طرق الكشف عن المياه الجوفية وتحديد أماكن حفر الآبار .. ” قديماً وحديثاً “
ما هي المياه الجوفية
لا يمكن للبشر الاعتماد على المياه السطحية وحدها للحياة على الأرض، لذلك، منذ آلاف السنين، اعتاد البشر استخدام المياه الجوفية لتلبية احتياجاتهم، وتعتبر المياه الجوفية كنزا لأنها صالحة للشرب والري.
عادةً ما توجد المياه الجوفية بين المساموالشقوق في التربة والصخور، وتتجدد خلال هطول الأمطار، وتنتشر بشكل غير متساوٍ، ويطلق عليها منطقة المياه الجوفية أو المنطقة المشبعة.
يطلق على المنطقة الواقعة بين سطح الأرض والمياه الجوفية اسم `المنطقة غير المشبعة` وهي منطقة تحتوي على كمية قليلة من الماء، حيث يكون معظمها موجودا في فتحات صغيرة في التربة والصخور، وتكون المناطق الواسعة في هذه المنطقة مليئة بالهواء بدلا من الماء، وعادة ما لا تتدفق المياه في هذه المنطقة نحو البئر التي يتم حفرها.
يمكن للخبراء تحديد مواقع المياه الجوفية باستخدام أساليب وتقنيات مختلفة، حيث يتم التحديد قبل الحفر والتنقيب
- موقع المياه الجوفية.
- عمق المياه.
- جودة المياه الجوفية وكميتها.
الصخور هي الأدلة الرئيسية على وجود المياه الجوفية، والتكوينات المجمعة للصخور مثل الحجر الرملي، أو الحجر الجيري، أو الجرانيت، ورواسب غير متماسكة مثل الحصى أو الرمل، تدل على وجود المياه الجوفية.
الخزان الجوفي هو أي تجمع صخري يحتوي على مياه صالحة للاستعمال، ويجب أن يكون مساميًا بدرجة كافية للاحتفاظ بالمياه ونفاذًا بدرجة كافية للسماح بإعادة شحن المياه المستمرة إلى البئر.
طرق الكشف عن المياه الجوفية قديما
الكبح والذي يسمى “التنقيب عن الماء” هو أحد أقدم الطرق المستخدمة للبحث عن المياه، وقد استخدمه البشر منذ آلاف السنين، وتسمى هذه الطريقة بـ “الكشف عن الماء”، وتتضمن استخدام عصا أو بندول أو أي أداة مشابهة لتحديد موقع المياه الجوفية.
هذه الطريقة ما زالت تستخدم في المناطق البدائية أو الفقيرة التي لا تمتلك التقنيات الحديثة للكشف عن الماء، ويمكن صنع عصا البحث باستخدام مجموعة متنوعة من الأشجار مثل أشجار الخوخ أو الصفصاف، كما يمكن استخدام الأسلاك.
كان يستخدم المنقب في الطريقة التقليدية عصا الكشف على شكل حرف Y، ويحملها بيديه ويرفعها لأعلى، ثم يتحرك بها في المنطقة ذهابًا وإيابًا، ويفترض أنه عندما يمر فوق موقع الماء، تتجذب العصا للأسفل.
على الرغم من نجاح تلك الطريقة في العديد من الحالات، فإنه لا يوجد أي أساس علمي لهذه الطريقة، وبعض الناس يشار إليها باسم `تنجيم الماء`. ومع ذلك، فإن السبب وراء ذلك هو أنه في المناطق التي تتساقط فيها الأمطار، فإن هناك احتمالًا كبيرًا لوجود مياه جوفية في أي مكان يتم الحفر فيه.
الطرق الحديثة للكشف عن المياه الجوفية وتحديد أماكن الآبار
تختلف طرق الكشف عن المياه الجوفية بشكل كبير، حيث أصبح العلم هو الأساس في البحث عن المياه الجوفية، ومن بين الطرق الشائعة هي:
- الأدلة السطحية (الطبوغرافيا)
تشير الأدلة الأولية على وجود المياه الجوفية إلى المناظر الطبيعية السطحية، على سبيل المثال: وجود نباتات محبة للماء مثل الصفصاف يشير إلى وجود مياه جوفية على عمق ضحل أو متوسط.
ويجب قبل البحث عن المياه أن يتم مسح المنطقة السطحية بكل دقة قبل البدء في دفع تكاليف الحفر، كما يجب إلقاء نظرة أولية على موقع المياه قبل الحفر والاجتماع مع رؤساء القرى ، إجراء مسح مع سكانها لمعرفة مكان حفر الآبار أو أماكن استخدام الينابيع ، والأماكن التي تكون فيها النباتات أكثر خضرة وتبقى خضراء خلال موسم الجفاف.
يتم استخدام صور الأقمار الصناعية حاليا لمسح المناطق التي يراد التنقيب فيها عن الماء والنباتات.
- الطرق الجيوفيزيائية للكشف عن المياه
تعتبر هذه الطرق الرئيسية للتحقيق والكشف عن طبقات المياه الجوفية، وتعتمد الطريقة الجيوفيزيائية التي تستخدم بشكل أساسي على السياق الجيولوجي.
يهدف الباحثون خلال هذه الطريقة إلى دراسة الخصائص الفيزيائية للتربة، ولا سيما الخصائص الكهربائية، حيث تكون طبقات المياه الجوفية في كثير من الأحيان محصورة بين طبقات الصخور،
بشكل عام، تحتوي جميع الصخور على كمية محددة من الكهرباء، لكن قدرتها على التوصيل والمقاومة تختلف بناء على نوعها، سواء كانت صخورا مدمجة أو جافة أو مكسورة أو رطبة أو بنية نفاذة أو غير نفاذة.
تعتمد هذه الطرق على قدرة التربة أو الصخور على توصيل الكهرباء وقياس الموصلية أو المقاومة الكهربية للصخور، وبناءً على هذه القياسات، يتم استنتاج وتحديد نوع طبقة المياه الجوفية وحجمها وجودتها، أو ربما يفترض وجود المياه في تلك المنطقة فقط وكميتها المحتملة.
ويمكن استخدام طريقتين مختلفتين للكشف عن وجود المياه بتلك الطريقة وهما:
الطريقة الأولي: قياس المقاومة الكهربائية باستخدام التيار المباشر
تعد هذه الطريقة هي الأكثر شيوعًا لأنها مناسبة لأغلب الأماكن، وتتم عن طريق إرسال تيار مباشر إلى بنية جيولوجية في موقع محدد، ويتراوح تيار الكهرباء بين 50 إلى 400 فولت حسب المقاومة والموصلية، ويتم ذلك باستخدام قطبين A و B.
عند تطبيق هذه الطريقة، يجب التأكد من أن المنطقة المفحوصة ليست كبيرة جدًا، كما يجب أن تكون مسطحة نسبيًا وخالية من المباني التي قد تسبب تداخلاً، وتجعل من المستحيل وجود خطوط AB بالطول المطلوب والذي يجب أن يكون أكثر من 300 متر
يمكن قياس هذا التفاعل بالوسائل المغناطيسية باستخدام الطريقة الثانية
هذه الطريقة هي الأسهل في التنفيذ، وتعتمد على قياس الإشارات الكهرومغناطيسية بسبب ظاهرة الحث المغناطيسي. ولا تحتاج إلى اتصال بالأرض، وبالتالي لا تتطلب استخدام أقطاب كهربائية. تتيح هذه الطريقة قياس تفاعل التربة مع الإثارة الكهرومغناطيسية. ومع ذلك، فإنها لا يمكن استخدامها في جميع أنواع الأراضي أو طبقات المياه الجوفية التي يزيد عمقها عن 20 مترا، أو حتى أقل من ذلك. لذلك، يبدو أن استخدامها قد يكون محدودا.
- طريقة النظائر
تستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لتتبع تدفق المياه وتحديد عمر المياه الجوفية، حيث يمكن تحديد عمر المياه التي تخزن في التكوينات الجيولوجية لفترات تتراوح بين حوالي 1000 إلى مليون سنة.
يعتبر كشف عمر المياه الجوفية أمرًا مهمًا، لأن المياه الحديثة قد تحتوي على ملوثات ومواد كيميائية مثل النترات والمذيبات الصناعية، وهذه المواد قد لا توجد في المياه القديمة.
تعتمد تلك الطريقة على تجديد الطبقة السطحية عن طريق تسرب المياه من خلال منطقة التدفق، حيث يتعرض الخزان الجوفي للسطح، ويمكن للتحقيقات باستخدام طريقة النظائر في كثير من الأحيان تقديم مؤشرات مفيدة في حالة وجود تسرب للمياه.
يمكن اكتشاف وتقييم التغييرات في محتوى النظائر في التربة الرطبة الموجودة فوق منطقة التشبع، وذلك لتحديد وجود المواد الكيميائية الخطرة في المنطقة.
وأكثر النظائر استخدامًا للبحث عن المياه الجوفية هي التريتيوم والديوتيريوم والأكسجين 18 والكربون، كما يمكن تحديد المياه الجوفية التي تتراوح أعمارها بين 1000 إلى 30 ألف سنة باستخدام نظائر مثل الهيليوم-4 والتي يتم إنتاجها من خلال تحلل اليورانيوم والثوريوم في المواد الصلبة داخل الخزان الجوفي.
تتيح هذه الأساليب الحديثة توفير الوقت والمال، وتزيد من فرص العثور على المياه أثناء عمليات الحفر، وعادة ما يتم اختيار الطريقة المناسبة حسب الخصائص الهيدروجيولوجية للأرض التي تجرى فيها عملية البحث.