بسم الله الرحمن الرحيم

1. بسم الله الرحمن الرحيم

2. آبهای زير زمينی • تعداد واحد: 3 واحد • منبع: زمين و منابع آب • مولف: محمود صداقت • تهيه کننده اسلايد:يزدان محبی حسن آبادی

3. اين درس جزء دروس تخصصی رشته زمين شناسی گرايش محض و کاربردی می باشد.دانشجويان دراين درس با نحوه اکتشاف و بهره برداری از آبهای زير زمينی آشنا می شوند.

4. فصل اول کليات

5. موضوعات مورد مطالعه در اين فصل • اهميت استفاده از آبهای زير زمينی • تاريخچه بهره برداری از آبهای زيرزمينی

6. اهمیت استفاده از آبهای زیر زمینی آب زير زمنی يکی از مهمترين منابع تامين آب شيرين مورد نياز انسان است.بهره برداری از منابع آب زير زمينی، برای مصارفی چون کشاورزی، صنعت و شرب، توسعه زيادی پيدا کرده است.در حال حاضر در کشور ما حدود 49 ميليارد متر مکعب آب از منابع زير زمينی برداشت ميشود.

7. تاریخچه استفاده از آب زير زمینی اولين راه بهره برداری از آب زيرزمينی احتمالا چاه بوده است.قديمی ترين چاه آبی که تاکنون بجای مانده در دره رود سند است که ساختمان آنرا به 6000 سال پيش می دانند.ايرانيان مبتکر ساختن قنات هستند و از 3000 سال پيش شروع شده و به ديگر نقاط گسترش پيدا کرده است.

8. فصل دوم • آب در زمين و لايه های آبدار

9. موضوعات مورد بحث در این فصل • ويژگيهای فيزيکی و سنگ شناسی محيطهای متخلخل • پخش آب در زمين • لايه آبدار يا سفره آب زيرزمينی

10. آب در زير زمين در منافذ و فضاهای خالی سنگها و خاکها جمع می شود • اصطلاح آب زير زمينی را برای بخشی از آبهای زير سطح زمين بکار می برند که به وسيله چاه، چشمه يا قنات قابل برداشت است.

11. منافذ موجود در سنگ ها • منافذ اوليه : منافذی هستند که در زمان تشکيل سنگ در آن بوجود آمده است. • منافذ ثانويه: منافذی هستند که در نتيجه فرايند های زمين شناسی مختلف پس از تشکيل سنگ در آن بوجود می آيد.

12. تخلخل • عبارت است از در صد حجم فضاهای خالی موجود در يک سنگ به حجم کل آن. • n : تخلخل • Vv: حجم فضای خالی • Vt : حجم کل

13. عوامل مؤثر بر تخلخل در رسوبات سخت نشده: • درجه جور شدگی و شکل دانه ها • آرايش دانه ها

15. عوامل مؤثر بر تخلخل در سنگ ها • شکستگی ها • هوا زدگی • انحلال

17. نسبت پوکی • عبارت است از نسبت بين حجم فضاهای خالی به حجم قسمت جامد. • :e نسبت پوکی • Vv: حجم فضای خالی • VS: حجم قسمت جامد

18. دانه بندی رسوبات • تجزيه و تحليل اندازه دانه های رسوبی در مطالعات هيدرولوئوژي اهميت زيادی دارد و به وسيله آن يکی از شرايط فيزيکی محيط های متخلخل را می توان مشخص کرد. برای اين کار منحنی دانه بندی رسوبات را رسم می کنيم.

19. ضريب يکنواختی • Cu: ضريب يکنواختی • d60: قطری که 60 درصد وزنی ذرات نمونه از آن کوچکترند. • d10: قطری که 10 درصد وزنی ذرات نمونه از آن کوچکترند.

20. پخش آب در زمین • منطقه تهويه يا غير اشباع :بخشی از زمين است که از سطح فوقانی تا منطقه اشباع ادامه دارد. • منطقه اشباع :در زير منطقه تهويه قرار دارد ودر آن تمام منافذ به وسيله آب اشغال شده است .

22. قسمتهای مختلف منطقه تهويه • منطقه رطوبت خاک • منطقه ميانی • منطقه مويين

23. اصطلاحات منطقه رطوبت خاک • رطوبت معادل • ضريب هيکروسکوپی • آب هيکروسکوپی • نقطه پژمردگی • گنجايش زراعی • حداکثرگنجايش آب

25. منطقه ميانی: اين منطقه از قسمت زيرين منطقه رطوبت خاک تا حد بالای منطقه مويين ادامه دارد. • فشار آب در منطقه تهويه به علت کشش سطحی آب ، منفی است که برای اندازه گيری آن از کشش سنج استفاده می شود.

26. منطقه مويين • از سطح ايستابی تا حد بالا رفتن آب ادامه دارد. • آب تا ارتفاعی بالا می رود که دو نيروی مويين و گرانی برابر شوند. • Hc: ارتفاع بالا رفتن آب مويين • t : کشش سطحی آب • λ : زاويه تماس • r : شعاع لوله

27. مقدار رطوبت خاک • Ww –Wd×100/Wd= درصد وزنی رطوبت • Ww-Wd×100/Vt =درصد حجمی رطوبت • Vw×100/Vv = درصد اشباع

28. آب نگهداری شده : آبی است که در مقابل نيروی گرانی در اين منطقه نگهداری می شود . • نگهداشت ويژه(Sr ):عبارت است از نسبت بين حجم آبی که يک سنگ يا خاک ، پس از اشباع شدن ،می تواند در مقابل نيروی گرانی در خود نگهدارد به حجم کل آن که به صورت درصد بيان می شود.

29. Sr= Vr×100/Vt Sr :نگهداشت ويژه Vr: حجمی که توسط آب نگهداری شده اشغال شده است. Vt: حجم کل نمونه

30. آبدهی ويژه عبارت است از نسبت در صد حجم آبی که می توان از يک نمونه اشباع از آب بر اثر نيروی گرانی خارج شود به حجم کل آن نمونه . عوامل مؤثر بر آبدهی ويژه در يک لايه رسوبی : • اندازه دانه ها • شکل وتوزيع منافذ • تراکم لايه ها

31. Vr+Vy=Vv Sy=Vy×100/Vt Sy:آبدهی ویژه یا تخلخل مؤثر Vr:حجم آب نگهداری شده Vy:مقدار آب زهکشی شده Vt:حجم کل

32. sr+syα==تخلخل α:تخلخل Sr:نگهداشت ویژه Sy:آبدهی ویژه

33. عوامل مؤثر بر آبدهی ويژه در يک لايه رسوبی • اندازه دانه ها • شکل وتوزيع منافذ • تراکم لايه ها

34. سطح ايستابی • سطحی است فرضی که در تمام نقاط آن فشار برابر فشار اتمسفر است و بطور قرار دادی آن را معادل صفر در نظر می گيرند. • بار فشار آب زير زمينی در نقطه معينی از منطقه اشباع ،عبارت است از ارتفاع بالا آمدن آب در يک لوله قائم که تا آن نقطه فرو رفته باشد. چنين لوله ای را پيزومتر می گويند.

35. سطح پيزومتريک • مرز بالايی منطقه اشباع را ممکن است يک لايه نفوذ ناپذير تشکيل دهد که در اين صورت فشار در سطح فوقانی منطقه اشباع بيش از فشار اتمسفر است که در اين صورت آن را سطح پيزومتريک می گويند.

36. عوامل موثر در عمق سطح ايستابی • مقدار بارندگی • مقدار تبخير • ميزان تخليه طبيعی و مصنوعی • خصوصيات زمين شناسی محل • توپو گرافی زمين

37. لايه آبدار يا سفره آب زير زمينی يا آبخوان • لايه يا سازند که حاوی آب باشد و اجازه حرکت مقادير قابل توجه آب را در شرايط معمولی صحرايی بدهد. • لايه کم تراوا يا نيمه تراوا يا سازند نشتی: لايه ای است که ماهيت نيمه نفوذ پذير دارد ودر مقايسه با يک لايه آبدار ،آب خيلی کمی از خود عبور می دهد .

38. سنگهای رسوبی • سنگهای آهکی حفره دار: از نظر تشکيل لايه های آبدار بهترين پتانسيل را در بين سنگهای رسوبی نشان می دهد و تکامل نهايی سازند های آهکی ، ايجاد نواحی کارستی است. • شيلها: معمولاً لايه های آبدار خوبی تشکيل نمی دهند.

39. سنگ های آتشفشانی سنگهای آتشفشانی از نظر تشکيل حفره های آب زير زمينی بسیار متفاوتند. بعضی از گدازه های بازالتی جديد فوق العاده نفوذ پذيرند و می توان چاههايی با آبدهی زياد در آنها حفر کرد. از طرف ديگر توفها و ريوليت ها گرچه متخلخل اند، ولی معمولاً نفوذ پذيری خيلی کمی دارند.

40. سنگهای متبلور سنگهای آذرين و دگرگونی مثل گرانيتها و گنيسها اساساً نفوذ ناپذيرند و اگر خرد شدگی داشته باشند آبدهی کمی دارند . به همين دليل منابع آب زيرزمينی خوبی نيستند.

41. لايه نا تراوا يا ريز سازند سازندی است که گرچه توانايی جذب آب را به آهستگی دارد و حتی ممکن است حاوی مقدار زيادی آب باشد ولی، در شرايط معمولی صحرايی قادر به انتقال قابل توجه نيست واساساً نفوذ ناپزير است مانند يک لايه رسی.

42. انواع لایه آبدار • آزاد • تحت فشار • معلق • نیمه تراوا

44. آبدهی لایه های آبدار تحت فشار عمدتاً نتیجه مکانیسمهای زیر است • تراکم یا فشردگی لایه آبدار و لایه های محصور کننده • نشست از لایه های آبدار دیگر • زهکشی از منافذ لایه آبدار در محل بیرون زدگی خود در سطح زمین

45. ضریب ذخیره • حجم آبی است که در واحد از سطح افقی سفره ، به ازای واحد افت سطح ایستابی یا سطح پیزومتریک می تواند آزاد کند. ضریب ذخیره همان آبدهی ویژه یا تخلخل مؤثر است در سفره های آزاد است . S=vy×100/vt

47. آبدهی مجاز • مقدار آبی است که سالانه می توان از یک حوضه آب زیر زمینی برداشت کرد بدون آنکه نتیجه نا مطلوبی به بار آورد.

48. فصل 3 جریان آب زیر زمینی

49. موضوعات مورد بحث در این فصل • قانون حاکم بر حرکت آب در زیر زمین • ردیابی حرکت آب زیر زمینی • نقشه تراز آب زیر زمینی

50. مقدمه آب زیر زمینی تقریباًدر همه جا، گر چه به کندی، در حال حرکت است این حرکت بنا بر اصول هیدرولیک انجام می گیرد.