m-moghaddasi
کاربر انجمن
- تاریخ ثبت‌نام
- Oct 19, 2016
- ارسالی‌ها
- 4
- پسندها
- 1
- امتیازها
- 3
در حال حاضر در کشور عزیزمان بسیاری از افراد اعم از حقیقی و حقوقی، یکی از اصلی ترین زیرساخت های تولیدشان بسته به تامین و استحصال از منابع آب زیرزمینی است. بدین نحو که اکثر واحدهای تولیدی موجود در کشور چه اراضی کشاورزی (واحدهای زراعتی، باغبانی، گلخانه ای و …)، واحدهای تولیدی دام و طیور و آبزی پروری، واحدهای صنعتی و حتی خدماتی، منبع تامین آب خود را بهره گیری از منابع آب زیرزمینی قرار داده اند. و متاسفانه در سالهای اخیر با افت سطح ایستابی منابع آب زیرزمینی و کاهش حجم مخزن سفره ها، بسیاری از این واحدها دچار مشکلات فراوانی جهت تامین آب مورد نیاز خود شده اند و به اجبار روی به انجام مطالعات ژئوفیزیکی جهت اکتشاف آب های زیرزمینی و تعیین بهترین محل حفر چاه آورده اند. و قاعدتا همیشه برای این افراد و حتی سایرین این سوال بوده است که چگونه با بهره گیری از علم ژئوفیزیک و با لحاظ نمودن چه عواملی می توان منابع آب را در یک محدوده مطالعاتی اکتشاف نمود لذا اینجانب تصمیم گرفتم تا با لحاظ تجربیات شخصی و آموخته های دانشگاهی و با زبانی ساده و فارغ از مسائل پیچیده علمی و محاسباتی روند انجام این مطالعات و عواملی که یک کارشناس ژئوفیزیک در انجام این مطالعات لحاظ می کند را در این مقاله بیان نمایم امیدوارم که مورد توجه مخاطبین محترم قرار گیرد:
به صورت کلی آبخوان های موجود را می توان در یک دسته بندی به دو نوع آبخوان های موجود در محیط های متخلخل (آبرفتی) و آبخوان های موجود در سازند سخت تقسیم بندی کرد.
نوع اول مهمترین و اصلی ترین بخش تشکیل دهنده آبخوان های موجود را تشکیل می دهد به نحوی که بیشینه ی مصرف آب زیرزمینی اعم از شرب، صنعت و کشاورزی از این منابع تامین می شود. آبخوان های نوع دوم و یا همان آبخوان های موجود در سازندهای سخت به دلیل داشتن محدودیت های خاص خود صرفا در موارد خاص و بیشتر در جهت تامین آب شرب استفاده می شود. فلذا در این مقاله تکیه مبحث بر روی آبخوان های نوع اول و یا همان آبخوان های آبرفتی خواهد بود.
1- معرفی آبخوان‌های موجود در محیط‌های متخلخل
این نوع آبخوان‌ها از اصلی‌ترین محیط‌های شکل‌دهنده سفره‌های آب زیرزمینی هستند که همان‌گونه که از نامشان برداشت می‌شود در این نوع آبخوان‌ها، آب درون فضای خالی مابین خلل و فرج موجود در ذرات تشکیل‌دهنده ذخیره می‌شوند. در حقیقت در اثر چینش نامنظم ذرات تشکیل‌دهنده یک محیط متخلخل، فضای خالی‌ای ایجاد می‌شود که آب درون این فضای خالی ذخیره می‌شود. مهمترین نوع اینگونه آبخوان‌ها، آبرفت‌ها می‌باشند.
شکل1: فضای خالی درون یک محیط متخلخل و مسیر جایگیری و حرکت سیال2– عوامل زمین‌شناختی مؤثر بر موفقیت اکتشاف آب در آبخوان‌های آبرفتی
ابتدا قبل از اینکه درباره علم ژئوفیزیک توضیح داده شود به این موضوع پرداخته می شود که چه عوامل زمین شناختی ای در اکتشاف این نوع منابع موثر است.
زمانی که در آبخوان‌های آبرفتی اقدام به اکتشاف آب می‌نماییم، می‌بایست ابتدا فاکتورهایی که در موفقیت مطالعات ما مؤثر است را بشناسیم. به طور کلی در اکتشاف این نوع منابع آبی دو پارامتر اصلی جهت اکتشاف موفقیت آمیز وجود دارد که عبارت‌اند از تراوایی و عمق برخورد به سنگ کف که در زیر به صورت مبسوط تر این موارد تر شرح داده می شوند:
2-1 تراوایی یا نفوذپذیری :
بعضی از آبرفت ها نسبت به بعضی دیگر تراواتر هستند بدین معنی که آبده تر بوده و توان آبدهی بیشتری در واحد سطح در قیاس با بقیه دارند به عنوان مثال شن ها و ماسه ها جزء آبرفت های تراوا و رس ها و سیلت ها جزء آبرفت های کم تراوا و یا نا تراوا محسوب می شوند لذا زمانی که حفاری درون آبرفتی که دارای تراوایی بالایی است صورت می‌گیرد میزان آبدهی بیشتر از زمانی‌است که این حفاری درون آبرفت‌های ناتراوا و یا کم‌تراوا انجام می‌شود به زبان ساده در یک محدوده مطالعاتی اگر چاهی در ناحیه ای حفر گردد که در حین حفاری و در منطقه آبدار به رسوبات شنی و ماسه ای برخورد کند آبدهی به مراتب بیشتری در قیاس با چاهی که در آبرفت های رسی و سیلتی حفاری شده است، خواهد داشت.
2-2 عمق برخورد به سنگ کف و ضخامت آبرفت:
در یک آبخوان آبرفتی، رسوبات آبرفتی نظیر شن، ماسه، سیلت، رس و… بر روی یک لایه سنگی صلب و متراکم قرار می گیرند. و آبخوان صرفا در بالای این سنگ تشکیل می شود. سنگ کف همانند یک لایه غیر قابل نفوذ عمل می کند که آب زیرزمینی توانایی عبور از آن را نداشته و هر قدر ضخامت آبرفت آبدار در محل حفاری بیشتر باشد(یعنی دیرتر به سنگ برخورد کنیم)، میزان آبدهی هم تبعا بالاتر است. حال درصورتیکه بتوانیم عمق و نحوه قرار گیری سنگ کف را به نقشه درآوریم میتوانیم محلی که بیشترین عمق سنگ کف (بیشترین ضخامت آبرفت آبدار) را دارد، تشخیص دهیم و پیشنهاد حفاری را در آن نقطه بدهیم. این منطقه علاوه بر آبدهی بالاتر کمتر تحت تأثیر افت سطح ایستابی و کاهش آبدهی قرار می‌گیرند.
شکل 2: تعیین بهترین محل حفاری (سطح مقطع یک آبخوان آبرفتی)در تصویر بالا بهترین نقطه جهت حفاری با لحاظ دو فاکتور تعیین کننده ی مطرح شده یعنی توجه به بیشترین ضخامت لایه آبدار و بیشترین ضخامت لایه تراوا (ماسه و گراول) نمایش داده شده است.
حال توانمندی علم ژئوفیزیک این است که با بهره گیری از این علم و با استفاده از نتایج بدست آمده از این مطالعات می توان به صورت غیرمستقیم و بدون انجام حفاری به استنباطی نسبت به نحوه توزیع جنس های مختلف آبرفت و عمق سنگ کف و توزیع آن رسید.
هرچند ژئوفیزیک دارای گرایش ها و روش های مختلفی است لیکن در کشور ما عمدتا از روش ژئوالکتریک جهت مطالعه و تعیین محل حفر چاه آب استفاده می گردد.
این روش براساس انتقال جريان الکتريکي به داخل زمين و اندازه گیری اختلاف پتانسيل ايجاد شده بين دو نقطه براي بدست آوردن مقاومت ويژه عمق‌هاي مختلف زمين طراحي شده است.
در کاوش‌هاي الکتريکي اساس اندازه گيري مقاومت ويژه در زمين بر پايه تويع پتانسيل‌ها در يک محيط همگن است. براي اندازه گيري مقاومت ويژه الکتريکي معمولا از يک ترکيب چهار قطبي يا چهار الکترودي AMNB استفاده مي‌شود. بدين ترتيب که جرياني توسط دو الکترود A و B به زمين فرستاده شده، سپس اختلاف پتانسيلي که در اثر عبور جريان بين دو الکترود M و N حاصل مي شود، اندازه‌گيري مي‌گردد. (شکل 3)
شکل 3: نمایی شماتیک از روش برداشت مقاومت ویژه الکتریکی در روش ژئوالکتریکآنگاه با استفاده از رابطه زير مقدار مقاومت ويژه به دست مي آيد:
به صورت کلی آبخوان های موجود را می توان در یک دسته بندی به دو نوع آبخوان های موجود در محیط های متخلخل (آبرفتی) و آبخوان های موجود در سازند سخت تقسیم بندی کرد.
نوع اول مهمترین و اصلی ترین بخش تشکیل دهنده آبخوان های موجود را تشکیل می دهد به نحوی که بیشینه ی مصرف آب زیرزمینی اعم از شرب، صنعت و کشاورزی از این منابع تامین می شود. آبخوان های نوع دوم و یا همان آبخوان های موجود در سازندهای سخت به دلیل داشتن محدودیت های خاص خود صرفا در موارد خاص و بیشتر در جهت تامین آب شرب استفاده می شود. فلذا در این مقاله تکیه مبحث بر روی آبخوان های نوع اول و یا همان آبخوان های آبرفتی خواهد بود.
1- معرفی آبخوان‌های موجود در محیط‌های متخلخل
این نوع آبخوان‌ها از اصلی‌ترین محیط‌های شکل‌دهنده سفره‌های آب زیرزمینی هستند که همان‌گونه که از نامشان برداشت می‌شود در این نوع آبخوان‌ها، آب درون فضای خالی مابین خلل و فرج موجود در ذرات تشکیل‌دهنده ذخیره می‌شوند. در حقیقت در اثر چینش نامنظم ذرات تشکیل‌دهنده یک محیط متخلخل، فضای خالی‌ای ایجاد می‌شود که آب درون این فضای خالی ذخیره می‌شود. مهمترین نوع اینگونه آبخوان‌ها، آبرفت‌ها می‌باشند.
شکل1: فضای خالی درون یک محیط متخلخل و مسیر جایگیری و حرکت سیال
ابتدا قبل از اینکه درباره علم ژئوفیزیک توضیح داده شود به این موضوع پرداخته می شود که چه عوامل زمین شناختی ای در اکتشاف این نوع منابع موثر است.
زمانی که در آبخوان‌های آبرفتی اقدام به اکتشاف آب می‌نماییم، می‌بایست ابتدا فاکتورهایی که در موفقیت مطالعات ما مؤثر است را بشناسیم. به طور کلی در اکتشاف این نوع منابع آبی دو پارامتر اصلی جهت اکتشاف موفقیت آمیز وجود دارد که عبارت‌اند از تراوایی و عمق برخورد به سنگ کف که در زیر به صورت مبسوط تر این موارد تر شرح داده می شوند:
2-1 تراوایی یا نفوذپذیری :
بعضی از آبرفت ها نسبت به بعضی دیگر تراواتر هستند بدین معنی که آبده تر بوده و توان آبدهی بیشتری در واحد سطح در قیاس با بقیه دارند به عنوان مثال شن ها و ماسه ها جزء آبرفت های تراوا و رس ها و سیلت ها جزء آبرفت های کم تراوا و یا نا تراوا محسوب می شوند لذا زمانی که حفاری درون آبرفتی که دارای تراوایی بالایی است صورت می‌گیرد میزان آبدهی بیشتر از زمانی‌است که این حفاری درون آبرفت‌های ناتراوا و یا کم‌تراوا انجام می‌شود به زبان ساده در یک محدوده مطالعاتی اگر چاهی در ناحیه ای حفر گردد که در حین حفاری و در منطقه آبدار به رسوبات شنی و ماسه ای برخورد کند آبدهی به مراتب بیشتری در قیاس با چاهی که در آبرفت های رسی و سیلتی حفاری شده است، خواهد داشت.
2-2 عمق برخورد به سنگ کف و ضخامت آبرفت:
در یک آبخوان آبرفتی، رسوبات آبرفتی نظیر شن، ماسه، سیلت، رس و… بر روی یک لایه سنگی صلب و متراکم قرار می گیرند. و آبخوان صرفا در بالای این سنگ تشکیل می شود. سنگ کف همانند یک لایه غیر قابل نفوذ عمل می کند که آب زیرزمینی توانایی عبور از آن را نداشته و هر قدر ضخامت آبرفت آبدار در محل حفاری بیشتر باشد(یعنی دیرتر به سنگ برخورد کنیم)، میزان آبدهی هم تبعا بالاتر است. حال درصورتیکه بتوانیم عمق و نحوه قرار گیری سنگ کف را به نقشه درآوریم میتوانیم محلی که بیشترین عمق سنگ کف (بیشترین ضخامت آبرفت آبدار) را دارد، تشخیص دهیم و پیشنهاد حفاری را در آن نقطه بدهیم. این منطقه علاوه بر آبدهی بالاتر کمتر تحت تأثیر افت سطح ایستابی و کاهش آبدهی قرار می‌گیرند.
شکل 2: تعیین بهترین محل حفاری (سطح مقطع یک آبخوان آبرفتی)
حال توانمندی علم ژئوفیزیک این است که با بهره گیری از این علم و با استفاده از نتایج بدست آمده از این مطالعات می توان به صورت غیرمستقیم و بدون انجام حفاری به استنباطی نسبت به نحوه توزیع جنس های مختلف آبرفت و عمق سنگ کف و توزیع آن رسید.
هرچند ژئوفیزیک دارای گرایش ها و روش های مختلفی است لیکن در کشور ما عمدتا از روش ژئوالکتریک جهت مطالعه و تعیین محل حفر چاه آب استفاده می گردد.
این روش براساس انتقال جريان الکتريکي به داخل زمين و اندازه گیری اختلاف پتانسيل ايجاد شده بين دو نقطه براي بدست آوردن مقاومت ويژه عمق‌هاي مختلف زمين طراحي شده است.
در کاوش‌هاي الکتريکي اساس اندازه گيري مقاومت ويژه در زمين بر پايه تويع پتانسيل‌ها در يک محيط همگن است. براي اندازه گيري مقاومت ويژه الکتريکي معمولا از يک ترکيب چهار قطبي يا چهار الکترودي AMNB استفاده مي‌شود. بدين ترتيب که جرياني توسط دو الکترود A و B به زمين فرستاده شده، سپس اختلاف پتانسيلي که در اثر عبور جريان بين دو الکترود M و N حاصل مي شود، اندازه‌گيري مي‌گردد. (شکل 3)
شکل 3: نمایی شماتیک از روش برداشت مقاومت ویژه الکتریکی در روش ژئوالکتریک
ρ_a=K ∆V/I
مقاومت ويژه الکتريکي که بدين طريق بدست مي‌آيد را مقاومت ويژه ظاهري گويند. در اين رابطه V∆ برحسب ميلي‌ولت، I بر حسب ميلي‌آمپر و K بر حسب متر يا واحد طول بيان مي گردد و بدين ترتيب ρa نيز بر حسب اهم‌متر بيان مي‌شود. براساس استانداردي که مربوط به مقاومت ویژه جنس‌هاي مختلف خاک و سنگ و همچنين دانسته‌هایي که در مورد مقاومت الکتريکي موادي مثل آب، فلزات، حفرات و… ارائه شده است می‌توان به اکتشاف زيرزميني و تمییز لایه‌ها پرداخت. با توجه به جنبه‌هاي نظري مساله، ممکن است وضعيت الکترودهاي پتانسيل M و N نسبت به الکترودهاي جريان A و B غيرمشخص باشد، ولي نظر به سهولت انجام کارهاي صحرايي و وضع قرار گرفتن جهار الکترود نسبت به يکديگر آرايش‌هاي گوناگوني حاصل مي‌شود که غالبا از آرایه شلومبرژه استفاده می شود.