أنواع المياه الجوفية

أنواع المياه الجوفية

المياه التي تقع تحت سطح الأرض هي مياه باطنية وذلك نسبة لوقوعها باطن الأرض أيّا كان نوعها

تلعب المياه الجوفية دورًا رئيسيًا وفعالًا في الجانب البيئي والاقتصادي؛ هي تمُد الأنهار والبحيرات والأراضي الرطبة بالمياه، خصوصًا في شهور الجفاف، وذلك عندما تكون الأمطار ضئيلة

أهمية المياه الجوفية

يعيش جزء كبير من المياه العذبة في العالم تحت الأرض ويتم تخزينه داخل الشقوق والمسام في الصخور التي تشكل قشرة الأرض، فعلى سبيل المثال يعتمد نصف سكان الولايات المتحدة على المياه الجوفية للاستخدامات المنزلية وفي الشرب والري والصناعة والثروة الحيوانية، ينطبق هذا بشكل خاص في المناطق ذات الأمطار المحدودة وموارد المياه السطحية المحدودة أو الطلب المرتفع من الزراعة وتزايد السكان، بعض النظم البيئية مثل الأراضي الرطبة أو المياه السطحية التي تغذيها الينابيع والمتسربات تعتمد أيضًا على المياه الجوفية.

طبقات المياه الجوفية

* الطبقة المائية(الحاملة للماء):هي تشكيل جيولوجي نفاذي يشكل أقنية لنقل أو خزن كميات من المياه الجوفية يمكن ضخها بواسطة الآبار بمعدل اقتصادي
* الطبقة المانعة:هي تشكيل جيولوجي يحوي كميات كبيرة الماء الجوفي ولكن لا يسمح بإمراره بكميات كبيرة وبمعدلات تسمح باستثمار هذه المياه أو لدعم تصاريف الينابيع الكبيرة،مثل الطين والطين السطحي.
* الطبقة الصماء:هي تشكيل جيولوجي لا يضم مسامات أو فراغات أو أقنية ضمنية يتصل بعضها ببعض،وبالتالي لا تستطيع امتصاص أو نقل الماء ضمنها مثل البازلت والغرانيت.
* الطبقة الحبيسة: هي عبارة عن طبقة مائية تحاط من الأعلى والأسفل بتشكيلات وتكون قيمة الضغط المائي لهذه المياه عالية بحيث تفوق قيمة الضغط الجوي،عندما تخترق الآبار الطبقة الكتيمة العليا يتوضع الماء الجوفي عند مستوى يفوق مستوى السطح السفلي للطبقة الكتيمة العليا ويسمى المستوى الوهمي
* الطبقة الحاملة للمياه الحرة:هي تشكيلات حاملة لمياه حرة سطحها العلوي الغير محدد بطبقة كتيمة بحيث يخضع الماء الحر لتأثيرات الضغط الجوي.
* الطبقة المائية الحرة المعلقة :تتوضع المياه المحدودة فوق عدسات كتيمة في نطاق التهوية.

هل المياه الجوفية صالحة للشرب

تنتقل المياه الجوفية من مناطق التغذية إلى مناطق التفريغ، فتمرّ بتغيرات كيميائيّة وفيزيائية، حيث تختلط بمياه جوفية أخرى وتتفاعل مع المعادن الموجودة في التربة والصخور التي تتدفق من خلالها، مما قد يؤثر على جودة المياه، وبما أن الماء مذيب طبيعي لعدة مواد، فنجد المياه الجوفية المتدفقة على شكل ينابيع تحتوي معادن وغازات ذائبة، وهي التي تعطي مياه الينابيع الطعم المميز، ومن أكثر المعادن الذائبة شيوعاً هي: الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد والكربونات والبيكربونات، لكن ارتفاع كمية المعادن الذائبة في الماء عن ألف ميلليغرام لكل لتر يجعله مالحاً وغير مناسب للشرب، وقد تحتوي المياه على الكثير من الكالسيوم والمغنيسيوم ليصبح ماءً عسراً، ويُعبر عن عسر الماء من خلال كمية كربونات الكالسيوم الذائبة فيه والتي تتواجد بشكل أساسي في الحجر الجيري، ويصنف الماء أنه غير عسر إذا احتوى على أقل من 60 ميلليغرام/ لتر من الأملاح، أما الماء شديد العسر يحتوي على أكثر من 180 ميلليغرام/ لتر.

استخدامات المياه الجوفية

يحصل الإنسان على احتياجاته المائية من مصدرين أساسيين وهما مصادر المياه السطحية وتشمل مياه الأنهار والبحيرات ومجاري الوديان ومصادر المياه الأرضية وتشمل الآبار والينابيع والكهوف والدحول. وبالنظر إلى إمكانية مشاهدة المياه السطحية وكذلك بسبب الأموال الباهظة التي صُرِفت على إقامة الخزانات والسدود والقناطر وشق القنوات اللازمة لاستخدام هذه المياه وكلها أمور في كل مكان وفي كل وقت تقريباً لذلك فقد نشأ اعتقاد بأن المياه السطحية تشكل المورد الرئيسي لاحتياجات العالم من المياه ولكن في الواقع فإن أقل من 3% من المياه العذبة المتاحة على كوكب الأرض توجد في الأنهار والبحيرات أما الجزء الأكبر والذي يمثل 97% فإنه يوجد في باطن الأرض ويُقدر بحوالي (100,000) كيلومتر مكعب. وإذا جاز التعبير عن المياه السطحية بأنها في حالة سريان وعبور فإن المصادر الجوفية تمثل المياه في حالة التخزين وقد تجمعت خلال قرون عديدة مع إضافات طفيفة من الأمطار الساقطة سنوياً وبذلك يتضح لنا أهمية المياه الجوفية كمصدر رئيسي يمكن أن يعتمد عليه إذا ما أحسن استغلاله لسد حاجة الإنسان والحيوان والنبات. ويرجع استغلال المياه الجوفية إلى عصور ما قبل الميلاد حيث قام قدماء المصريين والصينيين بحفر الآبار للحصول على المياه من مصادرها الجوفية ولكن لعدم فهم كيفية تواجد المياه وحركتها في باطن الأرض ظل استخدامها محدوداً بل ويكاد يكون محصوراً في بعض المناطق الصحراوية القاحلة والتي لا تتوفر فيها مصادر مياه سطحية.

وفي مطلع القرن الحالي ومع التطور الكبير في أدوات الحفر فقد تضافرت عدة جهود لدراسة المياه الجوفية ومنذ ذلك الحين فقد بدأ الاعتماد على المياه الجوفية بشكل ملحوظ خاصة مع تزايد السكان في جميع أنحاء العالم وعدم كفاية المصادر السطحية لتغطية الاحتياجات المائية.

حركة المياه الجوفية

تتحرك المياه الجوفيّة بشكل مستمر، لكن حركتها أبطأ من حركة المياه السطحية بسبب الممرات الضيقة التي تمر فيها من خلال المسامات والفراغات، واحتكاكها بالفتات والصخور، وبسبب تأثرها بالقوى الكهربائية الساكنة، حيث تبلغ سرعتها حوالي 0.00002 كيلومتر/ساعة، بينما تبلغ سرعة جريان مياه النهر حوالي 30 كيلومتر/ساعة، وسرعة حركة التيارات البحرية 3 كيلومتر/ساعة. اتجاه الحركة تتحرك المياه عادة عمودياً نحو الأسفل بفعل تأثير الجاذبية الأرضية، وقد تتحرك للأعلى تحت تأثير اختلاف الضغط؛ فتنتقل من المناطق ذات الضغط العالي مثل الطبقات التي تقع تحت القمم الجبلية، إلى المناطق ذات الضغط المنخفض مثل الطبقات التي تقع تحت الوديان، تماماً كما تتحرك الماء الموضوعة في أنبوب على شكل حرف (U) فتنخفض في الجانب الذي يتم التأثير عليه بضغط أعلى، وترتفع في الجانب الآخر، ويمكن تقسيم سطح الأرض وفقاً لحركة المياه الجوفية إلى قسمين؛ هما: مناطق تغذية المياه الجوفية: ترشح مناطق التغذية (بالإنجليزية: recharge areas) المياه وتتحرك نحو الأسفل إلى المنطقة المشبعة بالمياه أو إلى حوض المياه الجوفية. مناطق تفريغ المياه الجوفية: تخرج من مناطق تفريغ المياه الجوفية (بالإنجليزية: discharge areas)، وتتحرك نحو السطح إلى البحيرات والجداول والينابيع.

عمق المياه الجوفية

أكد فريق دولي من علماء الجيولوجيا أن كمية المياه الجوفية الموجودة في باطن الأرض تعادل حجم المياه الموجودة في المحيطات.

وفي الدراسة التي نشرها موقع New Scientist، ذكر العلماء أن “التحليلات بينت أن الطبقة التي تقع على عمق 410 إلى 660 كلم تحت سطح الأرض، بين الجزئين العلوي والسفلي لطبقة الوشاح، تحتوي على كميات كبيرة من المياه تعادل حجم تلك الموجودة في المحيطات مجتمعة”.

وأكدوا أن دراساتهم الأخيرة التي أجروها لسبر أعماق الأرض، والتي كانت تهدف لدراسة المعادن في طبقة الوشاح، بينت أن مركبات المعادن الموجودة في تلك الطبقة كالـ Ringwoodite مثلا، تحتوي على 1 أو 2% من المياه، الأمر الذي يعطيها لزوجة معينة.

وفي نفس السياق كان علماء جيولوجيا من روسيا وفرنسا وألمانيا قد أكدوا، في شهر مارس الماضي، أنهم اكتشفوا طبقة في أعماق الأرض عمرها نحو 2.7 مليار عام، يتجاوز حجمها حجم محيطات العالم، حيث أوضحوا أن باطن الأرض يحوي على كمية كبيرة من المياه التي تشكلت في العصور القديمة تحت القشرة الأرضية في ظروف الضغط العالي، ودرجات حرارة تصل إلى 1500 درجة مئوية، حيث تدخل هذه المياه في التركيب البلوري للمعادن.

يذكر أن مجلة الغارديان البريطانية كانت قد نقلت سابقا عن العالم، ستيف جاكوبسن، من جامعة نورث ويسترن بالولايات المتحدة الأمريكية قوله إن “الكميات الهائلة من المياه تحت سطح الأرض تفسر لنا أيضا سر بقاء المحيطات بنفس أحجامها لملايين السنين، وأنها لو خرجت إلى سطح الأرض لكانت غطّته بالكامل، ولكانت اليابسة الوحيدة الباقية لنا هي قمم الجبال فقط”.

عوامل تكون المياه الجوفية

يوجد عاملان أساسيان مسؤولان عن وجود المياه الجوفية، هما: الجاذبية الأرضية: حيث تتسرّب المياه تحت تأثير الجاذبية الأرضية إلى داخل طبقات الأرض. نوع الصخور: يعتبر نوع الصخور الموجودة تحت سطح الأرض العامل الأكبر في تكوّن المياه الجوفية، فقد يصعب على الجاذبيّة التأثير على المياه وجعلها تنفذ وتتحرك للأسفل خلال الصخور الكثيفة كالجرانيت الصلب، لكن الصخور الموجودة تحت سطح الأرض تتنوع بين صخور رملية وجرانيت وحجر جيري، وتختلف عن بعضها في كمية الفراغات التي يمكن للمياه التجمع فيها، وقد تزداد الفراغات بسبب تكسر الصخور مما يعطي للمياه مساحات أكبر لتبقى فيها، وقد تُذيب المياه بعض الصخور مثل الصخور الرملية مما يزيد حجم الفراغات وبالتالي تزداد كمية المياه المخزنة، وقد يتواجد في بعض المناطق طبقات من صخور رسوبية تظهر بوضوح عند النظر إلى مقطع عرضي للأرض، فنجد طبقات تتكون من صخور ذات مسامية أعلى من صخور أخرى، والتي تتيح للمياه التحرك بحرّية أكبر خلالها، وفي حال وجود هذه الطبقات المسامية فوق الطبقات المتكونة من صخور كثيفة كالجرانيت، أو الطبقات الطينية التي لا تسمح للمياه بالمرور خلالها، تنحصر المياه في الطبقات المسامية، وتتحرك بشكل أفقي خلال الطبقة المائية حتى تجد مخرجاً تتدفق منه للخارج، مثل النهر

المياه الجوفية في مصر

المياه الجوفية هي كل المياه التي تقع تحت سطح الأرض ، وهي المسمى المقابل للمياه الواقعة على سطح الأرض وتسمى المياه السطحية،وهي عبارة عن مياه موجودة في مسام الصخور الرسوبية ، تكونت عبر أزمنة مختلفة تكون حديثة أو قديمة جدا لملايين السنين.

وتتكون المياه الجوفية نتيجة تسرب المياه من سطح الأرض إلى داخلها، فيما يعرف بعملية التغذية،وتعتمد على نوع التربة الموجودة على سطح الأرض الذي يلامس المياه السطحية (مصدر التغذية)، فكلما كانت التربة مفككة وذات فراغات كبيرة ومسامية عالية ساعدت على التسرب الأفضل للمياه، وبالتالي الحصول على مخزون مياه جوفية جيد بمرور الزمن.

وتقع المياه الجوفية في منطقتين مختلفتين ، وهما المنطقة المشبعة بالماء والمنطقة غير المشبعة بالماء ، وتتم الاستفادة من المياه الجوفية بعدة طرق منها حفر الآبار الجوفية أو عبر الينابيع أو تغذية الأنهر.

الأهمية النسبية للمياه الجوفية كمورد للمياه فى مصر :

مصر من الدول محدودة الموارد المائية ،فى الوقت الذى تتنامى فيه احتياجاتها المائية بصورة متسارعة نتيجة التزايد السكانى ،مما أدى إلى دخولها فى حد الفقر المائى،حيث تراجع نصيب الفرد من المياه خلال المائتى عام الماضية ،من حوالى عشرين ألف متر مكعب/ سنة، ليصل إلى حوالى 600 متر مكعب /سنة،علما بأن حد الفقر المائى يبلغ حوالى 1000 متر مكعب/سنة وهو الحد الأدنى للفرد فى العالم.

وترجع أهمية المياه الجوفية فى مصر ، إلى أن المياه السطحية لم تعد تكفى كل احتياجاتنا المائية على مدار السنة،ومن ثم أصبح الاعتماد على المياه الجوفية فى تدبير الاحتياجات أمرا حتميا .وحاليا تمثل المياه الجوفية المورد الثانى للمياه فى مصر ،وهى تساهم بنحو 6.7 مليارات متر مكعب من إجمالى الموارد المتاحة ، وتبلغ أهميتها النسبية 8.8%من حجم مواردنا المائية .

و عند التأمل فى خريطة مواردنا المائية نجد أن نهر النيل سيظل يمثل شريان الحياة على أرض مصر ، حيث تشكل حصة مصر الثابتة من مياه النيل ، المصدر الأساسي من إجمالى الموارد المائية المباشرة ،هذا بالإضافة إلى المساهمه غير المباشرة لمياه النيل فى تشكيل موارد أخرى كتدوير مياه الصرف الزراعى، ومياه الصرف الصحى المعالج ،وأيضا المياه الجوفية غير العميقة فى الوادى و الدلتا ،وبذلك تتجاوز مساهمة نهر النيل- (المباشرة وغير المباشرة)- نسبة 95 % فى تشكيل مواردنا المائية.

المياه الجوفية PDF

لتحميل الكتاب إضغط هنا