قبل از میلاد در مصر ساخته شده بود، 3500 کیلومتر مربع از اراضی حاصلخیز غرب رود نیل را آبیاری می کرده است.

امروزه تعداد زیادی از این قناتها در ایران و افغانستان هنوز مورد استفاده اند.

معروفترین این قناتها در ایران بوده و در دامنه کوه های البرز قرار دارد.

بعلت عدم ارتباط فرهنگی غرب با چین، روشهای جدید حفاری ضربه ای چاه در اروپای غربی نیز کم و بیش بطور جداگانه توسعه یافت.

انگیزه این پیشرفت اصولاً بعلت کشف چاه های فوران بود که ابتدا در حدود 1100 سال پس از میلاد مسیح در «فلاندر» و چند دهه بعد در شرق انگلستان و شمال ایتالیا پیدا شد.

یکی از اولین نمونه های این گونه چاه ها در سال 1126 میلادی توسط راهبان «کارتروز» در یک صومعه در نزدیکی دهکده «لیله» حفر گردید.

در «گونهم» در نزدیکی «بتون» در «فلاندر» چهار حلقه چاه حفر گردید و تا ارتفاع متر از سطح زمین آنها را پوشش کردند تا آنکه آب به ارتفاع کافی برای حرکت یک آسیای آبی برسد.

این چاه ها چند صد فوت عمق داشتند و به آب تحت فشاری که در لایه ای از گچ شکافدار تشکیل شده بود برخورد می کردند.

منشأ این آب زیرزمینی فلاتی مرتفع تر در ایالت «ارتواز» بود.

این چاه ها و چاه های مشابه دیگر در این منطقه بقدری شهرت یافتند که رفته رفته چاه های فوران را بنام منطقه «چاه‌های آرتزین» نامیدند.

جستجوی دامنه داری که برای یافتن چاه های آرتزین صورت گرفت سبب پیشرفت سریع فنون حفاری گردید.

علاقه عمومی در فرانسه به حدی بود که طی سالیان متمادی، «انجمن کشاورزی سلطنتی و دولتی فرانسه» مدالها و جوایزی به کارگران، مولفان، مخترعان، حفاران و کسانیکه چنین چاه ها را در مناطق جدید، پیدا می کردند، اهدا می نمود.

گرچه روشهای حفر مته ای در اواخر قرن هیجدهم در اروپا سریعتر و موثرتر از روشهای حفر در چین بود، با این حال عمق چاه ها بندرت از 300 متر تجاوز می کرد.

در اواخر قرن نوزدهم بود که با کمک ماشینهای حفاری جدید، در اروپا، چاه هایی حفر شد که عمق آنها از عمق چاه هایی که با وسایل خیلی بدوی در چین حفر شده بود، تجاوز نمود.

روشهای حفر چاه آب در 100 سال گذشته بسرعت پیشرفت نموده و علت آن تا حدودی مربوط به اطلاعاتی است که از حفر چاه های گاز و نفت بدست آمده است.

مهمترین پیشرفتی که در روش حفر، تاکنون حاصل شده است، مربوط به «روش دوار هیدرولیکی» می باشد.

در حفاری های اولیه با این روش، از یک پوشش خارجی کمک گرفته می‌شد ولی در حدود سال 1890 دانسته شد که گل سفت (گل حفاری) برای نگهداری دیواره های چاه کفایت می کند.

لذا از آن پس استفاده از پوشش خارجی متروک شد.

با این کارآیی جدید و با حفاری موفقیت‌آمیز چاه نفت «اسپیندل تاپ» در ایالت تگزاس که در سال 1901 توسط روشهای حفاری دوار به انجام رسید، در 80 سال گذشته، بر اهمیت این روش به تدریج افزوده گشت.

تلمبه های توربینی چاه های عمیق که بین سالهای 1910 و 1930 تکمیل گردید، کمک بیشتری به صنعت حفر چاه نمود.

تا آن هنگام در چاه های عمیق از تلمبه های فشاری که ظرفیت کم و راندمان اندکی داشتند استفاده می شد.

با استفاده از تلمبه های توربینی جدید، امکان برداشت آب برای آبیاری، از این چاه ها که تا آن زمان ممکن نبود، عملی گشت.

دبی های زیاد این تلمبه ها احتیاج بیشتری برای حفر چاه‌های بزرگتر و عمیق تر را به صنعت حفر چاه عرضه نمود.و اگرچه هنر حفر چاه آب هنوز از صنعت حفر چاه نفت کمک می‌گیرد، ولی تعداد زیادی از ابداعات از قبیل حفاری دوار معکوس، چاه های با پوسته شنی و دوربین های چاه آب، مستقیماً از حفاری چاه های آبی ناشی شده اند.

منشأ آبهای زیر سطحی – نظریه های اولیه با در نظر گرفتن اهمیت آب زیرزمینی در تمدن شرق، این اندیشه ایجاد می شود که چرا مدارک اندکی در مورد نظریات مربوط به منشأ این آبها وجود دارد.

اندیشیدن در این مسایل توسط یونانیها صورت گرفته است، ولی با وجود تفکر زیادی که در مورد منشأ آبهای زیرزمینی نموده اند، پیشرفتی بسیار جزیی نصیبشان شده است.

این عدم موفقیت با پیشرفت غیرقابل تصوری که در فلسفه و ریاضیات نموده اند تعجب آمیز است.

یکی از علل ممکن عدم پیشرفت آنها در نظریه آبهای زیرزمینی، پافشاری