● روشهاي عمده بهره برداري مصنوعي از آب زيرزميني
۱) قنات :عبارتست از يك سوراخ افقي ، با شيب كمي به سمت خارج تا مسافتهاي طولاني در دل زمين حفر ميشود تا به سفره آب زيرزميني رسيده و در آن پيشروي نمايد. اين مسير افقي معمولا توسط چاههاي قائم متعددي به سطح زمين متصل ميشود. از اين چاهها مصالح حفاري شده به خارج هدايت شده و ضمن ايجاد امكان پيشروي سريعتر ، موادي نيز انجام شود. در كف قنات معمولا با قرار دادن ناوهها سفالي ، يا مصالح ديگر ، از نفوذ مجدد آبها ، ضمن حركتشان به خارج ، جلوگيري ميشود.
۲) چاه :چاه سوراخ قايمي است كه از سطح زمين تا داخل منطقه اشباع آب زيرزميني حفر ميگردد و به تدريج آب زيرزميني در آن جمع ميشود. بيرون آوردن آب از چاه يا بطور مصنوعي و با استفاده از تلمبههاي دستي يا موتوري صورت ميگيرد. استفاده از آبهاي زيرزميني بوسيله حفر چاه در همه نقط دنيا متداول است. حفر چاه براي استخراج آب زيرزميني در رسوبات ناپيوسته بيشتر به روش ضربهاي و در سنگها عمدتا به روش دوراني صورت ميگيرد. استفاده از آبهاي زيرزميني بوسيله حفر چاه در همه نقاط دنيا متداول است.
حفر چاه براي استخراج آب زيرزميني در رسوبات ناپيوسته بيشتر به روش ضربهاي و در سنگها عمدتا بهروش دوراني صورت ميگيرد. قطر چاهها بسته به نياز از ۱۵ سانتي متر به بالا انتخاب ميشود. در اطراف چاههاي اكتشافي اصلي اغلب چاههايي نيز با قطر كمتر حفر ميشود كه «پيزومتر» نام دارد. از پيزومترها براي اندازه گيري تغييرات سطح استيابي يا پيزومتريك استفاده ميشود. براي جلوگيري از ريزش و مسدود شدن چاه ، در داخل آن لوله محافظ كار گذاشته ميشود. لوله محافظ از سطح زمين تا يكي دو متر زير سطح استيابي برون منفذ است.
لولههايي كه در مقابل سفرههاي آبدار قابل بهره برداري قرار دارند مشبكاند. در زمينهاي سست و ريزشي ، همزمان با پيشرفت عمليات حفاري ، لولهاي محافظ به داخل چاه رانده ميشود. معمولا در فاصله بين لوله محافظ مشبك و ديواره چاه را با شن و ريگ پر ميكند تا عمل انتقال آب از سفره آبدار به داخل چاه با سهولت بيشتري صورت گيرد.
در چاههاي آبي كه به روش ضربهاي حفر شدهاند، به دليل نبودن گل حفاري در داخل چاهها ، عمليات ژيوفيزيكي انجام نميشود. اجراي چاهنگاري در چاههايي كه به روش دوراني حفر شدهاند امكان پذير است و توسط آن ميتوان اطلاعات ذيقيمتي از بخشهاي آبدار زير سطح زمين بدست آورد.
۳) پيزومتر :پيزومتر چاهي است به قطر ۱۰ تا ۲۰ سانتيمتر كه در داخل آن جدار فلزي يا پلاستيكي به قطر ۵ تا ۱۵ سانتيمتر قرار داده شده است. حفر و تجهيز پيزومترها مشابه ديگر چاههاست و از آنها به دليل مخارج كمترشان بيشتر و در مرحله اكتشاف استفاده ميشود. مقدار پيزومترها معمولا در كنار چاههاي اصلي معمولا ۲ تا ۵ حلقه است كه عموما در جهت كلي جريان آب زيرزميني منطقه نسبت به چاه قرار ميگيرند. فواصل پيزومترها تا چاه اصلي بين ۲۰ تا ۵۰۰ متر است. در مواردي نيز پيزومرهاي عميقي را به طور منفرد و جهت بررسي وضعيت آب و احتمالا انجام آزمايش پمپاژ حفر مينمايند.
▪ پمپاژ :با آغاز پمپاژ و استخراج آب از چاه ، سطح آب زيرزميني يا پيزومتريك ، در اطراف چاه به تدريج پايين ميرود و فرورفتگي مخروطي شكلي ايجاد ميشود. بر اثر پايين رفتن سطح آب در اطراف چاه ، جريان طبيعي آب زيرزميني تغيير ميكند و آب اطراف و نقاط دورتر با سرعتي بيشتر به سمت چاه جريان مييابد. گسترش و عمق مخروط افت به دبي و مدت زمان پمپاژ و مشخصات هيدروديناميكي سفره آب بستگي دارد. با گذشت زمان سرعت گسترش و عميق شدن مخروط افت كاهش مييابد. در هر زمان منطقهاي از اطراف چاه تحت تاثير پمپاژ قرار ميگيرد، كه به آن منطقه يا دايره تاثير و شعاع آن را شعاع تاثير ميگويند.
با توجه به مشخصات هيدروليكي سفره آب و مقدار دبي آب استخراجي از چاه ، ممكن است پس از مدتي كه از آغاز پمپاژ گذشت، سطح پايين رونده آب درون چاه ثابت شود. در اين حالت سطح آب درون چاه را «سطح ديناميك» ميگويند. بر طبق تعريف افت كلي عبارت از فاصله قائم بين سطح استيابي اوليه و كف مخروط افت تثبيت شدهاست. در صورتي ميتوان از يك چاه بطور دائم بهره برداري كرد كه با توجه به نوع زمين و مقدار استخراج آب ، عمق چاه طوري اتتخاب شود كه سطح آب زيرزميني هيچگاه از ته چاه پايينتر نرود. گسترش افقي مخروط افت ميتواند تا ۱۰ برابر عمق چاه يابيشتر نيز بشود. ايجاد مخروط افت گسترده ميتواند نشست زمين را به همراه داشته باشد.
پمپاژ منظم آب از يك چاه با دبي ثابت و انجام برخي اندازه گيريهاي همزمان ، قادر است اطلاعات ذيقيمتي از وضعيت آب زيرزميني و ضرايب هيدروديناميكي سفره آب بدست دهد. سادهترين اين اندازه گيريها تعيين ميزان آبدهي است، كه عبارت از مقدار آب استخراجي در واحد زمان است. در صورتي كه مقدار پايين رفتن سطح استيابي را در فواصل زماني اندازه بگيريم، زماني خواهد رسيد كه سطح استيابي تقريبا ثابت ميشود. در اين حالت مقدار آب ورودي به چاه برابر مقدار آب پمپاژ شده است. در اينجا نسبت دبي پمپاژ به افت حاصل از آن ، برآوردي از ظرفيت ويژه است كه معياري براي مقايسه قدرت آبدهي دو يا چند چاه است. مقدار ظرفيت ويژه وابسته به قابليت انتقال است.
آزمايش پمپاژ معمولا در چند مرحله انجام ميشود و در هر مرحله پمپاژ با دبي معين ، آن اندازه ادامه مييابد تا سطح آب در چاه ثابت شود، سپس اين عمل با دبي بيشتر تكرار ميشود و در هر مرحله مقدار افت كلي تعيين ميشود. از اين اطلاعات ميتوان جهت محاسبه آبدهي مجاز استفاده كرد. در شرايطي كه پس از پاپان پمپاژ سطح استيابي بهجاي اول خود باز نگردد. مصرف پمپاژ بيش از حد است. از يك سفره آب بايد آن اندازه برداشت نمود كه موجب افت دائمي سطح استيابي شود. در غير اين صورت ممكن است مخارج استخراج آب از حد قابل قبول فراتر برود. ضرايب هيدروديناميكي ، كه معمولا توسط بررسي نحوه ورود آب به چاه و آزمايش پمپاژ تعيين ميشود، كاربردهاي زيادي در بررسيهاي اكتشافي آب زيرزميني و نحوه بهره برداري از آن دارد.
● بيلان آب :آخرين مرحله در مطالعه آبهاي زيرزميني برقراري معادله «بيلان آب» يا تعادل هيدرولوژيكي در حوضه مورد مطالعه است. بيلان آب از مفاهيم اساسي در هيدرولوژي است و با تعيين مقادير كمي اجزا آن ميتوان تاثير دخالت انسان را در چرخه طبيعي آب و همچنين نحوه صحيح بهره برداري از منابع آب ، روشن كرد. براي آنكه منابع آب زيرزميني به طور نامحدود قابل بهرهبرداري باشد. بايد بين تمام آبهاي ورودي به حوضه و آبهاي خروجي از آن تعادل هيدرولوژيكي وجود داشتهباشد. از يك سفره مقدار معيني آب ميتوان استخراج كرد كه آبدهي مجاز نام دارد. «آبدهي مجاز» مقدار آبي است كه ميتوان ساليانه از يك سفره آب زيرزميني برداشت نمود بدون آنكه نتيجه نامطلوبي از نظر تامين آب به بار آيد.
متخصصان آبهاي زيرزميني براي تعيين مقدار آب زيرزميني قابل بهره برداري ساليانه يك منطقه ابتدا بايد بيلان آب منطقه ، يعني شرايط تعادل هيدرولوژيكي آن را بدست آورند. اين عمل را ميتوان با تعيين مقدار بارش ساليانه در حوضه آبريز و كسر مقاديري كه به صورت تبخير يا تعرق و يا بوسيله آبهاي جاري از منطقه خارج ميشود و مقدار آبهايي كه به داخل زمين نفوذ كردهاند، بدست آورد. اين محاسبه را ميتوان به صورتي ديگر از جمله با بررسي تغييرات سطح آب در چاههاي موجود در منطقه نيز انجام داد.
