موسوعة هل تعلم: المياة الجوفية

مقدمة
تقع المنطقة العربية جغرافيا فى النطاق الصحراوى الجاف و الشديد الجفاف . يوجد بالمنطقة عدد محدود من الأنهار دائمة الجريان أهمها نهرى النيل و الفرات و هما ينبعان من خارج المنطقة العربية . يعتمد النشاط الزراعى فى الجزء الأكبر من المنطقة العربية على مصادر المياة الجوفية .

 

 
-----------------------------
* مفاهيم أساسية فى علم الجيولوجيا
الترجمة الحرفية للجيولوجيا هى علم الأرض . الفروع الأساسية للجيولوجيا هى علوم مكونات القشرة الأرضية من بلورات و معادن و صخور ,و علوم التراكيب الجيولوجية للقشرة الأرضيةتدرس الحركات الأرضية و التراكيب الناشئة عنها , و علوم تاريخ تطور القشرة الأرضية و تعتمد على الحفريات و هى بقاياكائنات حية تتواجد بالصخور الطبقية و هى علوم الطبقات و البيئة القديمة و الجغرافيا القديمة و الجيولوجيا التاريخية و علوم تضاريس سطح الأرض من جيومورفولوجى و مساحة و جيولوجيا فيزيائية . الى جانب علوم الجيولوجيا الأساسية توجد الجيولوجيا التطبيقية و تضم الجيولوجيا الأقتصادية و يدرس المعادن و جيولوجيا البترول و جيولوجيا المياة بدراسة الطبقات و التكوينات الحاملة للمياة الجوفية و طرق أستكشافها و تقويمها . أخيرا توجد علوم هندسيةتعتمد على العلوم الجيولوجية الأساسية مثل جيولوجيا المناجم و الجيولوجيا الهندسية .
ظهرت الحياة على الأرض قبل 3.2 بليون عام كما يظن العلماء و كان أول ظهور لحياة الحيوانات الرخوة منذ أمثر من 750 مليون عام و لا يوجد لها حفريات أما الحيوانات ذات الهيكل الصلب التى لها حفريات فظهرت على الأرض منذ 570 مليون عام منذ بداية دور الكمبرى .
وحدات زمنية جيولوجية : حقب ( أيرا ) و يقسم لوحدات أصغر تسمى وحدتها دور ( بيريود ) يقسم لوحدات أصغر هى عصر ( أيبوك ) يقسم لوحدات من عمر ( آيدج ) .
فى التقسيم العام للزمن الجيولوجى الصخور التى تكونت قبل الكمبرى تسمى حقب ما قبل الكمبرى . أما منذ الكمبرى و حتى الآن فتقسم الصخور لثلاثة أحقاب هى حقب الحياة القديم و حقب الحباة الوسطى و حقب الحياة الحديث . الحقب القديم أمدة 375 مليون سنة تضم ثلاث أدوار مبكرة هى الكمبرى و الأردريسى و السيلورى و ثلاث أدوار متأخرة هى الديفولى و الكربونى و اليومى . حقب الحياة الوسطى طولة 160 مليون سنة و يشتمل على الدور الترياسى ( ثلاثى ) و الجوراسى و الكريتاسى ( الطباشيرى ) . حقب الحياة الحديثة طولة 65 مليون سنة و يضم بداخلة دورين هما الثالث و الرابع . الدور الثالث من حقب الحياة الحديثة يحتوى على خمسة عصور هى الباليوسين و الأيوسين و الأوليجوسين و الميوسين و البليوسين . الدور الرابع من الحقب الحديث يتكون من عصر واحد هو عصر البليستوسين و عمرة هو الأثنين مليون سنة الأخيرة من عمر الأرض .
علم الهيدرولوجيا هو علم المياة .
يقع مجال الهيدرولوجيا فى موضع متوسط بين العلوم الهندسية و الجيولوجية و المناخية و الكيميائية . تنقسم الهيدرولوجيا أساسا الى الهيدرولوجيا السطحية و تهتم بحركة المياة فوق سطح الأرض و هيدرولوجيا المياة الجوفية و يعالج تواجد و حركة و سريان المياة تحت سطح الأرض .
الهيدروجيولوجيا مجالها هو دراسة خزانات المياة الجوفية من الناحية الجيولوجية .
مكونات القشرة الأرضية :
تتكون المادة الصلبة للقشرة الأرضية من المعادن و الصخور .
المعادن :
المعادن هى الوحدات التركيبية للصخور . المعدن هو مركب كيميائى طبيعى لة تركيب بلورى خاص . تصنف المعادن حسب تركيبها الكيميائى لسبع مجموعات هى المعادن العنصرية مثل الذهب و الفضة و هى نادرة فى تركيب صخور القشرة الأرضية و الأكاسيد مثل أكسيد السليكون و هو معدن الكوارتز الأكثر أنتشارا فى الأرض و الكبريتيدات مثل معدن البيريت و الكبريتات مثل معدن الجبس المنتشر بالصخور الرسوبية و الكربونات أكثرها أنتشارا كربونات الكالسيوم و هى الكالسيت و مثل الدولوميت و هى كربونات الكالسيوم و المغنسيوم أما الهاليدات فأشهرها الملح الصخرى كلوريد الصوديوم و أخيرا السليكات و هى مجموعة المعادن المكونة لمعظم الصخور النارية و التىتكونت أساسا من الصهارة ( المجما ) .
الصخور :
الصخر هو مجموعة من المعادن التى تراكمت فى مكان واحد نتيجة لظروف تكوينية تتلخص فى ثلاثة ظروف . التبلور من الصهارة و يكون صخور نارية تمثل 95% من مكونات القشرة الأرضية مثل صخر الجرانيت المكون لقاعدة القارات أو صخر البازلت المتكون من طفح البراكين على سطح الأرض . التبلور من محاليل مائية و الترسيب فى طبقات تشكلها حركة الأرض يكون الصخور الرسوبية و هى تتكون على سطح الأرض بترسيبها من وسط هوائى أو مائى كالأنهار أو صلب كالجليد و تكون فتاتية ناتجة من تفتت الصخر بالتجوية الكيميائية و الميكانيكية ثم تنقل من غير أن تذوب و من أمثلتها الرمل و يسمى صخرها الحجر الرملى و الغرين ( سلت ) و يسمى صخرة حجر غرينى ( سلت ستون ) و الطين هو الحجر الطينى أو الطفل أما الصخور الغير فتاتية الرسوبية فأكثرها أنتشارا الحجر الجيرى . أعادة ترتيب الذرات فى بلورات سابقة التكوين يكون الصخور المتحولة و يكون التحول من صخر نارى أو رسوبى و من أمثلتها الرخام الناتج من تحول الحجر الجيرى و الأردواز الناتج من تحول الطين .
التراكيب الجيولوجية :
التراكيب الجيولوجية التى نراها فى الطبيعة هى شاهد على الحركات الأرضية التى غيرت الشكل الأصلى لصخور القشرة الأرضية و هى تراكيب أولية من تطبق و ترقق أى ترسيب كون طبقات و رقائق بينما التراكيب الثانوية تنتج بتأثير القوى الميكانيكية للصخور و منها الطيات و هى أنثناءات فى القشرة و تكثر بالصخور الرسوبية و منها الصدوع أو الفوالق و هى كسر فى الصخور بسبب ضغط أو شد حرك الصخر أما الكسور أو الفوالق فهى كسر لم تحدث حركة للصخور على جانبية .
=============================
القسم الأول
أسس الهيدرولوجيا و الهيدروجيولوجيا
-----------------------------
الباب الأول
المياة فى الطبيعة
يغطى الماء ثلثى سطح الكرة الأرضية . يتواجد الماء فى حالات المادة الثلاث فيكون غازى فى صورة بخار فى الهواء و بين مسام التربة و يكون سائل فى ماء المطر و الأنهار و البحيرات و البحار و المياة الجوفية و يكون صلبا فى ثلوج المناطق القطبية و الثلاجات و الثلوج المتساقطة فى المناطق الباردة و يمكن للماء التحول من السيولة للغازية بالتبخر و بالعكس بالتكثف و يمكن تحول الماء من السيولة للصلابة بالتجمد و العكس يحدث بالذوبان كما ينتقل الماء من الصلابة للغازية مباشرة بالتسامى . و يغطى تواجد الماء نطاقات الأرض الثلاثة الغازية و السائلة و اليابسة و يتحرك الماء بين النطاقات الثلاثة .
و يقدر العلماء أجمالى حجم جميع أنواع المياة بالعالم بمقدار 1400 مليون كيلومتر مكعب . ما مقدارة 97 % من ماء الأرض عبارة عن ماء مالح بالمحيطات و البحار و تتوزع ال 3 % الباقية فوق و تحت سطح الأرض ليكون 75 % منها على شكل مياة متجمدة و ثلاجات فى المناطق القطبية و 24 % منها يتواجد تحت سطح الأرض و 0.3 % فى البحيرات و 0.06 % تكون رطوبة التربة و 0.03 % يتواجد فى الأنهار .
دورة المياة فى الطبيعة ( الدورة الهيدرولوجية )
يطلق على حركة المياة من نطاق الى نطاق و تحولها من حال الى حال دورة المياة فى الطبيعة . تتلخص الدورة الهيدرولوجية فى تبخر كميات هائلة للمياة بتأثير حرارة الشمس من البحار و المحيطات و البحيرات و الأنهار و من سطح الأرض و من سطح النبات و من المياة الجوفية التى على عمق قليل . يندفع الماء المتبخر الى طبقات الجو العليا و تحت ظروف معينة يتكاثف فى شكل سحاب و بعد ذلك يتساقط على هيئة أمطار أو ثلوج فوق سطح البحار و المحيطات و فوق سطح الأرض لتعاود التبخر من جديد مرة أخرى . المطر المتساقط على اليابسة يأخذ ثلاثة مسارات فيتبخر جزء منة أثناء التساقط بينما الجزء الأكبر فى شكل أنهار و نهيرات و بحيرات و جزء من المطر يتسرب و يترشح خلال طبقات الأرض مكونا المياة الجوفية و مغذيا لها . تأخذ الأنهار طريقها للبحار و المحيطات فتقوم بعملية هائلة من برى و حمل و ترسيب و أذابة كميات من الأملاح تصب فى البحار و المحيطات و تسبب ملوحتها . المياة الجوفية بدورها تأخذ طريقها للبحار و المحيطات كما تغذى الأنهار و البحيرات كما يمكن حدوث العكس فتغذى البحار المياة الجوفية خاصة فى المناطق الساحلية و كذلك الأنهار و البحيرات .ينسحب الجزء الذى يتجمد على شكل ثلوج بالمناطق القطبية من دورة المياة و يضاف أليها الماء الذائب من الثلوج القطبية . حركة المياة من سطح الأرض و البحار و المحيطات الى الغلاف الهوائى و العكس لها أهميتها فى تكوين موارد المياة .
العوامل المؤثرة على حركة المياة من و الى الغلاف الجوى ( التساقط و التبخر )
1 - درجة حرارة الهواء و الضغط الجوى و سرعة و أتجاة الريح .
كلما أرتفعت درجة الحرارة يزيد التبخر و كلما أنخفضت يقل التبخر حتى تصل الى نقطة الندى فيحدث العكس و يتكثف الندى . تسبب أختلافات الضغوط الجوية حركة الهواء التى تؤثر على التبخر أما تزايد بخار الماء بالهواء فيكون سبب أنخفاض الضغط الجوى . تدل سرعة و أتجاة الريح على سرعة و أتجاة حركة بخار الماء .
2 - درجة رطوبة الهواء .
تعتبر درجة تشبع الهواء بالرطوبة العامل الثانى الهام و المكافئ لدرجة حرارة الهواء فى تأثيرة على حركة الماء من و الى الغلاف الهوائى .
3 - درجة التبخر .
التبخر هو تحول الماء من الحالة السائلة للحالة الغازية بتأثير حرارة الشمس . يقصد بالتبخر من غلاف اليابسة ثلاثة أشياء هى التبخر من سطح مياة البحيرات و الأنهار و التبخر من التربة و حتى العمق الحرج الذى لا يحدث بعدة تبخر و التبخر الناتج عن عمليات النبات الفسيولوجية و يقصد بها النتح .
المياة السطحية .
المياة على سطح البابسة من أنهار و بحيرات تكونت من المطر و الجزء الأكبر منه يجرى فى أنهار و نهيرات مكونا ما يسمى ( بالتيار السطحى )و تؤثر فية أربعة عوامل هى حجم حوض النهر و مساحة المنطقة المعرضة للمطر و كذلك الظروف المناخية من حيث كم المطر و أيضا مسامية الصخور فكلما قلت قل تسرب الماء لباطن التربة و زاد السريان السطحى و أخيرا عامل طبوغرافية الأرض الهام فكلما زادت الميول و المنحدرات قلت فرص التبخر و الترشح لباطن التربة و زادت سرعة جريان الماء بتأثير جاذبية الأرض التى هى سبب جريان الماء .
علاقة التيار السطحى بالتيار الجوفى .
تبعا للظروف المناخية و الطبوغرافية و مسامية التربة يحدث أن تغذى المياة الجوفية الأنهار و يحدث العكس فى جزء آخر من حوض النهر .
المياة فى باطن التربة ( المياة الجوفية ) .
توجد المياة الجوفية فى الطبقات الحاملة للمياة فى المسام بين حبيبات الصخور أو التربة أو توجد فى الفجوات أو الشقوق التى بالصخور . و تتواجد المياة الجوفية تحت الأرض على أعماق تتراوح بين عدة أمتار أو ألاف الأمتار تحت سطح الأرض . المياة الجوفية تحتويها طبقات أو خزانات مائية مساحتها محدودة جدا أو تصل الى ملايين الكيلو مترات المربعة . تختلف الصفات الطبيعية و الكيميائية للمياة الجوفية من منطقة لأخرى أختلافا كبيرا تبعا للظروف الطبيعية التى تتواجد بها المياة .