آبهای زیرزمینی

کاربرد علم ژئوفیزیک در اکتشاف آب های زیرزمینی

جستجوی آب از زمان پیدایش حیات همیشه یک ضرورت همیشگی بوده است. با این حال، با افزایش تقاضا برای این منبع گرانبها، لازم است تا جستجو هم از نظر جغرافیایی گسترش و هم از نظر فناوری ارتقا یابد.

در حال حاضر، نزدیک به ۲٫۴ میلیارد نفر در مناطق کم آب جهان زندگی می‌کنند. اگر مناطقی را در نظر بگیرید که حداقل در یک ماه در سال با کمبود آب مواجه می‌شوند که تقریباً نیمی از جمعیت جهان است، این عدد ۵۰٪ افزایش می‌یابد. بدیهی است که چالش برای کسانی که مسئولیت بررسی آبهای زیرزمینی را بر عهده دارند فقط به مکان یابی آب محدود نمی‌شود، بلکه اغلب شامل تعیین دسترسی، طول عمر، کیفیت و امنیت یک سفره آب (ذخیره آب زیرزمینی) نیز می‌باشد.

اکتشاف و شناسایی آب های زیرزمینی اولین مرحله از مکان یابی منابع آب زیرزمینی بالقوه می‌باشد. در مرحله بعدی تعیین گسترش، کیفیت و ماهیت سفره آب زیرزمینی باید انجام شود. این اهداف را می توان از طریق ترکیبی از مطالعات از جمله مطالعات دفتری، پی جویی زمین شناسی در محل، مطالعات ژئوفیزیکی و آزمایش های نفوذی مانند حفاری به دست آورد.

حفر چاه می‌تواند بسیار پرهزینه باشد و هیچ تضمینی برای یافتن آب در هر مکانی فقط با حفاری عمیق تر وجود ندارد. از آنجایی که شرایط زمین شناسی حتی در فواصل کوتاه می‌تواند متفاوت باشد، یک گمانه اطلاعات بسیار دقیقی از لایه های زمین شناسی در زیر سایت حفاری می‌دهد، اما شرایط فقط ده ها متر دورتر ممکن است بسیار متفاوت باشد. برای به دست آوردن تصویر بهتری از شرایط زیرسطحی اغلب به یک تکنیک بررسی جامع تری نیاز می‌باشد. روشهای ژئوفیزیکی به عنوان ابزاری کارآمد اطلاعات مورد نیاز را بدون حفاری و در سطحی وسیع در اختیار کارشناسان قرار می‌دهند. معمولترین و پر استفاده ترین روش ژئوفیزیک جهت شناسایی آبهای زیرزمینی، روش ژئوالکتریک می‌باشد. امروز قسمت اعظم مطالعات آبهای زیرزمینی با استفاده از روش ژئوالکتریک انجام می‌گیرد. این روش بر مبنای تزریق جریان الکتریکی به لایه های داخل زمین بنا نهاده شده و پارامترهای مقاومت الکتریکی و شارژپذیری مربوط به لایه های زیر سطحی را اندازه گیری می‌نماید. بر اساس این پارامترها و همچنین تلفیق آن با اطلاعات زمین شناسی، منابع آب زیرزمینی می‌توانند شناسایی و مکانیابی شوند. همچنین کیفیت آبهای زیرزمینی و انتشار آلودگی در آنها نیز با استفاده از این روش قابل بررسی می‌باشد.

همانطور که می‌دانیم آب های زیرزمینی شیرین یک منبع گرانبها و محدود است. با افزایش جمعیت و شهرنشینی، تهدیدات آبهای زیرزمینی در حال افزایش است. این تهدیدات هم آلودگی ناشی از فعالیت های انسانی و هم شوری ناشی از استفاده بیش از حد می‌باشد. لذا هم سفره‌های زیرزمینی تازه شناسایی‌شده و هم سفره‌های زیرزمینی موجود همواره در معرض خطر آلودگی می‌باشند و مطالعات پیوسته آنها نیز اجتناب ناپذیر می‌باشد.

شرایط محیط پیرامون سفره­ های آب زیرزمینی نیز می‌تواند از اطلاعات مهمی باشد که در استحصال آب از سفره تاثیر گذار بوده و همواره در مطالعات باید مورد نظر قرار داده شود. مطالعات ژئوالکتریک همچنین می‌تواند اطلاعاتی در مورد لایه های اطراف سفره به مانند لایه‌های خاک رس یا وجود لایه های متخلل جهت تغذیه بالقوه سفره آب‌های زیرزمینی ارائه دهد. این لایه ها زمانی مفید می‌باشند که به عنوان مسیرهای انتقال از سفره های زیرزمینی به چاه ها یا به عنوان مسیرهای تغذیه برای بازگرداندن آب در آبخوان عمل کنند. همچنین این لایه ها در انتقال آلاینده ها از سطح یا برخی منابع آلودگی دیگر به داخل آبخوان موثر خواهند بود. به همین دلیل علاوه بر شناسایی آبخوان، مطالعات لایه های اطراف آن نیز همواره مورد توجه قرار دارد.

بررسی شوری برای تعیین اینکه آیا آبخوان، شیرین یا شور است انجام می‌شود. فراتر از این، این پتانسیل وجود دارد که شوری در طول چرخه زندگی یک آبخوان از طریق استخراج بیش از حد رخ دهد. این استفاده بیش از حد می تواند املاح معدنی بیشتری را از عمق جذب کرده و منجر به افزایش شوری گردد. در مناطق ساحلی، استخراج شدید می تواند باعث تغییر مسیرهای شارژ شود، به طوری به جای اینکه سفره آب با استفاده از منابع سطحی و بارندگی تغذیه شود، از طریق پیشروی آب از سمت دریا تغذیه گردد. مطالعات تعیین شوری آب نیز با استفاده از روش ژئوالکتریک صورت می‌پذیرد.

روشهای ژئوفیزیکی دیگری نیز از قبیل رزونانس مغناطیس پروتون یا روش الکترومغناطیس حوزه زمان وجود دارند که جهت اکتشاف منابع اب زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد این روشها نسبت به روش ژئوالکتریک محدودتر می‌باشد.

برخی از پروژه های انجام شده