نوسان آب و شرایط هیدروژئولوژیکی آبخوان
نوسانات مقدار بارندگی و تغییرات سطح آب زیرزمینی را در یک دوره طولانی مدت در آبخوانی در کالیفرنیا
سطح آب زیرزمینی و نوسانات آب
سطح آب زیرزمینی اعم از سطح ایستابی در آبخوان های آزاد یا سطح پیزومتری در آبخوان های محبوس بیانگر ارتفاع فشا اتمسفری در آبخوان است. ارتفاع فشار اتمسفری در نقط های معین از آبخوان عبارت است از ارتفاع آبی که در یک لوله عمودی در داخل آبخوان می باشد، چنین لوله ای پیزومتر نامیده می شود. در آبخوان های آزاد، ارتفاع فشار اتمسفری در هر نقطه از آبخوان برابر با فاصله عمودی نقطه تا سطح آب می باشد. در آبخوان های محبوس، ارتفاع فشار اتمسفری در نقطه معینی از آبخوان برابر با فشار عمودی نقطه تا سطح پیزومتری آبخوان است.
هر پدیده ای که باعث تغییر فشار بر روی آب های زیرزمینی شود، باعث تغییر سطح آب زیرزمینی خواهد شد. مهم ترین پدیده هایی که باعث تغییر سطح آب زیرزمینی و ایجاد نوسان در آن می شوند عبارتند از: اختلاف بین جریان ورودی و خروجی آب های زیرزمینی، تغییرات فشار اتمسفری، جزر و مد، زلزله، بارهای خارجی و تبخیر و تعرق. تغییرات سطح آب زیرزمینی را می توان به سه گروه کلی تقسیم نمود: تغییرات دراز مدت، تغییرات فصلی و تغییرات کوتاه مدت.
تغییرات دراز مدت
تغییراتی هستند که در چندین سال رخ می دهند. دوره های ترسالی و خشکسالی نوسانات طولانی مدتی را بر روی سطح آب زیرزمینی ایجاد می کنند. شکل بالا نوسانات مقدار بارندگی و تغییرات سطح آب زیرزمینی را در یک دوره طولانی مدت در آبخوانی در کالیفرنیا نشان می دهد. همانطور که شکل بالا نشان می دهد، تغییرات سطح آب زیرزمینی با تغییرات بارندگی همخوانی کامل ندارد و به عواملی از قبیل شدت بارندگی و توزیع آن، میزان نفوذپذیری زمین و مقدار برداشت از آبخوان وابسته است.
تغییرات فصلی
در بسیاری از آبخوان ها، سطح آب زیرزمینی نوسانات فصلی را نشان می دهد. علت این نوسانات به اثرات بارندگی و پمپاژ آب برای مصارف کشاورزی مربوط می شود. از آنجایی که بارندگی و مصارف کشاورزی در فصول مختلف سال متفاوت می باشند این نوسانات فصلی ایجاد م یشوند.
تغییرات کوتاه مدت
سطوح آب زیرزمینی اغلب نوسانات کوتاه مدت مشخصی را نشان می دهد که عمدتا به پمپاژ محلی آب مربوط می شود. این قبیل پمپاژها ممکن است برای مصارف مختلف از قبیل مصارف شهری و صنعتی انجام شود.
بررسی سطح آب زیرزمینی و تغییرات آن برای بررسی وضعیت هیدروژئولوژیکی آبخوان ها بسیار ضروری است. این چنین بررسی ها برای شناخت شرایط هیدروژئولوژیکی آبخوان ها به ویژه در سازندهای سخت که ناهمگن هستند، بسیار مفید می باشند. به طور کلی این بررسی ها در شناخت موارد ذیل ضروری می باشند:
− نوسانات سطح آب و ارتباط آن با سامانه ورودی آب به داخل آبخوان
− نوسانات سطح آب و ارتباط آن با آب دهی چشمه های منطقه
− حداقل و حداکثر ارتفاع سطح آب زیرزمینی می تواند در بحث مربوط به فرار آب از مخازن سدها بسیار مفید باشد.
− بالا و پایین رفتن سطح آب در رودخان ههای مجاور آبخوان ها می تواند باعث تغییر جهت جریان آب زیرزمینی شود.
− اطلاعات مربوط به سطح آب زیرزمینی برای تهیه نقشه هم پتانسیل ضروری می باشد.
در بیش تر مطالعات هیدروژئولوژی، بررسی نوسانات سطح آب های زیرزمینی به منظور بررسی اثرات ناشی از تغذیه آبخوان و پمپاژ آبخوان انجام می شود که این بررسی ها برای اعمال مدیریت در بهره برداری از آبخوان ها صورت می گیرد. به منظور بررسی اثرات تغذیه و تخلیه آبخوان، تاثیر عوامل دیگر باید بررسی و اصلاح شوند. به غیر از تغذیه و تخلیه آبخوان، مهم ترین عواملی که تاثیرگذار هستند و باید تاثیر آنها در نظر گرفته شود، فشار هوا، بارهای خارجی، جزر و مد و تبخیر و تعرق می باشند.
فشار هوا
تغییر فشار هوا باعث ایجاد نوسانات زیادی در چاه های موجود در آبخوان های محبوس می شود. سطح آب در چنین چاه هایی در تماس با اتمسفر است و در آنها بین فشار هیدرواستاتیکی در آبخوان و فشار بارومتری توازن ایجاد می شود. بنابراین تغییرات فشار اتمسفری، تغییرات مشابهی را در سطح آب این چاه ها به وجود م یآورد. به این ترتیب که با افزایش فشار بارومتری سطح آب در داخل چاه پایین می رود و با کاهش فشار بارومتری، سطح آب در داخل چاه بالا می آید. در آبخوان های آزاد، تغییرات فشار اتمسفری به طور یکسانی به سطح ایستابی در آبخوان و چاه های موجود در این آبخوان ها منتقل می شود. در نتیجه سطح آب در داخل چاه هماهنگ با سطح آب در آبخوان بالا و پایین می رود.
وقتی که داده های سطح آب زیرزمینی در آبخوان های محبوس را بررسی می کنیم باید تاثیر تغییرات فشار اتمسفری اصلاح شوند، تا تاثیر عوامل دیگری که باعث تغییر سطح آب زیرزمینی می شوند، میسر شود. برای اصلاح تاثیر فشار هوا بر روی تغییرات سطح آب زیرزمینی باید ابتدا بازده بارومتری آبخوان محاسبه شود. برای هر چاه باید بازده بارومتری محاسبه شود، چون شرایط زمین شناسی برای محدوده چاه های مختلف یکسان نیست. بازده بارومتری، از تقسیم تغییر فشار آب بر تغییر فشار بارومتری به دست می آید که بر حسب درصد یا اعشاری بیان می شود. شکل زیر نحوه محاسبه بازده بارومتری را در یک چاه نشان می دهد.
نحوه محاسبه بازده بارومتری
همان طور که در شکل نشان داده شده است، تغییر فشار آب برابر با 5 سانتی متر و تغییر فشار بارومتری برابر با 20/5 سانتی متر است، بنابراین بازده بارومتری به صورت زیر محاسبه می شود:
درخصوص ترسیم شکل بالا باید توجه کرد که فشار بارومتری در روی محور افقی و سطح آب در روی محود عمودی ترسیم شوند تا شیب خط به عنوان بازده بارومتری قلمداد شود. تجربه نشان داده است که بازده بارومتری در محدوده 20 تا 80 درصد متغیر است و این ارقام اهمیت محاسبه بازده بارومتری و اصلاح تاثیر فشار هوا را در بررسی های مربوط به داده های سطح آب زیرزمینی نشان م یدهد. باید دقت نمود که واحد فشار بارومتری باید بر حسب سانتی متر نوشته شود. به این ترتیب که 1000 میلی بار برابر با 1020 سانتی متر آب می شود.
بارهای خارجی
وقتی که یک بار سنگین بر آبخوان وارد می شود، می تواند باعث تغییر فشار آب در درون آبخوان محبوس شود. برای مثال عبور قطار از مجاورت چاهی که در آبخوان محبوس حفر شده است، می تواند باعث ایجاد اغتشاش در سطح آب زیرزمینی شود. معمولا مقدار نوسانات ناشی از این قبیل بارهای خارجی در محدوده چند میلی متر است و به صورت اغتشاش ظاهر می شود و به همین دلیل از اهمیت چندانی برخوردار نیست.
جزر و مد
جزر و مد آب دریا می تواند باعث ایجاد فشار در آبخوان های محبوس ساحلی شود. بنابراین جزر و مد باعث ایجاد نوسان در سطح آب زیرزمینی م یشود و این نوسانات به صورت مستقیم عمل می کند. به این ترتیب که وقتی سطح آب در دریا بالا م یآید، سطح آب زیرزمینی در آبخوان بالا م یآید و وقتی سطح آب دریا پایین می رود، سطح آب زیرزمینی در آبخوان پایین م یرود. لازم به ذکر است که مقدار نوسانات ناشی از جزر و مد همانند تاثیر بارهای خارجی در محدوده چند میلی متر است و خاص آبخوان های ساحلی است.
تبخیر و تعرق
در آبخوان های آزاد که عمق سطح ایستابی آنها نسبتا اندک است، تبخیر و تعرق می تواند باعث ایجاد نوساناتی در سطح آب زیرزمینی شود. به ویژه در مناطقی که گیاهان آبدوست وجود دارد، در طول روز سطح آب زیرزمینی به طور قابل توجهی پایین م یآید و در طول شب سطح آب به تدریج به حالت اول خود برمی گردد.
تماس واتساپ: 09190622992 (98+)
شناسه تلگرام مدیر سایت: Basin_Ir_bot@
نشانی ایمیل: www.Basin.ir@Gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
تماس با ما
تماس واتساپ
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
سفارش پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)