اختبار البئر

في علم المياه ، يُجرى اختبار البئر لتقييم كمية المياه التي يمكن ضخها من بئر معينة . وبشكل أدق، يسمح اختبار البئر بالتنبؤ بأقصى معدل لضخ المياه من البئر، والمسافة التي سينخفض ​​بها مستوى الماء في البئر عند معدل ضخ ومدة ضخ محددين.

يختلف اختبار الآبار عن اختبار الخزان الجوفي في أن سلوك البئر هو محل الاهتمام في المقام الأول في الاختبار الأول، بينما يتم تحديد خصائص الخزان الجوفي ( التكوين الجيولوجي أو الوحدة التي تزود البئر بالمياه) كمياً في الاختبار الثاني.

عند ضخ المياه من البئر، ينخفض ​​مستوى الماء فيه. يُسمى هذا الانخفاض بالانخفاض في منسوب المياه . وتُحدَّد كمية المياه التي يمكن ضخها بمقدار هذا الانخفاض. وعادةً ما يزداد الانخفاض في منسوب المياه مع استمرار عملية الضخ.

وصف جاكوب (1947) مكونات الانخفاض الملحوظ في بئر الضخ لأول مرة، وتم تحسين الاختبار بشكل مستقل من قبل هانتوش (1964) وبيرشنك (1963) باعتباره يتكون من مكونين مرتبطين.

${\displaystyle s=BQ+CQ^{2}}$،

حيث يمثل s مقدار الانخفاض (وحدات الطول، على سبيل المثال، متر)،${\displaystyle Q}$معدل الضخ (وحدات معدل التدفق الحجمي، على سبيل المثال، م³/يوم)،${\displaystyle B}$يمثل معامل فقدان المياه الجوفية (الذي يزداد مع مرور الوقت - كما تنبأت به حلول ثيس ) و${\displaystyle C}$هو معامل فقدان البئر (وهو ثابت لمعدل تدفق معين).

الحد الأول من المعادلة (${\displaystyle BQ}$) يصف المكون الخطي للانخفاض؛ أي الجزء الذي يؤدي فيه مضاعفة معدل الضخ إلى مضاعفة الانخفاض.

الفصل الدراسي الثاني (${\displaystyle CQ^{2}}$يصف هذا ما يُعرف غالبًا بـ "فقدان البئر"؛ وهو المكون غير الخطي لانخفاض مستوى الماء. ولتحديد هذا المكون كميًا، من الضروري ضخ البئر بمعدلات تدفق مختلفة (تُسمى عادةً بالخطوات ). وقد أضاف رورابو (1953) إلى هذا التحليل بجعل الأس قوة اختيارية (عادةً ما بين 1.5 و3.5).

لتحليل هذه المعادلة، يتم قسمة كلا الطرفين على معدل التصريف (${\displaystyle Q}$)، مغادرة${\displaystyle s/Q}$على الجانب الأيسر، والذي يُشار إليه عادةً باسم الانخفاض المحدد . يصبح الجانب الأيمن من المعادلة خطًا مستقيمًا. رسم الانخفاض المحدد بعد فترة زمنية محددة (${\displaystyle \Delta t}$) منذ بداية كل خطوة من خطوات الاختبار (حيث أن الانخفاض سيستمر في الزيادة مع مرور الوقت) مقابل معدل الضخ يجب أن ينتج خطًا مستقيمًا.

${\displaystyle {\frac {s}{Q}}=B+CQ}$

برسم خط مستقيم يمر عبر البيانات المرصودة، سيكون ميل خط أفضل مطابقة هو${\displaystyle C}$(خسائر الآبار) وتقاطع هذا الخط مع${\displaystyle Q=0}$سيكون${\displaystyle B}$(فقدان المياه الجوفية). تتمثل هذه العملية في مطابقة نموذج مثالي مع بيانات العالم الحقيقي، وتحديد المعايير التي تجعل النموذج يطابق الواقع على أفضل وجه. ثم يُفترض أن هذه المعايير المُطابقة تُمثل الواقع على أفضل وجه (بافتراض صحة الافتراضات التي بُني عليها النموذج).

العلاقة المذكورة أعلاه خاصة بالآبار المخترقة بالكامل في طبقات المياه الجوفية المحصورة (نفس الافتراضات المستخدمة في حل ثيس لتحديد خصائص طبقة المياه الجوفية في اختبار طبقة المياه الجوفية ).

غالبًا ما تُحدد كفاءة البئر من خلال هذا النوع من الاختبارات، وهي نسبة مئوية تُشير إلى مقدار الانخفاض الكلي الملحوظ في مستوى الماء في بئر الضخ الناتج عن فقدان الماء في طبقة المياه الجوفية (مقارنةً بفقدان الماء عبر مصفاة البئر وداخلها). البئر ذات الكفاءة المثالية، بمصفاة مثالية وتدفق الماء داخلها بسلاسة تامة، تصل كفاءتها إلى 100%. مع ذلك، يصعب مقارنة كفاءة الآبار المختلفة لأنها تعتمد أيضًا على خصائص طبقة المياه الجوفية (فنفس مقدار فقدان الماء في البئر مقارنةً بطبقة مياه جوفية أكثر نفاذيةً سيؤدي إلى كفاءة أقل).

السعة النوعية هي كمية الماء التي يمكن أن ينتجها البئر لكل وحدة انخفاض في مستوى الماء. ويتم الحصول عليها عادةً من خلال اختبار انخفاض مستوى الماء التدريجي. وتُعبّر السعة النوعية بالصيغة التالية:

${\displaystyle S_{c}={\frac {Q}{h_{0}-h}}}$

أين

${\displaystyle S_{c}}$هي السعة النوعية ([L ² T ⁻¹ ]؛ م²/يوم أو جالون أمريكي/يوم/قدم)

${\displaystyle Q}$معدل الضخ ([L ³ T ⁻¹ ]؛ م³/يوم أو جالون أمريكي/يوم)، و

${\displaystyle h_{0}-h}$هو الانخفاض ([L]؛ م أو قدم)

تعتمد السعة النوعية للبئر أيضاً على معدل الضخ الذي تُحدد عنده. ونظراً لفقدان الضغط غير الخطي في البئر، تنخفض السعة النوعية مع ارتفاع معدلات الضخ. هذا التعقيد يجعل القيمة المطلقة للسعة النوعية قليلة الفائدة، مع أنها مفيدة لمقارنة كفاءة البئر نفسه عبر الزمن (مثلاً، لمعرفة ما إذا كان البئر بحاجة إلى صيانة).

• بيرشنك، ويليام هـ.، 1963. تحديد كفاءة البئر من خلال اختبارات السحب التدريجي المتعددة. الرابطة الدولية للهيدرولوجيا العلمية ، 64: 493-507.
• هانتوش، مهدي س.، 1964. التقدم في علم المياه ، الفصل هيدروليكا الآبار ، الصفحات 281-442. دار النشر الأكاديمية.
• جاكوب، سي إي، 1947. اختبار السحب لتحديد نصف القطر الفعال للبئر الارتوازي. معاملات الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين ، 112(2312):1047-1070.
• رورابو، ميشيغان، 1953. التحليل البياني والنظري لاختبار السحب التدريجي للآبار الارتوازية. معاملات الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين ، 79 (مجلد منفصل 362): 1-23.

يمكن العثور على مراجع إضافية حول طرق تحليل اختبار الضخ بخلاف الطريقة المذكورة أعلاه (والتي يشار إليها عادة باسم طريقة هانتوش-بيرشنك) في المراجع العامة حول اختبارات طبقات المياه الجوفية والهيدروجيولوجيا .

• الهيدروجيولوجيا
• الخزان الجوفي والمياه الجوفية