عنوان :

پایان نامه آب های زیرزمینی

تعداد صفحات :۱۱۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله درباره تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی، بهره برداری از آبهای زیرزمینی، منشأ آبهای زیر سطحی، سفره آب زیرزمینی، انواع سفره های آبدار، چه سنگهایی تشکیل سفره آبدار می دهند؟، سفره های آزاد، تغذیه مصنوعی و مدیریت منابع آب، مدیریت آبهای زیرزمینی، برنامه ریزی مطالعات آبهای زیرزمینی، تاریخچه آلودگی آب و عوامل آلوده کننده و روشهای عمده بهره برداری مصنوعی از آب زیرزمینی و … را توضیح می دهد.

در مبحث آبهای زیرزمینی عموماً خواص فیزیکی و شیمیایی آب و محیط زمین شناسی، حرکت طبیعی، بازیابی و موارد استفاده آن مورد مطالعه قرار می گیرند. سالیان بسیاری است که دانشمندان بلژیکی و فرانسوی این علم را «هیدروژئولوژی» و پژوهشگران آمریکای لاتین آنرا «هیدروژئولوژیا» نامیده اند. از طرف دیگر، علمای آلمانی بر آن قسمت از علم آب که بطور اخص مربوط به آب زیرین می شود، نام «هیدرولوژی» نهاده اند.

کمبود عمومی آب، ازدحام محلی جمعیت و اهمیت کشاورزی در مناطق خشک قاره آسیا، سبب شده است که هنر ساختن چاهها و راهروهای تراوش اول بار در آنجا توسعه یابد. روایات مربوط به آب چاه و احداث آن در نوشته های قدیمی بطور وفور وجود دارد و بالاخص در آمار انجیل در مورد پیدایش زمین آمده است.

جریان آبهای زیرین، گرچه جنبه ای مهم از علم ژئوهیدرولوژی است، لیکن فقط حالتی خاص از جریان مایعات از درون محیط های پوک می باشد.

منشأ اصلی آبهای زیرزمینی، آبهای سطحی هستند که در زمین فرو می روند، ولی منابع دیگری نیز مانند آب موجود در رسوبات، آب موجود در سطح ماگما و نیز تراوش آب دریاها، در تأمین آب زیرزمینی نقشی به عهده دارند. فرآیندی را که در نتیجه آن آب از سطح به درون خاک وارد می شود، نفوذ می گویند و جریان آب را در داخل خاک که در صورت ادامه سرانجام به لایه های آبدار می رسد، با لفظ فرونشست بیان می کنند. نفوذ آب به خاک غیراشباع تحت تأثیر او نیروی ثقل و موئینه صورت می گیرد، ولی در خاک اشباع تنها نیروی ثقل عمل می کند. در اثر فرونشست، آب در سنگهای قابل نفوذ جمع شده و سفره های آبدار را تشکیل می دهند.

واژه های کلیدی:  آب های زیرزمینی، تخلخل ، آبدهی ممتد، سفره آب زیرزمینی ، سفره آبدار، تغذیه مصنوعی، سفره آزاد

 فهرست مطالب

چکیده   ۱
مقدمه   ۳
تاریخچه   ۷
تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی   ۷
بهره برداری از آبهای زیرزمینی   ۷
منشأ آبهای زیر سطحی – نظریه های اولیه   ۱۱
جریان آبهای زیرین   ۱۶
تشکیلات زمین شناسی و جریان آبهای زیرین – واژه ها   ۱۷
ترکیب خاک و سنگ   ۱۸
انواع مختلف آبهای زیر سطحی   ۲۲
رابطه بین آبهای زیرین و آبهای سطحی   ۲۴
«آبدهی ممتد»   ۲۶
سفره آب زیرزمینی   ۳۱
انواع سفره های آبدار   ۳۳
چه سنگهایی تشکیل سفره آبدار می دهند؟   ۳۴
سفره های آزاد   ۳۵
سفره آویزان   ۳۵
سفره های تحت فشار یا محصور   ۳۵
ایجاد چشمه   ۳۶
سفره آزاد   ۳۶
تعریف و ریشه لغوی   ۳۶
سفره آزاد و سازو کار آن   ۳۷
سفره تحت فشار   ۳۸
تغذیه مصنوعی و مدیریت منابع آب   ۴۰
تغذیه مصنوعی سفره ها پاسخگوی چیست   ۴۰
تعریف تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی   ۴۲
کاربردهای تغذیه مصنوعی   ۴۴
تغییر دادن کیفیت آب   ۴۵
شرایط کلی استفاده از تغذیه مصنوعی   ۴۶
شرایط هیدرولوژیک – منبع تغذیه   ۴۸
شرایط هیدروژئولوژیک و هیدرودینامیک – مخازن زیرزمینی   ۴۹
شرایط زمین شناختی و ساختمانی – شرایط حد   ۵۴
مدیریت آبهای زیرزمینی   ۵۵
چگونگی اعمال مدیریت حوضه   ۶۰
جزئیات نحوه انجام دادن و اجرای برنامه   ۶۱
برنامه ریزی مطالعات آبهای زیرزمینی   ۶۱
آبدهی حوضه   ۷۱
بازدهی ایمن (Safe yield)   ۷۲
تغییر در فرضیه بازده ایمنی   ۷۴
بازدهی معدنی (Mining yield)   ۷۶
بازدهی ماندگار (Perennial yield)   ۷۹
تاریخچه آلودگی آب (Water Pollution)   ۸۲
تعریف آلودگی آب:   ۸۲
عوامل آلوده کننده آب:   ۸۳
عوامل آلوده کننده آبهای زیرزمینی:   ۸۳
عوامل آلوده کننده آبهای سطحی:   ۸۴
بحران آب   ۸۵
مصرف بهینه آب   ۸۶
آلودگی آبهای زیرزمینی   ۸۷
روشهای عمده بهره برداری مصنوعی از آب زیرزمینی   ۹۴
تعیین تجهیزات مورد نیاز بهره برداری   ۱۰۰
دبی مجاز یا تغییرات دبی بر حسب تغییرات افت سطح آب   ۱۰۰
دبی مجاز – افت مجاز:   ۱۰۲
عمق نصب پمپ   ۱۰۳
تعداد طبقات پمپ   ۱۰۳
قدرت  موتور   ۱۰۳
تدوین و تصویب قوانین آبهای زیرزمینی   ۱۰۸
منابع   ۱۱۲

منابع

۱٫ هرمز پازوش، مترجم، راجرد – رسیت، تألیف، شناخت آب های زیرزمینی ژئوهیدرولوژی فصل ۱، ۲، ۳ و ۴ کتاب انتشارات دانشگاه تهران

۲٫ پرویز ترابی تهرانی، هیدرولوژی زیرزمینی فصل ۴ و ۷ کتاب انتشارات دانشگاه بوعلی سینا

۳٫ جلال حیدرپور، مترجم، ژان بیز، لومین بورگه، ژاگ لوموان، تألیف، تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی فصل ۲ کتاب انتشارات مرکز نشر دانشگاهی، تهران

۴٫ ابوالفضل شمسائی، هیدرولیک جریان آب در محیط های متخلخل جلد سوم، فصل ۲ کتاب، انتشارات دانشگاه امیرکبیر

۵٫ پایگاه خبری آب استان گلستان

مقدمه

در مبحث آبهای زیرزمینی عموماً خواص فیزیکی و شیمیایی آب و محیط زمین شناسی، حرکت طبیعی، بازیابی و موارد استفاده آن مورد مطالعه قرار می گیرند. سالیان بسیاری است که دانشمندان بلژیکی و فرانسوی این علم را «هیدروژئولوژی» و پژوهشگران آمریکای لاتین آنرا «هیدروژئولوژیا» نامیده اند. از طرف دیگر، علمای آلمانی بر آن قسمت از علم آب که بطور اخص مربوط به آب زیرین می شود، نام «هیدرولوژی» نهاده اند. تمایل مشابهی برای اختصاص واژه «هیدرولوژی» به مطالعه آبهای زیرین و بکار بردن عباراتی چون «هیدروگرافی» و «هیدرومتری» برای مطالعه آبهای سطحی، در ممالک متحده نیز وجود داشته است. در سال ۱۹۳۸ ، شورای اجرایی «جامعه بین المللی هیدرولوژی علمی» (IASH) مصرف واژه «هیدرولوژی» را برای آن شاخه از علم آب که مربوط به آبهای زیرزمینی است، معمول نمود تا آنکه آنرا از «نهرشناسی» (پوتامولوژی) – «دریاشناسی» (لیمنولوژی) و برف و یخ شناسی (کریولوژی)، متمایز سازد.

این «ماینزر» بود که در سال ۱۹۳۹ برای اولین بار در یک جلسه IASH واژه «ژئوهیدرولوژی» را برای مطالعه آبهای زیرزمینی معرفی نمود. قبل از وی نیز «مید» که مهندس هیدرولیک و یکی از روسای پیشین «جامعه مهندسان راه و ساختمان آمریکا» (ASCE) بود، واژه «هیدروژئولوژی» را برای مطالعه قوانین مربوط به پیدایش و حرکت آبهای زیرزمینی بکار برده بود. مهندسان و زمین شناسان همه در این عقیده که: «در علم آبهای زیرین برای دانستن محدودیتهای زمین‌شناسی در شرایط هیدروگرافیک و تغییر در این شرایط در اثر تغییرات زمین شناسی اطلاع کافی از زمین شناسی عمومی لازم می‌باشد» با وی همراه اند. «مید» به خصوصیت مطالعه آبهای زیرزمینی بعنوان یک عامل مهم زمین شناسی اشاره کرده و تأیید می‌نماید که دانستن این علم به درک علل «زایش» و «رشد» رودخانه ها و شبکه های زهکشی کمک می نماید. «ماینزر» واژه هیدرولوژی را در مورد آبی بکار می برد که مدار هیدرولوژی را از هنگام نزول به زمین تا تخلیه آن به دریاها و یا رجعت آن به هوا طی می کند و این علم را به «هیدرولوژی آبهای سطحی» و «هیدرولوژی آبهای زیرین» یا «ژئوهیدرولوژی» تقسیم نموده است.

مسلماً در مفهوم واقعی واژه‌های «هیدروژئولوژی» و «ژئوهیدرولوژی» اختلافاتی نمودار شده است. «مید» و «ماینزر» که مولفین کتابهای کلاسیک هیدرولوژی می باشند، واژه های فوق را برای بیان یک جزء قسمت از هیدرولوژی بکار برده اند. بسیاری از زمین‌شناسان آمریکایی نیز مفهوم لفظی هیدروژئولوژی را دنبال نموده و آنرا برای مطالعه تمام آبها، چه آبهای سطحی و چه آبهای زیرزمینی توسته داده اند. در این واژه توجه بیشتر به زمین‌شناسی معطوف است تا به هیدرولوژی. موضوع مفاد این کتاب بهرحال به آب زیرین محدود می شود. انتخاب عنوان کتاب با تعریف ماینزر مطابقت داشته و همانطور که در پیش گفتار ذکر شده است، تأکید بیشتری بر روی هیدرولوژی آب زیرزمینی گذاشته شده است تا بر طبیعت زمین شناسی آن. برای زمین شناسان آبهای زیرین و هیدرولیکدانهای آبهای زیرزمینی لزوم دانستن ژئوهیدرولوژی یک امر اساسی است.

بهترین پژوهشهای علمی و کارهای فنی غالباً از طریق همکاری زمین شناسان هیدرولیکدانها، زارعین، شیمیدانها، و علمای فیزیک متبحر در علوم زمینی به ثمر رسیده است. در سالهای اخیر بعلت آگاهی از نوشته های علمی، از تکرار پژوهشهای دوباره در یک مسأله خودداری شده، در نتیجه مسایل آبهای زیرزمینی پرورانده و پیچیده تر شده اند، لذا همکاری برای حل این مسایل لازم می باشد. در واقع در اوصل جریان آبهای زیرزمینی مسأله مشترکی بین هیدروژئولوژیست‌ها که تعیین میزان دبی سالم یک سفره آب زیرزمینی را به عهده دارند و مهندسی که مسئول اجرای پروژه های زهکشی و آبیاری می باشد، وجود دارد. اصول پراکندگی و پخشیدگی در محیط‌های پوک که توسط مهندسان نفت در مطالعه انتقال گاز و نفت بکار می رود، در دخول آب شور به زمین های آبده ساحلی نیز بکار برده می شود. جریان سیال از محیط پوک، به جریان آب از مصالح سنگی و خاکی محدود نمی شود. مهندسان مکانیک نیز به مسأله انتقال حرارت ناشی از حرکت گاز از یک محیط پوک علاقمنداند. مسأله انتقال جرم یک گاز در حین عبور مخلوطی از گازها از یک مایع حلال در برجهای بسته مورد نظر مهندسان شیمی می باشد. حاصل این مطالعات حجم بزرگی از مقالات تخصصی در مورد فیزیک جریان سیال از محیط پوک است که در دسترس هیدرولوژیست ها و ژئوهیدرولوژیست ها قرار دارد.

تاریخچه

تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی

بهره برداری از آبهای زیرزمینی

کمبود عمومی آب، ازدحام محلی جمعیت و اهمیت کشاورزی در مناطق خشک قاره آسیا، سبب شده است که هنر ساختن چاهها و راهروهای تراوش اول بار در آنجا توسعه یابد. روایات مربوط به آب چاه و احداث آن در نوشته های قدیمی بطور وفور وجود دارد و بالاخص در آمار انجیل در مورد پیدایش زمین آمده است.

حفر چاه ها در خاور نزدیک توسط قوای انسانی و یا حیوانات و با کمک قلابها و سایر وسایل دستی اولیه علیرغم اشکالات فراوان آن انجام شده است. تعداد چاه های حفر شده با دهانه بزرگ بطوریکه در برخی از آنها حیوانات چهارپا قادر به رفت و آمد بوده اند، نشانه صنعت مردم و کمبود آب می باشد. عمق این چاه ها بندرت از ۵۰ متر تجاوز نموده است. با وجود آنکه مصریان در ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد در کار حفر چاه در زمینهای سنگی تبحر داشته اند، معهذا از پیشرفتهای فنی که در حفر چاه توسط مته حاصل شده است، مدارک کمی باقیمانده است. حفر این چاه ها به عملیات سنگبری با دست محدود شده است. چینی های قدیم که در بسیاری از اختراعات پیشرو بوده اند، در ساختن یک مته دوار نیز که تقریباً نظیر مته های جدید امروزی است، سهیم اند. ماشینهای حفار اولیه از چوب ساخته می شد و از بازوی بشر قدرت می گرفت. با وجود کند بودن این نوع حفاری مردم کهن توانسته اند چاه های فوق العاده عمیقی را که حفر آنها سالها و حتی دهه ها بطول انجامیده است، بوجود آورند. «بومن» از چاهی به عمق ۱۲۰۰ متر و «تولمن» از یک چاه ۱۵۰۰ متری نام برده اند. البته چاه های عمیق تر بیشتر برای آب نمک و گاز حفر شده است تا برای آب آشامیدنی. از همین روشهای حفر که در طی ۱۵۰۰ سال گذشته اند کی تکامل یافته است، هنوز در مناطق روستایی نشین لائوس، کامبوج، تایلند، برمه و چین استفاده می شود.

بزرگترین موفقیت مردم قدیم در بهره برداری از آبهای زیرزمینی، ساختن راهروهای دراز زهکشی یعنی «قنات» بوده است که آب را از ته نشستهای آبرفتی و یا سنگهای رسوبی غیر متراکم جمع آوری می‌کنند. از قناتها برای اولین بار محتملاً در ایران استفاده شده است. بهرحال فن ساختن آن از طرف شرق به افغانستان و از غرب به مصر رخنه نموده است، آمده است که یک شبکه عظیم از قناتها که حدود ۵۰۰ سال قبل از میلاد در مصر ساخته شده بود، ۳۵۰۰ کیلومتر مربع از اراضی حاصلخیز غرب رود نیل را آبیاری می کرده است.

امروزه تعداد زیادی از این قناتها در ایران و افغانستان هنوز مورد استفاده اند. معروفترین این قناتها در ایران بوده و در دامنه کوه های البرز قرار دارد.

بعلت عدم ارتباط فرهنگی غرب با چین، روشهای جدید حفاری ضربه ای چاه در اروپای غربی نیز کم و بیش بطور جداگانه توسعه یافت. انگیزه این پیشرفت اصولاً بعلت کشف چاه های فوران بود که ابتدا در حدود ۱۱۰۰ سال پس از میلاد مسیح در «فلاندر» و چند دهه بعد در شرق انگلستان و شمال ایتالیا پیدا شد. یکی از اولین نمونه های این گونه چاه ها در سال ۱۱۲۶ میلادی توسط راهبان «کارتروز» در یک صومعه در نزدیکی دهکده «لیله» حفر گردید. در «گونهم» در نزدیکی «بتون» در «فلاندر» چهار حلقه چاه حفر گردید و تا ارتفاع  متر از سطح زمین آنها را پوشش کردند تا آنکه آب به ارتفاع کافی برای حرکت یک آسیای آبی برسد. این چاه ها چند صد فوت عمق داشتند و به آب تحت فشاری که در لایه ای از گچ شکافدار تشکیل شده بود برخورد می کردند. منشأ این آب زیرزمینی فلاتی مرتفع تر در ایالت «ارتواز» بود. این چاه ها و چاه های مشابه دیگر در این منطقه بقدری شهرت یافتند که رفته رفته چاه های فوران را بنام منطقه «چاه‌های آرتزین» نامیدند.

جستجوی دامنه داری که برای یافتن چاه های آرتزین صورت گرفت سبب پیشرفت سریع فنون حفاری گردید. علاقه عمومی در فرانسه به حدی بود که طی سالیان متمادی، «انجمن کشاورزی سلطنتی و دولتی فرانسه» مدالها و جوایزی به کارگران، مولفان، مخترعان، حفاران و کسانیکه چنین چاه ها را در مناطق جدید، پیدا می کردند، اهدا می نمود.

گرچه روشهای حفر مته ای در اواخر قرن هیجدهم در اروپا سریعتر و موثرتر از روشهای حفر در چین بود، با این حال عمق چاه ها بندرت از ۳۰۰ متر تجاوز می کرد. در اواخر قرن نوزدهم بود که با کمک ماشینهای حفاری جدید، در اروپا، چاه هایی حفر شد که عمق آنها از عمق چاه هایی که با وسایل خیلی بدوی در چین حفر شده بود، تجاوز نمود.

روشهای حفر چاه آب در ۱۰۰ سال گذشته بسرعت پیشرفت نموده و علت آن تا حدودی مربوط به اطلاعاتی است که از حفر چاه های گاز و نفت بدست آمده است. مهمترین پیشرفتی که در روش حفر، تاکنون حاصل شده است، مربوط به «روش دوار هیدرولیکی» می باشد. در حفاری های اولیه با این روش، از یک پوشش خارجی کمک گرفته می‌شد ولی در حدود سال ۱۸۹۰ دانسته شد که گل سفت (گل حفاری) برای نگهداری دیواره های چاه کفایت می کند. لذا از آن پس استفاده از پوشش خارجی متروک شد. با این کارآیی جدید و با حفاری موفقیت‌آمیز چاه نفت «اسپیندل تاپ» در ایالت تگزاس که در سال ۱۹۰۱ توسط روشهای حفاری دوار به انجام رسید، در ۸۰ سال گذشته، بر اهمیت این روش به تدریج افزوده گشت.

تلمبه های توربینی چاه های عمیق که بین سالهای ۱۹۱۰ و ۱۹۳۰ تکمیل گردید، کمک بیشتری به صنعت حفر چاه نمود. تا آن هنگام در چاه های عمیق از تلمبه های فشاری که ظرفیت کم و راندمان اندکی داشتند استفاده می شد. با استفاده از تلمبه های توربینی جدید، امکان برداشت آب برای آبیاری، از این چاه ها که تا آن زمان ممکن نبود، عملی گشت. دبی های زیاد این تلمبه ها احتیاج بیشتری برای حفر چاه‌های بزرگتر و عمیق تر را به صنعت حفر چاه عرضه نمود.و

اگرچه هنر حفر چاه آب هنوز از صنعت حفر چاه نفت کمک می‌گیرد، ولی تعداد زیادی از ابداعات از قبیل حفاری دوار معکوس، چاه های با پوسته شنی و دوربین های چاه آب، مستقیماً از حفاری چاه های آبی ناشی شده اند.

منشأ آبهای زیر سطحی – نظریه های اولیه

با در نظر گرفتن اهمیت آب زیرزمینی در تمدن شرق، این اندیشه ایجاد می شود که چرا مدارک اندکی در مورد نظریات مربوط به منشأ این آبها وجود دارد. اندیشیدن در این مسایل توسط یونانیها صورت گرفته است، ولی با وجود تفکر زیادی که در مورد منشأ آبهای زیرزمینی نموده اند، پیشرفتی بسیار جزیی نصیبشان شده است. این عدم موفقیت با پیشرفت غیرقابل تصوری که در فلسفه و ریاضیات نموده اند تعجب آمیز است. یکی از علل ممکن عدم پیشرفت آنها در نظریه آبهای زیرزمینی، پافشاری «افلاطون» و دیگر فلاسفه بود در اینکه «فلسفه و علوم، کم و بیش از نظر آزمایشها، مشاهدات واقعی و کاربردهای عملی با یکدیگر اختلاف دارند» بدین ترتیب شکافی عمیق بین تجربه و نظریه بوجود آمد. اهمیت پندار یونانی در مکتب علمی است که ریشه ۲۰۰۰ ساله دارد. اعتبار نوشته های یونانی در مورد علوم زمینی در مکتب «البرتوسط ماگنوس» (۱۲۸۰-۱۲۰۶ میلادی) و «توماس اگیناس» (۱۲۷۴-۱۲۲۵ میلادی) در قرون وسطی (۱۴۵۰-۱۲۵۰ میلادی) به اوج خود رسید. این اعتبار به هر حال تا حدود ۲۰۰ سال پیش نیز بقوت خود باقی ماند.

یونانیها از وسعت زیاد رودخانه ها در مقایسه با سیلابی که از یک باران سنگین مشاهده می شد در تعجب بودند. آنها هم چنین از غارها، حفره ها و چشمه های بزرگ در سنگهای آهکی که بیشتر شبه جزیره بالکان را تشکیل می دهد نیز تعجب می کردند. معمول ترین بیان برای منشأ رودخانه این بود که رودخانه ها از «چشمه» های بزرگ سرچشمه می گیرند و «چشمه» ها نیز بنوبه خود از رودها و یا دریاچه‌های زیرزمینی که بطور مستقیم یا غیرمستقیم از اقیانوسها تغذیه می شوند، آب می گیرند. این طرز تفکر، فلاسفه اولیه علوم طبیعی را با دو مسأله روبرو می کرد:

۱- چگونه آب اقیانوس شوری خود را از دست می دهد؟

۲- چگونه آب اقیانوس از سطح دریا به چشمه های واقع در ارتفاعات کوهها  می رسد؟

«تالس» (۵۴۶-۶۴۰ قبل از میلاد) که فیلسوفی «ایونی» (یونان قدیم) و پیرو مکتب «میلتوس» بود، بنام اولین دانشمند واقعی نامیده شده است. تصور وی در این بود که آب توسط باد به داخل سنگها رانده شده و در اثر فشار سنگها، بطرف سطح آنها حرکت کرده و در نتیجه بصورت چشمه خارج شده است. افلاطون (۳۴۷-۴۲۷ قبل از میلاد) فیلسوف بزرگ آتنی یک غار وسیع زیرزمینی از آب اقیانوس تغذیه می شود. ولی مکانیسم این گردش بطور کامل بیان نگردید. این تعبیر بر عقاید افلاطون که بر علوم قرون وسطی نیز اثر گذاشته است، بطوریکه «کرینین» اشاره کرده است، محتملاً برداشت صحیحی از اندیشه های جدی تر وی درباره این مطلب نمی باشد. در واقع کتاب «کریتیاس» حاوی بیان کاملاً دقیقی از دوره هیدرولوژی است. «ارسطو» (۳۲۲-۳۸۴ قبل از میلاد) اگرچه شاگرد افلاطون بود، لیکن نظریات وی را درباره منشأ آب زیرزمینی تا حد زیادی تصحیح نمود. اندیشه ارسطو این بود که آب زیرزمینی در یک دستگاه پیچیده اسفنجی شکل از حفره‌های زیرزمینی تشکیل شده و آب از این حفره ها به چشمه ها تخلیه می شود. بخار آبی که در داخل زمین ایجاد می شود، قسمت اعظم آب چشمه ها را تشکیل می دهد. ارسطو بهرحال دانست که منشأ قسمتی از آب این حفره ها بارانی است که بزمین نفوذ کرده و بهمان صورت مایع به حفره ها داخل شده است.

رومیها در علوم عموماً از تعالیم یونانی پیروی می کردند، لکن «مارکوس و تیرویوس» که در حدود سال ۱۵ قبل از میلاد می زیسته است، خود دارای چندین نوشته بدیع درباره مهندسی و علوم می باشد. شهرت اصلی وی شاید در معماری و خصوصاً دراکوستیک ساختمانها باشد. وی هم چنین یکی از اولین افرادی است که گردش آب را به درستی درک کرده اند.

تراوش آب حاصل از آبشدگی برف به زمین در مناطق کوهستانی و ظهور آن بصورت چشمه در مناطق پایین تر از اندیشه های وی می‌باشد. یکی از فلاسفه معروف «استویک» بنام «لوسیوس انایوس سنکا» (۴ سال قبل از میلاد تا ۶۵ سال بعد از میلاد) برخلاف وی همان نظریه ارسطو را دنبال کرد و واقعیت نفوذ آب باران را انکار نمود. استنتاج «سنکا» برای بیش از ۱۵۰۰ سال بعنوان یک دلیل مثبت برای اینکه آب باران منشأ کافی برای آب چشمه ها نمی باشد اقامه گردید.

«برنارد پالیسی» که یکی از فلاسفه علوم طبیعی فرانسه است، شاید اولین شخصی باشد که دارای نظرات جدید کاملی درباره دوره هیدرولوژی است و این مطلب از مناظره بین «نظریه» و «تجربه» در فصل «آب و چشمه ها» از کتابش آشکار است. با وجود این بسیاری از عقاید یونانی و رومی تا اواخر قرن هفدهم رواج داشت. «یوهانس کپلر» (۱۶۳۰-۱۵۷۱) ستاره شناس آلمانی و «آتانازیوس کیرشر»  (۱۶۸۰-۱۶۰۲) ریاضیدان آلمانی که دو تن از مهمترین علمای عصر خویش اند، در عقاید «سنکا» و «ارسطو» به تفصیل بحث نموده اند. کپلر زمین را به حیوانی بزرگ تشبیه می کند که آب دریا را بلعیده و هضم می کند و ماحصل عملیات متابلویک آن آب شیرین چشمه هاست. نظریات «کیرشر» که در کتابی بنام «دنیای زیرزمینی» آمده است، اولین بار در سال ۱۶۶۴ چاپ شد و در مدتی کوتاه یک کتاب مرجع «استانده« زمین‌شناسی برای دانشمندان قرن هفدهم گردید. کار وی از نظر بلندهمتی و ارائه یک تصور عالی تفوق ناپذیر بود. تصور وی بر این بود که چشمه ها از طریق کانالهای زیرزمینی از آب دریا تغذیه کرده و از غارهای بزرگی که در کوهها وجود دارند، تخلیه می گردند. گردابها و خصوصاً گرداب «مالستروم» در ساحل نروژ که تاحدی اسرارآمیز نیز می باشد بعنوان مکانهای خروجی غارهای واقع در کف دریاها تصور گردیدند.

مابین غروب اندیشه های علمی و آخر دوره رنسانس یعنی در حدود ۱۶۰۰ میلادی، پیشرفت بسیار کمی در زمینه های ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی حاصل شد. پنج حقیقت اساسی را تمام فلاسفه علمای پیشین بجز تنی چند، نادیده انگاشته بودند.

۱- زمین حاوی یک شبکه از غارهای بزرگ درونی نیست.

۲- گرچه مکش باد، جاذبه مویینه ای، نیروی امواج و مکانیسمهای دیگر طبیعی برای بالا آوردن آب یعنی در خلاف جهت نیروی ثقل وجود دارد، ولی این مکانیزمها قادر به بالا آوردن کمیتهای عظیم آب از درون زمین نیستند.

۳- آب دریا با نفوذ بدرون خاک تمامی نمک خود را از دست نمی‌دهد.

۴- بارندگی برای تأمین تمام آبی که توسط رودخانه ها و چشمه ها تخلیه می شود کافی است.

۵- حجم آن قسمت از آب باران که بزمین نفوذ می کند بسیار زیاد است.

جریان آبهای زیرین

* مفاهیم و تعاریف ابتدایی

مقدمه

جریان آبهای زیرین، گرچه جنبه ای مهم از علم ژئوهیدرولوژی است، لیکن فقط حالتی خاص از جریان مایعات از درون محیط های پوک می باشد. در نتیجه بسیاری از مفاهیم جریان مایعات در محیط‌های پوک، بدون اینکه بطور مناسب تعریف شده و یا مجدداً تعریف گردند، در حوزه محدودتر جریان آبهای زیرین وارد شده اند. این وضع باری غیر ضروری بر دوش خواننده ای که دارای زمینه ای محدود در مکانیک سیالات بطور اخص و در  مکانیک محیط های پیوسته بطور اعم می باشد، قرار می دهد. گاهی یک مفهوم ابتدایی، مثلاً میزان رطوبت یک محیط پوک بدون اینکه حجمی یا وزنی بودن آن مشخص شود، بکار می رود. علمای فیزیک خاک ممکن است مفهوم حجمی و علمای مکانیک خاک مفهوم جرمی آنرا ترجیح دهند. مفاهیم اساسی دیگر چنان برای مهندسان و فیزیک دانها آشنا شده اند که قاعدتاً تعاریف آنها حذف می شود. بمنظور سهولت بخشیدن به خواندن این کتاب، این مفاهیم بطور اختصار در این فصل ذکر شده اند.

تشکیلات زمین شناسی و جریان آبهای زیرین – واژه ها

آبخیز: تشکیل زمین شناسی یا لایه ای که حفره ها و خلل و فرج آن آبدار بوده و ممکن باشد آب آن را بطور اقتصادی استخراج نمود و بعنوان یک منشأ آبرسانی بمصرف رسانید، آبخیز نامیده می شود. ته نشست های آبرفتی آزاد شن و ماسه ای و ماسه سنگ یکپارچه مثالهایی از لایه های آبخیز (یا زمینهای آبدار) می باشد.

زمین بی آب: تشکیل زمین شناسی آنچنان نفوذناپذیر که از نظر عملی از جریان زیرزمینی جلوگیری کامل نموده (گرچه ممکن است این تشکیل از آب اشباع باشد)، و لایه های دیگری را که در ته نشینی با آنها تناوب دارد، کاملاً بسته نماید به زمین بی آب موسوم است. شیست مثالی از این نوع زمین می باشد.

زمین کم نفوذ: این گونه زمین عبارتست از یک تشکیل زمین شناسی تقریباً نفوذناپذیر و با طبیعتی نیمه بسته که در مقایسه با زمین آبده آب را با دبی خیلی کمی منتقل می نماید. ولی بهرحال در یک سطح تماس بزرگ، ممکن است عبور مقادیر معتنابهی از آب را بین زمینهای آبده مجاور که توسط این زمین از یکدیگر جدا شده اند عملی سازد. ورقه‌های رس هم بستر با ماسه، هرگاه بحد کافی نازک باشد، ممکن است زمینهای کم آب را تشکیل دهد.

ترکیب خاک و سنگ

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .