منسوب المياه

مقطع عرضي يوضح تغير مستوى المياه الجوفية تبعًا لتضاريس السطح، بالإضافة إلى مستوى المياه الجوفية المرتفع.
مقطع عرضي لمنحدر جبلي يوضح المنطقة غير المشبعة ، والمنطقة الشعرية ، ومستوى المياه الجوفية، والمنطقة المشبعة أو المنطقة الجوفية. (المصدر: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ).

مستوى الماء الجوفي هو السطح العلوي للمنطقة الحرة أو منطقة التشبع. منطقة التشبع هي المنطقة التي تتشبع فيها مسام وشقوق الأرض بالمياه الجوفية ، [ 1 ] والتي قد تكون عذبة أو مالحة أو شبه مالحة، حسب الموقع. ويمكن تعريفها ببساطة بأنها العمق الذي تصبح الأرض تحته مشبعة. الجزء الواقع فوق مستوى الماء الجوفي هو المنطقة غير المشبعة . ويمكن تصورها على أنها "سطح" المواد تحت السطحية المشبعة بالمياه الجوفية في منطقة معينة. [ 2 ]

في التربة الخشنة، يستقر منسوب المياه الجوفية عند السطح حيث يتساوى ضغط الماء مع الضغط الجوي (حيث يكون الضغط المقاس = 0). أما في التربة التي تكون فيها الخاصية الشعرية قوية، فيرتفع منسوب المياه الجوفية إلى أعلى، مكوناً ما يُعرف بالهامش الشعري .

قد يكون مصدر المياه الجوفية هطول الأمطار أو مياه جوفية أخرى تتدفق إلى الخزان الجوفي من مناطق أبعد. في المناطق ذات الهطول المطري الكافي، تتسرب المياه عبر مسامات التربة، مرورًا بالمنطقة غير المشبعة. ومع ازدياد العمق، تملأ المياه المزيد من مسامات التربة، حتى الوصول إلى منطقة التشبع. أسفل مستوى المياه الجوفية، في منطقة التشبع، تُسمى طبقات الصخور النفاذة التي تُنتج المياه الجوفية بالخزانات الجوفية . أما في التربة الأقل نفاذية، مثل التكوينات الصخرية الصلبة ورواسب قاع البحيرات القديمة، فقد يصعب تحديد مستوى المياه الجوفية.

لا يُعدّ مصطلحا "مستوى الماء الجوفي" و" مستوى الماء " مترادفين. فإذا كان للخزان الجوفي العميق طبقة نفاذية سفلية تحدّ من التدفق الصاعد، فقد يرتفع مستوى الماء في هذا الخزان إلى مستوى أعلى أو أقل من مستوى الماء الجوفي الفعلي. ويعتمد ارتفاع الماء في هذا البئر العميق على الضغط في الخزان الجوفي الأعمق، ويُشار إليه بالسطح البوتنسيومتري ، وليس بمستوى الماء الجوفي. [ 2 ]

تشكيل

قد يتغير منسوب المياه الجوفية تبعًا للتغيرات الموسمية كالهطول المطري والتبخر . في المناطق غير المطورة ذات التربة النفاذة التي تتلقى كميات كافية من الأمطار، يميل منسوب المياه الجوفية عادةً باتجاه الأنهار التي تعمل على تصريف المياه الجوفية وتخفيف الضغط في الخزان الجوفي. وتتشكل الينابيع والأنهار والبحيرات والواحات عندما يصل منسوب المياه الجوفية إلى السطح. وتُشكل المياه الجوفية المتدفقة إلى الأنهار والبحيرات أساس مستويات المياه في المسطحات المائية. [ 3 ]

تضاريس السطح

في الخزان الجوفي، نادرًا ما يكون مستوى الماء الجوفي أفقيًا، بل يعكس تضاريس السطح نتيجةً للخاصية الشعرية ( الهامش الشعري ) في التربة والرواسب وغيرها من المواد المسامية . في الخزان الجوفي، يتدفق الماء الجوفي من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض، وعادةً ما يكون لاتجاه تدفق الماء الجوفي مركبة أفقية ومركبة رأسية. يُعرف ميل مستوى الماء الجوفي باسم "التدرج الهيدروليكي"، والذي يعتمد على معدل إضافة الماء إلى الخزان الجوفي وإزالته منه، وعلى نفاذية المادة. لا يُحاكي مستوى الماء الجوفي دائمًا التضاريس بسبب الاختلافات في البنية الجيولوجية الأساسية (مثل  الصخور المطوية والمتصدعة والمتشققة).

مناسيب المياه المرتفعة

يُعرف الخزان الجوفي المعلق (أو الخزان الجوفي المعلق) بأنه خزان جوفي يقع فوق مستوى المياه الجوفية الإقليمي. ويحدث هذا عندما توجد طبقة غير منفذة من الصخور أو الرواسب ( طبقة عازلة ) أو طبقة شبه عازلة ( طبقة كتيمة ) فوق مستوى المياه الجوفية الرئيسي/الخزان الجوفي ولكن تحت سطح الأرض. إذا تقاطع تدفق الخزان الجوفي المعلق مع السطح، عند جدار وادٍ مثلاً، فإن الماء يتدفق على شكل نبع .

التقلبات

قد تتسبب التقلبات الموسمية في منسوب المياه الجوفية في جفاف مجاري الأنهار خلال موسم الجفاف.

المد والجزر

في الجزر المحيطية المنخفضة ذات التربة المسامية، تميل المياه العذبة إلى التجمع في برك عدسية الشكل فوق مياه البحر الأكثر كثافة المتسربة من جوانب الجزر. وترتفع وتنخفض طبقة المياه العذبة في هذه الجزر، وبالتالي مستوى المياه الجوفية، مع المد والجزر.

موسمي

في بعض المناطق، مثل بريطانيا العظمى أو كاليفورنيا ، غالباً ما يكون هطول الأمطار في الشتاء أعلى منه في الصيف ، وبالتالي لا يتم تجديد مخزون المياه الجوفية بالكامل خلال الصيف. ونتيجة لذلك، ينخفض ​​منسوب المياه الجوفية خلال الصيف. يُعرف هذا التفاوت بين منسوب المياه الجوفية في الشتاء والصيف بـ"منطقة التشبع المتقطع"، حيث يتذبذب منسوب المياه الجوفية استجابةً للظروف المناخية.

على المدى الطويل

المياه الأحفورية هي مياه جوفية ظلت في طبقة المياه الجوفية لعدة آلاف من السنين، وتوجد بشكل رئيسي في الصحاري . وهي غير متجددة بفعل الأمطار الحالية نظراً لعمقها تحت سطح الأرض، وأي استخراج لها يُحدث تغييراً دائماً في منسوب المياه الجوفية في هذه المناطق.

تأثيرات على إنتاجية المحاصيل

رسم بياني يوضح العلاقة بين محصول قصب السكر وعمق منسوب المياه الجوفية في أستراليا. العمق الحرج هو 0.6  متر. [ 4 ] [ 5 ]

تحتاج معظم المحاصيل إلى مستوى أدنى من المياه الجوفية. [ 6 ] وقد تم تصنيف بعض محاصيل الغذاء والألياف المهمة [ 7 ] لأن المحصول يعاني من انخفاض في الإنتاج عند انخفاض مستوى المياه الجوفية. [ 8 ]

المحصول والموقعالتفاوت المسموح به في DWTتصنيفتوضيح
القمح، دلتا النيل، مصر45متسامح للغايةيقاوم مستويات المياه الجوفية الضحلة
قصب السكر، أستراليا60متسامحيجب أن يكون مستوى المياه الجوفية أعمق من 60  سم
بنانا، سورينام70حساس قليلاًينخفض ​​المحصول عند مستويات المياه الجوفية التي تقل عن  70  سم
القطن، دلتا النيل90حساسيحتاج القطن إلى تربة جافة، ويجب أن يكون منسوب المياه الجوفية عميقًا.
(حيث DWT = عمق مستوى المياه الجوفية بالسنتيمترات)

التأثيرات على البناء

أنابيب زرقاء لإزالة المياه الجوفية في برلين

يؤثر مستوى المياه الجوفية القريب من السطح على عمليات الحفر والصرف الصحي والأساسات والآبار وحقول الترشيح (في المناطق التي لا تتوفر فيها المياه والصرف الصحي البلدية)، وغير ذلك.

عندما تتم أعمال الحفر بالقرب من مستوى المياه الجوفية بما يكفي لتفعيل خاصية النفاذية الشعرية، يجب إزالة المياه الجوفية أثناء البناء. ويتضح هذا جلياً في برلين ، المبنية على أرض رملية مستنقعية، حيث يقع مستوى المياه الجوفية عادةً على عمق مترين تحت سطح الأرض. وكثيراً ما تُرى أنابيب وردية وزرقاء تنقل المياه الجوفية من مواقع البناء إلى نهر سبري (أو قنواته).

انظر أيضاً

مراجع

  1. "ما هو مستوى المياه الجوفية؟" . imnh.isu.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-11-2016 .
  2. 1 2 فريز، ر. آلان؛ تشيري، جون أ. (1979). المياه الجوفية . إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول. ISBN 9780133653120. OCLC 252025686 . 
  3. وينتر، توماس سي؛ هارفي، جودسون دبليو (1998). "المياه الجوفية والمياه السطحية: مورد واحد - منشور هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية رقم 1139" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2018 .
  4. رود، أ. ف. وشاردون، س. و. 1977. تأثير الصرف على إنتاجية قصب السكر كما تم قياسها بارتفاع منسوب المياه الجوفية في منطقة مطحنة ماشناد. في: وقائع المؤتمر الرابع والأربعين لجمعية كوينزلاند لتكنولوجيا قصب السكر، أستراليا.
  5. برنامج للانحدار الجزئي مع مقطع أفقي
  6. العلاقة بين محصول المحاصيل وعمق منسوب المياه الجوفية: تحليل إحصائي للبيانات المقاسة في الأراضي الزراعية بهدف تحديد احتياجات الصرف. المجلة الدولية للعلوم الزراعية، 6، 174-187. متاح على الإنترنت.أو
  7. نيلاند، هـ. ج. وإل غيندي، س. 1984. غلة المحاصيل، وملوحة التربة، وعمق مستوى المياه الجوفية في دلتا النيل . في: التقرير السنوي للمعهد الدولي لبحوث الثروة الحيوانية 1983، فاغينينغين، هولندا، ص 19-29. متاح على الإنترنت:
  8. كيه جيه لينسلينك وآخرون. تحمل المحاصيل لمستويات المياه الجوفية الضحلة . متاح عبر الإنترنت: