آبار المياه الجوفيه

ابار المياة الجوفية .

يوجد ما يسمى ( الطبقة الحاملة للماء الجوفى ) و 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 يعلوها بعضها الأخر . هناك أيضا ( مستوى سطح ماء الخزان الجوفى ) و يكون على عمق يقدر بمسافة أبتعادة عن سطح الأرض . المسافة ما بين مستوى سطح مياة الخزان الجوفى و سطح الطبقة الكتيمة غبر المنفذة للماء الجوفى تسمى ( سمك الطبقة الحاملة للماء الجوفى ) .
يحفر البئر بأستخدام حفار دقاق أو حفار رحوى للأبار الأعمق و الأقل قطرا .
يكون البئر كامل الأختراق عندما بصل الحفر الى نهاية الطبقة الحاملة السفلى أو يكون غير كامل الأختراق . أذ ا عمق البئر يتحدد بمستوى سطح الماء الجوفى و كذلك بسمك الطبقة الحاملة كما يتحدد بباقى العوامل التى سيلى ذكرها .
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 المستوى على شكل مخروط مقلوب قاعدتة لأعلى و قمتة بداخل غلاف البئر و يكون مثدار الهبوط مساويا للمسافة بين سطح الماء قبل الضخ و سطح الماء بعد الضخ أى المسافة بين قاعدة و قمة مخروط الهبوط .
يحفر البئر بأقطار مختلفة قد تكون 4 بوصة أو 6 أو 8 أو 10 أو 12 بوصة يزيد الضخ بنسبة 5% بين قطر و الذى يلية لكن هذة الزيادة المنتظمة ليست قاعدة فبئر قطرة 18 بوصة سيزبد كمية الماء الذى يضخة بمقدار 8% عن قطر 12 بوصة لذلك فرفع أنتاجية البئر أعتمادا على زيادة قطرة ستكون زيادة طفيفة .

غلاف البئر :

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

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 أغضلها 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 ليبداء تركيب المصافى من حيث أنتهى الغلاف و الى نهاية عمق البئر .
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 أمتداد 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 تقلل كفاءة البئر مسببة مشاكل لذلك يمتد الغلاف الى مسافة أمان أهرى 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 .

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 ؟

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 = 70 متر
أى أن طول غلاق البئر هو 70 متر بداية من سطح الأرض .
طول المصافى = 25 متر
و 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 .
مكان تركيب المصخة 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 بجب حساب المسافة بينها على 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 لهذا الأستغلال 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 من فوائد الآبار الأستكشافية أيضا تحديد مقدار الهبوط فى البئر عند الضخ و تحديد مسافة الأمان التى تقل عنها المسافة بين أى بئرين بالمنطقة .

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 .

الغلاف الحصوى للبئر :

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 عملة 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 البئر عامة . ليس صحيحا أن يحسب حجم حبات الزلط بالغلاف الحصوى على أساس أن تكون أكبر من فتحات مصافى البئر فحسب . 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 يضم أضافتها ببطء و أستمرار حول الغلاف و المصافى بواسطة القيسون و هو ماسورة قطرها بأتساع حفر البئر .

تطوير البئر :

و هو 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 أعمل 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 ) .

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 بطريفة غير سليمة فقد يكون عمرة 10 سنوات أو 5 بل هناك بئر لا يعمل ألا 2 -3 سنة . حفر بئر جيد يعمر بحسب عمرة الأفتراضى أكثر أقتصادا من حفر بئرين رخيصين رديئين خلال نفس العمر .

أن شاء الله سيتم عرض الموضوع من خلال الصور و الرسوم التوضيحية بما ييسرة فالهدف هو توصيل معلومة بأبسط طريق على نحو يفيد المزارع و الزراعيين و المهتمين بالموضوع حتى لو كانت الأفادة بأدنى درجة على النحو الذى يصور فى الذهن مفهوم واضح عن تكوين المياة الجوفية و أشكال تواجدها و طرق الأستفادة منها . هناك أيضا موضوع لابد من الأشارة ألية و يتناول صلاحية المياة الجوفية للأستخدامات المختلفة . قبل ذلك يمكن التطرق الآن لموضوع عن كيفية الحصول على الماء الجوفى و الأستفادة بة .
من وجهه نظر الميكانيكا يوجد ما يسمى بالنظام الهيدروليكى و يتكون من خزان ( ريزرفوار ) للسائل و مضخه و مرشحات لحفظ السائل من التلوث و توجد وسائل أستفادة من الطافة الهيدروليكية و هى لا تعنينا فى موضوعنا .
الخزان يكون معرض للهواء الجوى و السائل بة يكون تحت تأثير الضغط الجوى و قوة الجاذبية الأرضية و تنطبق هذة المواصفات على خزان المياة الجوفية حر السطح . الحالة الثانية للخزان أن يكون معزولا عن الهواء الجوى و يكون تحت ضغط من مصدر ضغط أو تحت الضغط الهيدروليكى للسائل نفسة و ذلك ما ينطبق على خزان المياة الجوفية المحصورة ( أو تسمى أيضا الحبيسة ) و تكون المياة فيها تحت ضغط أكبر من الضغط الجوى وهو الضغط الهيدروليكى للماء و يسمى أيضا الضغط البيزومترى . الضغوط فى كلا النوعين من الخزانات تؤثر فى دخول الماء للطلمنة .
( ملحوظة : الأهمية الأكبر لضغط الماء داخل الخزان الجوفى تتمثل فى حركة الماء الجوفى التى تسمى السريان ) .
المرشحات تحمى من التلوث لكن الوسيلة المستخدمة لمنع تلوث الماء الجوفى هى القاطع ( سيل ) الذى ينشأ حول غلاف البئر من سطح الأرض و حتى عمق مناسب لقطع الماء السطحى بما يمكن أن يحملة من ملوثات و منع وصولة الى الماء الجوفى . هذة القواطع العازلة تشيد بالأسمنت مثل الخرسانة لكن بدون زلط أو تشييد من معادن الطين و المستخدم منها هنا هو البنتونيت .
المضخة قلب أى نظام هيدروليكى و وظيفة المضخة هى تحويل الطاقة الميكانيكية الى طاقة هيدروليكية , أو بعبارة أخرى عمل المضخة هو تحويل الطاقة الميكانيكية الى سائل متدفق .
يوجد من المضخات عدة أنواع لكن النوع المستخدم فى الزراعة بصفة عامة هو المضخات الدوارة ( روتيتنج ) و تتكون من دفاعة ( أيمبيلر ) تشبة المروحة أو الترس و هى جزء دوار لة ريشات محيطة بة كأسنان الترس و توجد الدفاعة بداخل وعاء ( بول ) حاوى لها يمثل جسم المضخة بة فتحة لدخول الماء تجهز بناشرة ( ديفيوشر ) عبارة عن شكل فتحة الدخول و ممر توجية دخول الماء للمضخة بأقل أحتكاك و يوجد على الجهه المقابلة لفتحة دخول الماء فتحة أخرى لخروج الماء و عادة تكون فتحة دخول الماء أكثر أتساعا من فتحة خروجة أو أن يتساويان . يطلق على هذا النوع من المضخات أيضا أسم المضخات الطاردة المركزية ( سنتريفيوجن بامب ) . يوجد ما يسمى بالمضخة التربينية و هى نفسها الطاردة المركزية لكن يزيد عدد ريشات الدفاعة و تأخذ شكل كتربينة محرك الطائرات التوربينى .
تأخذ الدفاعة حركتها الدورانية من محرك ميكانيكى أو محرك كهربى و هناك محركات لبعض أنظمة الضخ تعمل بالطاقة الشمسية التى تحول الى طاقة كهربية تخزن فى بطاريات لتشغل محرك المضخة الذى يعمل بالتيار المستمر و فى جميع الأحوال تتحول الطاقة الميكانيكية للدفاعة الدوارة الى طاقة هيدروليكية تنتقل الماء الذى يصبح لدية ضغط كافى لأندفاعة من فتحة خروج المضخة و وصولة الى ما هو أبعد من ذلك و يتوقف ذلك على كمية ضغط الماء .
يوجد لكل مضخة ما يسمى القدرة المائية للمضخة و هى نسبة قدرة الماء الداخل للمضخة الى نسبة قدرة الماء الخارج منها . المحرك الميكانيكى أو الكهربى الذى يدير المضخة يجب أن تكون قدرتة تزيد بمقدار 30 % عن القدرة المائية للمضخة أى تكون قدرتة هى حاصل ضرب قدرة المضخة مضروبا فى 1,3 , و يجب ألا تقل قدرة مولد القدرة عن ما يزيد بنسبة 20 % من قدرة المضخة على الأقل .
هل يمكن رفع الماء الجوفى من البئر بواسطة مضخة طرد مركزى أو توربينية كتلك التى ترفع الماء السطحى لقنوات الرى ؟ و لماذا ؟
لا , لا يمكن ذلك .
الماء الواقع تحت ضغط جوى يكون واقع تحت ضغط مقدارة 1 ضغط جوى و هو ما يساوى ضغط عمود من المياة أرتفاعة 10,5 متر تقريبا . على هذا يمكن القول أن مقدار واحد من الضغط الجوى يمكنة رفع الماء لأعلى و لمسافة عشرة أمتار تقريبا . الماء يدخل الى المضخة بتأثير الضغط الجوى أى يمكن للماء أن يصل للمضخة التى توجد على مسافة عشرة أمتار فوق سطح الماء لكن هذا لن يحدث لأن الماء يفقد جزء من طاقتى بالأختكاك مع أنبوب الماء و جسم المضخة قبل وصولة للدفاعة و لأن الجاذبية الأرضية تعمل عكس رفع الماء لأعلى بضغط الهواء و يصل أجمالى الفقد فى الضغط الى ما بعادل حوالى 3 متر ماء أى ما يعادل ضغط عمود من الماء أرتفاعة 3 متر لكنة يعمل فى عكس أتجاة رفع المياة . أذن لا يمكن للمضخة أن تعمل لو كانت ترتفع عن سطح الماء بممسافة تزيد عن 7 أو 6,5 متر . و لو زادت المسافة قليلا تحدث مشكلة التكهف فنتيجة لنشؤ أماكن ضغط منخفض داخل المضحة فيها يتبخر جزء من الماء مكونا فقاعات هوائية تسير لمسافة معينة داخل المضخة قبل تلاشيها بأنفجار فيسمع صوتا و كأن المضخة تقلب زلطا بداخلها و تتسب أضرار ميكانيكية للدفاعة من تنقير و كسور .
سطح الماء الجوفى يكون على أعماق تختلف تحت سطح الأرض و يزيد هذا العمق عند ضخ ماء من البئر و هو ما يسمى الهبوط ( درو داون ) . فنتيجة عمل المضخة يحدث سريان للماء الجوفى غى أتجاة البئر شكلة شعاعى أى يتجة الماء من جميع الأنحاء نحو مركز البئر و لأسفل يمسافة معينة تختلف فيأخذ سطح الماء فى الهبوط لأسفل على شكل قمع يسمى مخروط الهبوط تكون قمتة فى مركز البئر أى فى نقطة على محورة الطولى .
يشار الى نوع من الطلمبات يسمى الطلمبات النفاثة و هى تعمل على الآبار السطحية قليلة العمق و تصرفها قليل و بضغط قليل لذلك هى تناسب العمل فى المناطق الرطبة لأمداد البيوت بالمياة . فكرة عملها تتلخص فى تدلى أنبوبين بداخل البئرأحدهما قطرة صغير يسمى أنبوب الضغط يدفع فية ماء مضغوط بواسطة طلمبة طاردة مركزية على سطح البئر و ضغط ماء أنبوب الضغط هذا يكون كافى لدفع ماء البئر فى الأنبوب الثانى الأكثر أتساعا لتغذية المنزل بالماء .
بقى نوعين من الطلمبات يعملان على رفع آبار مياة البئر هما من النوع التوربينى يتم وضعهم بداخل البئر فى وسط المياة و تحت مستوى الهبوط المتوقع الناشيئ عن الضخ من البئر بل تكون المضخة تحت هذا المستوى بمسافة أمان ما بين 5 الى 10 متر و بداخل غلاف البئر ( كيسنج ) و الجزء من البئر المسمى بالمصافى (فلتر ) و هو مثل الغلاف لكنة مثقب بفتحات لا تقل مساحة سطحها عن 5 % من أجمالى مساحة سطح المصافى و هى الجزء الوحيد الذى يدخل الماء منة الى البئر لذلك يزيد نفاذ الماء لداخل البئر بزيادة كل من طول و قطر المصافى مما يكون لة الأثر فى زيادة تصرف البئر أضافة الى أمكانيات المضخة على التصرف لكن يبقى العامل الأكثر حسما فى تصرف البئر محكوما بالخواص الطبيعية ( الفيزيائية ) للطبقة الحاملة للمياة فلو كانت من صخور جيرية يوجد الماء بين شقوقها فهى فليلة النفاذية ( يمكن حدوث ذلك فى الصخر الطينى أو الجرانتى غير المنفذ عادة و أحيانا يحتوى شقوق لظروف جيولوجية كونت الشقوق بنفاذية أقل من صخور الحجر الجيرى ) , أما الحجر الرملى المكون من حبيبات رمل و زلط فمسامة أوسع و نفاذيتة أكبر كما توجد خاصية أخرى غير النفاذية تسمى الناقلية و الناقلية تخص حركة الماء لأعلى نحو سطح الأرض . أذن تتحكم الناقلية فى أنتاجية البئر و معها النفاذية و كذلك تصرف المضخة و طول المصافى و نسبة فتحاتها و قطر البئر و مستوى الماء قبل الضخ و مستوى الهبوط .
نعود الى نوعى المضخة التوربينة المعلقتين بالبئر . احداهما محورية هى طويلة المحور و هو من الصلب غير القابل للصدأ يمتد حتى خارج البئر . غلاف البئر لا ينتهى عند سطح الأرض بل يعلوة بمسافة ما بين 30 و 60 سنتيمتر و يكون فوقة جزء تابع للمضخة يسمى رأس التصريف و منة يخرج الماء المنتج من البئر . و يبرز محور أدارة الطلمبة من أعلاة ليركب فوقة مباشرة محرك كهربائى يديرة أو يدار بمحرك ميكانيكى يتصل بة عادة بواسطة صندوق تروس أو ربما سير .
النوع الثانى من الطلمبات يسمى المضخة الغاطسة و فيها يكون مركبا أسفل المضخة محرك كهربائى يدير المضخة و يخرج منة كابل تغذيتة بالكهرباء يصل الى خارج البئر حيث يوجد مصدر تيار المدينة أو مولد قدرة كهربائية .
المضخة التوربينية الغاطة الكهربائية أو المحورية تعطى ضغطا يتراوح بين 1 الى 2 ضغط جوى أى رفع يتراوح ما بين 10 و 20 متر ماء . سنحتاج عادة الى مقدار من الضغط أكبر من ذلك يساوى مجموع المسافة مابين مستوى هبوط البئر عند الضخ و حتى مستوى سطح الأرض و ليكن مثلا 40 متر مقدار الفقد فى الضغط الناتج عن أحتكاك الماء بجدار أنابيب شبكة الرى و وصلاتها من محابس و كيعان و غيرة و ليكن 15 متر مضاف ألية الضغط اللازم لتشغيل الرشاشات أو النقاطات و يلزمها أقل ضغط يساوى نصف متر ليكون مجموع الضغط المطلوب فى النهاية لنقل أنة 60 متر و لتلبية هذا الأحتياج تصنع مضخة الأعماق من عدة مراحل أى عدة طلمبات موصلة مع بعضها على التوالى فى أتصال مباشر أى ترطب المضخات فوق بعضها البعض مباشرة لتعمل كمضخة واحدة .
كيف أختار المضخة التى تركب على البئر ؟
يتم أختيار المضخة بناء على أربعة أختيارات هى:
1 - التصرف المطلوب و هو يعنى حجم الماء المطلوب ضخة من البئر مقدرا بالمتر المكعب فى الساعة أو مقدرا باللتر فى الدقيقة .
2- ضغط الماء المطلوب مقدار بطول عمود المياة ( واتر هيد ) مقاسا بالمتر أو بالرطل على البوصة المربعة ( بى أس أى فى النظام الأتجليزى يقابلة كيلوجرام على السنتيمتر المربع فى النظام الفرنسى ) .
3 - قدرة محرك المضخة مقدرة بالحصان الميكانيكى ( هورس باور ) أو الكيلو وات ساعة و هو يساوى 0,74 حصان ميكانيكى .
4 - كفاءة الطلمبة و أحسن حالاتها تكون أكبر من 70 % و كفاءة الطلمبة يحددها المصنع المنتج لها و تكون عادة فى شكل رسم بيانى المحور السينى ( أكس ) الأفقى يكون علية التصرفات المختلفة للطلمبة و المحور الصادى ( واى ) الرأسى الى اليسار يكون علية الضغط . بقى عنصرين هما القدرة المحركة و يوضع على شكل منحنى و الكفاءة تكون على محور طولى موازى لمحور الضغط الى يمين الرسم أو قد تكون فى منحنى هى الأخرى . و قد تعمل شركة أكثر من رسم يضن التصرف و الضغط و الكفاءة عند قدرة مختلفة لكل رسم . قد توجد أختلافات طفيفة بين رسم و آخر كما يمكن أن يوضع على الرسم التصرف و الضغط و القدرة مع تظليل المنطقة التى تكون عندها أعلى كفاءة أى غوف 70 5 هذا و يمكن للشركات أن تصيغ هذة البيانات فى شكل جداول .
لكن فى النهاية و دائما و أبدا ستختار مضختك على أساس واحدا فقط لا غبر هو منحنى كفاءة الطلمبة الذى تحدثنا عنة .
لتكن أحتياجاتى هى مضخة تعطى تصرف 30 متر مكعب فى الساعة و ضغطا مقدارة 60 بمحرك قدرتة 20 حصان فكيف أختار طلمبة معينة تلبى هذة الأحتياجات ؟
سأختار مضخة ما و أرجع لمنحنى أداء هذة المضخة الذى لابد و أن توفرة الشركة المنتجة فأذا كانت هذة المضخة تعطى التصرف و الضغط المطلوبين عند قدرة اقتصادية مناسبة و على كفاءة طلمبة 70 % فتكون هذة المضخة هى المناسبة فأشتريها فأذا لم تكن تحقق الكفاءة عند تصرف و ضغط مطلوبين فهى لا تناسبنى فأتركها و أبحث عن غيرها مناسب قريب من الأرقام المطلوبة و سأجدة بأدن الله .
بقى أن نعلم أن تصرف المضخة و ضغطها يتناسابان فيما لبنهما تناسبا عكسيا أى أنة كلما زاد تصرف المضخة قل ضغطها و العكس صحيح فكلما زاد ضغط المضخة قل تصرفها .
أما القدرة المحركة فهى تتناسب مع كل من الضغط و التصرف تناسبا طرديا فكلمل زاد التصرف زادت القدرة المحركة المطلوبة و كلما زاد الضغط أيضا زادت القدرة و العكس صحيح فكلما قل كل من الضغط و التصرف قلت القدرة .
طرق أستكشاف المياة الجوفية .
مقدمة :
لماذا نتعرف على هذا الموضوع ؟
يتم التعرف على طرق أستكشاف المياة الجوفية فى أطار التعرف على كل ما يخص المياة الجوفية حتى يكون لدى المزارع العربى مفهوم صحيح عن تواجد المياة الجوفية و كيفية أستغلالها .
تكثر أسئلة المشتغل بالزراعة و أحيان كثيرة تجدة لا يفصل ما بين المفاهيم الصحيحة و مابين تفكير عفا علية الزمن عندما كان يستعان بالمشعوذين لأكتشاف المياة الجوفية على سبيل المثال .
الماء العذب فى الأرض الجزء الأعظم منة يوجد متجمدا فى المناطق القطبية و المتاح للأستخدام من الماء العذب أما مياة سطحية تتوفر بالأنهار و بحيرات المياة العذبة بنسبة 1 % من المتاح و الذى جزءة الأعظم مياة جوفية بنسبة 99 % و تلك النسب عالمية بمعنى أنها قد تختلف على مستوى المنطقة العربية .
يمر أستكشاف المياة الجوفية بمراحل :
1 - مرحلة البحث التمهيدى . ( أستكشاف أقليمى )
تجرى لتكوين فكرة عن الظروف الجيولوجية و الهيدرولوجية للمنطقة و تعتمد على تجميع و دراسة أى دراسات سابقة للمنطقة و ما جاورها من الناحية الطبوغرافية و الجيولوجية و الجيومورفولوجية و البيدولوجية و الجيوفيزيائية و المناخية و تواجدات المياة السطحية .
2 - مرحلة الدراسات المبدئية . ( بحث نصف تفصيلى للمناطق ذات الأهمية المائية )
دراسات حقلية و معملية يصاحبها حفر آبار قليلة أو متوسطة العمق مع أجراء ضخ تقريبى لمعرفة التركيب الجيولوجى و عمل تحليل كيميائى للمياة و تنتهى هذة الدراسات الى رسم خرائط هيدروجيولوجية بمقياس رسم 1:100000 أو 1:200000 و أحيانا تكون بقياس رسم 1:500000 ( أى أن كل 1 سنتيمتر على الخريطة يمثل 500000 سنتيمتر ( نصف كيلومتر ) على الطبيعة .
3 - مرحلة الدراسات التفصيلية .
تجرى لمساحات محدودة ثبت أهميتها فى الدراسات المبدئية . يتم فيها زيادة كمية الدراسات و التجارب تبعا لغرض الدراسة و طبيعة المنطقة . ينتج عن الدراسة خرائط هيروجيولوجية بمقياس رسم 1:50000 أو 1:25000 أو 1:10000 أو 1:5000 و ذلك على حسب كمية الدراسات التى تتم .
الخرائط الهيدروجيولوجية تحدد أمتداد و عمق و سمك و خواص الطبقة الحاملة للمياة و ظروفها الهيدروجيولوجية و أنتاجيتها كما تحدد خطوط كنتور سطح المياة أو المستوى البيزومترى لها و كذلك نوعية المياة الجوفية و أيضا توقع على الخريطة تواجدات المياة السطحية من أنهار و نهيرات و ترع و مصارف و بحيرات تؤثر فى تغذية الماء الجوفى .
أنواع الدراسات المستخدمة فى أستكشاف المياة الجوفية :
1 - دراسات سطحية : و تنقسم الى
* دراسات مناخية : كمية المطر - كمية البخرنتح - درجات الحرارة - الضغط الجوى - الرطوبة الجوية و يتم عمل خرائط بذلك و يتم حساب الموازنة المائية .
* دراسات طبوغرافية : تمهد للدراسات الجيولوجية التى تمهد للدراسات الهيدروجيولوجية . تتم الدراسة الطبوغرافية بأعمال المساحة و الصور الجوية و صور الأقمار الصناعية وبال Gis نظو المعلومات الجغرافية التى تتم بالأتصال بالأقمار الصناعية .
* دراسات جيولوجية سطحية : هى أولى خطوات الدراسة المبدئية و هى الأساس الذى تبنى علية الدراسة التفصيلية . معرفة ترسيب و تأكل الطبقات و تركيبها الجيولوجى يؤدى لأستنتاج أمتداد الطبقة الحاملة للمياة و يساعد فى تكوين صورة عن الخواص الليثلوجية للطبقات و بالتالى تحديد أحتمال تكوين المياة بتلك الطبقات و تحديد نوعية المياة مبدئيا كما يمكن تحديد المناطق التى يمكن تدفق المياة منها أرتوازيا دون الحاجة لمضخات . الدراسة الأستراتيجرافية و دراسة التاريخ الجيولوجى يساعد فى أكتشاف خزانات أرتوازية على أعماق معينة . تقوم المساحة الجيولوجية برسم خرائط جيولوجية للمنطقة و أيضا قطاعات جيولوجية .
2 - دراسات تحت سطحية :
تتم هذة الدراسات من على سطح الأرض و من خلال آبار أختبارية يتم حفرها و هى تبدأ مع بداية عملية الحفر بفحص ناتج حفر طبقات الأرض أولا بأول و تنقسم تلك الدراسات الى :
* دراسات جيولوجية تحت سطحية .
* دراسات جيوفيزيائية .
* دراسات هيرولوجية .
- الدراسات الجيولوجية تحت السطحية :
تتم على فتات الصخور المحفورة على كل عمق 1 -2 أو 3 - 5 متر و تتم على عينات أسطوانية تؤخذ على حسب الحاجة أليها و هذة الدراسات تنتهى الى رسم خرائط ليثولوجية تحت سطحية تبين التكوين الليثولوجى لطبقات الأعمار الجيولوجية المختلفة و رسم خرائط تركيبية كنتورية تبين تضاريس و أنكسارات و ألتواءات الطبقات مختلفة الأعمار و رسم خرائط سمك الطبقات خاصة الحاملة للمياة و العازلة و رسم خرائط السمك الصافى لطبقة الرمال و الحجر الرملى و رسم خرائط جيولوجية تركيبية للقاع الصخرى أسفل الطبقات الرسوبية و غالبا يكون من صخور نارية أو متحولة و ترسم هذة الخريطة بمقارنة المسح الجيوفيزيائى مع تحليل عينات ناتج حفر الآبار الأختبارية .
- الدراسات الجيوفيزيائية :
تدرس الخواص الطبيعية للصخور مثل الكثافة و المغناطيسية و المرونة و الخواص الأشعاعية و درجة مقاومة التيار الكهربى و درجة توصيل الصوت و خلافة .و هى تنقسم الى قسمين :
# مسح جيوفيزيائى يجرى فوق سطح الأرض لأختبار الطبقات التى فى الأعماق و هو ينقسم الى أربعة طرق :
= طرق سيزمولوجية :
بطريقة الموجات المنعكسة و طريقة الموجات المنكسرة لمعرفة شكل و عمق الطبقات و الطريقة تزداد أهميتها فى التنقيب عن النفط .
= طرق مغناطيسية :
أعتمادا على الخواص المغناطيسية للخر يتم رصد الأنحراف المغناطيسى من على سطح الأرض أو من طائرة تطير على أﻻرتفاع منخفض لتحديد شكل الطبقات و معرفة التركيب المعدنى للصخور .
= طرق الجاذبية الأرضية :
تعتمد الطرق الجرافيمترية هذة على تعيين وزن كتلة معينة بدقة فى نقاط مختلفة على الأرض و هى تفيد فى حساب سمك الطبقات الرسوبية .
الطرق المغناطيسية و الطرق الجرافيمترية أستخدمتا فى تحديد شكل القاع الصخرى لمنطقة الوادى الجديد بالصحراء الغربية لمصر . هذة الطرق من المسح تعتبر طرق غير مباشرة .
= طرق كهربية :
هذة هى أهم طرق الدراسة الجيوفيزيائية الأربعة . تعتمد الطريقة على أختلاف المقاومة الكهربية للصخور تبعا لنوعها و كثافتها و حجم و شكل مسام الصخور . تفيد هذة الطريقة غى تحديد مواقع ينابيع المياة المعدنية و تحديد عمق المياة الجوفية حرة السطح و تحديد مناطق المياة العذبة داخل المناطق المشبعة بالمياة المالحة خاصة فى المناطق الجافة و مثال ذلك ما تم فعلا لتحديد عدسات المياة العذبة العائمة على طبقات المياة المالحة فى كل من الساحل الشمالى الغربى و سيناء بمصر كما تفيد الطرق الكهربية فى تحديد المناطق عالية النفاذية خاصة فى طبقات الحصى و الرمل و كذلك تستخدم لتحديد سمك طبقات الحصى و الرمل الحاملة للماء الجوفى و أيضا تستخدم الطرق الكهربية لتحديد عمق و وضع الطبقات ذات التشقاقات العالية لأهميتها كمناطق ذات أحتمالت مائية كبيرة .
# رصد جيوفيزيائى داخل الآبار و يجرى داخل الآبار بعد حفرها و يتم بعدة طرق :
= الرصد الكهربى فى الآبار :
بطريقة رصد الجهد التلقائى فى الآبار المغلفة أو بطريقة رصد المقاومة الكهربية فى الآبار الغير مغلفة و تفيد فى دراسة تتابع الصخور ( ليثولوجى ) و التمييز بين الطبقات الحاملة للماء العذب و الماء المالح التى يخترقها البئر و تحديد عمق المناطق المبطنة بالقواسين ( المغلفة ) من البئر و كذلك تحديد عمق الجزء المتآكل أو المنهار من القواسين كما يمكن تحديد المقاومة النوعية للطبقات التى يخترقها البئر . و توجد طريقة للرصد الدقيق جدا بالميكرولوج و خصائصة تحديد سمك الطبقات التى يخترقها البئر خاصة الطبقات دقيقة السمك و تحديد الحدود بين الطبقات حتى بين الطبقات دقيقة السمك و تحديد المسامية و النفاذية لطبقات الأرض و تحديد الفجوات داخل البئر و هذة الطريقة شائع الأعتماد عليها و يمكن بواستطها قياس أى تغيير بسيط فى قطر البئر يصل الى نصف ملليمتر ( 0.125 بوصة ) .
= الرصد الأشعاعى داخل الآبار و ينقسم لنوعين اساسين :
رصد أشعة جاما . تنبعث طبيعيا من الصخور و تستعمل هذة الطريقة لتحديد طبقات الطفلة التى يصعبتمييزها و تحديد سمكها حتى لو كانت مالحة .
الرصد النيوترونى . يتم بقذف الصخور بالنيوترونات . و تستعمل فى تحديد الطبقات فى الأبار المغلفة و الغير مغلفة و هى الأدق فى تحديد مسامية الصخور و تفيد فى تحديد الطبقات المتماسكة و المضغوطة و معرفة الجزء من البئر المغلف بالمصافى ذات الفتحات .
= الرصد الحرارى داخل البئر . عامة ترتفع درجة الحرارة 1 درجة مؤية مع كل 30 متر ( 100 قدم ) عمق لكن نوع الصخور يؤثر و وجود ماء أو غاز يخفض درجة الحرار عن معدلة أو يرتفع نتيجة تفاعلات نارية جوفية :
يستعمل الرصد الحرارى فى مقارنة نتائجة مع نتائج الرصد الكهربى و يمكنة تحديد أرتفاع الأسمنت لو وضع فى البئر و يمكنةتحديد مناطق فقد محلول الطفلة المستخدم مع الحفارات الرحوية .
= رصد قطر البئر و يتم بجهاز معاييرة ( كاليبر ) يركب مع الميكرولوج المستخدم للرصد الكهربى :
و يستخدم فى التقدير الدقيق للتغيير فى قطر البئر على الأعماق المختلفة و معرفة بيانات الطبقات على حسب طريقة الحفر حبث يزيد قطر الحفر فى الطبقات غير المتماسكة عند أستخدام حفارات روية بينما يزيد هذا القطر عند أستخدام الحفار الدقاق لو وجدت طبقة صلبة أسفل الطبقة الغير متماسكة و يتساوى قطر الحفر طبقا لقطر بنطة الحفر فى الطبقات الصلبة عامة .
- الدراسات الهيدرو جيولوجية :
تتم على آبار أختبارية تحفر خصيصا و على الآبار الأنتاجية الموجودة بالمنطقة و هى تنقسم لقسمين :
# دراسات هيدروجيولوجية أثناء الحفر و تدرس الظواهر الأتية :
= ظهور و ثبات سطح المياة فى البئر . و تسهل معرفة الوصول لسطح الماء عند أستخدام محلول الطفلة ( يستخدم مع الحفارات الرحوية لتشحيم و تبريد أجزاء الحفر و تدعيم جدران البئر و المساعد فى نزح ناتج الحفر و هو يدفع فى دورة من فوق سطح الأرض و يعود لدفعة مرة أخرى و تكون لة لزوجة تضبط معمليا ) كما يمكن تحديد سمك طبقة الماء التى يخترقها البئر حيث تقل خلالها لزوجة محلول الطفلة و يخرج مختلطا بالمياة و لو كانت الطبقة تحمل ماء أرتوازى ضغطة عالى فقد يحدث أندفاع لمحلول الطفلة الى خارج البئر و فى هذة الحالة يقاس مستوى سطح المياة بالمانومتر ( المانومتر هو جهاز قياس الضغط و الآبار الحبيسة و شبة الحبيسة يكون لها مستوى بيزومترى حيث يرتفع مستوى الماء داخل البئر و قد يكون الضغط البيزومترى كافى لضخ الماء من البئر بدون الحاجة لمضخة ) .
= درجة فقدان محلول الطفلة فى البئر .لها دلالات على الطبقات التى يخترقها الحفر .
= ملاحظة درجة حرارة و كيميائية محلول الطفلة .عند أختراق البئر للماء تنخفض درجة حرارة محلول الطفلة و يجب أختبارها مرة كل 30 دقيقة من الحفر أما كيميائيا فتختبر دوريا عينات من المحلول فى معمل حقلى بسيط فى منطقة الحفر .
= ملاحظة الهبوط المفاجئ لعمود الحفر .نتيجة وجود فجوات بها طين أو رمال رخوة و أحيانا ماء .
= ملاحظة خروج غازات من البئر .قد توجد مختلطة مع الماء و تحديد كميتها و نوعها و لو تقريبيا يفيد عمليات البحث و الحسابات الهيدرولوجية .
# الدراسات الهيدرولوجية بعد إتمام الحفر . عبارة عن تجارب أختبارية و عمليات أرصاد مختلفة على لمجموعة الآبار التى تم تصميمها و حفرها :
= عمليات الضخ التجريبى :
تتم على عدة آبار منفردة أو على بئر رئيسى مع ملاحظة الهبوط فى آبار ملاحظة قريبة . تفيد فى تحديد : قياس الهبوط و تحديد المعاملات الهيروليكية للصخور مثل معامل النفاذية و معامل الناقلية و خلافة .
= عمليات الرصد الدورية :
تجرى على مجموعة آبار أختبارية مختارة موزعة على المنطقة التى يجرى فيها البحث . الغرض منها معرفة و تسجيل التغيرات دوريا خلال فترة زمنية كبيرة و هى تفيد فى التنبؤ بالتغيرات المستقبليى . تتم عمليات الرصد الأتية :
1 - رصد مستوى سطح المياة : يتم فى بئر لم يضخ لفترة طويلة و يجب أيقاف ضخ الآبار المجاورة . تتم دوريا كل يوم أو كل عشرة أيام أو كل شهر على الأكثر .
2 - تسجيل درجة حرارة المياة : بواسطة ترمومتر خاص تقاس درجة حرارة مياة الآبار الأختبارية دوريا مع قياس درجة حرارة الهواء عند سطح الأرض للمقارنة و تسجل النتائج .
3 - كيميائية المياة الجوفية : تؤخذ عينات دورية كل شهر و أحيانا كل 3 شهور يجرى عليها تحليل كيميائى مختصر . بعض مكونات يتم تحليلها فى موقع البئر مباشرة مثل البيكربونات .
***** الخلاصة :
1 - مما سبق أمكننا التعرف على كيفية معرفة مكونات و طبيعة و خصائص الطبقات الحاملة للمياة الجوفية . الفائدة من ذلك أن نعرف أن السبيل الوحيد لمعرفة تلك البيانات هو الدراسة . لا تتوقع أمكانية أن يعرف أى شخص تلك البيانات بدون دراسة .
2 - من معرفتنا لنوعية دراسات المياة الجوفية سنكتشف أنها تحتاج لمجهود قومى فى أنجازها و لا بديل لهذا و ثانيا فحتى تكون الدراسة مفيدة للمزارع أو المستثمر فلابد من أجراء الدراسات التفصيلية حتى تتاح كل البيانات و المعلومات اللازمة بالضرورة لأتخاذ القرار بحفر بئر . رأيت بعينى مثال لدراسة قامت بها جهه مسؤلة كبيرة عن منطقة ما و يمكننا وصف هذة الدراسة بأنها ( سلق بيض يعنى أى كلام ) فالدراسة لا يعدو وصفها بحث تمهيدى تم من داخل المكاتب من خلال الدراسات السابقة للمنطقة و معلومات الآبار المحفورة فعلا مع دراسات مناخية من خلال عمق المطر المعروف بالمنطقة و بالتالى حساب كمية المياة الجوفية السطحية المتجمعة من المطر سنويا طبقا لمعادلة الموازنة المائية . و جهه الدراسة معذورة فالمنطقة أساسا فقيرة فى ثروتها المائية فعلا ثم أن هذة الدراسات مكلفة جدا و لا يمكن لفرد أو شركة صغيرة أوجمعية زراعية أن تمولها . أذا الحل هو ددعم الجهات المعنية بالتمويل و الباحثين و العاملين من قبل الدولة للقيام بواجبهم . المفارقة أن التوصية فى الدراسة التى أتكلم عنها كانت توصى بعدم حفر آبار لندرة الأمطار و قلة ماءها المتجمع فى الآبار السطحية و لما كانت الجهه الطالبة لهذة الدراسة هى جمعية تعاونية لأستصلاح الأرضى فقد أخفت هذا التقرير فى سابع أرض و لم تطلع علية أحد حتى تبيع الأراضى و وقع التقرير فى يدى بالصدفة . حكمة : عندما تسلم على رئيس جمعية زراعية فمن فضلك عد أصابعك بعدها لئلا يكون سرق أحدهم من دون أن تدرى .
مياة الجريان السطحى
ماء المطر المتساقط عندما يقابل ميول فى سطح الأرض فأنة يتفق فى جريانة على سطح الأرض بتأثير الجاذبية الأرضية على كتلة الماء ( يسمى ذلك قوة الوزن ) و غالبا توجد مياة الجريان السطحى على شكل أنهار و بحيرات مياة .
المياة الجوفية
الجزء من ماء المطر الذى يترشح ( يتحرك من سطح التربة الى باطنها ) من خلال مسام حبيبات التربة يتغلغل ( يتحرك بقوة وزنة فى داخل الأرض و لأسفل ) حتى يقابل طبقة من الأرض عديمة المسام تحجزة فوقها فتتجمع كمية من المياة تعرف بأسم الماء الجوفى أى الذى فى باطن الأرض .
الطبقة الحاملة للماء الجوفى
الماء الجوفى يتواجد فى طبقات من الأرض تسمى الطبقات الحاملة للماء الجوفى ( أكويفر ) و هى طبقات من الصخور بها مسام كما فى حالة الحصى و الرمال المفككة أو فى حالة الحجر الرملى أو تحتوى هذة الصخور على شقوق كما فى حالة الصخور الجيرية المكونة من كربونات الكالسيوم ( معدن الكالسيت ) أو فى حالة صخور القاعدة ( الطبقة السفلى من القشرة الأرضية ) الجرانيتية و أيضا كما فى حالة صخور البازلت النارية . و الماء الجوفى يتواجد فى مسام و شقوق الطبقة الحاملة للمياة . دائما تكون الطبقة الحاملة مشبعة بالمياة أى أن كل مسامها مملؤة بالماء و خالية تماما من الهواء و لذلك يسمى ذلك النطاق بنطاق التشبع .
الطبقة العازلة
و الأسم الأكثر شيوعا لها الطبقة الكتيمة و يقال لها الطبقة الغير منفذة للمياة و ذلك لأنها عديمة المسام و هذة الطبقة هى التى تحجز الماء الجوفى فوقها و تمنع أستمرار نزولة لباطن الأرض بتأثير جاذبية الأرض .
خزان الماء الجوفى ( أحواض الماء الجوفى ) حر السطح - الحبيس - شبة الحبيس
خزان الماء الجوفى هو أمتداد لطبقة حاملة للماء الجوفى و يمكن تسميتة حوض ماء جوفى و هذا الأمتداد قد يكون متسع جدا فمثلا خزان الحجر الرملى النوبى الأرتوازى يمتد فى أربع دول هى ليبيا و تشاد و السودان و مصر التى يتمدد هذا الخزان فى كل مساحتها تقريبا فهو يمتد فى الصحراء الغربية حتى البحر المتوسط كما يوجد لة أمتداد فى الصحراء الشرقية و فى سيناء . لدينا ثلاثة أنواع من الخزانات الجوفية هى حرة السطح و تتكون من طبقة كتيمة فى الأسفل تعلوها طبقة حاملة يطلق عليها نطاق التشبع وماءها يكون تحت تأثير الضغط الجوى لأن ما يعلوها من طبقات أرضية يحتوى على هواء فى مسامة لذلك يطلق على هذا النطاق أسم نطاق التهوية و الخزانات الحبيسة التى تسمى أيضا الخزانات المحصورة تتكون من طبقة حاملة أسفلها طبقة كتيمة و أعلاها طبقة كتيمة تعزلها عن الهواء الجوى و يكون ماءها ضغطة أكبر من الضغط الجوى و الخزانات شبهه الحبيسة تكون طبقتها الحاملة للماء محصورة من أعلى و أسفل و أحيانا من الأجناب بطبقة شبه كتيمة أو مزيج من طبقات كتيمة و شبة كتيمة و الطبقة شبة الكتيمة قد تحتوى بعض مسام أو شقوق بها ماء لكن ناقليتها للماء شبه منعدمة و القوانين الهيدروليكية للمياة الحبيسة و شبة الحبيسة واحدة و كلاهما تحت ضغط أعلى من الضغط الجوى . يمكن للخزانات أن تتواجد فى طبقات يعلو بعضها البعض و لا تعتبر هذة الطبقات خزان واحد ألا لو أشتركت فى منطقة تغذية واحدة أو منطقة صرف واحدة أو فى الأثنين معا . منطقة التغذية هى التى يترشح منها الماء و يصل الى الخزان الجوفى و منطقة الصرف هى المنطقة التى يصرف فيها الماء الجوفى طبيعيا و هى البحار و المحيطات و ما بين المنطقتين يسمى منطقة التوصيل حيث يتحرك الماء الجوفى من منطقة التغذية الى منطقة الصرف الطبيعى .
مستوى سطح الماء الجوفى
هو عمق سطح الماء الجوفى أسفل سطح الأرض ( بالأنجليزية واتر تيبل ) و هو يعرف بمستوى سطح الماء الأستاتيكى ( أى الساكن ) الذى يكون فى الأحوال العادية بدون ضخ مياة و هو يكون سطح الماء الجوفى واحد فى كل من البئر و الخزان وهذا المصطلح لا يستخدم ألا لخزان المياة الجوفى حر السطح . و لا يشترط أن يكون سطح مياة الخزان حر السطح موازى لسطح الأرض بل يمكن أن يكون مائلا لأسفل و يسمى هذا الميل بمصطلح الميل الهيدروليكى و هو مصطلح خاص أيضا بالخزان حر السطح . تتحرك مياة الخزان حر السطح من المناطق الأعلى الى الأقل أرتفاعا .
المستوى البيزومترى
فى الخزانات الحبيسة و شبه الحبيسة تكون المياة محصورة و معزولة عن الهواء الجوى و تكون تحت ضغط أعلى من الضغط الجوى تختلف قيمتة حسب الظروف و يسمى هذا الضغط الضغط البيزومترى ( بعضهم يسمية بيتنشيومترى ) و لا يتساوى هذا الضغط فى كل مناطق الخزان الحبيس أو شبة الحبيس و على هذا تنتقل مياة هذة الخزانات من مناطق الضغط الأعلى الى مناطق الضغط الأقل . لكن فى كلا نوعى الخزانات حرة السطح أو الحبيسة و شبة الحبيسة فأن تصرف الماء الجوفى ( كمية المياة التى تمر فى مقطع عرضى معين من الخزان ) يحكمة قانون واحد فى الحالتين هو قانون دارسى .
