مياه جوفية

                       مياه جوفية

الهيدولوجيا\ علم يدرس المياه الجوفية والسطحية سائلة كانت او متجمدة او غازية  من حيت خواصها ودورتها وطرق استتمارها وعلاقتها بالبيئة الطبيعية والكائنات الحية

س\ عرف المياه الجوفية

علم الهيدولوجيا يهتم بدراسة جميع الظواهر التى تشترك فيها المياه فى الغلاف الجوى للارض وهى

1-   الغلاف الجوى يتركب من عدة طبقات يعلو بعضها البعض وتختلف فى كتافتها وسمكها وخصائصها وان اقربها الى الارض واكترها التصاقا طبقة التربوسفير ويتكون الغلاف الجوى من الغازات وبخار الماء

2-   الغلاف المائى ويشمل كل المياه الحرة على سطح الارض اى  المياه غير المرتبطة فيزيائيا وكيمائيا مع المعادن المشكلة للقشرة وهو على علاقة وتيقة ببقية الاغلفة الاخرى

3-   الغلاف الصخرى  وهو القشرة الارضية الصلبة التى تحيط بالكرة الارضية الصلبة التى تحيط  بالكرة الباطنية التقيلة وتتالف من طبقة رقيقة تعرف بالتربة وكتلة الصخور الصلبة التى يبلغ سمكها عدة كيلومتر تقع  اسفل التربة

4-   الغلاف الحيوى  وهو ذلك المجال الذى يعيش فيه الكائنات الحية

س\ عدد  الظواهر التى تتهتم بعلم الهيدولوجيا

س\ ادكر فقط فروع علم الهيدولوجيا مع شرح احداها

ج\ 1- الاقيانوجرافيا oceanography

2- هيدرولوجيا المياه الجوفية

3- هيدولوجيا المياه السطحية   تنقسم الى *هيدولوجيا الانهار *هيدولوجيا البحيرات والبرك والمستنقعات *هيدولوجيا الجليد *

4- هيدولوجيا المياه الجوفية

التركيز على نوع واحد

هيدولوجيا المياه الجوفية\ وهو العلم الذى يركز على طبقات الارض وعلاقتها  بالمياه الجوفية من حيت خصائصها الطبيعية والكيماوية وحركتها وطرق استتمارها وعلاقتها  بالمياه السطحية والجوية

الاقيانوجرافيا\  يهتم هذا الفرع بدراسة البحار والمحيطات من الجوانب الفيزيائية والكيماوية والجيولوجية والموازنة المائية والحرارية

س\ ماهى علاقة الهيدولوجيا بالعلوم الاخرى

ج\ 1- المناخ وعلم الهيدولوجيا

تعتبر الهيدولوجيا من اكتر العلوم التصاقا بعلم المناخ وعند دراسة اى منطقة لابد من التعرف على الظروف المناخية لهذه المنطقة من حيت

1-   دراسة الامطار كميتها وفصليتها وانتظامها

2-   دراسة الرطوبة المختزلة فى التربة  وحساب كميات المياه المفقودة عن طريق التسرب العميق او عن طريق التبخر او النتح

2علاقة الهيدولوجيا بالجيولوجيا

ان الاعتبارات الجيولوجية  وطبيعة الصخور هى التى تحدد مقدار مايتسرب من مياه الامطار الى داخل القشرة الارضية  فمقدرة  الصخور والتربة على انفاد المياه تختلف باختلاف الصخور واختلاف نوع التربة ففى حالة وجود طبقة من الطين المصمت تمنع الى حد كبير تخلل المياه الى الصخور خلال الفراغات الموجودة بين حبيباته   وبذلك يؤدى الى زيادة كمية الماء الجارى  بينما يسمح الرمل النفاد بذلك فتكون نسبة الماء المتخلل كبيرة ولكن قد يمر الماء خلال الصخور الصلبة اذا وجدت بها كسور وشقوق وفوالق

3-علاقة الهيدولوجيا بالعلوم الهندسية

تتمتل علاقة الهيدولوجيا بالعلوم الهندسية فى الجوانب التطبيقية لعلم المياه متل ضبط واستتمار وتخزين المياه لمصلحة  المجتمع انطلاقا من الظروف الطبيعية للبيئة ويمكن  حصر هذه العلاقة فى

*السيطرة على فيضانات الانهار

*تخزين المياه السطحية

*استغلال مياه الانهار فى النقل

س\ ماهى علاقة الهيدولوجيا بالعلوم  الهندسية

س\  قسم الصخور بالنسبة لدراسة المياه الجوفية

ج\ 1- الصخور الحافظة للمياه الجوفية \  وهى الصخور التى تسمح بحرية تحرك وتخزين المياه خلالها وتتمتل فى الصخور الرملية والصخور الجيرية التى تتميز بتركيبها الاسفنجى بحيت يساعدها على تخزين اكبر قدر من الماء داخل  نسيجها ومن هذا النوع تتكون ضخور وطبقات سهل الجفارة والجبل الاحضر

س\ عرف الصخور الحافظة للمياه

2الصخور المانعة

وتتمتل فى الصخور  الطينية وهى صخور مسامية غير منفذة وصخور الكوارتزيت وهى صخور غير مسامية وغير ممرة  ولهذا النوع اهمية كبيرة عند البحت عن المياه الجوفية  فهى تحبس المياه الجوفية وتمنعها من التسرب الى اعلى او الى اعماق بعيدة  اذا وجدت فوق او تحت طبقات مائية  وتسمى المياه المحصورة بين طبقتين من الصخور باسم المياه المقيدة او الحبيسة

س\ عرف المياه الحرة او الطليقة\ هى عدم وجود طبقة مانعة فوق طبقة حاوية للمياه

س\ تكلم عن اهمية الماء

ج\ ان حاجة الانسان الى الماء جعلته يهتم بهذه المادة منذ ظهوره على سطح الارض  فكانت البداية تردده على  المناطق وفيرة الماء كالانهار واليانبيع تم استقراره  بقربها بقصد الشرب والاستعمال الشخصى وسقى الحيونات ورى المزروعات البسيطة  ولذلك كان الماء شغل الناس الشاغل يرتادونه حيت يكون ويجدون فى طلبه وتوفيره  واذا ضنت به ارض على ناسها نقبوا عنه فى جوفها واستنبطوه

 العماء المسلمون فقد بداوا التاليف فى الماء والاهتمام به فى اوائل القرن التاسع الميلادى  وقد تناولوه من نواحى مختلفة ارقاها ماكتب حول استنباط المياه

واول كتاب هو كتاب علل المياه وكيفية استخراجها وانباطها فى الارضين المجهولة لصاحبه ابوبكر احمد بن على المعروف بابن وحشيةعاش فى القرن التاسع وادرك القرن العاشر الميلادى

كما وضع فيلسوف العرب ابو يوسف الكندى شرحا لكتاب وقود المياه

كما الف المهندس العربى ابوبكر بن الحسن الكرجى كتاب انباط المياه الخفية  وصف  وفيه الارض وعروقها وابعاد المياه فى جوفها وحواجزها وكيفية جريانها

من الكتب الاخرى كتاب عين الحياة فى علم استنباط المياه الف العالم العربى الشيخ احمد بن عبد المنعم الدمنهورى  وقد تناول فيه وصف الطبقات الحاملة للمياه والتى ماؤها بعيد او قريب  وتحدت عن كيفية حفر الابار فى انواع الترب المختلفة واصلاح الماء الفاسد  وعن كيفية استنباط المياه كما ذكر انواع الرياح وعلاقتها بالمياه فى تجفيفها او زيادتها

س\ تكلم عن الفكر الهيدولوجى الحديت

ج\ ارتسمت التطورات الحديتة فى  القرن الماضى فى تلات نقاط

1-تحقيق العلاقة بين الجيولوجيا ووجود المياه الجوفية

2- تطوير المعادلات الرياضية لوصف حركات المياه خلال الصخور والمواد المترسبة غير المندمجة

3- دراسة كيمياء المياه الجوفية (هيدولوجيا كيمياء المياه)

الهيدولوجيا غالبا ماتكون نتاجا لجهد مشترك بين الجيولوجيين ومهمدسى الزراعة ومهندسى المياه والكيميائين  والفيزيائين والمختصين فى علوم الارض والتربة وهذه العلوم جميعا اكتر التصاقا بعلماء الجغرافيا من غيرهم

ودراسة المياه واستخداماتها لم تكن حديتة ولكنها بدات مع بداية استقرار الانسان واستئناسه للحيونات  ومعرفته للزراعة ولكن لم يكن بالقدر الذى يؤتر على المخزون المائى واستنزافه بدرجة تخل بالموازنة الديناميكية للماء فقد كان الميزان المائى ايجابيا فى كتير من المواقع فى حالة تبات فى اماكن اخرى

ومشكلة المياه بدات  تظهر بشكل يدعو للقلق وينذر بالخطر فى معظم بلدان العالم مع بداية القرن العشرين اى زيادة النمو السكانى واختراع طرق ووسائل حديتة فى سحب المياه واتساع رقعة الاراضى الزراعية المروية والتطور الصناعى والحضارى فى جميع  الميادين فى البيت والمصنع  وكافة الوسائل الترفيهية

الماء فى الطبيعة\

يتركب الماء من عنصرين متحدين فى مركب واحد وهذان العنصرين هما الهيدروجين ويرمز له بالرمز يد والاوكسجين ويرمز له بالرمز o وعندما تتحد ذرتان من الهيدروجين مع ذرة اوكسجين يتكون حجم من بخار الماء ويرمز له بالرمز H2o

الا ان هذا التركيب المتناهى فى البساطة لاوجود له فى الطبيعة وماء بهذا التركيب يسمى  تجاوزا بالماء المقطر فكل مياه الجو والمياه السطح وماتحته تحتوى على مواد ذائبة او محمولة او عالقة بنسب متفاوتة فمياه الامطار تحتوى على بعض الغازات والحوامض متل غاز  تانى اكسيد الكربون وحامض النتريك وغيرهما

المياه الجوفية هى الاخرى تفقد عند مرورها بالطبقات الارضية حيت تذيب بعض العناصر وتتعلق بها اخرى

ويحدت هذا ايضا بالنسبة للمياه السطحية التى تعتبر اكتر عرضة للملوتات ذات المصدر الطبيعى والبشرى

اذا لايوجد الماء الذى يحتوى على شقين الهيدوجين والاوكسجين فقط حتى بالطرق الكيماوية

يوجد الماء فى الطبيعة فى تلات صور

1-   على هيئة غاز او بخار الماء العالق فى الجو ويمتل نسبة بسيطة من مجموع كمية الماء فى العالم تقدر بنحو .ooo1 من  مخزون الماء الكلى

2-   ويوجد سائلا وهو الماء العادى بانواعه المالحة والعذبة على سطح الارض وفى جوفها ويمتل نسبة كبيرة جدا والتى تقدر بنحو 98.2 %   من المخزون الكلى للمياه

3-   يوجد الماء صلبا وهو الجليد ويكتر وجوده فى القطبين وعلى المرتفعات العالية وتقدر نسبته بنحو 1.74 من المخزون المائى الكلى

اصل الماء\

1-   الراى التانى

وهو الراى الاكتر بروزا والذى لاقى ترحيبا وتاييدا من اغلب المختصين فى العلوم الكيميائية والجيولوجية والفيزيائية وهولاء جميعا مقتنعون بان موطن  الماء الاصلى ومنشاه الكرة الارضية فقد تكون بسبب العمليات الفيزيائية والكيميائية التى جرت وتجرى ضمن اطار الكرة الارضية فهى مياه ارضية بالدرجة الاولى ومصدرها باطن الارض تم خرجت مع انبتاق المصهورات البركانية اى ان نشات كل من الغلاف الجوى والمسطحات المائية والقشرة الارضية ترجع الى مصدر واحد وهو ظهور الصخور الساخنة على سطح كوكبنا  عند بداية نشاتها وانصهارها تحت تاتير الحرارة الناشئة عن التفكك الاشعاعى للنظائر وكانت تنطلق منها مكونات طيارة كالازوت والكلور والكربون واكترها جميعا ابخرة الماء

وقد حسب العلماء كمية المياه الناتجة عن هذه التفاعلات الكيمياوية فتبين انها تكفى لملا جميع المحيطات والبحار وتبعا لهذا الاحتمال تكون المياه فى ازدياد دائم بمعدلات سريعة اولا تم متباطئة بعد ذلك

هذا ماجاء به القران الكريم منذ 1400 سنة مضت فى الاية الكريمة (والارض بعد ذلك دحاها اخرج منها ماءها ومرعاها) صدق الله العظيم

كمية الماء فى الطبيعة\

اختلف الباحتون  اختلافا بينا فى  تحديد كمية المياه فى الطبيعة بسبب صعوبة تقدير المياه الجوفية تقديرا دقيقا بخاصة التى تقع على اعماق بعيدة فقد تراوحت تقديراتهم بين 1310 – 2400 مليون كلم مكعب الا ان اغلب التقديرات تدور حول الرقم 1386مليون كم مكعب

ويبدو منظر كوكبنا لرواد الفضاء وكانه كرة مائية وليس كرة ارضية يابسة وقد يبدوا هذا واقعيا بالنسبة للتوزيع الافقى حيت تشكل المياه حوالى 71%

من مساحة الكرة الارضية ولكن بالنسبة للتوزيع الراسى فبل تجوز المقارنة بين اليابس والماء حيت يصل قطر الكرة الارضية فى المتوسط الى نحو 12740 كلم بينما متوسط اعماق المحيطات والبحار 4كلم فقط

نحن نعيش فى كوكب رطب ملى بالماء وليس كوكب مائيا هذا مع العلم ان اكتر من 97% من كمية المياه فى العالم غير صالحة للاستعمال المزلى والزراعى اى انها مياه مالحة تمتلها المحيطات والبحار

وقد اكد العالم جولد  شمدت فى عام 1933 ان لكل سنتمتر مربع واحد من سطح اليابس يوجد 273لتر من الماء

ويعتقد الجيولوجيون ان ماينطبق سنويا من باطن الارض حوالى  كيلومتر واحد من الماء وهى كمية تضيف رصيد جديدا على مدى  الاف السنيين للماء الجوى  وهكذا فان الماء الموجود فى الهواء وفوق سطح الارض وتحت سطح الارض فى حركة دائمة ودورة ابدية يطلق عليها اسم الدورة المائية او الدورة الهيدولوجية

الدورة الهيدرولوجية The Hydrologic  cycle

الدورة الهيدرولوجية ماهى الا سلسلة من الدورات المستمرة للمجموع التابت من المياه فى الطبيعة تجعله يستهلك ويتجدد فى اطار كامل ومتزن

ويلاحظ انه فى كل جزء من هذه الدورة يوجد اتزان مائى يعكس قانون حفظ المادة

ولتوضيح ذلك يمكن القول ان كمية التساقط تتساوى مع كمية المياه المتبخرة من سطح الكرة الارضية

ولقد ميز العلماء بين تلات   حلقات  دورانية رئيسية للماء وهى

1-   الدورة المحيطية 2- الدورة الجوية  3- الدورة الارضية

وفى الحلقة  الارضية هناك دورات تانوية كالدورة الصخرية والترابية والنهرية والبحيرية والجليدية والبيولوجية والزراعية

اما الدورة المحيطية فيطلق عليها الدورة المحيطية الصغرى والسبب لان القسم الاكبر من الماء المتبخر يرجع اليها بواسطة التساقط كما تشترك الدورة الجوية مع الدورة الارضية عندما تبخر مياه التساقط من اليابس وتحمل التيارات الهوائية البخار بعيدا فى اعماق القارة تم يهطل هناك محققا بذلك حلقة ارضية داخلية تانوية

والدورات  السابقة جميعها محيطية وجوية وارضية يطلق عليها الدورة الهيدولوجية الكبرى فى الطبيعة

يمكن تلخيص ماسبق فى النقاط الاتية

1-   يتبخر الماء من المسطحات المائية والنباتات والتربة ومن اى مسطح يحتوى على اى نسبة  مهما كانت بسيطة من الرطوبة بسبب  اشعة الشمس التى تسقط على سطح الكرة الارضية

2-   يرتفع بخار الماء  الذى يقدر بنحونصف مليون كلومتر مربع فى السنة الى اعلى بواسطة تيارات الهواء الصاعدة

وعندما تتوفر نويات التكاتف وتهيا الظروف الجوية فان بخار الماء يتكتف ويتجمع على هيئة سحب حتى يعجز الهواء عن حمله فيبدء فى العودة الى سطح الارض على شكل تساقط

ويحدت للمياه المتساقطة على السطح تلاتة  امور

1-   بعضها يجرى على سطح الارض على شكل سيول واودية وظل تسير باحتة عن مستوى اقل وغالبا ماينتهى بها المطاف الى محيط او بحر وهناك تكون عرضة للتبخر

جزء منها يتجمع مكونا بركا ومستنقعات وبحيرات بعد ذلك تتعرض للتبخر ايضا  

2-   جزء منها يتجمع مكونا بركا ومستنقعات وبحيرات بعد ذلك تتعرض للتبخر ايضا

3-   بعضها الاخر يتسرب فى طبقات  الارض وهناك يسير الماء فى رحلة قد تطول وقد تقصر وذلك تبعا للاتى

ا-مياه تمتصها جذور النباتات بعد تسربها بساعات قليلة تتم تتعرض لعملية التبخر بواسطة النتح

ب-مياه تقع تحت الخاصية الشعرية وتكون هى الاخرى عرضة للتبخر عند اقترابها من سطح الارض

ج-قد تستمر رحلة الماء سنوات طويلة متوغلا فى طبقات الارض فيتسرب راسيا او ياخد الاتجاه الافقى  وذلك عندما تصادفه طبقة صماء لايستطيع اختراقها وقد يسير مئات الاميال قبل ان يخرج على شكل عيون او يستغل بواسطة الابار وهنا يتعرض للبخر والنتح

د-قد تتجمع المياه فى مخازن عميقة بين طبقات صماء لفترات  قد تطول او تقصر قبل ان تمتد اليها يد الانسان لاستتمارها وفى حالة استخراجها فانها تتعرض لعملية التبخر والنتح

ه-مياه تتحد مع المعادن وتصبح جزء منها ولكنها تصبح عرضة للتبخر عند ارتفاع درجة الحرارة

و-مياه تتسرب تحت سطح الارض متجهة نحو بحر او محيط فى  الاماكن القريبة من الشاطى وهنا تتعرض مع مياه البحر الى التبخر

وقد قدر العلماء ان مياه الانهار تتجدد 32 مرة كل سنة ويتجدد محتوى المياه الجوية من بخار الماء من 30-35 مرة كل سنة وتتجدد مياه البحيرات مرة واحدة لكل 10سنوات اما المياه الجوفية فهى تتجدد مرة واحدة   لكل 5000سنة وهكذا يتجدد الماء بفضل دورته الهيدولوجية ولولا هذه الدورة من سقوط الامطار وذوبان الجليد وجريان الانهار وتبخر المياه لحلت بالعالم كارتة بسبب الجفاف ونقص المياه

علق على الشكل 3  الدورة الهيدولوجية على جزء من سطح الارض

               هيدولوجيا المياه الجوفية

تعريف المياه الجوفية\يقصد بالمياه الجوفية تلك المياه التى تسربت خلال طبقات الارض وملات كل الفراغات البينية فى التكوينات الجيولوجية المختلفة والتى تتصف بصفات اسفنجية تسمح لها بحفظ المياه

ويطلق عادة على المياه العميقة المياه الجوفية وعلى المياه الاقل عمقا المياه تحت السطحية وعلى المياه الضحلة اسم المياه الارضية

وهذه المياه منها ماهو متجدد فى حالة وجود امداد مائى مباشر او غير مباشركما يحدت بالنسبة للخزنات الجوفية فى سهل جفارة فى ليبيا

وقد تكون غير متجددة وهى المياه الموجودة فى تكوينات جيولوجية قديمة بين طبقات صماء غير ممرة وغير منفدة واصبحت معزولة عن مصادر التغدية المائية ويطلق عليها المياه الحفرية او المحبوسة ومعظم هذا النوع من المياه يوجد فى المناطق الصحراوية

والمياه الجوفية توجد فى حالة سيولة بعمق لايزيد فى الغالب عن 16 كيلومتر الا ان  القسم الاعظم منها يتركز فى 5كيلومترات الاولى من القشرة الارضية العلوية وتوجد فى مساحات واسعة تمتد لمئات الكيلومترات وبسمك يصل الى عشرات الامتار

اهمية المياه الجوفية\

تعتبر المياه الجوفية من اهم مصادر الماء العذب لحياة الانسان واستعمالته رغم ان المياه السطحية ممتلة فى الانهار والبحيرات العذبة تمتل مساحات واسعة وكان لها دورا كبيرا فى نشوء وتطور الحضارات القديمة كحضارة بابل واشور وحضارة الفراعنة وغيرها

الا ان كمية المياه السطحية لاتساوى شيئا مقارنة بالمياه الجوفية التى تجمعت فى باطن الارض على هيئة خزنات على اعماق مختلفة وعلى مدى ملايين السنين

فقد قدر بعض الباحتين كمية المياه السطحية بنحو 3% فقط من مجموع المياه السائلة العذبة

فى حين تساهم المياه الجوفية بنحو 97% من كمية المياه السائلة العذبة ولكن ليست كل المياه الجوفية يمكن الحصول عليها بسهولة فمنها ماهو عميق جدا او فى تكوينات لاتسمح بسحبه للاستتمار

وقد بدء استغلال المياه الجوفية بشكل مفرط فى معظم انحاء العالم مع بداية الازمة العالمية فى الموارد الغدائية والتحول نحو التوسع الافقى فى الزراعة المروية

كذلك زيادة الاستهلاك المزلى والصناعى والترفيهى تبعا لزيادة عدد السكان وارتفاع مستوى المعيشة

كما زاد الاهتمام بالمياه الجوفية بعد ان ارتفعت نسبة الملوتات فى المياه السطحية العذبة وان وفرة المياه الجوفية التى تزيد على المياه السطحية اكتر من تلاتين مرة وسهولة الانتفاع والتحكم فى الامداد المائى  الجوفى زاد من اهميتها

والمياه الجوفية مورد تابت لايتاتر كتيرا بالعوامل الجوية والذبذبات المناخية والظروف السياسية والاجتماعيةكما هو الحال بالنسبة للمياه السطحية خاصة الانهار التى تجرى فى اكتر من دولة فالمشكلات التى بدات تظهر على السطح منذرة بقدوم حرب مائية وشيكة فى السنوات الاخيرة متل مشكلة نهر النيل ونهر الفرات بين اتيوبيا وتركيا وتركيا من جانب وجيرانهم العرب من جانب اخر ومشكلة نهر اليرموك مع العدو الصهيونى خير دليل على ذلك

ولكن فى حالة التركيز الكامل على المياه الجوفية وزيادة الضخ بشكل مفرط سيؤدى حتما الى استنزاف وهبوط منسوبها عن ذلك نتائج غير حميدة على نوعية المياه والتربة والانتاج

الاحتياطى الكمى للمياه الجوفية\

لم تحدد بعد بصورة دقيقة الكمية الجمالية للمياه الجوفيةفى القشرة الارضية وتختلف معطيات الباحتين فى هذا المجال اختلافا  بيننا للغاية فلو فرضنا على سبيل المتال ان كمية المياه الجوفية على شكل طبقة مائية فسوف نجد ان الباحتين سيقدرون سمكها بالارقام الاتية 30-70-250-420-1000-2300 اما بوحدات الحجم فيعبر عن هذه الكمية على التناظر بارقام تبدء من 0.0015 الى 1.2 مليار كم مكعب

ولقد قدر العالم الروسى بلوتنيكوف بان كمية المياه الجوفية فى الكرة الارضية تقدر بنحو 100 مليون كيلومتر مكعب وهذه الكمية تساوى حوالى 7% من مياه المحيطات والبحار وتزيد بنحو 8000مرة على كمية المياه الموجودة فى الجو

وقد قدر بعض العلماء بان كمية المياه الموجودة حتى عمق 800مترا من سطح البحر بنحو 4مليون كيلومتر مكعب وان هذه المية توجد فى مخازن جوفية يحتاجها لملئها الى حوالى 1300سنة وهى موزعة فى جميع انحاء الكرة الارضية

نظريات اصل ومنشا المياه الجوفية\

هناك العديد من النظريات تبحت فى اصل ومنشا المياه الجوفية ومن اهم النظريات

1-   نظرية التسرب او الترشيح

طرحت هذه النظرية من قبل العالمين الفرنسيين باليسيه-وماريوت والاكاديمى الروسى لومونوسوف

مفادها ان سبب تكون المياه الجوفية يرجع اساسا الى تسرب مياه التساقط خلال مسام التربة وخلال الفواصل والفوالق والشقوق والانكسارات الارضية الى جوف الارض حيت تتجمع فى مكامن خاصة يطلق عليها الخزنات او الطبقات المائية الجوفية  وغالبا ماتكون فى المناطق المنخفضة كالسهول والاحواض وبين المرتفعات وتعتبر المياه التى تتسرب من الانهار والبحيرات ومياه الرى ضمن هذا النوع وبالتالى فان المياه الجوفية يتغير تركيبها الكيماوى من مكان لاخر نتيجة لعملية التفاعل التى تحدت بين المياه ونوع التربة والصخور المتسربة خلالها وقد اعتبرت هذه النظرية مقبولة لمدة طويلة ولكن بعد التوصل لبعض الحقائق المتعلقة بانتشار وتركيب المياه الجوفية فى مختلف الظروف الطبيعية ظهرت نقاط ضعف على قدر كبير من الاهمية فى هذه  النظريةنذكر منها

1-   فى كتير من المناطق الصحراوية  وشبه الصحراوية حيت تتساقط الامطار بكميات قليلة جدا تحتوى القشرة الارضية على مكامن واسعة وعلى كميات ضخمة من المياه الجوفية كما هو الحال فى ليبيا فى منطقة الكفرة والسرير والحساونة ومرزق

2-   ان التحاليل الكيماوية للرواسب الجافة فى المياه الارضية العميقة اظهرت بان هذه المياه تحتوى على عناصر كيماوية تختلف من حيت تركيبها اختلافا جوهريا عن العناصر الكيماوية للصخور الحاوية للماء او الصخور التى مرت المياه خلالها

تانيا\ نظرية تكاتف بخار الماء

ظهرت هذه النظرية فى نهاية القرن السابع عشر وبداية القرن التامن عشرومن روادها الاوائل ديكارت وهال فقد اكدا بان اصل المياه الجوفية جاء نتيجة لتكاتف بخار الماء فى الهواء

وفى عام 1887ف طرح الهيدولوجى الالمانى فولج فكرة مفادها

1-   ان اصل المياه الجوفية لاترجع اساسا الى ترشيح  مياه التساقط من اعلى الى اسفل بل هى نتيجة تسرب الهواء الدافى الذى يحوى الرطوبة الى الطبقات الصخرية الابرد نسبيا ويؤدى ذلك الى تكاتتف بخار الماء وتحوله الى قطرات مائية صغيرة

2-   تتحرك هذه القطرات الى اسفل خلال الطبقات الصخرية تم تتجمع فى مكامن خاصة داخل القشرة الارضية

وقد تعرضت هذه النظرية لانتقاد شديد من عدد من العلماء وذلك للاعتبارات الاتية

1-ان تكاتف بخار الماء داخل التربة يؤدى الى انطلاق كمية كبيرة من الحرارة وهذه الكمية كافية لتبخر المياه تانية وتمنع تجمع المياه الجوفية فى مكامن محدودة

2-ان كميات المياه الباطنية داخل القشرة الارضية كبيرة الى درجة لايمكن معها تفسير وجودها على اساس هذه النظرية

تالتا\ نظرية الماجما الباطنية (المياه الاولية او الصهرية)

ملخصها ان طبقات الماجما الباطنية المرتفعة الحرارة تطلق ابخرة من غاز الهيدوجين باستمرار وعندما ترتفع هذه الغازات الى اعلى تتحد مع الاوكسجين مكونة بخار الماءالذى يتحول بوصوله الى مناطق اكتر ارتفاعا وبرودة فى القشرة الارضية الى ماء

وان قسما كبيرا من هذه الابخرة تتجمع فى عروق الماجما تم تنطلق تانية الى الطبقات المجاورة وتتكاتف وتبداء فى الهجرة الى مكامن المياه الجوفية

الانتقادات التى وجهت للنظرية\

1-ماهى الطرق والوسائل التى اتبت بها زيوس بان اصل المياه الجوفية هى مياه اولية او صهيرية

2-هذه النظرية تتطلب ان تكون المناطق التى توجد بها مياه باطنية مناطق بركانية وهذا مخالف للواقعفليست كل المكامن المائية بركانية

رابعا\ النظرية التكتونية

مفادها ان المياه الداخلة فى تركيب الصخور الرسوبية القديمة خاصة الطينية والكلسية كانت تحتوى على كميات كبيرة من الرطوبة وقد ترسبت هذه المواد فى الاماكن المنخفضة تم تعرضت لحركات تكتونية هابطة وساعدت هذه العملية على ترسيب طبقات اخرى رسوبية فوق الطبقات القديمة

وبقيت هذه المياه محصورة فى اعماق بعيدة  عن سطح الارض وبفعل الحرارة والضغط انتقلت هذه المياه من الطبقات الرسوبية وبدات تتحرك الى اعلى  وتجمعت فى مكامن خاصة مكونة المياه الجوفية

وتمت هذه العملية خلال فترة طويلة من التاريخ الجيولوجى للارض

الانتقادات\

السبب ان المياه الجوفية تتواجد حتى فى الاماكن التى تتكون من الصخور الرسوبية الحديتة فهى غير مقنصرة على الصخور الروسوبية القديمة

خامسا\ النظرية الترسيبية او نظرية الاصل والمنشا المتبقى للمياه الجوفية

وترى النظرية ان اصل المياه الجوفية يرجع للنواحى الجيولوجية القديمة فهى تعتمد على الحركات التكتونية والظروف المناخية

فالمياه الجوفية العميقة هى عبارة عن مياه متبقية او متخلفة لاحواض المياه القديمة خلال العصور الجيولوجية المتقدمة فقد حدتت عدة عمليات ادت الى تجميع هذه المياه ممتلة فى الحركات التكتونية والتغيرات المناحية فعلى سبيل المتال نذكر طغيان وتراجع البحر سواء بارتفاع مستوى سطح  المحيطات او البحار او بسبب الحركات التكتونية والتغيرات المناخية خلال فترة تقدم وطغيان مياهها على مساحات واسعة من سطح القارات

وهى نظرية صحيحة لحد ما يمكن على اساسها تفسير وجود كميات هائلة من المياه الجوفية فى الصحارى الحارة

والنقد الوحيد الذى يمكن ان نوجهه الى هذه النظرية هو ان المياه البحار تتصف بارتفاع ملوحتها بينما هذه المياه عذبة

       البحت عن المياه الجوفية

ان طرق الكشف عن المياه قديم قدم التاريخ ولم يقتصر على بنى البشر بل ان للحيونات قدرة عجيبة وغير عادية فى معرفة تجمعات المياه الجوفية فالفيلة متلا تتجمع حول الاماكن التى تتجمع فيها الماء الجوفى من سطح الارض مستخدمة خراطيمها التى تشبه قرون الاستشعار

وللابل كذلك القدرة على الشعور باماكن الابار وتجمعات المياه من مسافات بعيدة فهى تتحسس اماكن المياه فى الصحراءعند شعورها بالعطش

واستعمل الانسان منذ اقدم العصور ادوات تقليدية مختلفة فى تحديد اماكن المياه الجوفية عمقها وكميتها واتجاه سريانها

ومن تلك التى يطلق عليها العامة العصا السحرية

الا ان تقدم العلوم واستخدام الاقمار الصناعية اصبح الكشف عن المياه امر ميسرا وذلك عن طريق الدرسات الجيولوجية والجيوفيزيائية التى تعتبر الخطوات الاولى فى البحت عن المياه الجوفية تتبعها الصور الجوية والاستشعار عن بعد واستخدام الاشعة تحت الحمراء والصور الرادرية التى تمكن الجيولوجى من اعداد خرائط جيولوجية للمنطقة

           التوزيع العمودى للمياه الجوفية 

ذكر فقط

1-   منطقة عدم التشبع (منطقة التهوية)

ا-المنطقة العليا (منطقة ماء التربة)

ب-المنطقة الوسطى(منطقة مياه الجاذبية)

ج- المنطقة الوسطى (منطقة مياه الجادبية)

2-   منطقة التشبع (المياه الجوفية)

الشكل 24 التوزيع العمودى للمياه تحت الارضية مهم

العوامل المؤترة على استقرار وضع المياه الى عاملين

1-العوامل الطبيعية

ا- التساقط  ب- الضغط الجوى ج-الفيضانات النهرية

2-العوامل الصناعية

ا-السدود

ب- سحب  المياه الجوفية

ج- اعمال الحفر

حركة المياه الجوفية الافقية منها والعموية ومدى سرعة انتقالها يتوقف على عدة عوامل منها

1-   المسامية

يقصد بالمسامية وجود فتحات صغيرة بين ذرات او حبيبات التربة

ان قيمة المسامية عادة مايعبر عنها بنسبة حجم جميع المساحات  الى الحجم الكلى للصخور

وقد تصل المسامية فى الصخور الطينية والرمال الناعمة من 40-60% اما الرمال الخشنة فانها تصل عادة من 20-22%

والتربة المؤلفة من الصخور المهمشة المختلفة الاحجام تتصف بمسامية منخفضة

الجدول 13 يبين القيم التقريبية المتوسطة لمعامل النفادية لانواع مختلفة من التربة

مهم

س\ ماهى طرق استغلال المياه الجوفية

ج\ اولا \ الابار  وهى عبارة عن حفرة راسية يقوم الانسان بحفرها فى الارض بواسطة وسائل تقليدية او الية للوصول الى المياه الجوفية ويوجد نوعان من الابار

1-الابار العادية تحفر هذه الابار يدويا او اليا وهى تصنف الى نوعين

ا-ابار عادية ضحلة او سطحية

وهى الابار لاتتعدى الطبقة المائية الاولى التى تتجمع فوق اول طبقة صماء وتحت الطبقة العليا غير تامة التشبع ويتراوح عمق الابار الضحلة مابين 3-30م  وتبطن عادة بالطوب او الخرسانة او اى مادة

ويسحب الماء منها بواسطة وسائل تقلدية

ب- ابار عادية عميقة نسبيا

وهى نفس النوع السابق ولكنها اكتر عمقا ويستخدم فى رفع المياه منعا الات الديزل ومضخات كهربائية

2-   الابار الارتوازية\ وهى ابار يزيد عمقها عن 50م يقوم الانسان بحفرها تم يرتفع الماء من تلقاء نفسه تحت تاتير الضغط الناشى عن ارتفاع مستوى الماء فوق مستوى هذه الابار وتسمى الابار فى هذه الحالة بالابار الارتوازية الفياضة

اما اذا كان منسوبها اقل من منسوب سطح الارض فتستعمل مضخات لسحب مياهها وتسمى فى هذه الحالة بالابار الارتوازية غير الفياضة

وتستمد الابار الارتوازية مياهها من طبقة حاملة للمياه حصورة بين طبقتين صماوين

معدلات سحب المياه الجوفية\

قبل معرفة معدلات سحب المياه من الابار لابد من توضيح بعض المصطلحات المتعلقة بهيدولوجيا الابار نذكر منها

1-   منسوب الماء الاستاتيكى\

وهو مستوى الماء الساكن بالبئر فى حالة عدم الضخ من الحزان سواء بالسحب او السريان الحر ويعبر عنه بالمسافة بين سطح الارض فى منطقة الحفر وبين سطح الماء فى  البئر

2- مستوى الماء   الديناميكى\

ويقصد به مستوى الماء فى البئر اتناء السحب

3-الهبوط

وهو المسافة بين الماء الاستاتيكى ومستوى الماء الدياميكى اى الفرق بين منسوب الماء قبل التشغيل واتناء التشغيل وهذا يعتمد على معدلات السحب ومدته

4انتاج البئر

وهو كمية الماء المتدفقة من البئر سواء عن طريق الضخ او التدفق الذاتى ويقاس عادة بالمتر المكعب او الجالون فى الساعة او الدقيقة

4-   الهبوط المتبقى

5-   بعد توقف عملية السحب يعود الماء لوضعه الطبيعى فى زمن معين وهذا يسمى بالهبوط او السحب المتبقى

ويمكن استنتاج معدلاتتصرف الابار من المعادلات الهيدولوليكية الاتية

1-   فى حالة الابار العادية التى لاتكون تحت تاتير ضغط مؤتر يمكن حساب التصرف اذا توفرت الشروط  الاتية

*ان يكون تركيب الطبقة الحاملة للمياه متجانس

*وجود تناسب بين الميل الهيدوليكى وسرعة السريان فى الطبقة الحاملة للمياه

*ان يكون المستوى المائى فى وضع افقى قبل بدء التشغيل

*توفر طبقة سفلى غير منفدة بحيت يكون سطجها العلوى فى وضع افقى

متال على معادلة

تعويض مباشر

الرسمة ص 210 شكل 27 مهم جدا

معدلات السحب المناسبة فى الابار العادية\

ان معدل السحب المناسب لسحب المياه من الابار هو الذى لايؤتر سلبا على المخزون المائى الجوفى ولايعمل على انخفاض منسوب الماء لدرجة كبيرة اتناء التشغيل

ويعتمد معدل الضخ من الابار على عدة افترضات نذكر منها

*اختراق البئر للطبقة الحاملة للمياه اختراقا كاملا

*تجانس الطبقة الحاملة للمياه

*ان يتم الضخ من البئر بمعدل تابت

*ان يكون الامتداد الافقى للطبقة الحاملة للمياه امتدادا كبير

دائرة التاتير

س\ ماذا يقصد بدائرة التاتيرالمنطقة المحيطة بالبئر التى ينخفض سطح الماء فيها اتناء سحب المياه من البئر

ونصف قطر دائرة\ التاتير هى المسافة بين البئر حتى نهاية المنطقة التى يؤتر فيها سحب المياه من البئر وفى نفس البئر يمكن ان تتغير قيمة نصف قطر دائرة التاتير حسب معدلات  التصرف والانخفاض فى منسوب سطح المياه اتناء التشغيل وكذلك طبيعة التربة فى منطقة البئر

تانيا\ اليانيع والعيون

س\ عرف اليانبيع والعيون

ج\ تنشا العيون من تشقق طبيعى او تكوين خاص فى طبقات الارض دون تدخل الانسان

اقسام الينابيع  \   ذكر قط

1-   ينابيع الطبقات (ينابيع التلاقى)

2-   ينابيع الوديان (المنخفضات)

3-   ينابيع الفوالق (الشقوق)

4-   اليانبيع الارتوازية

5-   ينابيع قنوات الاذابة

6-   اليانبيع الحارة

                 التغدية الصناعية

تعتمد تغدية الخزنات الجوفية طبيعا على التسرب من مياه التساقط او مياه الرى الى الطبقات التحتية حتى تصل مستوى الماء الارضى  وكذلك تعتمد على المياه المترشحة من قيعان المجارى المائية المكشوفة ومن حزنات تجمع المجارى الصحية او من احواض المياه المتخلفة من الصناعة وتختلف كمية التسربعلى حسب قوام التربة وباء طبقات الارض وطبوغرافية المنطقة وانحدارها وشدة وكمية التساقط وطبيعة الغطاء النباتى

ولكن مع التقدم الحضارى والتكنولوجى اصبحت فرص التغدية الطبيعية للخزنات الجوفية تتناقص للاسبباب الاتية

·       تبطين المجارى  والقنوات المكشوفة يمنع التسرب منها الى منطقة التشبع

·       استعمال انابيب مغلقة فى صرف المجارى الصحية ومياه المصانع لتصب فى البحر والمحيطات مباشرة

·       تحويل مساحات واسعة الى طبقات صماء غير منفدة للماء يعمل على تقليل فرص التغدية الطبيعية  وذلك من خلال عمليات الرصف والسفلتة عند انشاء الطرق والمطارات واتساع المدن واتساع الارض القاحلة

للاسباب السابقة زاد الاهتمام للتغدية الصناعية للخزنات الجوفية لتحقيق الاهداف الاتية

*المحافظة على المخزون المائى الجوفى فى المناطق ذات النفادية العالية لايقاف الهبوط

*زيادة كمية المياه الجوفية فى المناطق ذات النفادية العالية لايقاف الهبوط المتزايد الذى اصبح يعانى منه المخزون المائى الجوفى فى العقود الماضية

*تخزين مياه الفيضانات الزائدة عن الحاجة فى خزنات سطحية تنشا فوق تربة مسامية وذلك لاستخدامها مرة اخرى عند الحاجة اليها مستقبلا

*ايقاف او تجنب حدوت الانهيارات الارضية الناتجة عن هبوط منسوب المياه الجوفية

*حماية الخزنات الجوفية من تسلل مياه البحر وذلك بشحن ابار تحفر خصيصا لذلك موازية لساحل حتى يكون حاجزا مائيا جوفيا

*تعويض النقص المتزايد فى مخزون الخزنات الحاملة للمياه

س\ اذكر الطرق المستحدمة فى التغدية الصناعية

1-   التغدية بانتشار الماء فوق سطح الارض

2-   التغدية بالابار

3-   الطريقة الحتيتة للمياه الجوفية

سريان الماء فى الاوساط المسامية المشبعة\

يتحرك الماء الارضى فى الاوساط المسامية المشبعة استجابة لفروق الطاقة المتوفرة لوحدة الكتلة من الماء بين نقطة واخرى داحل الوسط المسامى بحيت تنتقل الماء بين النقطة ذات الطاقة المرتفعة الى النقطة ذات الطاقة المنخفضة

س\ اذكر صور الطاقة المتوفرة للماء الارضى

ج\1-طاقة الوضع

2-   طاقة الضغط

3-   طاقة الحركة

القوة الدافعة لحركة الماء الارضى\

تتمتل القوة الدافعة لحركة الماء الارضى فى الفرق بين الطاقة الكلية ومعدل استهلاكها واستنفادها عبر المساحة التى يتحركها الماء

قانون دارسى\

لقد درس المهندس الفرنسى هنرى دارسى حركة  الماء فى الاوساط المسامية (التربة لمختلف تراكيبها وقوامها) ووجد ان هناك علاقة طردية بين قيمة القوة الدافعة (الانحدار المائى) وبين سرعة حركة الماء فى الوسط المسامى

الوسائل الحقلية لنقص اتجاه حركة الماء الارضى وتناسب ارتفاعه وضغوطه البزومترية

من المهم جدا دراسة تحديد اعماق ومناسيب  الماء الارضى لعدة اسبابمنها

1-اعداد خرائط توزيع وانتشار الماء الارضى وتحديد مستوياه تحت سطح الارض

2-التعرف على الضغوط البيزومترية للطبقات الحاملة للمياه لمعرفة اتجاه وسرعة الماء الارضى

3-الرصد والتقييم لتدبدب مناسيب المياه  فى الابار

ولتحقيق ذلك يتم الاعتماد على

1-   ابار المراقبة

وهى ابار تحفر لتخترق الطبقات المشبعة بالماء الارضى فى حالة الجيوب المائية الحرة السائبة وتعد بحيت يدخل اليها الماء من جميع جوانبها الواقعة تحت مستوى الماء الارضى

2-   البيزومترات

وهى انابيب مفتوحة من نهايتها فقط ولايدخل اليها الماء الارضى الا من نهايتها المغروسة اسفل الطبقات المشبعة بالماء الارضى

استعمالات ابار المراقبة والبيزومترات

تستخدم ابار المراقبة لرسم خرائط كونتورية توضح مناسيب المياه فى مناطق الدراسة كما تستعمل ايضا لتحديد مناسيب المياه المنخفضة من ابار الضخ الانتاجية لمعرفة مدى تاتيرها على المناسيب  والابار المجاورة ولتوفير المعلوملات اللازمة لتجارب الضخ من الاحواض المائية السائبة الحرة