آبار المياة الجوفية

آبار المياة الجوفية
تسمى المياه التحتية التي تنساب في الآبار المياه الجوفية. يأتي هذا الماء من الأمطار التي تخللت الأرض وتحركت ببطء لأسفل حتى وصلت إلى خزان المياه الجوفية، وهي منطقة من التربة والصخور مشبعة بالماء. ويسمى أعلى هذا النطاق مستوى الماء، وهو المستوى الذي تصل إليه المياه في بئر لم تضخ بعد.

وقد يقع مستوى الماء في المناطق الرطبة قريبًا من السطح ويمكن الوصول إليه بالحفر. وعادة ما تحاط البئر المحفورة بالطوب أو الأحجار، أو الخرسانة الاسمنتية ليُحافَظ على جوانبها من الانهيار.

وفي الأماكن الجافة قد يكون مستوى الماء على عمق مئات الأمتار، وهنا يصبح من الضروري حفر بئر وإنزال أنابيب. وعادة ما تستعمل مضخات تدار بمحركات لاستخراج الماء من الآبار العميقة.

وفي بعض المناطق تنساب المياه الجوفية لأسفل على منحدرات التلال والجبال تحت طبقة صماء من الطين أو الطَّفْل. يخرج الماء المضغوط تلقائيًًا من الآبار المحفورة في هذه الطبقات في الوديان. ويكون الضغط قويًا في هذه الآبار المسماة الآبار الارتوازية الانسيابية لحد يجعل الماء ينساب دون ضخ.

وما زال العديد من الناس يعتمدون على الآبار في إمدادهم بالماء خاصة في المناطق الريفية كما تحصل العديد من المدن على مياهها من الآبار، حيث يكون الماء الجوفي عادة نقيًا لأن التربة تعمل عمل المرشِّح الجيد.وغالباً تحوي معادن مذابة، والبئر التي يخرج منها ماء به نسبة عالية من المعادن تسمى البئر المعدنية.

ويجب أن تُختار آبار المياه بحيث لا تجمع سمومًا أو ميكروبات مرضية. كما يجب أن تبعد البئر على الأقل 30م عن البالوعة ويجب أن لا تقع أبدًا تجاه مجرى مياه الصرف. والماء المأخوذ من بئر حفرت في طبقات حجر الجير قد يكون خطرًا لأن الماء يجري خلال شقوق ومغارات في الحجر الجيري بدون أن يرشح. من المهم أيضًا ألا يُصَرَّف الماء السطحي في البئر.

1. الطبقة الحاملة للماء الجوفى هى طبقة التربة التى يتواجد الماء الجوفى فى مسامها التى بين حبيبات التربة و يحدها من أسفل طبقة كتيمة من تربة غير منفذة للماء و قد يتواجد الماء فى عدة طبقات يعلو بعضها الأخر.
2. مستوى سطح ماء الخزان الجوفى و يكون على عمق يقدر بمسافة أبتعادة عن سطح الأرض.
3. سمك الطبقة الحاملة للماء الجوفى هو المسافة ما بين مستوى سطح مياة الخزان الجوفى و سطح الطبقة الكتيمة غير المنفذة للماء الجوفى و يحفر البئر بأستخدام حفار دقاق أو حفار رحوى للأبار الأعمق و الأقل قطرا, و يكون البئر كامل الأختراق عندما يصل الحفر الى نهاية الطبقة الحاملة السفلى.
4. عمق البئر يتحدد بمستوى سطح الماء الجوفى و كذلك بسمك الطبقة الحاملة كما يتحدد بباقى العوامل التى سيلى ذكرها.
5. مستوى سطح الماء الجوفى قبل الضخ يسمى المستوى الأستاتيكى و عند تشغيل الضخ من البئر يحدث ما يسمى بالهبوط أذ يحدث هبوط فى سطح الماء الجوفى على شكل مخروط مقلوب قاعدته لأعلى و قمته بداخل غلاف البئر و يكون مقدارالهبوط مساويا للمسافة بين سطح الماء قبل الضخ و سطح الماء بعد الضخ أى المسافة بين قاعدة و قمة مخروط الهبوط .
6. يحفر البئر بأقطار مختلفة قد تكون 4 بوصة أو 6 أو 8 أو 10 أو 12 بوصة, و يزيد الضخ بنسبة 5% بين كل قطر و الذى يلية لكن هذة الزيادة المنتظمة ليست قاعدة, فبئر قطره 18 بوصة يزيد كمية الماء الذى يضخة بمقدار 8% عن قطر12 بوصة, لذلك فرفع أنتاجية البئر أعتمادا على زيادة قطرة ستكون زيادة طفيفة .

7. غلاف البئر :يغلف جدار البئر من الداخل بأنبوب معدنى أو بلاستيك مصمت يسمى غلاف البئر (casing) فائدته تدعيم جدران البئر و يعمل أيضا كأنبوب لنقل الماء الذى يضخة البئر .

8. مصافى البئر: غلاف البئر لا يغلف كامل عمق البئر لكنة يصل و لابد الى مسافة محددة بعدها تركب المصافى و هى عبارة عن أنبوب من نفس خامة أنبوب الغلاف و لها نفس قطرة لكنها تختلف فى كون جدار الأنبوب بة فتحات تختلف فى الشكل أفضلها نوع البريدج سموتد و هو عبارة عن فتحات طولية متقاربة و عموما فأن هذة الفتحات كلما زادت نسبة مساحتها الى مساحة سطح أنبوب المصافى الكلية كلما زاد تصرف ماء البئر و كان ذلك أفضل و العكس يحدث عندما تقل مساحة فتحات المصافى كلما قل تصرف البئر الى أن يصل لحد أن مساحة فتحات المصافى تقل عن 5% من مساحة سطح المصافى الكلية فتتجة أنتاجية البئر للتدهور, طول المصافى الكلى أيضا يؤثر فى أنتاجية البئر فكلما زاد طول المصافى كلما زاد تصرف البئر و ذلك ببساطة لأن المصافى هى الجزء الذى بة فتحات تسمح بدخول الماء الى البئر. مصافى بطول 25 متر تكون جيدة و مناسبة و يمكن زيادة طول المصافى لكن هذة الزيادة فى طول المصافى ليست بلا حدود بل هناك عوامل تحدد طول غلاف البئر و الى أين ينتهى بداية من سطح الأرض ليبدأ تركيب المصافى من حيث أنتهى الغلاف و الى نهاية عمق البئر
9. كيف نحدد كلا من طول غلاف البئر و طول المصافى ؟ يبدأ الغلاف من عند بداية البئر عند سطح الأرض و يمتد فى البئر لأسفل حتى يصل الى سطح الماء الأستاتيكى قبل الضخ و يواصل أمتداده لما بعد ذلك و حتى يصل لمستوى الهبوط لسطح ماء البئر بعد الضخ و لا يتوقف عند هذا الحد بل يمتد بعدها لمسافة 5 - 10 متر كمسافة أمان للهبوط تركب عندها مضخة الأعماق التى يجب أن تكون مركبة بداخل غلاف البئر المصمت عديم الفتحات و ألا حدث ما يسمى شلالات المياة بداخل البئر و تقل كفاءة البئرمسببة مشاكل لذلك يمتد الغلاف الى مسافة أمان أخرى طولها 10 متر تِؤمن وجود المضخة بداخل غلاف البئر المصمت بعيدا عن المصافى ذات الفتحات التى يدخل منها الماء الى البئر و بعد هذا الحد ينتهى الغلاف و يبدأ تركيب المصافى التى تمتد حتى نهاية المسافة التى يخترقها البئر .

10. مثال توضيحى وضع كل من غلاف البئر و المصافى و المضخة :
نفترض أننا سنحفر بئرا فى مكان مستوى سطح مياة الطبقة الحاملة للماء الجوفى بة يقع على مسافة 40 متر تحت سطح الأرض و أن مقدار الهبوط لهذا البئر هو 10 متر فكيف نحسب طول غلاف البئر و كيف نحسب طول المصافى و أين تركب مضخة البئر ؟
الحل:
طول غلاف البئر = مستوى سطح ماء البئر الأستاتيكى قبل الضخ + مسافة الهبوط + مسافة أمان لمسافة الهبوط + مسافة أمان لضمان وجود المضخة تحت مستوى الهبوط و فوق مستوى المصافى= 40+10+10+10= 70متر، أى أن طول غلاف البئر هو 70 متر بداية من سطح الأرض .
طول المصافى = 25 مترو تبدأ المصافى من عند نهاية الغلاف على عمق 70 متر تحت سطح الأرض و لمسافة 25 متر و يكون بذلك عمق البئر الكلى هو = 70 متر غلاف + 25 متر مصافى = 95 متر .

11. مكان تركيب المضخة بداخل البئر :
تركب المضخة داخل غلاف البئر و تحت مستوى الهبوط بمسافة أمان قدرها 10 متر و فوق المصافى بمسافة أمان قدرها 10 متر . و فى هذا المثال ستكون المضخة بداخل غلاف البئر على عمق 60 متر تحت سطح الأرض و فوق مصافى البئر بمسافة أمان قدرها 10 متر .
ملحوظة : برغم وجود عوامل تؤثر على مسافة الهبوط منها قطر البئر و قطر قاعدة مخروط الهبوط و تصرف البئر و تأثير الآبار المجاورة التى يجب حساب المسافة بينهاعلى أساس تأثير الهبوط عند السحب من بئر على الآبار المجاورة كما يؤثر تصرف البئر على الهبوط ألا أن الفيصل يكون للضخ التجريبى لذا يستفاد من وجود أبار قريبة محفورة فى ذلك كما أن دراسات المياة الجوفية فى منطقة ما و شركات حفر الآبار عندما تعمل فى منطقة تقوم بحفر آبار أختبارية لعمل الدراسات الأستكشافية لتقدير سمك الطبقة الحاملة و المساحة التى تمتد خلالها الطبقة الحاملة و تقدير كمية مياة الخزان الجوفى و تحديد معدلات السحب منها و المساحة التى يمكن زراعتها على ماءها و الفترة الزمنية لهذاالأستغلال الزراعى فى حالة الخزانات الجوفية غير متجددة التغذية و هو شأن معظم خزانات المنطقة العربية الجافة و تفيد الآبار الأستكشافية فى الحصول على عينات مياة لتحديد صلاحية المياة للزراعة و الصناعة و للشرب فى الأستخدام المنزلى, و من فوائد الآبار الأستكشافية أيضا تحديد مقدار الهبوط فى البئر عند الضخ و تحديد مسافة الأمان التى لا تقل عنها المسافة بين أى بئرين بالمنطقة .

12. الغلاف الحصوى للبئر :لا ينتهى تركيب البئر عند الغلاف و المصافى و المضخة بل يبقى شيئ هام هو الغلاف الحصوى المحيط بغلاف البئر و الجزء من المصافى الذى يشكل أمتدادا للغلاف.

