منابع آب زیرزمینی ابرحوضه ای

منابع آب زیرزمینی ابرحوضه ای 

منابع آب زیرزمینی ابرحوضه ای دارای ویژگی‌های مشخصی هستند که بر مبنای آن‌ها این منابع از سایر منابع آب زیرزمینی تفکیک می‌شود.

عمق قرارگیری منابع آب ژرف به شرایط زمین‌شناسی و هیدروژئولوژیکی منطقه وابسته است لذا حد ژرفای مطلقی بین منابع آب زیرزمینی معمول (آزاد و محبوس) و ژرف نمی‌توان در نظر گرفت.

در یک تعریف ساده منابع آب ژرف را می‌توان منابع آب زیرزمینی (غالباً محبوسی) در نظر گرفت که در اعماق زیرین منابع آب زیرزمینی کشف‌شده و در حال حاضر از آن استفاده می‌شود.

بر این اساس در نقاط مختلف جهان اعماق متفاوتی برای عمق تشکیل و قرارگیری آبخوان‌های عمیق گزارش شده است. در بنگلادش به دلیل بالا بودن سطح آب زیرزمینی منابع آب موجود ژرفای بیش از 150 متر جز منابع آب ژرف در نظر گرفته شده است.

ژرفای این منابع در نواحی خشک خاورمیانه (مانند عربستان و اردن) 1200 متر و در شمال آفریقا (مانند مصر، لیبی، الجزایر و تونس) بین 800 تا 1600 متر گزارش شده است. واژه ابرحوضه یک واژه کلیدی در تبیین مدل مفهومی آبخوان‌های آب زیرزمینی ابرحوضه ای  است.

طبق تعریف ابرحوضه عبارت است از آبخوان‌های بسیار عمیق متشکل از رسوبات گراولی با سنگ مادر درز و شکافی واجد یا فاقد ساختارهای رسوبی که ازنظر تغذیه، ذخیره، انتقال و به دام افتادن آب‌های زیرزمینی ژرف به‌صورت یکپارچه عمل می‌نماید.

اولین بار بیسون در سال 1987 واژه ابرحوضه را برای تعریف منابع آب زیرزمینی ابرحوضه ای  غیر فسیلی به ‌کار برد. در مدل مفهومی ارائه‌شده توسط بیسون ارتفاعات یک ابرحوضه در تغذیه آبخوان ژرف نقش دارند و جریان آب زیرزمینی در آبخوان می‌تواند در راستای شکستگی‌ها و ‌گسل‌های مهم به وجود.

مرزهای یک ابرحوضه اغلب با مرزهای حوضه‌های آبریز آب‌های سطحی همخوانی ندارند و ابرحوضه می‌تواند در ارتفاعات چندین حوضه آبریز سطحی تغذیه شود.وجود ابرحوضه‌ها در آفریقا، آسیا، اقیانوسیه، خاورمیانه، اروپا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی و کارائیب عمدتاً گزارش شده است. 
شیب هیدرولیکی آب زیرزمینی در آبخوان‌های آب زیرزمینی ابرحوضه ای  اغلب بسیار کم و نزدیک به صفر است؛ درنتیجه سرعت جریان آب زیرزمینی در این آبخوان‌ها اغلب بسیار اندک و در حد چند متر در سال گزارش شده است، از طرفی مسیر گردش آب زیرزمینی در یک آبخوان به‌گونه‌ای است که فاصله محل تغذیه تا تخلیه می‌تواند بالغ‌بر صدها کیلومتر باشد.

با توجه‌ به‌سرعت جریان کم و طولانی بودن مسیر جریان، متوسط زمان ماندگاری آب زیرزمینی در این منابع اغلب بسیار زیاد است منابع آب زیرزمینی از دیدگاه عامه اغلب تجدیدپذیر در نظر گرفته می‌شوند؛ اما در برخی موارد متوسط زمان ماندگاری آب در این منابع بهویژه در ژرفای زیاد زمین، صدها و هزاران سال بوده که در مقایسه با دوره زمانی فعالیت‌های بشر به‌ویژه در ارتباط با برنامه‌ریزی منابع آب بسیار طولانی است.

بر اساس تعریف پیشنهادی یونسکو در مطالعه منابع آب ژرف اغلب استناد می‌شود منابع آب زیرزمینی که دوره تجدید آن‌ها بیش از 500 سال باشد تجدیدناپذیر در نظر گرفته می‌شوند.
به‌عبارت‌ دیگر در یک آبخوان تجدیدناپذیر نرخ تجدیدپذیری کمتر از 2/0 درصد در سال منظور شده است. بر این اساس منابع آ ب ژرف تجدیدپذیر را می‌توان دسته‌ای از منابع آب زیرزمینی در نظر گرفت که زیر آبخوان‌های کم‌عمق در حال برداشت کنونی و در ژرفای زمین قرار گرفته‌ است.

این منابع دارای منشأ آب جوی هستند و در چرخه هیدرولوژیکی با نرخ تجدیدپذیری اندک که باید بیشتر 2/0 درصد در سال باشد مشارکت دارند. این منابع را با توجه به منشأ آن‌ها می‌توان به دو گروه کلی دسته‌بندی نمود:

1.منابع آب ژرف تجدیدناپذیر فسیلی یا آب سازندی که در زمان رسوب‌گذاری در میان فضاهای خالی لایه‌های رسوبی به دام افتاده و به‌وسیله ساختارهای زمین‌شناسی محبوس شده است. کیفیت آب این منابع اغلب ازنظر شرب و حتی کشاورزی نامطلوب است.

2.منابع آب ژرف تجدیدناپذیر دارای منشأ بارش‌های جوی اقلیم دیرینه با متوسط زمان ماندگاری بیش از 500 سال،
با توجه ‌به شرایط اقلیمی محلی در اعصار گذشته در واحدهای رسوبی و یا سنگی (رسوبی، آذرین و یا دگرگونی) تغذیه و به‌وسیله ساختارهای زمین‌شناسی محبوس شده است. بیشتر منابع آب ژرف کشف‌شده در دنیا جز این گروه می‌باشند. الگوی پیچیده جریان آب زیرزمینی در آبخوان‌های ژرف توسط ساختارهای زمین‌شناسی کنترل می‌شود و تعیین منشأ آب‌های زیرزمینی مسیرهای اصلی جریان و چگونگی اختلاط این آب‌ها را با مشکل مواجه می‌نماید.

حجم ذخیره، گسترش فضایی و ضخامت اشباع منابع آب ژرف کشف‌شده در جهان قابل‌توجه است؛ به‌طوری‌که برای برخی از آبخوان‌های ژرف گسترش فضایی بیش از یک‌میلیون کیلومترمربع، ضخامت اشباع چند صد تا چند هزار متر و حجم ذخیره آبی در حد ده‌ها هزار میلیارد مترمکعب گزارش شده است مساحت زیاد و ضخیم بودن لایه اشباع برخی آبخوان‌های ژرف موجب شده حجم ذخیره قابل بهرهبرداری این آبخوان‌ها بسیار قابل‌توجه برآورد شود.

ترکیب شیمیایی آب زیرزمینی حاصل برآیند کلیه عواملی است که از زمان تراکم آب در جو، عبور آب از زون‌های غیراشباع و اشباع تا لحظه خروج آب از منطقه تخلیه آبخوان عمل می‌نمایند. عوامل متعددی همچون ترکیب شیمیایی آب بارش، جنس زمین (بدنه آبخوان)، اختلاط، زمان ماندگاری آب زیرزمینی، تبخیر و شرایط فیزیکوشیمیایی محیطی بر کیفیت منابع آب زیرزمینی مؤثر است.

جنس واحدهای زمین‌شناسی در مسیر جریان زیرسطحی (در منطقه اشباع و غیراشباع) را می‌توان مهم‌ترین عامل مؤثر بر ترکیب هیدروشیمیایی آب زیرزمینی (ژرف یا کم‌عمق) دانست. میزان مواد محلول آب زیرزمینی در تماس با ماسه‌سنگ‌های سیلیسی با درجه خلوص بالا و اغلب سنگ‌های آذرین و دگرگونی چندان افزایش نمی‌یابد؛ زیرا کانی‌هایی که قابلیت انحلال زیاد دارند، در سنگ‌های مزبور کمتر یافت می‌شود. 

ترکیب آب‌های زیرزمینی که منشأهای مختلفی دارند، علاوه‌ بر ایجاد یک ترکیب شیمیایی جدید برای آب حاصله (بر مبنای نسبت اختلاط)، می‌تواند منجر به افزایش قابلیت انحلال آب زیرزمینی شده و درنتیجه افزایش مواد محلول آب را به همراه داشته باشد. پدیده اختلاط می‌تواند ترکیب شیمیایی آب‌های زیرزمینی ژرف را به‌شدت تحت تأثیر قرار دهد. طولانی بودن مسیر تغذیه-تخلیه و کند بودن سرعت جریان آب زیرزمینی موجب طولانی شدن زمان ماندگاری آب در محیط زیرزمینی می‌شود.

با افزایش زمان ماندگاری به دلیل افزایش مدت زمان تماس آب با رسوبات و سنگ‌ها زمان کافی برای انجام فعل‌ و انفعالات شیمیایی و به اشباع رسیدن آب نسبت به یون‌های مختلف وجود دارد؛ بنابراین به‌عنوان یک قاعده کلی غلظت مواد محلول آب‌های زیرزمینی قدیمی نسبت به آب زیرزمینی جدید اغلب بیشتر است.

نویسنده: دکتر علی قاسمی -عضو هیات علمی و سرپرست معاونت پژوهشی جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان