بشر به علت احتیاج به آب که یک ماده حیاتی پر ارزش است، در هر شرایطی به جستجوی آن اقدام نموده و به آن دسترسی پیدا کرده است. بدون شک ایرانیان باستان اولین کسانی بوده اندکه در حفر چاه و قنات پیش قدم بوده اند. 

چاه:

به سوراخ استوانه ای شکل عمودی یا مایل که در زمین حفر شده است چاه گفته می شود. در این صورت روشن است که هرگونه سوراخ استوانه ای شکل حفر شده در زمین ، یعنی از چاه های جذبی فاضلاب گرفته تا چاه های اکتشافی که امروز تا 16 کیلومتری زیر سطح زمین ادامه می یابد،چاه گفته می شود. قدیمی ترین چاه در دنیا چاه یوسف در نزدیکی قاهره است که در قرن نوزدهم قبل از میلاد مسیح تا عمق 90 متری ، در سازند سخت حفر شده است.

اولین چاه عمیق در ایران در سال 1315 در نزدیکی تهران حفر شد.

چاه های آب را بسته به عمق ، روش حفر و استفاده ای که از آن ها به عمل می آید به انواع زیر تقسیم می کنند:

چاه های دستی :

این چاه ها قدیمی و ابتدایی ترین چاه های آب به شمار می روند که در گذشته ، بیشتر از امروز متداول بوده و مورد استفاده واقع می شدند. در روستاهای ایران چاه های دستی زیاد است و از آب آن برای مصارف شرب استفاده و یا دام استفاده می شود.چاه های دستی را اغلب در رسوبات آبرفتی و با وسایل ابتدایی (کلنگ و بیل) تا عمق برخورد به سطح آب زیرزمینی و تا چند متری زیر آن حفر می کنند . چون حفر چاه با دست در اعماق زیاد ، با مشکلات با مشکلات فراوان همراه است، لذا این چاه ها را اغلبدر نقاطی حفر می کنند که عمق برخورد به سطح آب زیرزمینی زیاد نباشد ( بین 5 تا 40متر). به منظور ایمنی و جلوگیری از ریزش دیواره ی چاه ، آن را توسط تخته سنگ ، آجر ،بتون و یا لوله ی جدار پوشش می دهند.

چاه های نیمه عمیق :

بعضی از چاه هایی که به وسیله دست حفر می شوند، چاه نیمه عمیق می گویند و برخی دیگر چاه هایی را که تا عمق حداکثر 30 تا 32 کنده می شوند، چاه نیمه عمیق می نامند . عده ای دیگر چاه هایی که تا اولین سفره ی آب زیرزمینی حفر می شوند، چاه نیمه عمیق می گویند.

عده ی دیگر می گویند که تا وقتی که کیفیت آب در زیر زمین تغییر نکند، چاه حفر شده در آن چاهی نیمه عمیق است. اما نظر غالب این است چاهی که تا اولین سفره ی آب زیرزمینی حفر می شود ، چاهی است نیمه عمیق به شرطی که عمق آن از 100متر تجاوز نکند.

چاه های عمیق:

به چاه هایی گفته می شود که عمقشان زیاد است و با دستگاه حفاری حفر می شوند . بیشتر چاه های کشاورزی و چاه هایی که در سفره های عمیق ، یعنی در سفره هایی که سطح آب آن ها در اعماق زیاد واقع است ، حفر می شوند از نوع عمیق می باشند. قطر چاه های عمیق متفاوت است . در عین حال قطر بیشتر چاه های عمیق بین 12 تا 18 اینچ می باشد.

چاه های عمیق بر خلاف چاه های نیمه عمیق که تا اولین سفره ی آب حفاری می شوند و از آن ها آب می گیرند، از سفره های مختلف می گذرند و می توانند از تمامی آن ها آب بگیرند. چاه های عمیق را هم در رسوبات نرم ( آبرفتی) و هم در سازند سخت حفر می نمایند. دستگاه حفاری ضربه ای با ضربه زدن های مداوم (حدود 50 تا 60 ضربه در دقیقه) و دستگاه حفاری  روتاری با چرخش مداوم مته ، زمین را خرد و سست می نمایند. مواد کنده را در سیستم حفاری ضربه ای با وسیله ای به نام گل کش بالا می آورند. ولی در سیستم روتاری به کمک جریان مستقیم و یا معکوس گل حفاری و یا آب ، از درون چاه خارج می سازند. برای حفر چاه در سازند سخت از دستگاه حفاری روتاری استفاده می شوند.

چاه های اکتشافی:

این چاه ها را صرفا ب منظور اکتشاف حفر می کنند. در مناطقی که هنوز چاهی حفر نشده و از دست کم و کیف سفره ی آب اطلاعی در دست نیست تنها با حفر چاه های اکتشافی که زیر نظر کارشناس یا محقق انجام می شود، می توان از سفره آب شناخت کافی بدست آورد.

بهترین و دقیق ترین روش به دست آوردن خصوصیات سفره ی آب ، حفر و پمپاژ چاه های اکتشافی است.

تنها عیب چاه های اکتشافی زیاد بودن هزینه آن ها است . دیگر این که به وسیله آن ها می توان فقط از یک محدوده کوچک اطراف چاه خصوصیات سفره زا تعیین کرد و با توجه به اینکه ناهمسانی رسوبات در جهات مختلف گسترش دارد، لذا نمی توان تنها با حفر چند حلقه چاه اکتشافی در یک منطقه ی وسیع ، به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سفره ها پی برد.

چاه های پیزومتری:

چاه های پیزومتری را به منظور مطالعه نوسان های سطح آب زیرزمینی، تهیه نقشه های تراز آب و محاسبه حجم آب ورودی جانبی زیرزمینی و خروجی سفره حفر می کنند. قطر این چاه ها را برای پایین آوردن هزینه حفر ، کم انتخاب می کنند(6-10 اینچ) آنچه گه باید در مورد این چاه ها توجه داشت این است که باید آن ها را در سفره اصلی حفر نموده و با آزمایش های معمول و متداول ، از ارتباط هیدرولیکی بین چاه و سفره مطمئن گردید.

چاه گمانه:

این چاه ها در اصل نوعی چاه اکتشافی به حساب می آیند . وقتی که کارشناس در نظر دارد در منطقه ای که وجود و خصوصیات سفره آب برایش ناشناخته است، محلی را برای حفر چاه تعیین نماید، پیشنهاد حفز چاه گمانه را می دهند. با این عمل در حقیقت بر وجود آب زیرزمینی مشکوک بوده و مسئولیت عدم موفقیت چاه را به صاحبان چاه واگذار می نماید.

چاه های مشاهده ای:

به چاه هایی که در اطراف چاه پمپاژ حفر می کنند تا تغییرات سطح آب را در حین آزمایش های پمپاژ اندازه گیری کنند،چاه های مشاهده ای می گویند. گاهی به چاه های پیزومتری نیز ، چون سطح آب آن را اندازه گیری و داد ه ها را مشاهده می کنند، چاه مشاهده ای می گویند.

چاه های آرتزین:

وقتی که حفاری به یک سفره ی محصور یا تحت فشار برخورد می کند ،آبی که تحت فشار رسوبات بالای سفره است،در درون چاه بالا می آید. ولی اغلب به سطح زمین نمی رسد که به این چاه ها ، چاه های نیمه آرتزین می گویند . در نوع چاه به سفره ای که تحت فشار زیاد است برخورد می کند و آب از دهانه چاه به بیرون فوران می کند . چون این چاه را برای اولین بار در منطقه آرتوز واقع در شمال غرب فرانسه مشاهده و مطالعه شده اند، لذا این چاه ها را در نقاط دیگر جهان نیز به همین نام می خوانند.

حفاری:

حفاری ضربه ای

دستگاه های حفاری ضربه ای و یا سوندوزها ، دستگاه های ساده ای هستند که برای پژوهش های آب یابی بسیار مناسب هستند . از این دستگاه ها بیشتر برای چاه هایی که در داخل سنگ های مقاوم حفر می شود ، استفاده می کنند . اصول کار سوندوز های ضربه ای خرد کردن سنگ هاست که این عمل به وسیله ای مته ای به نام مته حفاری یا ترپان انجام می گیرد. مته ها به طور منظم از ارتفاع ثابتی روی سنگ فرود می آیند . دستگاه مجهز به یک خرک چهار قطبی و یا دکل است که مته های حفاری به وسیله یک قرقره برگشت روی آن آویزان می گردد.

این مته ها دارای حرکت رفت و آمدی می باشند و به منظور اجرای مانور های پایین و بالا رفتن ، از دستگاه رفت و برگشت جدا گردیده و به یک وسیله ای به نام چرخ قرقره که برای جاگذاری لوله ها نیز به کار می رود، مربوط می باشند.خرک های جداشونده ، چوبی یا فلزی هستند . پایه ها روی دال های سیمانی که قبل از مونتاژ دستگاه تهیه می شوند ، قرار می گیرند . دکل های خم شونده یا تلسکوبی ، سوندوز های دستگاه های حفاری خود کار قابل حمل را مجهز می نمایند . ممکن است که این دکل ها به صورت دائمی در پشت یک کامیون ثابت شده باشندو دکل ها باید به وسیله کابل های محکم روی بلوک های سیمانی ثابت گردند.

حفاری چرخشی

امروزه کاربرد دستگاه های حفاری چرخشی بسیار متداول شده است. این دستگاه ها را می توان در هر نوع زمین به کار برد. ولی برتری کاربرد آن ها در زمین های نرم بیشتر است . پیشروی این دستگاه ها در داخل سنگ های سخت به کندی صورت می گیرد. در این روش سر مته فولادی که متصل به انتهای لوله فولادی است ، از سر چاه چاه به کمک موتور ، حرکت دورانی می نماید . گل حفاری شده از داخل لوله به درون چاه تزریق شده و از اطراف لوله به سر چاه بر می گردد.

گل حفاری شده ضمن خنک کردن سر مته اعمال حمل خرده سنگ هایی که به وسیله سر مته از ته چاه تراشیده شده است ، به سر چاه و جلوگیری از فشار طبقات سست و ریزش آن ها به داخل چاه را نیز انجام می دهد. با این روش حفاری دورانی چاه های بسیار عمیق حفر می گردند .

 روش توربینی

حفاری که در آن سر مته به جای آنکه به کمک لوله فولادی دوران نماید ، به وسیله توربینی که به عنوان نیروی محرکه که از گل حفاری شده و یا الکتریسیته استفاده می نماید ، حرکت می کند . در این روش قسمت متحرک تنها سر مته در عمق چاه خواهد بود . بنابراین می تواند سرعت دورانی به مراتب بیشتری را داشته باشد. از نظر سرعت عملی که در این روش دارد دارای برتری اقتصادی زیادی است.