13. يكون حفر البئر ذو قطر أكبر من قطر غلاف و مصافى البئر بحيث يوزع حولهما و بالتساوى غلاف حصوى سمكة لا يقل عن 3 بوصة و لا يزيد عن 8 بوصة . أهمية هذا الغلاف تكون فى عمله كمرشح لحماية البئر من دخول الرمال فية و ضخ الرمال و تزداد أهميتة عندما تكون الطبقة الحاملة للمياة رملية أو بها حبيبات رمل ناعم كثيرة . الرمال الداخلة للبئر ستضخ و لن تلحظها بعينيك لأن لونها فاتح و لصغر حجمها النسبى و هى تسبب ضررا لريش مروحة الطلمبة كما أنها ستتراكم بالبئر و ستسبب أنخفاض كفاءة البئرعامة. ليس صحيحا أن يحسب حجم حبات الزلط بالغلاف الحصوى على أساس أن تكون أكبر من فتحات مصافى البئر فحسب بل يحسب حجم حصوات الغلاف الحصوى على أساس تحليل عينة من الطبقة الحاملة للمياة بالمنخل لتحديد حجم حبيبات العينة و النسبة المؤية لكل حجم من أحجام الحبيبات بالعينة و بناء على ذلك يحدد حجم حبات غلاف البئر الحصوى التى يتم أضافتها ببطء و أستمرار حول الغلاف و المصافى بواسطة القيسون و هو ماسورة قطرها بأتساع حفر البئر .

14. تطوير البئر :وهو يعرف أيضا بأسم تنفيض البئر أو بأسم تنظيف البئر. يفيد التنفيض فى تنظيف البئر و تسليك مسام الغلاف الحصوى حول البئر و ترتيب الحبات مما يسبب فى رفع كفاءة البئر و تجرى هذة العملية لفائدتها بعد حفر البئر كما تجرى بعد ذلك لاحقا بغرض أعمال صيانة البئر و المحافظة على كفائتة . يتم تنفيض البئر بأحكام أغلاق فتحة البئر العلوية بغطاء ينفذ عبرة و من خلالة هواء مضغوط بواسطة ضاغط للهواء كومبريسور .

15. العمر الأفتراضى لبئر المياة الجوفية :يقدر العمر الأفتراضى للبئر المحفور بطريقة سليمة و مطابقة للمواصفات بمقدار 25 سنة و لكن يمكن أن يمتد عمر البئر لأطول من ذلك و على العكس فأن البئر المحفور بطريقة غير سليمة فقد يكون عمره 10 سنوات أو 5 سنوات وهناك بئر لا يعمل ألا 2 - 3 سنة. حفر بئر جيد يعمر بحسب عمرة الأفتراضى أكثر أقتصادا من حفر بئرين رخيصين رديئين خلال نفس العمر .

المياة الجوفية بمنطقة الواحات البحرية

المياة الجوفية بصخور الحجر الرملى النوبى فى منطقة الواحات البحرية ظلت تستغل لفترة طويلة بحفر الأهالى لآبار بعمق مابين 30 و 60 متر و قد وصل عدد هذة الآبار عام 1962 الى 398 بئر تنتج 400000 متر مكعب / يوم ( 14,6 مليون متر مكعب / عام ) و بعد ذلك قامت الدولة فى آطار مشروع الوادى الجديد بحفر عدد من الآبار العميقة . الأنتاجية الفعلية للواحات البحرية المقدرة من حوالى 25 عام كانت 30 مليون متر مكعب / عام بينما الأنتاجية المتاحة 180 متر مكعب / عام .
طبقات الحجر الرملى النوبى فى الواحات البحرية تتواجد على شكل ثلاثة تكوينات رئيسية حاملة للمياة يفصلها عن بعضها البعض طبقات من الطفل .يبلغ سمك سلسلة الصخور النوبية فى الواحات البحرية 1800 متر و السمك المشبع بالمياة الجوفية 1000 - 1500 متر .يتراوح عمق المياة بين صفر و 20 متر تحت سطح الأرض . نوع هذة الخزانات من النوع شبة الحبيسة . معامل نفاذية الصخور 10 - 15 متر / يوم و معامل ناقلية الماء 500 - 10000 متر مكعب / يوم .درجة حرارة المياة المنتجة 28 - 33 درجة مؤية . ملوحة المياة نادرا ما تتجاوز 300 جزء فى المليون ( ملليجرام / لتر ) و النوع الكيميائى السائد هو المياة البيكربوناتية الصودية و أقل شيوعا المياة الكلوريدية الصودية .