آب

آب

Slideshow_earth_logo_and_water

آ ب به عنوان منبع وسرچشمه حیات یکی ازاصلی ترین عوامل رشدوتوسعه درجوامع بشری وهمچنین توزیع گونه های گیاهی درسطح زمین به شمارمی آید* ازسوی دیگربخش کشاورزی که تأمین کننده اصلی غذا، این نیازحیاتی درجهان به شمارمی رود، کاملاً وابسته به منابع آبی است به طوری که بیشترین میزان مصرف آب درجهان (حدود۷۵درصد) به بخش کشاورزی اختصاص یافته است که این رقم درکشورهای درحال توسعه به بیش از۹۰درصدآب مصرفی می رسد* این درحالی است که درایران ۹۲درصد آب استحصالی ازمنابع مختلف درعرصه کشاورزی مصرف می شود و تنها کمتراز۸ درصد آن به مصارف خانگی وصنعتی می رسد* اما متأسفانه باید گفت که به دلیل رواج شیوههای آبیاری سنتی درکشورکه ازراندمان پایینی برخوردارند ، عملاً بیش از۷۵ درصدآب مصرفی دربخش کشاورزی به هدررفته ونقش مؤثری درتولیدمحصول ایفا نمی کند*
طبق آماراعلام شده درسال های اخیر به دلیل کاهش نزولات جوی درایران و برداشت بی رویه ازمنابع آب زیرزمینی ، باکاهش سالانه بیش از۳ میلیاردمترمکعب ذخیره آب های زیرزمینی روبروهستیم * همچنین متوسط سالانه آب های سطحی مورداستفاده دربخش کشاورزی بالغ بر۲۴۰میلیون مترمکعب است با مقایسه حجم کل آب مصرفی در بخش کشاورزی (یک میلیارد مترمکعب) و مساحت اراضی فاریاب زیرکشت انواع محصولات زراعی وباغی به ترتیب ۶۹۴۷۰ و۸۲۰۰۰ هکتار مشاهده می شود که سالانه به طورمتوسط ۱۲ الی ۱۳هزارمترمکعب درهرهکتاراز اراضی زراعی مصرف می شود*این درحالی است که با استفاده ازتکنولوژی ودانش روزدنیا درزمینه آبیاری می توان تاحد زیادی ازحدررفتن این منابع حیاتی وگرانقدرجلوگیری نمود* دراین راستا ترویج استفاده ازسیستم های نوین وبه نسبت کم هزینه آبیاری وبهینه سازی مدیریت ازمنابع آب امری بسیارمؤثراست*
گرچه درسال های اخیراستفاده ازشیوه های آبیاری تحت فشاررشدسریعی داشته است لیکن روش های آبیاری سطحی هنوزهم رایج ترین شیوه آبیاری دردنیاست* درایران ۹۰درصدکل آبیاری کشوربه طریق سطحی یاردیفی انجام می شود* روش های آبیاری سطحی بدلیل پایین بودن سرمایه گذاری اولیه ، هزینه کم تعمیر و نگهداری و نیاز به انرژی کمتر نسبت به روشهای آبیاری تحت فشار ، یکی از متداولترین روشهای آبیاری در دنیا می باشد* بدلیل ماهیت ذاتی روابط آب و خاک ، راندمان پایین و پیچیده بودن مدیریت آبیاری از عمده نقاط ضعف این روش به شمار می آید که این ناشی از درجه اتوماسیون پایین ، عدم امکان بکارگیری ابزار و تاسیسات اندازه گیری و کنترل جریان و از طرف دیگر نیاز به نیروی کارگری ماهر در این روش آبیاری می باشد *
پیشرفتهای اخیر در تکنولوژی روشهای آبیاری سطحی بطور قابل ملاحظه ای برتری سیستم های تحت فشار را از نظر بازدهی کاهش داده و یا در برخی شرایط از بین برده است * با توجه به مشکلات و مسائلی که در استفاده از نهرهای خاکی برای آبرسانی به مزارع وجود دارد ، ایجاب می کند تا دیگر روشهایی که برای این منظور می تواند به کار برده شود نیز مورد ارزیابی قرارگیرد تا ضمن حفظ مزایای آبیاری سطحی ، از معایب آن کاسته شود *روش های آبیاری تحت فشاراغلب باوجود راندمان بالا بامحدودیت های متعددی مواجه اند که مانع ازکاربرد وسیع آنها شده است * استفاده ازاین روش ها پیش زمینه های متعددی رامی طلبد.* ازجمله نیازبه یکپارچه سازی اراضی کشاورزی ، سرمایه گذاری کلان دولتی و خصوصی ، با صرفه ترشدن کارکشاورزی برای تولیدکننده * برخی محدودیت های ذاتی این سیستم ها نظیرعامل گرفتگی و عامل شوری به همین دلیل نیز روش های آبیاری تحت فشارتا کنون نتوانسته اند در کشور جایگزین روش های آبیاری سطحی شده ودر مقیاس وسیع مورد استقبال قرارگیرند*
چکیده:
انتقال نامناسب آب ازمحل منبع آب تامزرعه وتوزیع آن درداخل مزرعه ازمشکلات عمده روش آبیاری سطحی (ردیفی) است که امروزه راهکارهای مفیدی برای رفع آن ارائه شده است * تحقیقات نشان داده اند که بیشترین میزان هدررفتن آب دربخش کشاورزی درنهرهاوکانال های سنتی صورت می پذیرد * لوله گذاری مزارع جهت توزیع آب درردیف های کشت نیزانعطاف پذیری قابل توجهی رادرروش آبیاری ایجاد می کند، به طوری که ابتدا می توان مقدارزیاد آب رابه درون هرشیارهدایت کرد تاتمام سطح خاک مرطوب شود ، آنگاه جریان آب را آنقدرکم کردکه تنها مقدارآب لازم برای مرطوب نگاه داشتن خاک وارد شیارشود ، بدین ترتیب باتنظیم مقدارآب جاری به درون شیارها ، ایجاد روآن آب درانتهای شیاربه حداقل می رسد ومصرف یکنواخت آب درمزرعه افزایش می یابد*
استفاده از لوله های دریچه دار از جمله تکنیکهایی است که باعث حذف برخی از نقاط ضعف آبیاری سطحی گردیده است *در آبیاری با این روش ، لوله های پلی اتیلن نرم مجهز به دریچه های قابل تنظیم جایگزین نهرهای خاکی داخل مزرعه ( کانالهای درجه دار تنظیم کننده) می گردد * نتایج ارزیابی صورت گرفته در کشور های مختلف جهان اعم از استرالیا ، چین و مصر و ایران نشان می دهد که کاربرد لوله های دریچه دار در روشهای آبیاری سطحی باعث کاهش مصرف آب به میزان (۲۸-۲۵ ) درصد و افزایش راندمان کاربرد آب تا حدود ۳۰درصد نسبت به روشهای سنتی می شود *از مزایای دیگر این روش می توان به مدیریت و بهره برداری ساده ، آبشویی آسان ، ذخیره( ۵) درصدی در اراضی کشاورزی ، یکنواختی بیشتر در توزیع آب ، حفظ انرژی بدون تاثیر در بازدهی محصول و امکان استفاده از آب با کیفیت پایین ( از لحاظ فیزیکی و شیمیایی ) در آبیاری بدون آسیب رساندن به سیستم ( برخلاف سیستم های آبیاری و قطره ای ) اشاره نمود *
لوله های دریچه دار
استفاده ازلوله های دریچه دار جهت بهبود روشهای آبیاری سطحی به ویژه آبیاری ردیفی ازدهه ۱۹۶۰میلادی دردنیا رواج یافت* لوله های اولیه ازجنس آلومینیوم ساخته می شدند، اما با پیشرفت صنایع پتروشیمی و تولید مواد پلیمری و پی وی سی ، به تدریج این مواد جایگزین آلومینیوم شده وسیستمی بسیارمقرون به صرفه ، سبک وکارآمد را پدیدآوردند که قادر بود جایگزین جویها وکانال های سنتی درسیستم رایج آبیاری سطحی گردد* لوله های دریچه دار عبارت است از لوله های پلی اتیلن نرم مجهز به دریچه های قابل تنظیم که بعنوان مجاری درجه ۴ می توانند جایگزین مناسبی برای کانالهای خاکی گردند * در این سیستم آب به جای نهر خاکی در لوله جریان داشته و تلفات ناشی از نشت آب در کانالهای خاکی به حداقل خواهد رسید . این لوله ها که در کلاف های ۱۰۰ و ۲۰۰ متری ساخته می شود ، به وسیله گیره مخصوص به دهانه خروجی آبگیر و یا به یکدیگر متصل شده و در امتداد طول قطعه آبیاری به طول مناسب مستقر می گردد * لوله ها در فواصل معین مجهز به دهانه های خروجی آب ( دریچه ) می باشند و مقطع دهانه هر دریچه به وسیله کلاهک مخصوص قابل تنظیم است * بطوریکه مقدار جریان خروجی از هر دریچه را می توان متناسب با مقدار مورد نیاز ( حداکثر ۵/۲ لیتر در ثانیه ) تنظیم نمود *
نتایج و مباحث ارائه شده حاکی از این مطلب این است که استفاده از لوله های دریچه دار ابزار اصلی برای بهبود سیستم های آبیاری سطحی بشمار می آید * طراحی مناسب لوله های دریچه دار به همراه تسطیح دقیق ، می تواند یکنواختی توزیع آب و ذخیره آب آبیاری را در اراضی زراعی و باغی بهبود ببخشد * در حالیکه تولید محصول نیز در مقایسه با روش آبیاری سطحی سنتی به طور چشمگیری افزایش می یابد . بعبارت دیگر در مقابل روش های آبیاری سطحی سنتی ، سیستم لوله های دریچه دار دارای مزایای همچون یکنواختی بیشتر در توزیع آب ، کاهش مقدار آب آبیاری و همچنین حفظ انرژی بدون تاثیر در بازدهی محصول را می باشد* همچنین این سیستم دارای قابلیت فراوانی از جمله انعطاف پذیری ، بهره برداری آسان ، نیاز کم نیروی کارگری و جابجایی آسان است*
از آنجا که در بسیاری از مناطق کشور آب با کیفیت پایین ( فیزیکی – شیمیایی ) بعنوان یک منبع آب قابل دسترس برای استفاده در محصولات کشاورزی مطرح می باشد که سیستمهای آبیاری تحت فشار (قطره ای و بارانی ) بدلیل غلظت بالای مواد نمی توانند برای آبیاری با این نوع آب ها مورد استفاده قرار گیرند ، سیستم لوله های دریچه دار برای آبیاری اراضی تحت پوشش می تواند بدون کاهش راندمان و مشکلات تخریب سیستم ، برای اینگونه آبها به ویژه با غلظت مواد رسوبی با اطمینان بکار برده شود * استفاده ازلوله های دریچه دار در کشت های ردیفی دارای مزایای متعددی است که به تعدادی ازآنها می توان اشاره کرد *
۱- لوله های دریچه دار به علت کاهش نفوذعمقی وتبخیرسطحی آب حین انتقال وتوزیع درزمین های زراعی ، موجب حداقل ۳۵-۳۰ درصد صرفه جویی درمصرف آب می گردند*به این ترتیب راندمان آبیاری ردیفی به ۷۰-۶۰درصد اقزایش یافته و با حذف کانال ها وجویهای خاکی موردنیازدرآبیاری سنتی ،۱۰درصدبه سطح زیرکشت مزرعه افزوده می گردد*
۲- لوله های جدید ازجنس مواد پلیمری بسیارسبک وکم حجم بوده ، به راحتی قابل انتقال وجابه جایی هستند *می توان پس ازاتمام یک فصل کشت آنها راجمع آوری ودرمحلی نگهداری نمود ودرفصل بعد مجدداً مورد استفاده قرارداد*استفاده ازاین لوله ها نیازبه ایجاد آب بند، خرید سیفون وکارگذاشتن پلاستیک دردهانه جوی ها را برطرف می کند*
۳- درآبیاری با استفاده ازلوله های دریچه دار برخلاف جوی های سنتی ، مشکل آب بردگی و…. ایجادنشده و به علت سهولت وسرعت کاربرد، یک نفرآبیارقادراست کارسه نفر را انجام دهد* همچنین مانع ازانتقال بذروعلف هرزاز طریق جریان آب به مزرعه می شودوهزینه های خریدعلف کش، سمپاشی ودفع مکانیکی علف های هرزدرمزرعه کاهش می یابد*
۴- لوله های دریچه داراز فرسایش سطحی خاک جلوگیری می کند*به دلیل صیقلی بودن جداره داخلی لوله هاسبب انتقال سریع آب درزمین زراعی شده ، راندمان آبیاری را افزایش می دهند* نوع آب از نظراملاح و مواد نامحلول موجود درآن ، هیچ گونه تأثیری درکارکرداین سیستم ندارد* نیازی به استفاده ازموتورو پمپ نداشته ، آب با استفاده ازنیروی شیب ثقلی زمین وبا حداقل فشار ممکن درمزرعه منتقل می شود*
۵- لوله های دریچه دارقادرند عمل توزیع وانتقال کودهای شیمیایی را ازطریق جریان آب به انجام رسانده ،راندمان مصرف کود را افزایش دهند* به این طریق هزینه های خرید کود و کودپاشی درمزرعه تا۴۰درصد کاهش می یابد* همچنین مانع ازایجاد رطوبت ناخواسته درسطح مزرعه وباغ گردیده و درنتیجه ازشیوع بیماریهای قارچی ، انگلی ، و… درمزرعه ممانعت می گردد* نصب ،راه اندازی وکاربرد این سیستم بسیارآسان است و نیاز به دوره های آموزشی خاصی ندارد و هزینه تعمیر ونگهداری آن ناچیزاست *همچنین لوله ها پس ازاستهلاک قابل بازیافت بوده ، بقایای آن سبب آلودگی محیط زیست نمی گردد. این لوله ها در زراعتهای مختلف و در باغات میوه جهت آبیاری قابل استفاده است *می توان ازآنها بدون نصب دریچه وصرفا برای انتقال آب درصنایع ، کارخانه جات ، دامداریها و گلخانه ها نیز استفاده کرد* لوله های دریچه دار درمقایسه با سایرسیستم های نوین آبیاری، بسیارکم هزینه بوده واجرای آن تقریبا برای کشت تمامی محصولات زراعی وحتی درزمین های کوچک وخرده مالکی مقرون به صرفه است*
اجزای سیستم آبیاری هیدروگیت
۱)لوله های هیدروگیت ۲)اتصالات گالوانیزه جهت اتصال دولوله درامتدادیکدیگر ۳)بست ۴)دریچه: بانصب دریچه برروی لوله هادرابتدای هرردیف می توان عمل آبیاری وتوزیع آب درمزرعه رابه آسانی انجام داد* قطردریچه ها ۲اینچ ومیزان آبدهی هردریچه بین صفرتا ۲ لیتربرثانیه قابل تنظیم است* ۵) پانچ: برای سوراخ کردن لوله جهت نصب دریچه به کارمی رود* ۶) گیره انتهایی : برای مسدودکردن انتهاویا ابتدای مسیرآب درلوله ها مورد استفاده قرار می گیرد* ۷) سه راهی وچهارراهی: ازجنس ورق آهن گالوانیزه بوده وبرای تقسیم آب ویاگرفتن انشعاب ازلوله اصلی کاربرد دارد*
نحوه نصب وبکارگیری
پس ازانتخاب مناسب ترین مسیر، لازم است بسترسازی مناسب جهت پهن کردن لوله هاانجام شود*به این ترتیب که شیاری به عمق۳۵-۲۵ساتی متردر طول این مسیرحفرگردیده وازخاروخاشاک واشیا تیز و برنده کاملاً پاکسازی شود* سپس لوله ها بادقت ومطابق نقشه ازپیش طراحی شده کارگذاشته خواهندشد* جهت نصب دریچه ها ، هنگامی که آب درلوله جریان دارد، حدود cm10بالاترازخط تای لوله بافروبردن پانچ ، سوراخی ایجادکرده وپس ازخارج نمودن قسمت پیچ تنظیم ازدریچه ، دریچه رابراحتی درداخل سوراخ
ایجادشده قرارمی دهیم ،بابستن شیرتنظیم ، خروجی آب رابه اندازه دلخواه تنظیم می نماییم *بابسته شدن شیرتنظیم به هیچ عنوان آب ازدریچه ها خارج نخواهدشدوفواصل ایجاد دریچه هابه دلخواه قابل تنظیم است*
لوله های هیدروگیت قادرند ازهرنوع منبع آب اعم ازچاه ، کانال ، قنات وغیره آبگیری نمایند، اما لازم است ازاتصال مستقیم لوله هابه منبع آب فشارقوی خودداری گردد* بلکه بهتر است ابتدا آب در حوضچه آرامش ریخته وتلاطم و هوای آن گرفته شود و سپس وارد لوله گردد * برای جلوگیری ازتجمع هوادرلوله ها(به ویژه درنقاط مرتفع تر) وخروج هوای اضافی ازآن وهمچنین گرفتن انشعاب لوله ها می توان ازبشکه استفاده نمود*
بایدتوجه داشت لوله های هیدروگیت برای استفاده دراراضی سطحی با شیب ملایم طراحی شده اند واستفاده ازاین سیستم آبیاری درشیب های منفی(روبه بلندی) موجب صدمه دیدن و ترکیدگی آنهامی گردد*لوله ها درصورت نصب درداخل قنوات ازعمرطولانی تری برخورداربوده وبه دلیل عدم نفوذ عمقی و تبخیرآب ، میزان آبدهی وسرعت انتقال آب درقنات را افزایش می دهند* لوله های هیدروگیت درباغات میوه ودر زراعت های مختلف ازقبیل پنبه ،ذرت، سیب زمینی ، چغندرقند،گندم وجو وغیره قابل نصب واستفاده می باشند* قبل از آبگیری لوله ها ، ممکن است وزش باد سبب جابجایی لوله ها شود* می توان با ریختن چند بیل خاک روی لوله ها ، آنها را در جای خود ثابت نمود * پس از آبگیری ، بادهای تند نیز نمی تواند لوله ها را جابجا کند*هنگام وصل رولهای صد متری به یکدیگر و استفاده از بست جهت ثابت کردن لوله ها ، بایستی دقت شود که آب بندی کامل شود*( نشتی آب نداشته باشد)اگر در این رابطه مشکلی پیش آید زیر بست ، لاستیک یا قطعه ای از تیوپ لاستیکی نرم استفاده نمایید تا مانع از بریدگی لوله شود*
مقایسه کارایی روش آبیاری سطحی با لوله های دریچه دار
روش آبیاری سطحی (ردیفی) معمولی
روش آبیاری سطحی با لوله های دریچه دار
۱- به احداث کانال و جوی خاکی به عرض ۴-۳ متر و به طول سرتاسر مزرعه نیاز دارد*
به کانال و جوی خاکی نیازی نیست و بجای آنها می توان از لوله های دریچه دار هیدروگیت استفاده نمود*
۲- نفوذ عمقی و تبخیر سطحی آب در کانالهای و جویهای خاکی فراوان است*
نفوذ عمقی و تبخیر سطحی آب با استفاده از لوله های هیدروگیت وجود ندارد *
۳- راندمان مصرف آب حداکثر ۴۰-۳۵ درصد می باشد*
دراثر حذف کانالها و جویهای خاکی داخل مزرعه راندمان مصرف آب به بیش از ۷۰درصد افزایش می یابد*
۴- سرعت آبیاری کم است*
سرعت آبیاری بخصوص درخاک آب مزرعه بالا می باشد*
۵- آبیاری شبانه بسیار مشکل و با راندمان کمتر از روز انجام پذیر است*
آبیاری شبانه بسیار راحت و تفاوتی با راندمان آبیاری روزانه ندارد*
۶- توزیع کود در مزرعه مشکل و با راندمان پایین میسر است*
امکان استفاده از روش کود آبیاری و تزریق کود داخل شبکه و در نتیجه پخش یکنواخت آن وجود دارد *
۷- کانالها و جویهای خاکی بخصوص وقتی خیس و گل آلود باشندمانعی درجهت رفت و آمد تراکتور و ادوات کشاورزی خواهند بود*
به علت حذف جویهای خاکی ، رفت و آمد تراکتور و ادوات کشاورزی بسیار آسان خواهد شد*
۸- آبیاری با استفاده از پلاستیک و سیفون و غیره مشکل است*
سهولت آبیاری فقط با باز و بسته کردن دریچه های هیدروگیت امکان پذیر می گردد *
۹- بذر علفهای هرز توسط جویهای خاکی داخل مزرعه در سرتاسر مزرعه منتشر خواهد شد *
به علت حرکت آب درداخل لوله هیدروگیت بذر علفهای هرز در مزرعه پخش نخواهد شد *
۱۰- در پایان فصل کانلها بهحال خود رها شده ودر اول کار سال بعد باید لایروبی شود*
می توان درپایان فصل ، لوله ها راجمع آوری ودرمحل مناسب نگهداری نمود، تادرفصل کشت بعدی مجداً نصب وازآن استفاده گردد *
شش فاکتور اصلی در سیستم آبیاری لوله ای
۱- تقریباً ۲۵ تا ۳۰ درصد صرفه جویی در مصرف آب و انرژی*
۲- تقریباً ۳۰ درصد صرفه جویی در مصرف کود *
۳- تقریباً ۴۰ درصد صرفه جویی در هزینه های کارگری *
۴- تقریباً ۱۰ درصد محصول بیشتر به لحاظ آبیاری مناسب *
۵- کاهش مصرف علف کش ها *
۶- راحتی بکارگیری ماشین آلات در مزارع به لحاظ اینکه مانعی در سطح مزرعه وجود ندارد*
این در حالی است که شما می توانید در سیستم آبیاری لوله ای اگر چنان چه به آبهای زیر سطحی که به خودی قابل پمپاژ نباشد دسترسی ندارید می توان از طریق پمپ کردن ,آب را در داخل لوله جریان داد *
http://www.shfler.com/

دشت های کشور وضع بسیار وخیمی دارند/ توسعه بر مبنای امکانات مشکلات را مهار می کند

وزارت نیرو اعلام کرد: ۸۵ درصد از مساحت کشورمان خشک است و با رشد جمعیت و صنعت، میزان مصرف آب از کنترل خارج شده است. لذا شرایط آبی ایران نه تنها خوب نیست بلکه بحرانی و وخیم است.

این حقیقتی است که در ماه های گذشته و در پی هشدارهای برخی کارشناسان و خشک شدن پی در پی سدها و تالاب های کشور همگی کمابیش به آن پی برده ایم.

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی شبکه خبر، مهندس مصطفوی، مدیر کل دفتر حفاظت و بهره برداری منابع آب ایران، و محمدجواد بلورچی، مدیرکل مخاطرات زمین‌ شناختی، به ترتیب به عنوان میهمان حضوری و تلفنی برنامه «پیشخوان خبر» شبکه خبر، به پرسش ها و دغدغه ها در این بخش مهم و حیاتی پاسخ دادند.

مجری: وزارت نیرو اعلام کرده که ذخایر راهبردی آب در کشور منفی شد. درباره این خبر و آمار و ارقام مربوط به آن بیشتر برای ما توضیح دهید.

مهندس مصطفوی، مدیر کل دفتر حفاظت و بهره برداری منابع آب ایران:

* منابع آب زیرزمینی در کشور پهناورمان جایگاه ویژه ای دارد و حتی می توان گفت تمدن ایران نیز به این منابع وابستگی شدیدی دارد.

*در حال حاضر بیش از ۵۵ درصد از مصرف آب کشور از آب های زیرزمینی تامین می شود و حتی در برخی استان ها این میزان از هفتاد درصد فراتر می رود.

* در مصارف آب شرب، بیش از ۶۳ درصد از مصرف آب کشور از منابع زیرزمینی تامین می شود و در بخش روستایی این میزان بیش از هشتاد درصد است.

* در طول سال های گذشته شاهد کاهش منفی در این آمار هستیم. متاسفانه در سال های گذشته شاهد کاهش این منابع هستیم، به طوری که آمارها نشان می دهد بیش از ۱۱۰ میلیارد متر مکعب اب از دست رفته است و شرایط وخیمی را در  بسیاری از دشت های کشور به وجود آورده است.

* آثار و رخنمونه های این فروریزش به صورت «فروچاله ها» بروز کرده است؛ حفره های بسیار بزرگی که در سطح چندین هکتار بروز می کند و به صورت عمومی به صورت چاه های بسیار عمیقی در دشت ها دیده می شود یا شکاف هایی که بروز کرده است. اینها خطرات بسیاری را برای ساختارهای زیربنایی کشور را تهدید می کند، حتی شرایط سکونت را برای مجموعه مشکل خواهد کرد.

* زمانی که توسعه بر مبنای امکانات موجود باشد، بسیاری از مشکلات و مواردی را که گفتم، بروز نخواهد کرد. اگر بنابر جمعیت، توانیم رشد مصرف و برداشت آب ها را مهار کنیم، این مشکلات بروز نخواهد کرد.

*اگر برنامه ریزی برای صنعت صورت می گیرد، می بایست بر اساس موجودی منابع آب و اقلیم منطقه باشد. یعنی اگر می خواهیم صنایع یا طرحی نیازمند آب فراوان راه اندازی کنیم، می باید به این موضوع ها توجه کنیم و بر اساس آنها کار را آغاز کنیم وگرنه مشکل ساز خواهد شد. در این میان برداشت های غیر مجاز آسیب فراوانی به منابع آب وارد کرده است.

 

محمدرضا بلورچی، مدیرکل مخاطرات زمین‌ شناختی،:

محمدرضا بلورچی، از مدیریت مخاطرات، میهمان تلفنی برنامه «پیشخوان خبر» شبکه خبر - 20 اردیبهشت 1394

+ بیش از ۱۰ سال است در حال بررسی مسئله فرونشست در دشت های کشور هستیم. اتفاقی که افتاده این است که در ۳۰ – ۴۰ سال گذشته، بیش از تغذیه آبخان ها، برداشت از آنها صورت گرفته است. در نتیجه این منابع به پدیده ای که به فرونشست موسوم است، دچار شده اند.

 

* مشکلی که از این پدیده ناشی می شود این است که آبخان ما را برای همیشه از میان می برد و یک مشکل خشکسالی یک ساله یا دو ساله نیست.

* آنچه را امروز می بینیم و در آینده می بایست در انتظار آن باشیم، از میان رفتن آبخان ها، خشک شدن چاه ها و کم آب تر شدن تمام سفره های آب زیرزمینی در بیشتر دشت های کشور است.

+ این وضع قابل پیشگیری بوده و هم اکنون نیز به شرط آنکه تغییری اصولی در رویکرد برداشت از منابع آب زیرزمینی ایجاد نکنیم، نخواهیم توانست با خشکسالی هایی که پیش بینی ها نشان می دهد در انتظار ماست، رو به رو شویم.

* اگر با این مشکل با منطق و اصولی برخورد نکنیم، مشکلاتمان در این زمینه و نگرانی ها از کم آبی و خشکسالی روز به روز بیشتر خواهد شد.

+ متاسفانه با بارندگی ها این چند وقت گذشته یا با بارندگی هایی که به پرشدن ذخیره سدهای ما بینجامد یا حل شدن لحظه ای مشکلات ما کمکی به حل مشکل ما نمی کند.

+ اگر بخواهم از دشت هایی که این مشکل در آنها بروز کرده، نام ببرم، شمار آنها به پنجاه دشت می رسد؛ دشت جنوب تهران، دشت ورامین، دشت های سمنان، شاهرود و گرمسار، دشت مشهد، دشت زرند، دشت کرمان، دشت نیشابور، دشت های پیرامون دریاچه ارومیه مثل دشت سلماس و دشت شبستر همگی نشانه های فرونشست زمین را نشان می دهند.

* یکی از نشانه های فرونشست زمین، بیرون زدن تاسیسات سرچاهی است. یکی دیگر از این نشانه ها، ترک خوردن زمین های کشاورزی است؛ اکنون کیلومترها از دشت نیشابور ترک خورده است که پیش از عید (نوروز ۹۴) وجود نداشت. اینها نتیجه برداشت غیر مجاز از منابع زیرزمینی این دشت ها در ۴۰ سال گذشته است.

مهندس مصطفوی، مدیر کل دفتر حفاظت و بهره برداری منابع آب ایران:

مهندس مصطفوی - در برنامه «پیشخوان خبر» با محور کمبود آب و مشکل دشت های ایران - 20 اردیبهشت 1394

* ما تمدنی که در ایران داریم با همین کمبود منابع آب شکل گرفته و قنات ها و کاریزها ( آب انبارها) نمونه هایی از وجود این مشکل در ایران است که با مدیریت صحیح می توان آنها را از سرگذراند. اگر ما درک درستی از مشکل نداشته باشیم و مدیریت صحیحی در پیش نگیریم، مشکلاتمان در کنار روند فزاینده رشد جمعیت کشور، بیشتر خواهد شد.

تشکیل آب زیر زمینی

تشکیل آب زیرزمینی 

منشا اصلی آب زیرزمینی بارش است. آب باران ممکن است مستقیما به زمین نفوذ کند یا آنکه ابتدا به صورت رودخانه جریان یافته ، یا به‌صورت آب ساکن و دریاچه درآمده و بعد به تدریج وارد زمین شود.
قسمتی از آبهای زیرزمینی بر اثر ذوب برف و یخ موجود در سطح و نفوذ طبیعی آب حاصل به داخل زمین تامین می‌شود. به کلیه آبهای فوق اصطلاحا «آب جوی» گفته می‌شود.قسمتی از آب زیرزمینی که از زمان تشکیل رسوبات در آنها به تله افتاده‌اند «آب محبوس» یا «آب فسیل» نامیده می‌شود. بخش ناچیزی از آبهای زیرزمینی نیز ممکن است بر اثر فرآیندهای درونی و از ماگمای در حال سردشدن حاصل شده ‌باشد. این آبها چون برای اول بار وارد چرخه طبیعی آب می‌شود «آب جوان» نام دارند.
محل استقرار آب زیرزمینی آب جوی پس از ورود به زمین ، فضاها و منافذ موجود در خاک را اشغال می‌کند. منافذ موجود در خاک اغلب کوچک و در ارتباط با هم‌اند. در سنگها ، درزها و شکستگیهایی وجود دارد که فضاهای لازم را برای آب زیرزمینی به‌وجود می‌آورد. گاهی در بعضی از سنگها فضاهای خالی بزرگی یافت می شود. در پاره‌ای از سنگها منافذ سنگ ممکن است باهم ارتباط نداشته ‌باشند و در نتیجه آب در درون سنگ قادر به حرکت نباشد
تقسیم‌بندی منافذ موجود در سنگها از نظر نحوه تشکیل
۱)منافذ اولیه : مجموعه فضاهای خالی است که همزمان با تشکیل سنگ در آن بوجود آمده است، مثل فضاهای موجود در بین دانه‌ها در یک سنگ رسوبی.
۲)منافذ ثانوی : فضاهایی خالی است که در نتیجه فرآیندهایی که پس از تشکیل سنگ به‌روی آن اثر کرده ، ایجاد شده‌اند. مقدار فضاهای خالی را باکمیت «تخلخل» بیان می‌کنند.
بنابراین تخلخل عبارتست از درصد حجم فضاهای خالی موجود در یک سنگ یا خاک ، به حجم کل آن ، میزان تخلخل در سنگها و رسوبات مختلف متفاوت است و از نزدیک صفر تا بیش از ۵۰ درصد تغییر می‌کند.
مقدار تخلخل در سنگها به عوامل گوناگونی بستگی دارد. در مواد رسوبی دانه‌ای ، تخلخل به شکل و نحوه قرار گرفتن دانه‌ها و ذرات تشکیل دهنده سنگ و درجه جورشدگی ، سیمان‌شدگی و تراکم سنگ بستگی دارد. در سنگهای متراکم ، انحلال ثانوی قسمتی از کانیهای سنگ بوسیله آبهای نفوذی و شگستگیهایی که بعدا در سنگ ایجاد می‌شود نیز در مقدار تخلخل موثر است. مواد رسوبی تخریبی ، بخصوص رسوبات آبرفتی ، از نظر تشکیل مخازن آب زیرزمینی بیشترین اهمیت را دارند.
توزیع قائم آب زیرزمینی با بررسی نحوه توزیع قائم آب در زیر زمین دو منطقه مجزا را می‌توان مشخص کرد. یکی «منطقه تهویه» در بالا و دیگری «منطقه اشباع» در زیر. در منطقه تهویه قسمتی از منافذ ، از آب و قسمتی از هوا پرشده است.
ولی در منطقه اشباع تمام منافذ سنگ یا خاک بوسیله آب اشغال شده‌است. سطح فوقانی منطقه اشباع را اگر با لایه نفوذ ناپذیری محصور نشده باشد «سطح ایستایی» می‌گویند.
منطقه تهویه به تدریج که آب از سطح به داخل زمین نفوذ می‌کند بخشی از آن پیش از رسیدن به منطقه اشباع ، به‌علت جاذبه مولکولی بین آب و سنگ و همچنین جاذبه بین خودذرات ، علی‌رغم نیروی جاذبه زمین ، به‌صورت معلق می‌ماند. این آب را اصطلاحا «آب معلق» می‌نامند.
منطقه تهویه را می‌توان به سه منطقه کوچکتر تقسیم کرد:
۱) منطقه آب خاک :
این منطقه در مجاورت سطح زمین قرار گرفته و دربرگیرنده ریشه گیاهان است و آب لازم برای گیاهان را تامین می‌کند. قسمتی از آبی که وارد این منطقه می‌شود بوسیله گیاهان مصرف می‌گردد، بخشی بر اثر تبخیر به اتمسفر باز می‌گردد و بقیه از آن عبور می‌کند و به قسمتهای پایینتر می‌رود.
آبهای موجود در منطقه آب خاک را به ۳ گروه می‌توان تقسیم کرد:
۱)آب هیگروسکوپی :
رطوبتی است که مستقیما از هوا جذب می‌شود و ورقه نازکی بر روی ذرات خاک تشکیل می‌دهد. این رطوبت فرورفتگیها و شیارهای میکروسکوپی ذرات را پر می‌کند. چون نیروی چسبندگی هیگروسکوپی به ذرات خیلی زیاد است، نمی‌تواند مورد استفاده گیاهان قرار گیرد. اینرطوبت با بخار آب موجود در هوا متعادل می‌شود و فقط با حرارت قابل دفع است و بوسیله نیروی مویی یا نیروی گرانی حرکت نمی‌کند.
۲)آب موئین :
بصورت ورقه‌های نازک ممتدی ذرات خاک را احاطه می‌کند. این آبها بر اثر خاصیت کشش سطحی نگهداشته می‌شوند و توسط نیروی موئین حرکت می‌نمایند. آب موئین می‌تواند مورد استفاده گیاهان واقع شود.
۳) آب ثقلی :
آبی است که تحت اثر نیروی گرانشی از میان منافذ سنگ و خاک به حرکت در می‌آید.
۲)منطقه میانی :
در زیر منطقه آب خاک قرار گرفته و آب در آن به علت جاذبه مولکولی بصورت معلق است، مگر زمانی که آب باران یا آبهای نفوذی دیگر به آن می‌رسد، که در این صورت آب اضافی به ‌طرف پایین حرکت می‌کند. ضخامت منطقه میانی به‌ شرایط محلی بستگی دارد و در مناطق خشک ، مثل مناطق مرکزی ایران ، ممکن است به صدها متر برسد در حالیکه در مناطق مرطوب ، مثل بخشهایی از جلگه گیلان ، ممکن است اساسا وجود نداشته ‌باشد.
آبهایی که به علت نیروهای بین مولکولی در منطقه میانی نگهداشته می‌شوند، به «آب پوسته‌ای» معروف‌اند. آب هیگروسکوپی و پوسته‌ای تنها بر اثر تبخیر و میعان از خاک خارج می‌شوند.
۳) منطقه موئینه :
در مجاورت و بلافاصله در روی سطح آب زیرزمینی قرار دارد. در این محل آبهای زیرزمینی به علت خاصیت موئینگی از مجاری نازک موجود در سنگها یا رسوبات به طرف بالا کشیده می‌شوند. مقدار صعود آب به قطر این مجاری نازک بستگی دارد. هرچه رسوبات دانه‌ریزتر و در نتیجه منافذ و مجاری نازکتر باشند، آب بیشتر بالا خواهد رفت. ضخامت منطقه موئینه معمولا بین چند سانتیمتر تا ۲ الی ۳ متر است.
منطقه اشباع
بخشی از زمین است که در آن همه منافذ سنگ یا خاک از آب پرشده است. منطقه اشباع منبع واقعی آب زیرزمینی است. سطح فوقانی منطقه اشباع که در آن فشار آب مساوی فشار اتمسفر است «سطح ایستایی» یا سطح «ایستایی استاتیک» گفته می‌شود. عمق سطح ایستایی متغیر و به مقدار بارش و وضع زمین شناسی منطقه بستگی دارد. نوسانات سطح ایستایی در طول سال به مقدار تغذیه منبع زیرزمینی و تخلیه آن بستگی دارد. حد پایین منطقه اشباع را معمولا سنگهایی با نفوذپذیری نسبی کمتر تشکیل می‌دهد که اصطلاحا «سنگ بستر» نامیده می‌شوند.

چرخه ي اب

اگرچه کره زمین ، دنیایی است که سه چهارم سطح آن را آب پوشانده و حجم آب آن به 3/1 میلیارد کیلومتر مکعب می رسد ، ولی باید دانست که از کل آب موجود در جهان ، تنها بخش بسیار کم آن ، یعنی حدود 33 میلیون کیلومتر مکعب شیرین بوده و برای موجودات خشکزی قابل استفاده است. بخش اعظم این مقدار آب شیرین ، به صورت کلاه های یخی در عرض بالای جغرافیایی وجود دارد که با تکنولوژی امروزی بهره برداری از آن ، اگر غیرممکن نباشد ، با هزینه زیادی همراه خواهد بود. آنچه که باقی    می ماند ، حدود 4 میلیون کیلومتر مکعب (معادل 3/0 % کل آب موجود در جهان) آب است که قابل بهره برداری و مصرف می باشد. به بیان دیگر جمعیت 6 میلیارد نفری کنونی کره زمین ، بیش از 6 میلیون کیلومتر مکعب آب در اختیار ندارد. اگرچه برخی از کشورهای جهان در زمینه فنون مربوط به شیرین کردن آبهای شور و یا تصفیه و استفاده دوباره از آبهای آلوده ، موفقیت های زیادی داشته اند ، با این وجود این قبیل اقدامات ، هم بسیار پرهزینه اند و هم اثرات تخریبی زیست محیطی زیادی را در پی دارند. با این حساب روشن است که فراوانی آب در جهان تصوری است باطل.

  ساختمان ملکولی آب

 آب با تمام اهمیت و نقشی که در طبیعت و زندگی موجودات زنده و انسان دارد ، تنها از دو عنصر هیدروژن و یک عنصر اکسیژن (H2o) ساخته شده و فرمول شیمیایی آن بسیار ساده است. طرز قرارگیری و ارتباط بین دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به گونه ای است که اگر خط راستی از مرکز اتم های هیدروژن به اتم اکسیژن بکشیم ، زاویه بین این دو خط 1050 می باشد. بدین ترتیب اتم های هیدروژن در یک طرف اتم اکسیژن نسبت به طرف دیگر آن به یکدیگر نزدیکترند ، از سوی دیگر نیروی کششی که از هسته اتم اکسیژن به هسته اتم هیدروژن ها وارد می آید ، به دلیل بزرگی و سنگینی هسته اکسیژن ، به مراتب بیشتر از نیرویی است که از هسته اتم های هیدروژن بر اتم اکسیژن وارد می شود. در اثر این کشش مداوم هسته اکسیژن ، مدار مشترک بین اکسیژن و هیدروژن ها به یکدیگر نزدیکتر شده و لذا در قطبی از مولکولهای آب که هیدروژن ها به یکدیگر نزدیکترند ، قطب مثبت و طرف دیگر آن قطب منفی خواهد بود (شکل 1-1) در نتیجه آب به صورت مولکول دوقطبی در می آید. اجسامی که دارای مولکول دوقطبی هستند در طبیعت در فعل و انفعالات شیمیایی با قدرت بیشتری عمل می کنند.

 گرما و درجه حرارت

 اتمها و مولکولهای هر ماده ، گاز ، مایع و جامد ، همواره در حال حرکت می باشند. بدین ترتیب هر اتم یا مولکول ، دارای مقدار معینی از انرژی جنبشی بوده که برابر است با نصف حاصلضرب جرم جسم (m) در مجذور سرعت (v) آن (Ek = 2 m v2  انرژی جنبشی). حتی اجسام جامد که اتم ها و مولکولهای آنها کاملا متراکم بوده و در محلهای خود مستقر هستند و مانند گازها و سیالات نمی توانند از نقطه ای به نقطه دیگر ، جابجا شوند ، نیز دارای انرژی جنبشی اند. این انرژی جنبشی در جسم آنها ایجاد حرارت و گرما        مینماید

گرما ، سنجشی برای کل انرژی جنبشی اتمها و مولکولهای هر جسم می باشد. مجموع گرما در مقیاس کالری اندازه گیری می شود. یک کالری مقداری از گرماست که برای بالا بردن حرارت 1 گرم از آب به اندازه 1 درجه سانتیگراد ، یعنی 5/14 به 5/15 درجه سانتیگراد ، مصرف می شود.

 درجه حرارت ، شاخصی برای سنجش متوسط انرژی جنبشی اتمها و مولکولهای جسم     می باشد. درجه حرارت را بر حسب کلوین ، فارنهایت و سانتی گراد(سلزیوس) ، نشان     می دهند. هرقدر یک ماده سردتر باشد ، بدیهی است که حرکت مولکولها و اتمهای آن کندتر می باشد. بالعکس ، هرقدر جسم گرمتر باشد ، به معنی حرکت بیشتر مولکولها و اتمهای جسم است.

 فرق بین گرما و درجه حرارت را می توان با یک مثال ساده تا حدودی روشن ساخت. آب موجود در یک ظرف کوچک که در حال جوشیدن است را با آب یک استخر در حیاط منزل مقایسه کنید. مولکولها و اتمهای آب در ظرف در حال جوش ، دارای انرژی جنبشی خیلی زیادتری از مولکولها و اتمهای آب استخر می باشد. ولی کل انرژی جنبشی موجود در آب استخر به مراتب بیشتر از آب ظرف است.

  تغيير حالت آب

آب در طبیعت به سه شکل جامد ، مایع و بخار ظاهر می شود. هنگامی که به شکل جامد است ، به صورت یخ در می آید و وقتی به شکل بخار است گازی شکل است. یخ خالص در صفر درجه سانتیگراد ذوب می شود و آب خالص در 100 درجه سانتیگراد ، در فشار هوای استاندارد (76 سانتیمتر جیوه) به جوش می آید. وقتی درجه حرارت هوا آنقدر کم می شود که به زیر نقطه شبنم می رسد ، بخار آب متراکم گشته و به مایع تبدیل می شود ؛ و هنگامی که آب مایع ، گرما از دست می دهد ، درجه حرارت به نقطه انجماد می رسد و یخ تشکیل می گردد (شکل 2-1).

 برای تغییر آب خالص از حالت جامد (یخ) به مایع در صفر درجه سانتیگراد ، برای هر گرم یخ به 80 کالری گرما نیاز است. در این حالت ، درجه حرارت محیط تغییر نمی کند بلکه تغییری در حالت فیزیکی آب برای شکستن پیوند هیدروژنی ، به وجود می آید. برای برگشت این فرآیند ، یعنی از حالت مایع به یخ ، نیز نیاز به جابجایی 80 کالری گرما         می باشد. این گرفتن یا از دست دادن گرما در طبیعت به زمان نیاز دارد. یک دریاچه به سرعت یخ نمی زند ، حتی اگر درجه حرارت سطح آب آن به صفر درجه سانتیگرادبرسد. همچنین یخ ، به سرعت در مراحل اولیه افزایش گرما ، فورا ذوب نمی شود.

 برای تغییر حالت از مایع به بخار ، به 540 کالری گرما نیاز است ، تا 1 گرم آب را به بخار در 100 درجه سانتیگراد تبدیل نماید. گرمای مورد نیاز برای تغییر حالت از مایع به بخار ، گرمای نهان تبخیر1 نامیده می شود. آب می تواند همچنان در حالت مایع در حالت .c100 باقی بماند ، وقتی که فشار ، بیشتر از یک اتمسفر می شود. تحت شرایط معینی این امکان وجود دارد که آب در زیر صفر درجه نیز همچنان مایع باقی بماند و یا یخ مستقیما به بخار و یا آب در زیر 100 درجه به جوش آید که آن را حالت تصعید شدن آب می گویند.

 ظرفيت گرمايش يا گرمای ويژه آب

گرمای ویژه مواد ، کمینی از گرماست که جسم نیاز دارد تا به اندازه یک واحد درجه حرارت ، در یک واحد مواد ، تغییر ایجاد کند. ظرفیت گرمایی آب ، 1 کالری به ازای هر گرم در درجه سانتیگراد است (cal/g/.c). این ارقام به مراتب بیشتر از اغلب سیالهاست ، این به دلیل پیوند هیدروژنی گسترده آب است. انرژیی که لازم است پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب را بشکند ، در سیالهای دیگر مستقیما توسعه یافته و سبب حرکت مولکولی و تغییر درجه حرارت می شود. تنها در آمونیاک ، ظرفیت گرمایی ویژه ، از آب بیشتر بوده و رقم 13/1 را نشان می دهد.

 کشش سطحی

 نیروی چسب مولکولی به کشش سطحی وابسته بوده و سنجشی بر این است که با چه دشواری سطح یک سیال کشیده یا شکسته می شود. در سطح بین هوا و آب ، مولکولهای آب با یکدیگر ردیف می شوند و پیوند هیدروژنی وسیعی بین مولکولهای سطحی با مولکولهای زیر خود برقرار می سازند. این نظم مولکولهای آب ، یک قشر نازک و ارتجاعی در سطح آب بوجود می آورد که در حین پرکردن دقیق یک لیوان متجلی        می گردد. به این صورت که لبه برآمده در لیوان بوجود می آورد ولی آب آن نمی ریزد؛ و یا دیده می شود که حشرات با پاهای بلند خود ، روی آب راه می روند. این وضعیت به این دلیل ممکن می شود که یک کشش سطحی  زیادی  در  آب  وجود  دارد.  با  افزایش

 1- Latent heat of evaporation

 میزان نمک آب ، کشش سطحی افزایش می یابد. همچنین کاهش دمای آب ، سبب افزایش کشش سطحی می شود و بالعکس.

 چگالی يا وزن مخصوص آب

 به طور کلی ، چگالی بعنوان جرم بر واحد حجم تعریف می شود ، و چگالی آب معمولا بر حسب گرم به ازای سانتیمتر مکعب (g/cm3) بیان می گردد. چگالی آب در 4 درجه سانتیگراد ، یک گرم بر سانتیمتر مکعب است. به همین دلیل یک مکعب از آب خالص با یک سانتیمتر طول ، یک سانتیمتر عرض و یک سانتیمتر ارتفاع ، دارای یک گرم وزن یا یک گرم بر سانتیمتر مکعب چگالی است. وزن مخصوص آب دریا به دلیل شوری آن ، بیشتر بوده و در 4 درجه سانتیگراد به 0278/1 گرم بر سانتیمتر مکعب می رسد.

 خاصیت انتقال دهندگی انرژِی

 آبهای شیرین ، یا شور انتقال دهنده انرژی می باشند. انرژی ممکن است به صورت گرما ، نور ، یا صوت باشد. وقتی یک نقطه از آب گرم می شود ، آن را به نقطه دیگر منتقل     می سازد. نور تا عمق نسبتا زیادی (200 متری) در آب نفوذ می کند و مورد استفاده موجودات زنده واقع می شود. امواج صوتی نیز در آب نفوذ نموده و در آن به حرکت در می آیند. با استفاده از انعکاس امواج صوتی است که می توان پستی و بلندی زیر آب اقیانوسها را مطالعه کرد.

 خواص شيميايی آب

 اسيدی يا بازی بودن آب (pH)

 pH آب نشان دهنده توانایی یا غلظت یون1 هیدروژن (H+) در آب است. هر مولکول آب به دو یون H+  و هیدروکسیل OH- ، یونیزه می شود (H2O <=> OH- + H+) . حاصلضرب آنها مقداری است ثابت [H+] × [OH-] = K. در آب خنثی یا بدون املاح ، تعداد یونهای هیدروژن و هیدروکسیل برابر بوده و pH  آن رقم 7- 10 را نشان می دهد. این رقم به معنی این است که در هر لیتر آب به اندازه  7- 10 گرم یون هیدروژن وجود

 1- به اتمهای دارای بار الکتریکی یون می گویند

 دارد. حال چنانچه بر مقدار املاح آب افزوده شود ، بسته به نوع نمک ، مقدار H+ افزایش

 یافته و یا کم می شود. این کم و زیاد شدن pH ، واکنش شیمیایی آب را تضعیف یا تشدید می کند. به طوری که بعضی از فعل و انفعالات شیمیایی تنها در محیطهای مشخصی از pH  صورت می گیرند. به همین دلیل سنجش pH  روشن کننده محیطی است که در آن واکنش شیمیایی انجام می شود.

 قدرت حل کنندگی آب

 مولکولهای دوقطبی آب ، عامل اصلی قدرت حل کنندگی آن بوده و آب را قادر به حل کردن انواع مختلف کانیها و مواد می نماید. در یک لیوان آب ، مولکولهای دوقطبی به صورت خوشه ای به دنبال هم؛و تا حدودی مرتبط به هم قرار می گیرند. حال اگر قطعه ای نمک طعام در لیوان قرار گیرد ، مولکولهای آب در برابر کاتیونها1 (Na+)  و آنیونهای2  (CI-)  نمک طعام به گونه ای قرار می گیرند که قطب منفی هر مولکول آب به طرف یون مثبت یا سدیم و قطب مثبت هر مولکول به طرف یون منفی یا کلر هدایت می شود و آنها را به طرف خود می کشند. از آنجائی که نیروی کششی آنها بیشتر از نیروی اتصال بین آنیونها و کاتیونهای بلور نمک طعام است ، در نتیجه ارتباط بین آنیونها و کاتیونهای بلور نمک طعام گسیخته شده و نمک در آب حل می شود.

 1-     به یون های دارای بار مثبت کاتیون گویند

 2-     به یون های دارای بار منفی آنیون گویند

 هدايت الکتريکی1 و باقيمانده خشک

 آب مقطر ، جریان الکتریسیته را به مقدار بسیار اندک هدایت می کند. ولی آب معمولی که در آن انواع مختلف نمک وجود دارد ، بخوبی جریان الکتریسیته را هدایت می نماید. زیادی یا کمی جریان ، به زیادی و کمی نمک محلول بستگی دارد. قدرت هدایت الکتریسیته آب را EC  آب می نامند. وقتی که آب از درون خاک یا سازند زمین شناسی عبور می کند ، مقداری از نمکهای قابل حل آن را در خود حل کرده و از محل دور        می سازد. مقدار مواد حل شده در یک نمونه آب را می توان با تبخیر کردن آن به دست آورد و تحت عنوان کل مواد محلول یا باقیمانده خشک بر حسب میلی گرم در لیتر ارائه داد.

 1- Conductivity

 اثر آب بر فلزات

 به گونه ای که قبلا آمده ، آب یونیزه می شود و با فلزات ترکیب شده و ایجاد باز می کند. در اثر این ترکیب گاز هیدروژن آزاد می گردد.

 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑

 اثر آب بر شبه فلزات

آب بر شبه فلزات نیز ، همانند فلزات اثر کرده ، اسید و گاز تولید می کند.

 CI2 + H2O ↔ CIOH ↔ 2CIH + ½ O2

  اثر آب بر نمکها

 آب بر نمکها اثر کرده و موجب حل شدن آنها می شود. رابطه شیمیایی آن در مورد حل شدن سنگ آهک در آب ، به صورت زیر است :

 CaCO3 + H2CO3 ↔ Ca(CO3H)2

 چرخه آب در طبيعت

 آب در کره زمین ، همواره در حال چرخش به سر می برد که در آن ، مسیرها و مراحل گوناگون وپیچیده ای را طی می کند و به حالت اول برمی گردد. به این گردش چرخه ای آب ، یعنی تبدیل از حالتی به حالت دیگر و برگشت از نقطه ای به نقطه دیگر ، اصطلاحا سیکل هیدرولوژی یا چرخه آب در طبیعت گفته می شود.

 در این شکل پیداست که در اثر تابش انرژی حرارتی خورشید ، مقداری آب از سطوح : دریاها ، دریاچه ها ، رودخانه ها و خاک ، به صورت تبخیر (E)،وبخشی نیز از روزنه های برگ درختان و گیاهان ، به شکل تعرّق ، به سوی جو بر می گردد. بخار آب در جو به شکل ابر درآمده و آب موجود در ابرها نیز طی فرآیند پیچیده ای ، سرانجام به صورت قطره های باران و برف (P) مجددا به زمین بر می گردد. مقداری از باران در حین ریزش و بخشی دیگر پس از فرودآمدن به سطح زمین ، طی پدیده تبخیر ، و کمی هم از سطح برگ و ساقه درختان ، بدون اینکه به سطح زمین برسد ، طی یک پدیده مجددا به جو      بر می گردد.

 بخشی از نزولات جوی پس از فرود در زمین نفوذ می کند (I) و قسمتی از آن نیز ، در سطح زمین و در جهت شیب به حرکت درآمده و جریان سطحی (R) نام می گیرد. باید دانست که همه مراحل چرخه آب به یکدیگر پیوسته بوده و مکمّل یکدیگر می باشند. شکل ریاضی سیکل هیدرولوژی را می توان به صورت رابطه زیر نشان داد.

 P = E + R + I

 در مورد چرخه آب در طبیعت ، ذکر دو نکته ضروری است : یکی این که عامل اصلی چرخه آب در طبیعت ، ناشی از موقعیت زمین در منظومه شمسی است. زیرا اگر زمین در فاصله 150 میلیون کیلومتری خورشید قرار نمی داشت ، آب هرگز به شکل های کنونی آن یعنی گاز ، مایع و جامد ، پدیدار نمی شد. برآورد شده که اگر زمین نزدیکتر از 134 میلیون کیلومتری خورشید قرار می داشت ، همه آب موجود در آن ، به بخار تبدیل       می شد.برعکس اگرزمین در فاصله بیش از 166 میلیون کیلومتری خورشید قرار می داشت عصر یخ هرگز پایان نمی یافت. بدین ترتیب روشن است که قرار گرفتن زمین در فاصله مشخصی از مرکز حرارتی و درخشان منظومه شمسی ، یعنی خورشید ، سبب ایجاد چرخه آب در طبیعت می شود.

توزيع آب در جهان

 آب در کره زمین به طور یکنواخت توزیع نشده است ، زیرا زمین یک سیاره کاملا هموار نیست ، در غیر اینصورت ، به زیر قشری حدود 3 کیلومتر آب ، فرو می رفت. وجود پستیها و بلندیها در نقاط مختلف زمین ، سبب شده است که آب در مناطق فرورفته آن تجمع یافته و به صورت گسترده ؛ دریاچه ها ، دریاها و اقیانوسها را بوجود آورد. ضمنا در بعضی از مناطق که دارای آب و هوایی مرطوب می باشد ، مقدار آب ، چه سطحی و چه زیرزمینی ، بیشتر از مناطق خشک است.

 در جدول زیر مقادیر تخمین آب در موجود در جهان آمده است. از جدول پیداست که نزدیک به 97% کل آبهای موجود در جهان ، به صورت آب شور در دریاها و اقیانوسها متمرکز است. مجموع آب شیرین رقم 5/2 % را نشان می دهد و بخش اعظم آبهای شیرین، یعنی 7/1 درصد آن به صورت یخهای قطبی یافت می شود که استفاده از آن ، ممکن و توجیه پذیر نیست. بدین ترتیب ، کل آب شیرین قابل دسترس برای بشر حداکثر حدود 7/0 الی 8/0 درصد می باشد و این نگران کننده است که کل جمعیت جهان باید با این مقدار آب شیرین کم کنار آید. نگرانی هنگامی بیشتر می شود که جمعیت جهان هرساله روبه فزونی می رود و نیاز آبی آن افزایش می یابد ، ولی از سوی دیگر حجم آب شیرین در جهان ثابت باقی می ماند. اگر هم با کمک فناوری پیشرفته بتوان آب شور دریاها و اقیانوسها را شیرین کرد ، علاوه بر مشکلات زیست محیطی عدیده ای که بوجود خواهد آمد ، هزینه بسیار زیادی نیز صرف این کار خواهد شد. زیرا شیرین کردن هر متر مکعب آب حدود یک دلار هزینه در بر خواهد داشت.

 

تشکیل آب زیر زمینی

تشکیل آب زیرزمینی 

منشا اصلی آب زیرزمینی بارش است. آب باران ممکن است مستقیما به زمین نفوذ کند یا آنکه ابتدا به صورت رودخانه جریان یافته ، یا به‌صورت آب ساکن و دریاچه درآمده و بعد به تدریج وارد زمین شود.
قسمتی از آبهای زیرزمینی بر اثر ذوب برف و یخ موجود در سطح و نفوذ طبیعی آب حاصل به داخل زمین تامین می‌شود. به کلیه آبهای فوق اصطلاحا «آب جوی» گفته می‌شود.قسمتی از آب زیرزمینی که از زمان تشکیل رسوبات در آنها به تله افتاده‌اند «آب محبوس» یا «آب فسیل» نامیده می‌شود. بخش ناچیزی از آبهای زیرزمینی نیز ممکن است بر اثر فرآیندهای درونی و از ماگمای در حال سردشدن حاصل شده ‌باشد. این آبها چون برای اول بار وارد چرخه طبیعی آب می‌شود «آب جوان» نام دارند.
محل استقرار آب زیرزمینی آب جوی پس از ورود به زمین ، فضاها و منافذ موجود در خاک را اشغال می‌کند. منافذ موجود در خاک اغلب کوچک و در ارتباط با هم‌اند. در سنگها ، درزها و شکستگیهایی وجود دارد که فضاهای لازم را برای آب زیرزمینی به‌وجود می‌آورد. گاهی در بعضی از سنگها فضاهای خالی بزرگی یافت می شود. در پاره‌ای از سنگها منافذ سنگ ممکن است باهم ارتباط نداشته ‌باشند و در نتیجه آب در درون سنگ قادر به حرکت نباشد
تقسیم‌بندی منافذ موجود در سنگها از نظر نحوه تشکیل
۱)منافذ اولیه : مجموعه فضاهای خالی است که همزمان با تشکیل سنگ در آن بوجود آمده است، مثل فضاهای موجود در بین دانه‌ها در یک سنگ رسوبی.
۲)منافذ ثانوی : فضاهایی خالی است که در نتیجه فرآیندهایی که پس از تشکیل سنگ به‌روی آن اثر کرده ، ایجاد شده‌اند. مقدار فضاهای خالی را باکمیت «تخلخل» بیان می‌کنند.
بنابراین تخلخل عبارتست از درصد حجم فضاهای خالی موجود در یک سنگ یا خاک ، به حجم کل آن ، میزان تخلخل در سنگها و رسوبات مختلف متفاوت است و از نزدیک صفر تا بیش از ۵۰ درصد تغییر می‌کند.
مقدار تخلخل در سنگها به عوامل گوناگونی بستگی دارد. در مواد رسوبی دانه‌ای ، تخلخل به شکل و نحوه قرار گرفتن دانه‌ها و ذرات تشکیل دهنده سنگ و درجه جورشدگی ، سیمان‌شدگی و تراکم سنگ بستگی دارد. در سنگهای متراکم ، انحلال ثانوی قسمتی از کانیهای سنگ بوسیله آبهای نفوذی و شگستگیهایی که بعدا در سنگ ایجاد می‌شود نیز در مقدار تخلخل موثر است. مواد رسوبی تخریبی ، بخصوص رسوبات آبرفتی ، از نظر تشکیل مخازن آب زیرزمینی بیشترین اهمیت را دارند.
توزیع قائم آب زیرزمینی با بررسی نحوه توزیع قائم آب در زیر زمین دو منطقه مجزا را می‌توان مشخص کرد. یکی «منطقه تهویه» در بالا و دیگری «منطقه اشباع» در زیر. در منطقه تهویه قسمتی از منافذ ، از آب و قسمتی از هوا پرشده است.
ولی در منطقه اشباع تمام منافذ سنگ یا خاک بوسیله آب اشغال شده‌است. سطح فوقانی منطقه اشباع را اگر با لایه نفوذ ناپذیری محصور نشده باشد «سطح ایستایی» می‌گویند.
منطقه تهویه به تدریج که آب از سطح به داخل زمین نفوذ می‌کند بخشی از آن پیش از رسیدن به منطقه اشباع ، به‌علت جاذبه مولکولی بین آب و سنگ و همچنین جاذبه بین خودذرات ، علی‌رغم نیروی جاذبه زمین ، به‌صورت معلق می‌ماند. این آب را اصطلاحا «آب معلق» می‌نامند.
منطقه تهویه را می‌توان به سه منطقه کوچکتر تقسیم کرد:
۱) منطقه آب خاک :
این منطقه در مجاورت سطح زمین قرار گرفته و دربرگیرنده ریشه گیاهان است و آب لازم برای گیاهان را تامین می‌کند. قسمتی از آبی که وارد این منطقه می‌شود بوسیله گیاهان مصرف می‌گردد، بخشی بر اثر تبخیر به اتمسفر باز می‌گردد و بقیه از آن عبور می‌کند و به قسمتهای پایینتر می‌رود.
آبهای موجود در منطقه آب خاک را به ۳ گروه می‌توان تقسیم کرد:
۱)آب هیگروسکوپی :
رطوبتی است که مستقیما از هوا جذب می‌شود و ورقه نازکی بر روی ذرات خاک تشکیل می‌دهد. این رطوبت فرورفتگیها و شیارهای میکروسکوپی ذرات را پر می‌کند. چون نیروی چسبندگی هیگروسکوپی به ذرات خیلی زیاد است، نمی‌تواند مورد استفاده گیاهان قرار گیرد. اینرطوبت با بخار آب موجود در هوا متعادل می‌شود و فقط با حرارت قابل دفع است و بوسیله نیروی مویی یا نیروی گرانی حرکت نمی‌کند.
۲)آب موئین :
بصورت ورقه‌های نازک ممتدی ذرات خاک را احاطه می‌کند. این آبها بر اثر خاصیت کشش سطحی نگهداشته می‌شوند و توسط نیروی موئین حرکت می‌نمایند. آب موئین می‌تواند مورد استفاده گیاهان واقع شود.
۳) آب ثقلی :
آبی است که تحت اثر نیروی گرانشی از میان منافذ سنگ و خاک به حرکت در می‌آید.
۲)منطقه میانی :
در زیر منطقه آب خاک قرار گرفته و آب در آن به علت جاذبه مولکولی بصورت معلق است، مگر زمانی که آب باران یا آبهای نفوذی دیگر به آن می‌رسد، که در این صورت آب اضافی به ‌طرف پایین حرکت می‌کند. ضخامت منطقه میانی به‌ شرایط محلی بستگی دارد و در مناطق خشک ، مثل مناطق مرکزی ایران ، ممکن است به صدها متر برسد در حالیکه در مناطق مرطوب ، مثل بخشهایی از جلگه گیلان ، ممکن است اساسا وجود نداشته ‌باشد.
آبهایی که به علت نیروهای بین مولکولی در منطقه میانی نگهداشته می‌شوند، به «آب پوسته‌ای» معروف‌اند. آب هیگروسکوپی و پوسته‌ای تنها بر اثر تبخیر و میعان از خاک خارج می‌شوند.
۳) منطقه موئینه :
در مجاورت و بلافاصله در روی سطح آب زیرزمینی قرار دارد. در این محل آبهای زیرزمینی به علت خاصیت موئینگی از مجاری نازک موجود در سنگها یا رسوبات به طرف بالا کشیده می‌شوند. مقدار صعود آب به قطر این مجاری نازک بستگی دارد. هرچه رسوبات دانه‌ریزتر و در نتیجه منافذ و مجاری نازکتر باشند، آب بیشتر بالا خواهد رفت. ضخامت منطقه موئینه معمولا بین چند سانتیمتر تا ۲ الی ۳ متر است.
منطقه اشباع
بخشی از زمین است که در آن همه منافذ سنگ یا خاک از آب پرشده است. منطقه اشباع منبع واقعی آب زیرزمینی است. سطح فوقانی منطقه اشباع که در آن فشار آب مساوی فشار اتمسفر است «سطح ایستایی» یا سطح «ایستایی استاتیک» گفته می‌شود. عمق سطح ایستایی متغیر و به مقدار بارش و وضع زمین شناسی منطقه بستگی دارد. نوسانات سطح ایستایی در طول سال به مقدار تغذیه منبع زیرزمینی و تخلیه آن بستگی دارد. حد پایین منطقه اشباع را معمولا سنگهایی با نفوذپذیری نسبی کمتر تشکیل می‌دهد که اصطلاحا «سنگ بستر» نامیده می‌شوند