الهبوط
عند تشغيل مضخة ماء مركبة على بئر مياة جوفية فأن مياة الخزان الجوفى حتى مسافة معينة ( تسمى منطقة التأثير ) تتحرك كلها و من جميع الأتجاهات نحو مكان المضخة المركبة على المحور الطولى للبئر و يسمى هذا بالسريان الشعاعى . و حركة السريان الشعاعى هذة لا تكون فى مستوى أفقى بل تكون الحركة نحو البئر و لأسفل بحيث أن سطح الماء داخل البئر سينخفض نحو الأسفل لمسافة معينة تختلف على حسب ظروف البئر . شكل الهبوط فى ماء الخزان سيكون على شكل مخروط مقلوب قاعدتة بأتجاة سطح الأرض و قمتة بداخل البئر ( سيكون على شكل قمع ) أى أن أقصى مسافة هبوط تكون داخل البئر و يهمنا معرفتها حتى نركب مضخة البحر تحت منها بمسافية كافية . و يقل مقدار الهبوط تدريجيا كلما أتجهنا الى الأبتعاد عن البئر نحو الخارج حتى تصل قيمة الهبوط الى صفر على حدود منطقة التأثير التى تكون على شكل دائرة حول البئر ( واقعيا تؤثر الظروف فلا تكون حدود منطقة التأثير على شكل دائرة منتظمة ) و يهمنا معرفة حدود منطقة التأثير حتى لا يتم حفر بئر آخر داخل هذة الحدود فيؤثر كلا البئرين بالسلب على كلاهما الآخر و لا تم الضخ من أحدهما فسيؤثر سلبا على الآخر خاصة لو كان الآخر أقل عمقا فربما يصل التأثير ألى أنعدام قدرتة على الضخ نهائيا .
جيولوجيا
هى علم الأرض و يهتم بطبقات الأرض و نشأتها و تطورها و تاريحها و تركيبها الصخرى و المعدنى و الثروات الموجودة بها و فروع هذا العلم كثيرة .
هيدرولوجى
هو علم المياة و يهتم بدراسة تواجدات المياة و أماكنها و حالتها و حركتها و كل ما يتعلق بها .
هيدروجيولوجى
الهيدروجيولوجيا هى فرع من علوم الجيولوجيا يهتم بدراسة الماء خاصة فى طبقات الأرض .
جيومورفولوجى
كلمة مكونة من مقطعين جيو أختصار جيولوجيا و مورفولجى معناها الشكل الظاهرى و يقصد بها الشكل الظاهرى لطبقات الأرض كما يظهر على سطحها .
ليثولوجى
ليثولوجى هو علم تركيب أنسجة التربة ( كأنسجة النبات أو الحيوان ( هستولوجى ) المركبة من كم من الخلايا و تتشكل أعضاء الكائن من عدة أنسجة ) و الأنسجة يقصد بها هنا تركيبة الطبقة أو الطبقات الأرضية من حيث تكوينها و حالة مسامها و تتابعها و الليثوسفير هو الغلاف الصخرى للأرض .
بيدولوجى
علم الأرض الذى يعنى بالطبقة السطحية للأرض . و المصطلح يستخدم كذلك فى الزراعة فى علوم الأراضى التى تهتم بالتربة أى طبقة الأرض السطحية التى ينتشر بها جذر النبات .
مسح جيوفيزيائى
يقصد بة دراسة طبقات الأرض ( جيولوجية ) لمنطقة معينة بوسائل و آلات فيزيائية تعتمد على الخصائص الفيزيائية لطبقات الأرض مثل كثافتها أو درجة حرارتها أو خواصها الأشعاعية .
المناخ
يعنى الأحوال الجوية التى تسود منطقة معينة لفترة طويلة من الزمن كعام كامل مثلا أو فصل من الفصول كالصيف . و للمناخ عناصر عديدة مثل درجة الحرارة و الرطوبة النسبية و ضغط الهواء و حركة الرياح الأفقية و العمودية و سرعة الرياح و أتجاهها و الأمطار و تبخر المياة من سطح الأرض أو من سطح مياة حرة كالبحر و النتح أى التبخر الفسيولوجى للنبات .
الميزانية المائية
ماء المطر المتساقط يتبخر جزء منة أثناء تساقطة و قبل وصولة للأرض و جزء من الماء المتساقط عندما يقابل ميول بالتربة فأنة يجرى على سطح الأرض كما فى الأنهار لصرف فى نهاية رحلتة فى البحار و جزء آخر من ماء المطر يترشح الى باطن التربة و يتغلغل فيها لتغذية المياة الجوفية التى تصرف فى النهاية مائها فى البحار أما الجزء الأخير من ماء التساقط فيتبخر من سطح الأرض كما يتبخر من سطح النبات أى النتح .
الميزانية المائية تفترض أن التساقط يتم على أرض جافة ( صحراء ) فيكون التساقط ( بريسيبيتشن ) مساويا الترشح ( أنفلتراشن ) الى باطن التربة مضافا ألية قيمة مقدار البخر نتح . أذا الموازنة المائية هكذا هى عبارة عن صيغة معادلة رياضية يمكننا منها حساب تغذية المياة الجوفية حيث أن كل الماء المترشح الى باطن التربة هو مقدار تغذية الماء الجوفى .
الخريطة
الخريطة هى توقيع المعالم الأرضية لمنطقة ما على الورق بمقياس رسم معين . مقياس الرسم يحسب بالسنتيمتر كنسبة بين أبعاد المعام على الخريطة الى أبعادها الحقيقية فى الطبيعة فخريطة مقياس رسمها واحد الى مليون 1 : 1000000 يعنى أن خط طولة ا سنتيمتر على الخريطة يساوى مليون سنتيمتر على الطبيعة أى عشرة كيلومترات . الخرائط الطبوغرافية يكون مقياس رسمها صغير أى تظهر بة المعالم أوضح و عادة يكون ما بين 1 : 5000 و حتى 1 : 500000 و مثلها تكون الخرائط المساحية و أصغرها ما يستخدم فى الزراعة و يسمى خرائط فك الزمام و يمكن أن تكون بمقياس 1 : 1000 أى 1 سم على خريطة فك الزمام يمثل 10 متر على الطبيعة و ذلك للأستفادة فى توقيع الحيازات و ملكية الأراضى الزراعية . يوجد على كل خريطة مفتاح بأسفلها يشرح الرموز المستخدمة فى الرسم كما يدون عليها مقياس الرسم . و فى هوامش الخريطة يكتب أسمها الذى تسمى بة و يوجد أيضا فى الهوامش مربع مرسوم علية أسم الخريطة و ما يحيط بة من مربعات خرائط مجاورة بأسمائها . يدون بالهامش سنة طبع الخريطة لأن المعالم تتغير مع السنين و يوجد قيمة الأنحراف المغناطيسى فى سنة طبع الخريطة ( أنحراف الأبرة المغناطيسية للبوصلة عن الشمال المغناطيسى للكرة الأرضية و الذى يتغير سنويا بقيمة تدون على الخريطة ) . الخرائط كانت ترسم بواسطة المساحين من على الأرض ثم بظهور الطيران أعتمد رسم الخرائط على الصور الجوية ثم بظهور الأقمار الصناعية فاليوم يمكنك رسم أى خريطة لأى مكان فى العالم من أى منطقة أخرى و لحظيا .
خط الكونتور
فى الطبيعة خط الكونتور هو خط وهمى يمر بجميع النقط التى تكون على أرتفاع واحد من سطح البحر و على الخريطة ترسم هذة الخطوط و يون الى جوارها رقم يعبر عن منسوب خط الكونتور هذا . و ترسم خطوط الكونتور على الخريطة الواحدة بفاصل رأسى ثابت بمعنى أن يكون الفرق فى الأرتفاع بين خط الكونتور و الذى يلية متساويا بين أى خطين متتالين على الخريطة الواحدة و ليكن 10 متر مثلا . الخرائط المساحية العادية لا يوجد عليها خطوط كونتور فى العادة . ما سبق هو الأصل فى تسمية خطوط الكونتور و التى عند توقيعها على الخريطة تعطى معلومات عن أرتفاع أى نقطة على الخريطة عن سطح البحر كما أنها تعطى صورة عن شكل الأرض بما عليها من مرتفعات و منخفضات . أستغلت فكرة خطوط الكونتور فى الخرائط الخاصة كالخرائط المناخية ففى خرائط المطر ترسم خطوط كونتور لقياس المطر الذى يقدر بوحدات أطول ( ملليمتر أو بوصة مثلا ) عمق المطر المتجمع فى وعاء المطر خلال عام مثلا فنقول أن المطر السنوى فى منطقة ما كمدينة القاهرة هو فعلا 25 ملليمتر / سنة و خط كونتر المطر الذى يمر بجميع المناطق التى مطرها السنوى 25 ملليمتر فى مصر هو خط موازى تقريبا لساحل البحر المتوسط و يمر بمدينة القاهرة . بالمثل توجد خرائط كونتورية للبخرنتح . بالمثل توجد خرائط كونتورية لمستوى سطح المياة الجوفية حرة السطح . بالمثل توجد خرائط كونتورية بيزومترية تبين ضغوط خزانات المياة الجوفية الحبيسة و شبة الحبيسة .
خريطة - قطاع جيولوجى
الخريطة الجيولوجية هى خريطة يرسم ( يوقع ) عليها طبقة أرضية حاملة للماء مثلا تمتد فى منطقة معينة من الأرض .
القطاع الجيولوجى هو خريطة لقطاع رأسى فى الأرض لمنطقة معينة تظهر علية طبقات الأرض المختلفة التى يقطعها هذا القطاع كما يظهر عليها مجارى الأنهار مثلا و البحيرات و البحار لو وجدت .
المساحة
هى ذلك العلم و تطبيقاتة المستخدمين لرسم مختلف أنواع الخرائط .
المساحة الجيولوجية هى التى تهتم برسم الخرائط الجيولوجية .
الصور الجوية
هى صور ضوئية ( فوتوغرافية ) لمنطقة من الأرض ملتقطة من الجو بواسطة كاميرا ضوئية مركبة فى طائرة . و يستفاد من الصور الجوية مباشرة كما فى مجال علوم الأراضى و مكافحة التصحر أو يستفاد منها فى رسم الخرائط . توجد صور جوية ملتقطة بكاميرات حرارية و فكرتها تعتمد على أختلاف الحرارة النوعية للأجسام المختلفة و التى تظهرها على الصورة بألوان مختلفة من درجات اللونين الأحمر و الأزرق بخاصة . يوجد أيضا تصوير من الطائرات بكاميرات الفيديو .
صور الأقمار الصناعية
مثلها مثل صور الطائرات و لكن هناك نوعية صور تتم بالتصوير الرادارى و هذة الصور و ما يتعلق بها هو ما يعرف بالأستشعار عن بعد و أهم تطبيقاتة فى الزراعة فى مجال الأراضى .
التحليل الكيميائى للماء
يتساقط ماء المطر فى صورة نقية مثل الماء المقطر . الماء هو أكبر مذيب فى الطبيعة لذا فسرعان ما يتملح الماء بمجرد ملامستة لأملاح الأرض و يزداد تملحة بأستمرار أتصاله بالأرض و هذا هو سبب ملوحة البحار التى يصرف أليها الماء السطحى و الجوفى .
للماء خصائص طبيعية ( وزن نوعى - درجة حرارة - شفافية - لون - رائحة - مذاق - توصيل كهربى - خواص أشعاعية ) .
أما مكونات الماء الكيميائية التى يتم تحليلها فتقسم على حسب تركيزها السائد عموما فى الماء لمجموعات من مكونات سائدة ( 1 : 10000 جزء فى المليون ) و مكونات ثانوية ( 0,01 الى 10 جزء فى المليون ) و مكونات نادرة ( أقل من 0,001 جزء فى المليون ) .
الملوحة الكلية تشمل جميع الأملاح الذائبة سواء كانت متأينة أو ثابتة التركيب و تحسب بتبخير جزء معلوم من المياة على درجة حرارة 180 أو أحيانا 110 درجة مؤية . و يمكن تحديد درجة الملوحة الكلية تقريبيا بتحديد درجة التوصيل الكهربى للماء E C .
يتم تحديد النوعية الكيميائية للمياة على أساس تركيز المكونات السائدة بها و هى الكلوريدات و الكبريتات و الكربونات و الصوديوم و المغنسيوم و الكالسيوم .
يتنوع التركيب الكيميائى للمياة الجوفية على طول الأمتداد الجغرافى للخزان فى نطاقات جيوكيميائية تكون فيها المياة أقل ملوحة ذات تركيب بيكربوناتى ناحية المنبع ( منطقة التغذية ) و أشد ملوحة ذات تركيب كلوريدى عند المصب ( منطقة الصرف الطبيعى ) و فى المنتصف ( منطقة التوصيل ) تكون فية المياة كبريتية .
تعتمد التصنيفات المختلفة للمياة على واحد أو أكثر من العوامل التالية : الملوحة الكلية - نسبة الصوديوم المتبادل - تركيز المواد السامة خاصة البورون - تركيز الكلوريدات و الكبريتات .
نوعية ( صلاحية ) المياة
تحدد التحليلات الكيماوية للمياة الى جانب خواصها الطبيعية و البكتريولوجية مدى صلاحيتها للأستخدملت الثلاثة للمياة و هى فى الزراعة و الصناعة و الأستخدام المنزلى .
البخرنتح
كمية البخرنتح فى منطقة ما هى مجموع الماء المتبخر من سطح الأرض و من سطح ماء حر ( نهر - بحيرة ) و ما ينتحة النبات فى هذة المنطقة و يسمى هذا البخرنتح الفعلى و يمكن أن نحسب كمية البخر نتح الفعلى خلال فترة زمنية معينة ( يوم - سنة ... ألخ ) . سعة البخرنتح لمنطقة ما هى قدرة عوامل المناخ فى هذة المنطقة على أحداث البخرنتح و فى المناطق الجافة تكون سعة البخرنتح أكبر بكثير من البخرنتح الفعلى .
عمر طبقة الأرض - التاريخ الجيولوجى
تكونت طبقات الأرض المختلفة فى حقب جيولوجية مختلفة تقدر بملايين السنين و يهتم التاريخ الجيولوجى للأرض بدراسة تكوين الطبقات فى جميع الحقب الجيولوجية . تطلق تسميات مختلفة على طبقات الأرض تكون تبعا للحقب الذى تكونت فية فيقال طبقة ( مكون ) حقب الأيوسين مثلا أو تسمى الطبقات تبعا لتركيبها الصخرى فيقال طبقات ( مكون ) الحجر الرملى مثلا أو تسمى تبعا لأسم أحد المعالم الشهيرة فيقال مكون أسنا مثلا ( نسبة لمدينة أسنا بناحية قنا و لهذا المكون أمتدات فى سيناء ) .
دراسة أستراتيجرافية
ستراتا معناها طبقة و أستراتيجرافى تعنى دراسة الطبقات فى منطقة ما .