مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بهره برداری از آبهای زیرزمینی عمدتا توسط احداث قنات و حفر چاه صورت می گیرد.

قنات

عبارتست از یک سوراخ افقی، که با شیب کمی به سمت خارج تا مسافتهای طولانی در دل زمین حفر می‌شود تا به سفره آب زیرزمینی رسیده و در آن پیشروی نماید. این مسیر افقی معمولا توسط چاههای قائم متعددی به سطح زمین متصل می‌شود.

از این چاهها مصالح حفاری شده به خارج هدایت شده و ضمن ایجاد امکان پیشروی سریعتر، موادی نیز انجام شود. در کف قنات معمولا با قرار دادن ناوه‌های سفالی، یا مصالح دیگر، از نفوذ مجدد آبها، ضمن حرکتشان به خارج، جلوگیری می‌شود.

چاه

چاه سوراخ قائمی است که از سطح زمین تا داخل منطقه اشباع آب زیرزمینی حفر می‌گردد و به تدریج آب زیرزمینی در آن جمع می‌شود. بیرون آوردن آب از چاه بطور مصنوعی و با استفاده از تلمبه‌های دستی یا پمپهای موتوری صورت می‌گیرد. استفاده از آبهای زیرزمینی بوسیله حفر چاه در همه نقط دنیا متداول است. حفر چاه برای استخراج آب زیرزمینی در رسوبات ناپیوسته بیشتر به روش ضربه‌ای و در سنگها عمدتا به روش دورانی صورت می‌گیرد.

قطر چاه‌ها بسته به نیاز از 15 سانتی متر به بالا انتخاب می‌شود. در اطراف چاه‌های اکتشافی اصلی اغلب چاههایی نیز با قطر کمتر حفر می‌شود که «پیزومتر» نام دارد. از پیزومترها برای اندازه‌گیری تغییرات سطح استیابی یا پیزومتریک استفاده می‌شود. برای جلوگیری از ریزش و مسدود شدن چاه، در داخل آن لوله محافظ کار گذاشته می‌شود. لوله محافظ از سطح زمین تا یکی دو متر زیر سطح استیابی برون منفذ است.

لوله‌هایی که در مقابل سفره‌های آبدار قابل بهره ‌برداری قرار دارند مشبک‌اند. در زمینهای سست و ریزشی، همزمان با پیشرفت عملیات حفاری، لوله‌ای محافظ به داخل چاه رانده می‌شود. معمولا در فاصله بین لوله محافظ مشبک و دیواره چاه را با شن و ریگ پر می‌کند تا عمل انتقال آب از سفره آبدار به داخل چاه با سهولت بیشتری صورت گیرد.

در چاههای آبی که به روش ضربه‌ای حفر شده‌اند، به دلیل نبودن گل حفاری در داخل چاه‌ها، عملیات ژئوفیزیکی انجام نمی‌شود. اجرای چاهنگاری در چاههایی که به روش دورانی حفر شده‌اند امکان پذیر است و توسط آن می‌توان اطلاعات ذیقیمتی از بخشهای آبدار زیر سطح زمین بدست آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تکنولوژی متداول تجزیه و تحلیل کلر در آب و فاضلاب
مقدمه:
1 - بررسی اجمالی شیمی کلر در تصفیه آب
کلر‌زنی منابع آب عمومی تقریباً 100 سال است که در ایالات متحده تجربه شده است، با وجود اینکه  در مورد جوانب مثبت ومنفی گندزدایی با کلر بسیار بحث شده است امّا در بسیاری از موارد کلر به عنوان ماده شیمیایی بیش‌ترین استفاده را جهت گندزدایی آب در آمریکا داشته است.
شرح جامع اطلاعات  شیمی کلر در تصفیه آب در چندین مرجع مناسب قابل دسترس است که شامل توضیحات شیوه‌های کلرزنی و گندزدایی می باشند. (مرجع 1.1-1.4). در اینجا یک مرور کلی بر شیمی عمومی گندزدایی ارائه خواهد شد.
کلر معمولاً به شکل گازی یا به صورت (هیپوکلریت سدیم یا کلسیم) به آب اضافه می شود. گازکلر به سرعت و به (اسید هیپوکلریک) هیدرولیز می‌شود.
به طور مشابه، محلول های آبی (هيپوکلریت سدیم‍‍‍‍ و کلسیم) نیز ت زیر هیدرولیز خواهند شد.
دو گونه شیمیایی تشکیل شده توسط کلر در آب)اسید هیپوکلریک HOCl و یون هیپوکلریک 〖OCl〗^- ( می باشند که معولاً «کلر‌آزاد در دسترس» نامیده می‌شوند. اسید هیپوکلریک ، اسید ضعیفی است که بر طبق معادله زیر تجزیه می‌شود.
در آب‌هایی کهPH بین 5/ 8 تا 5/ 6 باشد، واکنش به طور کامل انجام نمی شود وهر دو گونه [HOCl وOCl^-] وجود خواهند داشت. از میان این دو، اسید هیپوکلریک خاصیت میکروب‌کشی بیش‌تری دارد.
کلر عامل اکسنده نسبتاً قوی است که می تواند با طیف گسترده ای از ترکیبات واکنش دهد. اهمیت ویژه در گندزدایی، واکنش کلر با ترکیبات [نیتروژنی مانند آمونیاک، نیتریت ها و آمینو اسیدها] است.
ترجمه:فرهنگ عرب خدری

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

● مقدمه
در دهه های اخیر به برکت و پیشرفت علوم دیگر از جمله زیست شناسی، باستان شناسی و انسان شناسی بسیاری از فرضیه های تاریخی ، بكلی دگرگون شده است، تا اواسط قرن هفدهم تصور بر آن بود كه از عمر كره زمین فقط ۶ هزار سال می‌گذرد حال آنكه امروزه مشخص شده است كه تنها از عمر انسان امروزی یك میلیون و هشتصد هزار سال می‌گذرد و با كشف ابزارهای سنگی و فلزی جدید محاسبات قبلی در مورد عصر سنگ و آهن نیز هزاران سال به عقب برده شده است بعلاوه اینكه در چندین نقطه در خود ایران اسكلت هایی پیدا شده است كه فرضیه مهاجرت اقوام آریایی به ایران را هزاران سال به عقب تر می‌برد و اثبات می كند كه آریایی ها هزاران سال قبل از فلات ایران بسوی شمال مهاجرت و در حدود ۳ تا ۴ هزار سال قبل مجددا به علت سردی و یخبندان طولانی به فلات ایران مهاجرت نموده اند.
● تعریف قنات
كانال زیرزمینی حفر شده توسط انسان كه جهت جمع آوری آب شیرین و انتقال و مدیریت آن به سطح زمین برای مصارف كشاورزی، انسانی و دامی ایجاد شده است را در ایران و در بسیاری از کشورها ، قنات و كاریز می گویند. قنات كلمه ای پارسی معرب شده است.
بسیاری از فلاسفه و جغرافی نویسان اروپایی باستان از ۲۶۰۰ سال قبل تا كنون و بسیاری از مورخین مسلمان و سیاحان قرنهای اخیر به كاریزو قنات در ایران اشاره كرده اند.
تالس ملیتی Thales Melitus (۵۴۶-۶۴۰ قبل از میلاد)، آناكسی ماندر Anaximender (۵۴۶-۶۴۰ ق. م )، فیثاغورس Pythagore ) ) زایش ۶۰۸ پیش از میلاد درگذشت ۵۰۹ ق. م) ، كوسماس ایندیكوپلیوس (۵۰۰-۵۳۵ ق م) ، هكاتوس (Hecataus ۵۰۰ق.م) ، نیاركوس دریاسالار یونانی ( ۲۴۲- ۳۲۵ ق .م) كه سواحل مكران و هرمز تا رود فرات را مورد بازدید قرار داده و ..... بسیاری از این پژوهشگرا ن تاریخ حفر قنات را به دوره هخامنشی نسبت می دهند در حالیكه علم باستانشناسی، مردم شناسی و زبان شناسی رازهای نهفته زیادی را از دوران ماقبل تاریخ برای انسان آشكار نموده است.
● تاریخچه قنات
بیشترین و طولانی ترین و قدیمی ترین قناتهای جهان در فلات ایران قرار دارد بنابر این بی جهت نیست که پژوهشگران باتفاق باور دارند كه بهره برداری از قنات ابتدا در ایران صورت گرفته و سپس در دوره هخامنشی توسط ایرانیان به عمان، یمن و شاخ آفریقا نیز راه یافت آنگاه مسلمانان آنرا به اسپانیا بردند. مهمترین و قدیمی ترین كاریزها در ایران ، افغانستان و تاجیكستان وجود دارد. در حال حاضر در ۳۴ كشور جهان قنات وجود دارد ولی ۴۰ هزار قناتهای فعال موجود در ایران چند برابر بیشتر از مجموع قناتها در سایر كشورهای جهان است. مهمترین قناتهای ایران در استان های كویری خراسان، یزد، كرمان ، مركزی و فارس وجود دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

دید کلی

آبهای زیرزمینی بطور طبیعی ، و بطور کلی تحت اثر وزن خود از نقاط مرتفع به سوی نقاط پست حرکت می‌کنند. حرکت افقی آب در زیر زمین اغلب بسیار آهسته‌تر از رودخانه‌هاست، به نحوی که سرعت آب در رودخانه‌ها را با متر در ثانیه می‌سنجند در حالی که سرعت آبهای زیرزمینی با سانتیمتر در روز و حتی متر در سال سنجیده می‌شود.
جابجایی آب در زیر زمین

در تجزیه و تحلیل حرکت آب زیرزمینی ، مسیر واقعی پرپیچ و خم مولکولهای آب از خلال منافذ رسوبات و درز و شکاف سنگها را به صورت مسیرها صافی در نظر می‌گیرند، بطوری که گویی مولکولهای آب مستقیما از درون ذرات جامد عبور می‌کند. خطوط صاف مسیر حرکت مولکولهای آب را اصطلاحا «خط جریان» می‌گویند. جریان آب زیرزمینی معمولا به‌صورت یکنواخت و ماندگار است. با استفاده از ارتفاع سطح آب در چاههایی که در یک سفره حفر شده‌اند می‌توان «نقشه خطوط تراز ایستایی» را تهیه کرد.

این گونه نقشه‌ها از نظر مطالعه حرکت آب در زیر زمین و کسب اطلاعات در مورد سفره آب زیرزمینی بسیار مفید است. خطوط تراز ابهای زیرزمینی را خطوط هم پتانسیل نیز می‌گویند. جهت جریان آب زیرزمینی و نحوه ارتباط آب زیرزمینی با رودخانه‌ها و دریاچه ها را مشخص کرد، جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی را همچنین می‌توان بوسیله «رویابها» نیز مشخص کرد. به این منظور مقداری مواد رنگی ، مواد نمکی یا مواد رادیواکتیو را به آب چاه افزوده و زمان دریافتشان را در چند چاه مجاور مشخص می‌کنند. به ‌این وسیله ، با در دست داشتن فاصله چاهها از یکدیگر جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی معلوم می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پيش‌بيني های سازمان ملل نشان دهنده آن است كه تا سال 2050 ميلادي مسئله منابع آبي، اصلي‌ترين موضوع مورد بحث جهاني خواهد بود. زيرا تا آن زمان جمعيت جهان به مرز 4/9 ميليارد نفر رسيده است و در نتيجه تامين آب، مواد‌غذايي و حفظ محيط زيست، مهم‌ترين دغدغه رهبران كشورها خواهد بود. به طور كلي، سه چالش مهم جامعه جهانی در قرن 21 را مي‌توان به ترتيب تغيير اقليم، كمبود منابع آب شيرين و بيابان‌زايي دانست.
شرايطی كه گفته شد به ويژه براي كشورهاي خاورميانه با پنج درصد جمعيت جهان و دسترسي به تنها يك درصد از آبهاي شيرين هشدار دهنده‌تر است. كشور ما بر اساس پيش‌بيني‌هاي انجام شده از سوي سازمان ملل متحد (در صورت تداوم وضعيت موجود) تا سال 2025 به ليست كشورهاي با وضعيت كمبود آب خواهد پيوست.
چرا كه به علت رشد نسبتاً بالاي جمعيت كشور، توسعه كشاورزي، صنعت و شهرنشيني در سال‌هاي اخير، متوسط سرانه آب قابل تجديد كشور تقليل يافته است. این رقم از حدود 5500 متر مکعب در سال 1340 به حدود 3400 متر مکعب در سال 1357, حدود 2500 متر مکعب در سال 1367، 2100 متر مکعب در سال 1376 و حدود 1750 متر مکعب در سال 1385 کاهش یافته است.

به استناد گزارش‌هايي كه از طريق وزارت نيرو منتشر مي شود، سفره‌هاي آب زيرزميني در اغلب دشت‌هاي كشور وضعيت مطلوبي ندارند. بر اساس آمار سال آبي82-1381 حدود 6/74 ميليارد مترمكعب آب از طريق چاه‌ها، چشمه‌ها و قنوات از منابع آب زيرزميني كشور استحصال مي‌شود كه حدود60 درصد آب استحصالي از طريق بيش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مدیریت منابع آب زیر زمینی با بهره گیری از فن آوری انرژی اتمی

کاربرد تکنیکهای ایزوتوپ اطلاعات ذیقیمتی از وضعیت منابع آب زیر زمینی بدست می دهد و جهت حرکت و منشاء آلاینده ها را از محیط های مختلف شناسایی می کند. این تکنیک در کاوش منابع آب زیرزمینی و استفاده منطقی آن بسیار موثر می باشد.انرژی اتمی به عنوان گزینه مناسب (جایگزین انرژی برق) در فرآیند شیرین سازی آب کاربرد دارد.
●ایزوتوپها چه هستند و کاربرد آنها چیست؟
عناصری که اتم های آن ها دارای عدد جرمی یا جرم متفاوت باشند را ایزوتوپ می نامند. فراوانی طبیعی ایزوتوپ های عناصر تشکیل دهنده آب و آلاینده ها (هیدروژن، کربن، اکسیژن و نیتروژن) از فراوانترین ایزو توپها هستند. این ایزوتوپها ردیابهای طبیعی موثری هستند و می توان از آنها برای ردیابی منشا و جهت و سرعت حرکت آلاینده آبهای زیر زمینی استفاده کرد.ترسیم نقشه های کیفی تراکم ایزوتوپ ها بصورت نقاط روشنی روی نقشه نمایان می گردد.بدیهی است تمامی آلاینده های منابع آب از سطح زمین به منابع آب نفوذ می کنند.تکنیک ایزوتوپها در خاورمیانه در مطالعات آب رودخانه نیل و تاثیر آن بر منابع آب زیر زمینی حاشیه آن تا فاصله ۶۰ کیلومتری استفاده شده است. نفوذ آلایند ه ها در منابع زیرزمینی مصر و سودان قابل شناسایی است. حفاظت کیفی منابع آب با توجه به رشد فزاینده جمعیت و نیاز آبی در این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار است . لذا سازمان جهانی انرژی اتمی ( IAEA ) با بهره گیری از فن آوری ایزوتوپها در قالب برنامه همکاری حفاظت کیفیت منابع آب زیرزمینی مورد استفاده در مصارف خانگی و کشاورزی، سرمایه گذاری به عمل آورده است.کاربرد ایزوتوپها هیدروژن، کربن و اکسیژن امکان شناسایی منشاء آلاینده را فراهم کرده است. همچنین ردیابی آلاینده ها تا فاصله ۶۰ کیلومتری منابع منشاء آلاینده را شناسایی نموده اند و در این راستا استراتژیهای موثر مدیریت منابع آب برای حفظ منابع آب شیرین (قدیم و جدید) به اجرا گذاشته شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب‌هاى زيرزمينى

چاه‌ها
چشمه‌ها
آب‌هاى زيرزمينى ارزان‌ترين و عملى‌ترين وسيله‌ٔ تأمين آب براى جوامع کوچک هستند. آب زيرزمينى بهتر از آب‌هاى سطحى است زيرا خود زمين به‌عنوان يک محيط پالايش مؤثر است. مزاياى آب‌هاى زيرزمينى عبارتند از:
۱. احتمالاً بدون عوامل زنده‌ٔ بيمارى‌زا است
۲. به‌طور معمول نيازى به تصفيه ندارد
۳. تأمين آب احتمالاً حتى در فصل‌هاى بدون باران حتمى است.
معايب آب‌هاى زيرزمينى عبارتند از:
۱. داراى مقدار زيادى مواد معدنى (نمک‌هاى کلسيم و منيزيوم) که باعث سختى آب مى‌شوند
۲. نياز به تلمبه يا ترتيب ديگرى براى بالا کشيدن آب هست
آب‌هاى زيرزمينى به‌طور معمول شامل چاه‌ها و چشمه‌ها هستند. چاه‌ها خود به دو دسته‌ٔ چاه‌هاى کم‌عمق و چاه‌هاى عميق، چاه‌هاى حفرشده با دست و چاه‌هاى لوله‌گذارى شده، تقسيم مى‌شوند.
چشمه‌ها
چشمه هم نوعى آب زيرزمينى است که در نتيجهٔ ويژگى‌هاى توپوگرافى زمين، راه خود را به بيرون باز مى‌کند. چهار نوع چشمه شرح داده شده است.
۱. چشمه‌هاى کم‌عمق
۲. چشمه‌هاى عميق
۳. چشمه‌هاى آب معدنى
۴. چشمه‌هاى آب گرم
چشمه‌هاى کم‌عمق همانند چاه‌هاى کم‌عمق و چشمه‌هاى عميق مانند چاه‌هاى عميق هستند. به‌طور کلى آب چشمه‌ها دستخوش نوسان‌هاى شديد از نظر کميت و کيفيت است. بازده چشمه‌ها به‌طور معمول کمتر از آن است که بتوان به‌عنوان منبع تأمين آب جامعه از آنها استفاده کرد. در کشور ما يکى از منابع بى‌اهميت تأمين آب را تشکيل مى‌دهند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

معرفی سامانه جدید اختراعی ارشک (ARASHK) در مطالعات کاربردی منابع آب زیرزمینی (شناسائی، سفره‌های آب زیرزمینی و تعیین محل چاه‌های آب)

آب این سرچشمه حیات و سمبل روشنائی، به راحتی در دسترس همگان قرار نمی‌گیرد و بر تشنگان آن است که به دنبالش روانه گردند. استحصال آب یکی از اصلی‌ترین و حساس‌ترین بخش اجرائی پروژه‌های زیر بنائی و اقتصادی محسوب می‌شود که دستیابی به آن هزینه‌های زیادی را در پی دارد، با توجه به افزایش مصرف آب و محدودیت منابع آب شیرین، وجود مشکلات عدیده اجتماعی و بار مالی و مسئولیتی آن، در تأمین آب طرح‌ها و پروژه‌ها با بهره‌برداری از منابع مختلف آب تلاش خردمندانه و تدابیر عاقلانه باید صورت پذیرد.

شناسائی منابع آب زیرزمینی و امکان حفر چاه برای اهداف متعدد با انجام یک‌سری مطالعات زمین‌شناسی، هیدروژئولوژی و ژئوفیزیکی (ژئوالکتریک، لرزه‌نگاری و ...) و حفاری‌های اکتشافی، تفسیر منحنی‌های حاصله از کارتاژ الکتریکی چاه‌ها (U-ray,sp,p) انجام آزمایش پمپاژ، و Data Loggerها صورت می‌پذیرد که تمامی این روش‌ها نیازمند دستگاه‌های ابزار دقیق و تخصص خاص و محاسبات فنی که خدمات مهندسی بسیار گران و هزینه‌بر، به علاوه ارائه نتایج حاصله زمان‌بر و بعضاً دارای خطای داده‌ها است.
دستگاه اختراعی arashk (پاک و زلال) با توجه به به‌کارگیری امواج الکترو مغناطیس از نوع پالس، القاء، مغناطیس و عدم استفاده از هرگونه انرژی موجود روز با استفاده از انرژی‌ (هاله‌های) مغناطیسی موجود اطراف مخازن آب و سفره‌های آب زیرزمینی، دارای توانمندی خاصی در شناخت دقیق طول، عرض، گستره و ضخامت و تعداد لایه‌های آبدار بدون تأثر از موارد ذکر شده می‌باشد و اشکالات سیستم‌های قبلی را ندارد. این سیستم کمیت آب سفره (آبدهی لایه‌ها) را در روی زمین آن‌هم بدون حفر گمانه و به‌طور یک‌جا و در کمترین زمان ممکن آن‌هم در موقع کار مشخص می‌نماید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب