تصريف المياه من الآبار

يعني تصريف المياه من الآبار تصريف المياه من الأراضي الزراعية بواسطة الآبار. ويتم تصريف المياه من الأراضي الزراعية بواسطة آبار جافة يتم ضخها (التصريف الرأسي) لتحسين التربة من خلال التحكم في مستويات المياه الجوفية وملوحة التربة.

يمكن تصريف المياه الجوفية ( المياه الجوفية ) للحفاظ على مستوى المياه الجوفية وملوحة التربة في الأراضي الزراعية باستخدام أنظمة تصريف أفقية ورأسية. تعتمد أنظمة التصريف الأفقية على استخدام الخنادق المفتوحة أو أنابيب التصريف المدفونة. أما أنظمة التصريف الرأسية فتعتمد على استخدام الآبار التي يتم ضخها، سواء كانت آبارًا محفورة أو آبارًا أنبوبية.

يخدم كلا النظامين نفس الأغراض ، وهي التحكم في مستوى المياه الجوفية وملوحة التربة . ويمكن لكلا النظامين تسهيل إعادة استخدام مياه الصرف (مثلاً للري)، لكن الآبار توفر مرونة أكبر. ولا تكون إعادة الاستخدام مجدية إلا إذا كانت جودة المياه الجوفية مقبولة وملوحتها منخفضة.

على الرغم من أن بئرًا واحدًا قد يكون كافيًا لحل مشاكل المياه الجوفية وملوحة التربة في بضعة هكتارات، إلا أنه عادةً ما يلزم عدد من الآبار، لأن المشاكل قد تكون منتشرة على نطاق واسع. ويمكن ترتيب الآبار على شكل مثلث أو مربع أو مستطيل. ويراعي تصميم حقل الآبار العمق والسعة والتصريف والمسافة بين الآبار. ^{[ 1 ]}

1. يتم حساب معدل التصريف من خلال موازنة المياه . ^{[ 2 ]}
2. يتم اختيار العمق وفقًا لخصائص طبقة المياه الجوفية . يجب وضع مرشح البئر في طبقة تربة نفاذة.
3. يمكن حساب المسافة بين الآبار باستخدام معادلة تباعد الآبار التي تعتمد على معدل التدفق وخصائص طبقة المياه الجوفية وعمق البئر والعمق الأمثل لمستوى المياه الجوفية.

يُعد تحديد العمق الأمثل لمستوى المياه الجوفية مجالاً من مجالات أبحاث الصرف .

المعادلة الأساسية للحالة المستقرة للتدفق إلى الآبار المخترقة بالكامل (أي الآبار التي تصل إلى القاعدة غير المنفذة) في حقل آبار متباعدة بانتظام في طبقة مياه جوفية غير محصورة موحدة (فرياتية) ذات موصلية هيدروليكية متساوية الخواص هي: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle Q=2\pi K{\frac {\left(D_{b}-D_{m}\right)\left(D_{w}-D_{m}\right)}{\ln {\frac {R_{i}}{R_{w}}}}}}$

حيث Q = معدل تصريف البئر الآمن - أي معدل التصريف في حالة الاستقرار الذي لا يحدث عنده سحب زائد أو استنزاف للمياه الجوفية - (م³ ^/ يوم)، K = الموصلية الهيدروليكية المنتظمة للتربة (م/يوم)، D = العمق تحت سطح التربة،${\displaystyle D_{b}}$= عمق قاع البئر يساوي عمق القاعدة غير المنفذة (م)،${\displaystyle D_{m}}$= عمق مستوى المياه الجوفية في منتصف المسافة بين البئرين (م)،${\displaystyle D_{w}}$يمثل عمق مستوى الماء داخل البئر (م)،${\displaystyle R_{i}}$= نصف قطر تأثير البئر (م) و${\displaystyle R_{w}}$يمثل نصف قطر البئر (م).

يعتمد نصف قطر تأثير الآبار على شكل حقل الآبار، والذي قد يكون مثلثًا أو مربعًا أو مستطيلًا. ويمكن إيجاده على النحو التالي:

${\displaystyle R_{i}={\sqrt {\left({\frac {A_{t}}{\pi N}}\right)}}}$

أين${\displaystyle A_{t}}$= إجمالي مساحة سطح حقل الآبار (م ² ) و N = عدد الآبار في حقل الآبار.

يمكن أيضًا إيجاد معدل تصريف البئر الآمن (Q) من خلال:

${\displaystyle Q=q{\frac {A_{t}}{NF_{w}}}}$

حيث q هو العائد الآمن أو الفائض القابل للاستنزاف من طبقة المياه الجوفية (م/يوم) و${\displaystyle F_{w}}$تمثل كثافة تشغيل الآبار (ساعات/24 ساعة في اليوم). وبالتالي، يمكن كتابة المعادلة الأساسية أيضًا على النحو التالي:

${\displaystyle D_{w}-D_{m}={\frac {qA_{t}}{2\pi K(D_{b}-D_{m})NF_{w}}}\ln \left({\frac {R_{i}}{R_{w}}}\right)}$

باستخدام معادلة تباعد الآبار، يمكن حساب بدائل تصميمية مختلفة للوصول إلى الحل الأكثر جاذبية أو اقتصادية للتحكم في مستوى المياه الجوفية في الأراضي الزراعية.

لا يمكن استخدام معادلة التدفق الأساسية لتحديد تباعد الآبار في حقل آبار مخترق جزئياً في طبقة مياه جوفية غير منتظمة وغير متجانسة ، ولكن يلزم حل عددي لمعادلات أكثر تعقيداً. ^{[ 3 ]}

يمكن مقارنة تكاليف الحل الأكثر جاذبية بتكاليف نظام الصرف الأفقي - الذي يمكن حساب تباعد المصارف فيه باستخدام معادلة الصرف - والذي يخدم نفس الغرض، لتحديد النظام الذي يستحق الأفضلية.

تم وصف تصميم البئر بشكل صحيح في ^{[ 1 ]}

يوضح الشكل التوضيحي المعايير المعنية . ويمكن إيجاد الموصلية الهيدروليكية من خلال اختبار الخزان الجوفي .

يأخذ برنامج الكمبيوتر العددي WellDrain ^{[ 3 ]} لحسابات تباعد الآبار في الاعتبار الآبار المخترقة كليًا وجزئيًا، والطبقات المائية، والتباين ( التوصيل الهيدروليكي أو النفاذية الرأسية والأفقية المختلفة ) ومقاومة الدخول.

باستخدام نموذج للمياه الجوفية يتضمن إمكانية حفر الآبار، يمكن دراسة تأثير نظام تصريف الآبار على هيدرولوجيا منطقة المشروع. كما توجد نماذج تتيح تقييم جودة المياه .

SahysMod ^{[ 4 ]} هو نموذج متعدد الأضلاع للمياه الجوفية يسمح بتقييم استخدام مياه الآبار للري ، وتأثيراتها على ملوحة التربة وعلى عمق مستوى المياه الجوفية .

• برنامج مكافحة الملوحة واستصلاح الأراضي (SCARP) باستخدام الآبار في وادي نهر السند في باكستان.
• موقع إلكتروني حول تشبع التربة بالمياه واستصلاح الأراضي بواسطة أنظمة الصرف الأفقية والرأسية  :