2.jpg

پایش یا مونیتورینگ آبهای زیرزمینی با هیدروژئوفیزیک

آب یکی از مهمترین نیازهای بشر و سایر جانداران می باشد. در حال حاضر یک میلیارد و دویست میلیون انسان، دسترسی به آب آشامیدنی پاکیزه ندارند. دو میلیارد و پانصد میلیون نفر نیز با مشکل کیفیت پایین آب های در دسترس مواجه اند. سال 2003، توسط سازمان ملل، سال بین المللی آب (شیرین) اعلام شد. دراین سال توافق بین المللی بر این شد که ظرف چند سال، رقم یک میلیارد و دویست میلیون نفری بی آب های جهان را به نصف کاهش دهند زیرا پیش بینی می شد (و می شود) که در غیر این صورت عواقب جنگ گونه این بی توجهی، خود مشکلی بزرگتر را پدیدار سازد، کما اینکه از هم اکنون شاهد نزاع های ژئوپلیتیکی بر سر این موضوع هستیم. به علاوه، تقریباً 80 درصد آب شیرین در جهان، صرف فعالیت های کشاورزی می گردد و در بسیاری از کشورها، آبخوان ها مهمترین و بعضاً تنها منبع تامین آب شیرین هستند. بنابراین در کشورهای نیمه خشکی نظیر ایران، نوسان های کنترل نشده وضعیت آب های زیرزمینی و عدم شناخت صحیح سیستم های آبخوانی، اقتصاد کشاورزی و در مجموع اقتصاد ملی را به  شدت دستخوش نوسان های ویرانگر می کند. این وضع به خصوص در دهه های آینده به مساله ای حاد تبدیل خواهد شد، زیرا در هر صورت در آینده-ای نزدیک وابستگی کشور به تولیدات غیر نفتی و بالاخص کشاورزی، بسیار بیشتر از حال حاضر خواهد بود. بنابراین محافظت و استفاده ی بهینه از مـنـابع آب  شیرین  جهانی، یکی از مـهـمـتـرین مـسائل دوران معـاصـر ما خواهدبود.
 
تقاضا برای شناخت علمی آب های زیرزمینی از زمانی آغاز شد که قسمت عمده ای از جمعیت جهان از قرن 18 به بعد در مناطق خشک و نیمه خشک قاره آمریکا قدم نهادند. تلاش های دارسی و دوپویی در قرن 19ام برای فرمول بندی فیزیک حرکت آب در مواد متخلخل، راه را برای مطالعات بیشتر در قرن بیستم هموار کرد. در نیمه دوم قرن بیستم، مفاهیم فیزیکی آب های زیرزمینی مورد بازبینی های اساسی قرار گرفت. در 50 سال اخیر، دانش هیدروژئولوژیکی بسیار زیادی صرفاً به دلیل حساسیت در دفن زباله های هسته ای خطرناک بدست آمده است. پیشرفت در زمینه عکس برداری هوایی و دورسنجی با ماهواره ها، کمک شایانی به درک ماهیت چشمه ها، زون های شکسته و تا حدودی آبخوان ها کرده است. آزمایش های پمپاژ و دیگر آزمون های هیدرولیکی نوین، شناخت ما را از پارامترهای دخیل در ماهیت و رفتار آبخوان دگرگون ساخته است. همچنین در این نیم قرن، انقلاب دیجیتال، هیدروژئولوژی را نیز در نوردیده است. مدل سازی عددی جریان آب زیرزمینی و انتقال آلودگی های محیطی، تقریباً پای ثابت تمام مطالعات هیدروژئولوژیکی شده است. این مدل-سازی ها با معادلات شارش و انتقال آغاز می شوند و ماهیتاً معادلاتی دیفرانسیلی هستند و حل کامل شان  به یکسری شرایط مرزی نیاز دارد. هرچه این شرایط با دقت بیشتری انتخاب شوند، دقت مدل سازی بالاتر می رود. شرایط مرزی در این مدل سازی ها، ماهیتی زمین شناختی دارند که عمدتاً پیچیدگی شان بسیار بالاست. ما برای درک ماهیت آب های زیرزمینی، رو به مدل سازی طبیعت آن ها آورده ایم و برای این کار به شناخت دقیقی از زمین شناسی زیرسطحی نیاز داریم. روش های ژئوفیزیکی این شناخت را به ما ارزانی می دارند. روش های ژئوفیزیکی پس از جنگ جهانی دوم به سرعت پیشرفت کرده اند. امروزه، استفاده از نتایج ژئوفیزیکی در حل مسائل شرایط مرزی آب های زیرزمینی بسیار متداول گشته است (جیرو و شاتو، 2008).
 
 
جهت استفاده ی بهینه از منابع آب شیرین جهانی و بخصوص آب های زیرزمینی، اطلاع از هندسه سیستم های آبخوانی، پارامترهای هیدرولیکی آبخوان و سیر تحول آن در طول ماه ها، سال ها و حتی دهه ها، بسیار مهم می باشد. بنابراین پایش (مانیتورینگ) سیستم های آبخوانی نخستین گام در مدیریت آب های زیرزمینی و حل مسائل آن (نظیر آلودگی های صنعـتی، نـفـوذ آب شور، افت سـطـح ایستابی و غیره) می باشد. 
 
ساده  ترین راه برای پایش آبخوان، حفر چاه و کنترل مستقیم پارامترهای آبخوان می باشد. ولی حفر چاه گزینه ی هزینه بر و وقت گیری است و از طرفی تنها در محل چاه اطلاعاتی به دست می دهد. ژئوفیزیک، گزینه (ها) ی مقرون به صرفه تری را پیش کشانده است. استفاده از روش های ژئوفیزیکی برای پی جویی آب شرب در دو دهه اخیر بسیار متداول شده است و روز به روز بر غنای علمی آن افزورده می گردد.
 
علم هیدروژئوفیزیک به عنوان شاخه ای  از ژئوفیزیک، ترکیبی از هیدروژئولوژی و ژئوفیزیک می باشد که در 10 سال اخیر متولد شده است. در گذشته، از ژئوفیزیک بیشتر برای تعیین ساختارهای زمین شناسی زیرسطحی حاوی آب (نظیر لایه های ماسه/ رس، سنگ کف، گسل ها و غیره) استفاده می شد. در واقع مدتها تمرکز روی خصوصیات هندسه زیرسطحی بود. در دهه اخیر توجهات به سوی استفاده از ژئوفیزیک در برآورد مشخصات آبخوان جلب شده است. در واقع مشابه آنچه در ژئوفیزیک اکتشاف نفت رخ داده است، علمی مشابه بوجود آمده است که به خصوصیات پتروفیزیکی زیرسطحی، با هدف "آب" می پردازد. هیدروژئوفیزیک به مطالعه خواص ژئوفیزیکی مخازن آب زیرسطحی درفضا و زمان می پردازد. اکنون علاوه بر هندسه آبخوان، تعیین خواصی نظیر تخلخل و تراوایی آبخوان نیز مشغله اصلی یک ژئوفیزیکدان می باشد که درغالب علم هیدروژئوفیزیک به آن می پردازد (رابین  و هوبارد ، 2005).
مشخصات آبخوان را می توان به طور سنتی با استفاده از فنون زمین شناسی برآورد کرد. در عوض روش های ژئوفیزیک یا هیدروژئوفیزیکی در چند دهه اخیر در تصویرسازی هندسه زیرسطحی، خصوصیات پتروفیزیکی و پایش سیستم های آبخوانی در مقیاس هایی بزرگتر از کارکردِ روش های هیدروژئولوژی توسعه یافته اند.
 
قدرت تفکیک روش های ژئوفیزیکی سطحی، بسته به شرایط استفاده، بین 1 تا 100 متر است. مقیاس مورد مطالعه نیز از چند 10متر تا چند 1000 متر متغیر است. اندازه گیری های Benchtop یا آزمایشگاهی بالاترین رزولوشن را دارند ولی مقیاس های کوچکی را مورد بررسی قرار می دهند. با تقریباً همان رزولوشنِ روش های آزمایشگاهی، چاه نگاریِ مغزه ها، مقیاس های بزرگتری را پوشش می دهد (تا چند متر). روش های اندازه گیری درون چاهی و تست های چاه، قدرت تفکیک متوسطی دارند و در مقیاس های محلی از چند متر تا چند ده متر کاربرد دارند. روش های هوابرد و دورسنجی بزرگترین مقیاس ها را پوشش می دهند، با کمترین قدرت تفکیک. همچنین امروزه از مدل های ژئوفیزیکی به عنوان ورودی (شرایط اولیه) مدل سازی های هیدرولیکی استفاده می شود. 
 
مشخصات آبخوان عبارتند از: 1) هیدرواستراتیگرافی (هندسه آبخوان). 2) تراوایی زون نااشباع. 3) تراوایی و گذردهی زون اشباع. 4) تخلخل موثر، درجه اشباع و ضـرایـب ذخـیره. 5) سـطـح ایستابی محبوس و نامحبوس. 6) میزان نوسانات آب زیرزمینی در ارتباط با آب های سطحی. 7) جهت و نرخ جریان. 8) تغذیه آب زیرزمینی. 9) شرایط هیدروژئوشیمیایی. 
مطالعات زمین شناسی را می توان به هفت دسته تقسیم کرد: 1) بررسی های زمین شناسی صحرایی. 2) بررسی های هیدروژئولوژی صحرایی. 3) فناوری های اندازه گیری مستقیم  (مثل آزمایش های پمپاژ). 4) مطالعه ترانشه ها. 5) مطالعات در حین حفاری و نصب چاه. 6) تست های هیدرولیکی و ردیابی. 7) مدل سازی وارون جریان و انتقال در آب های زیرزمینی.
 
همچنین، روش های ژئوفیزیکی را نیز می توان به 8 دسته طبقه بندی کرد: 1) ژئومغناطیس. 2) روش گرانی سنجی. 3) روش های مقاومت ویژه dc و الکترومغناطیسی. 4) رادار زمین کاو. 5) لرزه ای شکست مرزی. 6) لرزه ای بازتابی. 7) تشدید مغناطیسی هسته ای سطحی (SNMR). 8) چاه پیمایی.
 
منابع مکتوب مختلفی در 10 سال اخیر در زمینه هیدروژئوفیزیک منتشر شده است. کتاب زمین-شناسی محیطی ، ویراسته نادل و همکارانش (2007) کتاب راهنمایی است که در 1374 صفحه تقریباً تمام مباحث هیدروژئوفیزیکی را به زبانی ساده شرح داده است. کتاب ژئوفیزیک آب های زیرزمینی  کتاب دیگری ویراسته رینارد کرش (2006) است که به طور تخصصی تر به روش های ژئوفیزیکی مورد استفاده در بررسی آب های زیرزمینی می پردازد. همچنین کتاب هیدروژئوفیزیک، ویراسته رابین و هوبارد (2005)، کتاب نسبتاً پیشرفته تری است که به خوانندگان حرفه ای پیشنهاد می شود. البته در این کتاب آخر در مورد SNMR اطلاعاتی وجود ندارد و تنها به عنوان یکی از روش های آینده دار از آن بحث شده است. بحث پایه ای در مورد SNMR را می توان ابتدا در زمین-شناسی محیطی و سپس به صورت حرفه ای تر در ژئوفیزیک آب های زیزمینی یافت. 
 
منابع:
  • Giroux, B., Chouteau, M., 2008, A hydrogeophysical synthetic model generator: Computers& Geosciences 34 (2008) 1080–1092
  • Rubin, Y., Hubbard, S., 2005, Hydrogeophysics: Springer, Berlin, 527.
  • Knödel, K., Lange, G., Voigt, H., 2007, Environmental Geology: Handbook of Field Methods and Case Studies, Springer, 1374.
  • Kirsch, R., 2006, Groundwater Geophysics: A Tool for Hydrogeology: Springer, Berlin, 500p.

 

 

 

 

اکتشاف ژئوفیزیک ، دستگاه ژئوفیزیکی ، خرید و فروش معدن، معرفی دستگاه و تجهیزات ژئوفیزیک، ژئوفیزیک آب زیرزمینی، ژئوفیزیک معدن ، ژئوفیزیک نفت ، تجهیزات ژئوفیزیک ، ژئوفیزیک زمینی ، فروش معدن، ژئوفیزیکهوایی ، ژئوفیزیک دریایی ، اکتشاف ژئوفیزیکی معدن، ژئوفیزیک آبیابی ، اکتشاف آب زیرزمینی ، اکتشاف آبهای زیرزمینی ، ژئوفیزیک اکتشافی نفت ، ژئوفیزیک اکتشافی معدن ، ژئوفیزیک اکتشافی آب ، اکتشاف معدن ، اکتشاف نفت ، اکتشاف نفت و گاز ، اکتشاف آبهای زیرزمینی ، اکتشاف ژئوفیزیکی آب ، اکتشاف ژئوفیزیک نفت ، تعیین محل حفر چاه ، ژئوفیزیک مهندسی ، مهندسی ژئوفیزیک ، اکتشاف ژئوفیزیکی سرب ، ژئوفیزیک چاه آب ، اکتشاف ژئوفیزیکی آهن ، اکتشاف ژئوفیزیکی مس ، دستگاه ژئوفیزیکی ، ژئوفیزیک آبهای زیرزمینی ، اکتشاف ژئوفیزیکی آب زیرزمینی، ژئوفیزیک چاه آب زیرزمینی، آب زیرزمینی ، دستگاه ژئوفیزیک ، آبیابی ژئوفیزیک ، آبیابی ژئوفیزیکی ، اکتشاف ژئوفیزیک ، ژئوفیزیک چاه ، ژئوفیزیک آبیابی ، اکتشاف ، ژئوفیزیک ، ژئوفیزیکی ، تجهیزات ژئوفیزیک ، آبیابی ، آب یابی ، آبهای زیرزمینی ، هیدروژئوفیزیک ، معدن ، معادن ، نفت ، اکتشافات نفت، اکتشاف معدن، ژئوترمال، آبگرم، زمین گرمایی ، اکتشاف معدن آهن ، اکتشاف معدن سرب ، اکتشاف معدن روی ، اکتشاف معدن مس ، اکتشاف معدن منگنز ، تجهیزات ، دستگاه ، دستگاه ژئوفیزیک ، دستگاه ژئوالکتریک ، نرم افزار ژئوفیزیک ، ژئوفیزیک ، زلزله شناسی ، لرزه نگاری ، لرزه نگاری انکساری ، لرزه نگاری انعکاسی ، ژئوالکتریک ، قطبش القایی ، مقاومت ویژه الکتریکی ، مغناطیس سنجی ، الکترومغناطیس ، مگنتوتلوریک ، تلوریک ، مگنتومتر ، گرانی سنجی ، ژئورادار ، گراویمتری ، چاه پیمایی ، حفاری چاه ، شرکت حفاری ، چاه پیمایی ، چاه نگاری ، زمین شناسی، معدن ید، ید، معادن ید.