يتكون الخزان الجوفي من نطق رئيسة ثلاثة مرتبة من الأسفل إلى الأعلى


يشار إلى طبقات المياه الجوفية من الناحية الجيولوجية على أنها أجسام من الصخور المشبعة أو التكوينات الجيولوجية التي من خلالها تجد أحجام المياه طريقها (النفاذية) إلى الآبار والينابيع. تصنيف هذه هو وظيفة موقع جدول المياه داخل السطح ، وهيكله وموصلاته الهيدروليكية إلى قسمين هما ؛ طبقات المياه الجوفية المحصورة والطبقات غير المحصورة ومن ثم تميزت هذه الطبقات. يمكن أن يتم توصيف طبقات المياه الجوفية باستخدام تقنيات جيوفيزيائية معينة مثل المقاومة الكهربائية ، والحث الكهرومغناطيسي ، ورادار اختراق الأرض (GPR) وتقنيات الزلازل. يعتمد توصيف طبقة المياه الجوفية على الخصائص البتروفيزيائية (المسامية ، النفاذية ، السرعات الزلزالية ، إلخ) تحت السطح.

1 المقدمة

لاستكشاف مصطلح “طبقة المياه الجوفية” ، من الأهمية بمكان أن نفهم قليلاً عن الموارد الطبيعية التي تحدث للمياه الجوفية والتي تعتمد عليها الغالبية العظمى من الناس وكيفية ارتباطها بطبقات المياه الجوفية.

يتم تعريف المياه الجوفية على أنها مياه عذبة (من المطر وذوبان الجليد والثلج) تتسرب إلى التربة ويتم تخزينها بين مسام الفراغات والكسور والمفاصل الموجودة داخل الصخور والتكوينات الجيولوجية الأخرى. تحدث المياه الجوفية في تكوينات جيولوجية مختلفة ، وتعتمد قدرة التكوينات الجيولوجية على تخزين المياه في ترتيبها التركيبي. يمكن ربط مصدر المياه الجوفية في معظم الأوقات بالجريان السطحي لمياه الأمطار وتسربها إلى باطن الأرض والجداول التي تؤدي منها إلى إنشاء منسوب المياه الجوفية وتكون بمثابة المورد الرئيسي للجداول وبحيرات الينابيع والخلجان والمحيطات. يلعب الترتيب التركيبي (نسيج موحد أو مرتب بإحكام ، نسيج غير محكم الترتيب) الموجود في معظم التكوينات الجيولوجية والصخور دورًا قويًا فياحتباس الماء و تخزينيقدرة أي صخور أو تكوين جيولوجي. تتمتع الصخور / التكوين الجيولوجي ذات القوام المنتظم أو المرتب بإحكام بقدرة عالية على الاحتفاظ بالمياه (المسامية) ولكن أقل قدرة على النقل أو الحركة (النفاذية) في حين أن تلك ذات المسامية العالية والنفاذية الأعلى لديها ما يكفي لإنتاج كميات كبيرة من المياه الجوفية للآبار والينابيع على هذا النحو يشار إلى أي تكوين جيولوجي بهذه الخاصية على أنه طبقة المياه الجوفية. دعونا الآن ننظر في تعريفات أخرى لخزانات المياه الجوفية وننظر إلى الأنواع المختلفة الموجودة بناءً على تصنيفها وما الذي يؤثر على هذه التصنيفات.

ان طبقة المياه الجوفية وفقًا لقاموس الويب ، يشير إلى أي طبقة تحت الأرض من الصخور الحاملة للمياه أو التكوين الجيولوجي الذي ينتج ما يكفي من المياه الجوفية للآبار والينابيع. وفقًا للمصطلحات الجيولوجية ، يمكن الإشارة إلى طبقة المياه الجوفية على أنها كتلة من الصخور المشبعة أو التكوين الجيولوجي الذي يمكن للمياه من خلاله أن تتحرك بسهولة (نفاذية) إلى الآبار والجداول ( الشكل 1). يسمى الجزء العلوي من مستوى الماء في الخزان الجوفي منسوب المياه الجوفية. تمتلئ طبقة المياه الجوفية بالمياه من المطر أو الثلج الذائب الذي يصب في الأرض. في مناطق معينة ، يمكن أن تمر المياه عبر تربة طبقة المياه الجوفية بينما تدخل في مناطق أخرى من خلال المفاصل والشقوق في الصخور حيث تتحرك لأسفل حتى تصادف صخورًا أقل نفاذية. من المعروف عمومًا أن طبقات المياه الجوفية تعمل كخزانات ويمكن أن تجف عندما يستنزفها الناس بشكل أسرع مما تعيد الطبيعة ملؤه.

شكل 1.

تكوين طبقة المياه الجوفية (على النحو المقتبس من http://water.usgs.gov/ogw).

يجب ألا تكون خزانات المياه الجوفية منفذة فحسب ، بل يجب أن تكون مسامية أيضًا ، ووجد أنها تشتمل على أنواع الصخور مثل الأحجار الرملية والتكتلات والحجر الجيري المكسور والرمل غير المتماسك والحصى والصخور البركانية المكسورة (البازلت العمودي). في حين أن بعض طبقات المياه الجوفية تتميز بمسامية عالية ونفاذية منخفضة ، فإن البعض الآخر يتمتع بمسامية عالية وإنتاجية عالية. يشار إلى تلك ذات المسامية العالية والنفاذية المنخفضة على أنها طبقات المياه الجوفية الفقيرة وتشمل الصخور أو التكوينات الجيولوجية مثل الجرانيت والشست بينما تعتبر تلك ذات المسامية العالية والنفاذية العالية طبقات مياه جوفية ممتازة وتشمل الصخور مثل الصخور البركانية المكسورة.

2. تصنيف طبقات المياه الجوفية

يتم تصنيف طبقات المياه الجوفية بشكل عام إلى فئتين رئيسيتين هما طبقة المياه الجوفية المحصورة وخزانات المياه الجوفية غير المحصورة.

2.1. طبقات المياه الجوفية المحصورة

طبقات المياه الجوفية المحصورة هي تلك المسطحات المائية التي وجدت متراكمة في صخور منفذة ومحاطة بطبقتين صخريتين أو أجسام صخرية غير منفذة للماء. طبقات المياه الجوفية المحصورة هي طبقات المياه الجوفية التي وجد أنها مغطاة بطبقة صخرية أو أجسام صخرية ، غالبًا ما تتكون من الطين الذي قد يوفر شكلاً من أشكال الحماية من تلوث السطح. تتسبب الحواجز الجيولوجية غير المنفذة والموجودة بين الخزان الجوفي في أن يكون الماء بداخله تحت ضغط أكبر نسبيًا من الضغط الجوي. إن وجود الكسور أو الشقوق في الصخور الأساسية قادر أيضًا على حمل المياه في فتحات كبيرة داخل صخور الأساس إذابة بعض الصخور ويمثل عوائد عالية من الآبار في مقاطعات التضاريس الكارستية مثل أوغوستا وباث داخل فرجينيا.

يمكن أيضًا الإشارة إلى طبقات المياه الجوفية المحصورة باسم “طبقات المياه الجوفية الارتوازية” والتي يمكن العثور عليها فوق قاعدة طبقات الصخور المحصورة. الآبار المثقوبة التي تستمد مصادرها من طبقات المياه الجوفية الارتوازية تتذبذب في مستويات المياه بسبب تغير الضغط أكثر من كمية المياه المخزنة. تعمل البئر المثقوبة كقنوات لنقل المياه من مناطق التجديد إلى النقاط النهائية الطبيعية أو الاصطناعية. من حيث التخزين ، تحتوي طبقات المياه الجوفية المحصورة ( الشكل 2 ) على قيم تخزين منخفضة جدًا تتراوح من 0.01 إلى 0.0001.

الشكل 2.

المقطع العرضي التخطيطي لأنواع طبقات المياه الجوفية (المصدر: http://en.m.wikipedia.org> wiki> طبقة المياه الجوفية).

2.2. طبقة المياه الجوفية غير المحصورة

توجد طبقة المياه الجوفية غير المحصورة بشكل عام على عكس طبقات المياه الجوفية المحصورة بالقرب من سطح الأرض ولا تحتوي على طبقات من الطين (أو مواد جيولوجية أخرى غير منفذة) فوق منسوب المياه على الرغم من وجودها نسبيًا فوق طبقات الصخور الطينية غير المنفذة. الحد الأعلى للمياه الجوفية داخل الخزان الجوفي غير المحصور هو منسوب المياه ، والمياه الجوفية في الخزان الجوفي غير المحصور أكثر عرضة للتلوث من تلوث السطح مقارنةً بالخزانات الجوفية المحصورة بسبب سهولة تسلل المياه الجوفية بواسطة ملوثات الأرض. يختلف التقلب في مستوى المياه الجوفية ويعتمد على مخزون المياه الجوفية في مساحة الخزان الجوفي والذي بدوره يؤثر على ارتفاع أو انخفاض منسوب المياه في الآبار التي تستمد مصدرها من طبقات المياه الجوفية. تحتوي طبقات المياه الجوفية غير المحصورة على قيمة تخزينية أكبر من 0.01.الشكل 3 ) عبارة عن حالات خاصة لخزانات المياه الجوفية غير المحصورة التي تحدث في حالة فصل أجسام المياه الجوفية عن مصدر المياه الجوفية الرئيسي عن طريق طبقات صخرية غير منفذة نسبيًا ذات نطاقات صغيرة ومناطق تهوية فوق الجسم الرئيسي للمياه الجوفية كمية المياه المتوفرة في هذا النوع عادة ما يكون خزان المياه الجوفية دقيقًا ومتاحًا لفترات زمنية قصيرة.

الشكل 3.

المقطع العرضي التخطيطي لأنواع الخزان الجوفي (المصدر: coloradogeologicalsurvey.org> wateratlas).

3. الخصائص البتروفيزيائية لطبقات المياه الجوفية

الخصائص البتروفيزيائية لطبقات المياه الجوفية هي خصائص تساعد في تعريف طبقات المياه الجوفية وتوصيفها. بعض الخصائص التي تم النظر فيها هي:

3.1. التوصيل الهيدروليكي

يمكن وصف الموصلية الهيدروليكية بأنها السهولة النسبية التي تتدفق بها السوائل (المياه الجوفية) عبر وسيط (في هذه الحالة تكوين جيولوجي أو صخر) والذي يختلف تمامًا عن النفاذية الجوهرية في ذلك على الرغم من أنه يصف خاصية نقل الماء للوسط. ومع ذلك ، لا يتأثر بدرجة الحرارة أو الضغط أو السائل الذي يمر عبر التكوين الجيولوجي. تعتمد الموصلية الهيدروليكية للتربة أو الصخور أو التكوين الجيولوجي على مجموعة متنوعة من العوامل الفيزيائية من بينها المسامية وحجم الجسيمات وتوزيعها وترتيب الجسيمات وعوامل أخرى.

يمكن تحديد الموصلية الهيدروليكية رياضياً بالصيغة أدناه:

ك= كρ زميكرومترك=كميكروغرامميكرومتر ه 1

حيث K هي الموصلية الهيدروليكية (سم / ث أو م / ث) ، ك هي النفاذية الجوهرية ، ρρ هي كثافة السائل ، ميكرومترميكرومتر هي اللزوجة الديناميكية للسائل.

ملحوظة: يمكن تحويل الثواني إلى أيام حسب تحويلات الوقت.

بشكل عام ، بالنسبة للوسائط المسامية غير المجمعة ، تختلف الموصلية الهيدروليكية باختلاف حجم الجسيمات ، حيث تُظهر مثل هذه المواد الطينية قيمًا منخفضة للتوصيل الهيدروليكي مقارنة بالرمل والحصى التي تظهر قيمًا عالية للتوصيل الهيدروليكي (150 م / يوم للحصى الخشنة ، 45 م / يوم للحصى الخشنة الرمل الخشن و 0.08 م / يوم للطين). ويرجع ذلك إلى أن ترتيبات حجم الجسيمات الصغيرة (الحبيبات الدقيقة) في التكوينات الجيولوجية المحتوية بشكل أساسي على مواد طينية على الرغم من أن المسامية ليست منفذة بدرجة كافية للسماح بتدفق المياه الجوفية داخلها ، ولكن في الرمال والحصى (حبيبات متوسطة إلى خشنة) لدينا ترتيب متوسط إلى خشن من أحجام الجسيمات التي ينتج عنها تكوينات أو صخور جيولوجية مسامية ونفاذة تسمح بتدفق المياه الجوفية بسهولة أكبر. ومع ذلك ، من الضروري الإشارة إلى أنه يمكن أن يكون لدينا تكوينات جيولوجية أو صخور تظهر قيمًا متوسطة للتوصيل الهيدروليكي ، وهذا في حالة وجود تكوين جيولوجي يتكون من كميات معتدلة من المواد الطينية والمواد الرملية. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن الاختلافات في قيم التوصيل الهيدروليكي للتكوينات الجيولوجية أو الصخور تعتمد على عوامل مثل التجوية والتكسير وقنوات المحلول وعمق الدفن.

3.2 المسامية

يمكن وصف مسامية التكوين الجيولوجي أو الصخور أو التربة على أنها مقياس للفراغات أو الفجوات المحتواة معبراً عنها كنسبة من حجم الفراغات إلى الحجم الكلي. يمكن تعريفه أيضًا على أنه حجم المسام داخل عينة الصخور أو التربة مقسومًا على الحجم الكلي لمصفوفة الصخور (المسام والمواد الصلبة الموجودة في الصخور). عندما يتم وضع صخرة إما عن طريق التبريد من ذوبان ناري أو صلابة من الرواسب السائبة أو تكوين التربة من تجوية المواد الصخرية ، فإنها تمتلك مسامية متأصلة تُعرف باسم المسامية الأولية والتي تقل بمرور الوقت عن طريق إجراءات التثبيت أو الضغط. ومع ذلك ، عندما تتشكل المفاصل أو الشقوق أو الكسور أو تجاويف المحلول داخل الصخور بعد أن يتم زرعها ، يشار إليها باسم المسامية الثانوية. لذلك،

إذا كانت جميع المسام الموجودة في الصخر غير متصلة ، فإن جزءًا معينًا فقط من المسام سيسمح بحركة الماء. يُعرف الجزء الذي يسمح بحركة الماء على أنه مثال المسامية الفعال الذي يتضمن الخفاف والصخور البركانية الزجاجية (الزبد المتصلب) من المحتمل أن تطفو في الماء لأن مساميتها الإجمالية عالية وتحتوي على الكثير من الغازات المحبوسة.

يتم تحديد مسامية الصخور إلى حد كبير من خلال ترتيب التعبئة لأحجام الجسيمات وتوحيد توزيع حجم الحبوب. على هذا النحو ، فإن التعبئة المكعبة ( الشكل 4 أ ) ستعطي مسامية بنسبة 47.65 ٪ ، ويمكن أن تحقق أكبر صخرة ذات حبيبات كروية موحدة وأكثرها مثالية كمراكز ثمانية حبيبات من رؤوس المكعب. ومع ذلك ، إذا كان ترتيب التعبئة للصخور حيث يتم تغييره ليكون ذا شكل معين السطوح ( الشكل 4 ب ) ، فإن مساميته ستنخفض إلى 25.85 ٪ حيث تشكل مراكز الكرات الثمانية المجاورة رؤوس المعين.

الشكل 4.

(أ) التعبئة المكعبة (ب) التعبئة المعينية السطوح.

المسامية رياضيا (ن) من خلال الصيغة أدناه:

P س ص س ق ط ر ص( ن ) =الخامس صV رالمساميةن=نائب الرئيسفاتو ه 2

أين نائب الرئيس هي عينة من مسام الصخور أو التربة، فات هو الحجم الكلي للمسام والمواد الصلبة.

3.3 النفاذية

يمكن تعريف النفاذية (T) بشكل أكثر بساطة على أنها خاصية الخزان الجوفي لنقل المياه. يمكن تعريفها أيضًا على أنها كمية المياه التي يمكن أن تنتقل أفقيًا من خلال وحدة خزان جوفي عن طريق السماكة الكاملة المشبعة للخزان الجوفي تحت التدرج الهيدروليكي 1 أو على أنها معدل نقل المياه ذات اللزوجة الحركية السائدة من خلال وحدة عرض طبقة المياه الجوفية تحت وحدة التدرج.

يمكن تعريفه رياضيًا على النحو التالي:

تي= ك ب(م2/ د أ ص )تي=كيلو بايتم2/يوم ه 3

أين تي هي النفاذية ، ك هي الموصلية الهيدروليكية ، ب هي السماكة المشبعة للخزان الجوفي.

تتميز طبقات المياه الجوفية بخصائص بتروفيزيائية مثل التوصيل الهيدروليكي (بدلا من ذلك يسمى نفاذية) ، النفاذية (نتاج الموصلية الهيدروليكية وسمك طبقة المياه الجوفية) و الانتشار(نسبة النفاذية ومعامل التخزين). يمكن فحص هذه الخصائص باستخدام التقنيات الجيوفيزيائية مثل المقاومة الكهربائية وتقنيات الزلازل.

اشترك في قناتنا على التلجرام

Like it? Share with your friends!

0 Comments

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Choose A Format
Story
Formatted Text with Embeds and Visuals
Trivia quiz
Series of questions with right and wrong answers that intends to check knowledge
Poll
Voting to make decisions or determine opinions
Personality quiz
Series of questions that intends to reveal something about the personality