بررسی آب های زیرزمینی

فهرست
۱. مقدمه
۲. تاریخچه
۳. جریان آبهای زیرین
۱-۳. مقدمه
۲-۳. تقسیمات اصلی جریان آبهای زیرین
۳-۳. تشکیلات زمین شناسی و جریان آبهای زیرین – واژ‌ه‌ها
۱-۳-۳. آبخیز
۲-۳-۳. زمین بی آب
۴-۳. ترکیب خاک و سنگ
۱-۴-۳. مقدمه
۲-۴-۳. تعریف تخلخل و ریشه لغوی آن
۳-۴-۳. انواع تخلخل
۱-۳-۴-۳. پوکی اولیه
    – پوکی بین دانه‌ای
    – پوکی درون دانه‌ای
    – پوکی پناهگاهی
    – پوکی رشد چارچوب
۲-۳-۴-۳. پوکی ثانویه
    – پوکی بین بلوری
    – پوکی روزنه‌ای
    – پوکی قالبی
۴. رابطه بین آبهای زیرین و آبهای سطحی و انواع سفره‌های زیرزمینی
۱-۴. مقدمه
۲-۴. آبدهی ممتد
۳-۴. انواع سفره‌های زیرزمینی
– مقدمه
۴-۴. چه سنگهای تشکیل سفره آبدار می‌دهند
۵-۴. سفره‌های آزاد
– تعریف لغوی
۶-۴. سفره آویزان سفره‌های آزاد و ساز و کار آن
۷-۴. سفره‌های تحت فشار یا محور
– تعریف لغوی
۸-۴. ایجاد چشمه سفره های آزاد و ساز وکار آن
۵. تغذیه مصنوعی
۱-۵. تغذیه مصنوعی سفره‌ها پاسخگوی چیست
۲-۵. تعریف تغذیه مصنوعی سفره‌های آب زیرزمینی
۳-۵. کاربردهای تغذیه مصنوعی
۴-۵. تغییر دادن کیفیت آب
۵-۵. شرایط کلی استفاده از تغذیه مصنوعی
۱-۵-۵. شرایط هیدرولوژیک – تغذیه مصنوعی
۲-۵-۵. شرایط هیدرولوژیک و هیدرودینامیک – مخازن زیرزمینی
۳-۵-۵. شرایط زمین شناختی و ساختمانی – شرایط حد
۶. مدیریت آبهای زیرزمینی
۱-۶. چگونگی اعمال مدیریت حافظه
۲-۶. برنامه ریزی مطالعات آبهای زیرزمینی
۳-۶. آبدهی حوضه
۴-۶ . بازدهی ایمن
۵-۶ . تغییر در فرضیه بازدهی ایمن
۶-۶. بازدهی معدنی
۷-۶. بازدهی مانگار
۷- آلودگی و بحران آب
۱-۷ . بحران آب
۲-۷. مصرف بهینه آب
۳-۷. تاریخچه آلودگی آب
۴-۷ . آلودگی آبهای زیرزمینی
۵-۷ . آلودگی آب زمینی در تهران
۸- روشهای عمده بهره برداری مصنوعی از آب زیرزمینی
۱-۸ . قنات
۲-۸ . چاه
۳-۸ . پیزومتر
– پمپاژ
– بیلان آب
۴-۸ . تعیین تجهیزات مورد نیاز بهره برداری
۵-۸ . دبی مجاز با تغییرات دبی برحسب تغییرات افت سطح آب
۶-۸ . دبی مجاز – افت مجاز
۵-۸ . عمق نصب پمپ
۶-۸ . تعداد طبقات پمپ
۷-۸ . قدرت موتور
۸-۸ . قدرت جعبه دنده
۹- برنامه توسعه کشور
۱۰- تدوین و تصویب قوانین آبهای زیرزمینی
۱۱- منابع
 
فلات ایران به ویژه نواحی مختلف ایران از اقلیم های متفاوتی تشکیل شده است، در حالی که در نواحی جنوبی آن در تابیتان گرما به ۵۰ درجه بالای صفر می رسد نوار مدیترانه ای خزر، آب و هوای مرطوب را از سر می گذراند. در این میان یکی از مهمترین شاخص های تفاوت اقلیم ها مسأله آب است. بررسی اجمالی وضعیت منابع آبی ایران و از جمله منابع زیرزمینی آن، ما را بر این باور استوارتر می کند که می‌بایست منابع آبی موجود کشور حفظ و حراست شوند.
برابر گزارش های تحلیلی موجود، وضعیت سفره های آب زیرزمینی در اغلب دشت های کشور در وضعیت مطلوب نبوده و تعدادی نیز بحرانی هستند. بر اساس آمار سال آبی ۸۲-۱۳۸۱ حدود ۶/۷۴ میلیارد مترمکعب آب از طریق چاه ها، چشمه ها و قنوات از منابع آب زیرزمینی کشور استحصال می شود که حدود ۶۰ درصد آب استحصالی از طریق بیش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است. هر چند فقط ۲۸ درصد چاه های موجود کشور عمیق است اما میزان بهره‌برداری از این چاه ها بیش از ۶۹ درصد تخلیه کل چاه های کشور را شامل می شود و از کل تعداد چاه های موجود حدود ۲۶۸ هزار حلقه در مناطق آزاد و ۱۹۰ هزار حلقه در مناطق ممنوعه حفر شده است.
از سوی دیگر جدیدترین آمار حاکی از آن است که از ۶۰۹ محدوده مطالعاتی، ۲۲۵ محدوده مطالعاتی ممنوعه اعلام و پیشنهاد ممنوعه شدن ۴۵ محدوده دیگر نیز توسط شرکت های آب منطقه ای کشور ارائه شده که در وزارت نیرو در دست بررسی است، با این حال حدود شش میلیارد مترمکعب آب در دشت های کشور کسری مخزن وجود دارد که رقم قابل توجهی است.
 
مقدمه
در مبحث آبهای زیرزمینی عموماً خواص فیزیکی و شیمیایی آب و محیط زمین شناسی، حرکت طبیعی، بازیابی و موارد استفاده آن مورد مطالعه قرار می گیرند. سالیان بسیاری است که دانشمندان بلژیکی و فرانسوی این علم را «هیدروژئولوژی» و پژوهشگران آمریکای لاتین آنرا «هیدروژئولوژیا» نامیده اند. از طرف دیگر، علمای آلمانی بر آن قسمت از علم آب که بطور اخص مربوط به آب زیرین می شود، نام «هیدرولوژی» نهاده اند. تمایل مشابهی برای اختصاص واژه «هیدرولوژی» به مطالعه آبهای زیرین و بکار بردن عباراتی چون «هیدروگرافی» و «هیدرومتری» برای مطالعه آبهای سطحی، در ممالک متحده نیز وجود داشته است. در سال ۱۹۳۸ ، شورای اجرایی «جامعه بین المللی هیدرولوژی علمی» (IASH) مصرف واژه «هیدرولوژی» را برای آن شاخه از علم آب که مربوط به آبهای زیرزمینی است، معمول نمود تا آنکه آنرا از «نهرشناسی» (پوتامولوژی) – «دریاشناسی» (لیمنولوژی) و برف و یخ شناسی (کریولوژی)، متمایز سازد.
این «ماینزر» بود که در سال ۱۹۳۹ برای اولین بار در یک جلسه IASH واژه «ژئوهیدرولوژی» را برای مطالعه آبهای زیرزمینی معرفی نمود. قبل از وی نیز «مید» که مهندس هیدرولیک و یکی از روسای پیشین «جامعه مهندسان راه و ساختمان آمریکا» (ASCE) بود، واژه «هیدروژئولوژی» را برای مطالعه قوانین مربوط به پیدایش و حرکت آبهای زیرزمینی بکار برده بود. مهندسان و زمین شناسان همه در این عقیده که: «در علم آبهای زیرین برای دانستن محدودیتهای زمین‌شناسی در شرایط هیدروگرافیک و تغییر در این شرایط در اثر تغییرات زمین شناسی اطلاع کافی از زمین شناسی عمومی لازم می‌باشد» با وی همراه اند. «مید» به خصوصیت مطالعه آبهای زیرزمینی بعنوان یک عامل مهم زمین شناسی اشاره کرده و تأیید می‌نماید که دانستن این علم به درک علل «زایش» و «رشد» رودخانه ها و شبکه های زهکشی کمک می نماید. «ماینزر» واژه هیدرولوژی را در مورد آبی بکار می برد که مدار هیدرولوژی را از هنگام نزول به زمین تا تخلیه آن به دریاها و یا رجعت آن به هوا طی می کند و این علم را به «هیدرولوژی آبهای سطحی» و «هیدرولوژی آبهای زیرین» یا «ژئوهیدرولوژی» تقسیم نموده است.
مسلماً در مفهوم واقعی واژه‌های «هیدروژئولوژی» و «ژئوهیدرولوژی» اختلافاتی نمودار شده است. «مید» و «ماینزر» که مولفین کتابهای کلاسیک هیدرولوژی می باشند، واژه های فوق را برای بیان یک جزء قسمت از هیدرولوژی بکار برده اند. بسیاری از زمین‌شناسان آمریکایی نیز مفهوم لفظی هیدروژئولوژی را دنبال نموده و آنرا برای مطالعه تمام آبها، چه آبهای سطحی و چه آبهای زیرزمینی توسته داده اند. در این واژه توجه بیشتر به زمین‌شناسی معطوف است تا به هیدرولوژی. موضوع مفاد این کتاب بهرحال به آب زیرین محدود می شود. انتخاب عنوان کتاب با تعریف ماینزر مطابقت داشته و همانطور که در پیش گفتار ذکر شده است، تأکید بیشتری بر روی هیدرولوژی آب زیرزمینی گذاشته شده است تا بر طبیعت زمین شناسی آن. برای زمین شناسان آبهای زیرین و هیدرولیکدانهای آبهای زیرزمینی لزوم دانستن ژئوهیدرولوژی یک امر اساسی است.
بهترین پژوهشهای علمی و کارهای فنی غالباً از طریق همکاری زمین شناسان هیدرولیکدانها، زارعین، شیمیدانها، و علمای فیزیک متبحر در علوم زمینی به ثمر رسیده است. در سالهای اخیر بعلت آگاهی از نوشته های علمی، از تکرار پژوهشهای دوباره در یک مسأله خودداری شده، در نتیجه مسایل آبهای زیرزمینی پرورانده و پیچیده تر شده اند، لذا همکاری برای حل این مسایل لازم می باشد. در واقع در اوصل جریان آبهای زیرزمینی مسأله مشترکی بین هیدروژئولوژیست‌ها که تعیین میزان دبی سالم یک سفره آب زیرزمینی را به عهده دارند و مهندسی که مسئول اجرای پروژه های زهکشی و آبیاری می باشد، وجود دارد. اصول پراکندگی و پخشیدگی در محیط‌های پوک که توسط مهندسان نفت در مطالعه انتقال گاز و نفت بکار می رود، در دخول آب شور به زمین های آبده ساحلی نیز بکار برده می شود. جریان سیال از محیط پوک، به جریان آب از مصالح سنگی و خاکی محدود نمی شود. مهندسان مکانیک نیز به مسأله انتقال حرارت ناشی از حرکت گاز از یک محیط پوک علاقمنداند. مسأله انتقال جرم یک گاز در حین عبور مخلوطی از گازها از یک مایع حلال در برجهای بسته مورد نظر مهندسان شیمی می باشد. حاصل این مطالعات حجم بزرگی از مقالات تخصصی در مورد فیزیک جریان سیال از محیط پوک است که در دسترس هیدرولوژیست ها و ژئوهیدرولوژیست ها قرار دارد.
 
تاریخچه
تاریخچه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی
بهره برداری از آبهای زیرزمینی
کمبود عمومی آب، ازدحام محلی جمعیت و اهمیت کشاورزی در مناطق خشک قاره آسیا، سبب شده است که هنر ساختن چاهها و راهروهای تراوش اول بار در آنجا توسعه یابد. روایات مربوط به آب چاه و احداث آن در نوشته های قدیمی بطور وفور وجود دارد و بالاخص در آمار انجیل در مورد پیدایش زمین آمده است.
حفر چاه ها در خاور نزدیک توسط قوای انسانی و یا حیوانات و با کمک قلابها و سایر وسایل دستی اولیه علیرغم اشکالات فراوان آن انجام شده است. تعداد چاه های حفر شده با دهانه بزرگ بطوریکه در برخی از آنها حیوانات چهارپا قادر به رفت و آمد بوده اند، نشانه صنعت مردم و کمبود آب می باشد. عمق این چاه ها بندرت از ۵۰ متر تجاوز نموده است. با وجود آنکه مصریان در ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد در کار حفر چاه در زمینهای سنگی تبحر داشته اند، معهذا از پیشرفتهای فنی که در حفر چاه توسط مته حاصل شده است، مدارک کمی باقیمانده است. حفر این چاه ها به عملیات سنگبری با دست محدود شده است. چینی های قدیم که در بسیاری از اختراعات پیشرو بوده اند، در ساختن یک مته دوار نیز که تقریباً نظیر مته های جدید امروزی است، سهیم اند. ماشینهای حفار اولیه از چوب ساخته می شد و از بازوی بشر قدرت می گرفت. با وجود کند بودن این نوع حفاری مردم کهن توانسته اند چاه های فوق العاده عمیقی را که حفر آنها سالها و حتی دهه ها بطول انجامیده است، بوجود آورند. «بومن» از چاهی به عمق ۱۲۰۰ متر و «تولمن» از یک چاه ۱۵۰۰ متری نام برده اند. البته چاه های عمیق تر بیشتر برای آب نمک و گاز حفر شده است تا برای آب آشامیدنی. از همین روشهای حفر که در طی ۱۵۰۰ سال گذشته اند کی تکامل یافته است، هنوز در مناطق روستایی نشین لائوس، کامبوج، تایلند، برمه و چین استفاده می شود.
بزرگترین موفقیت مردم قدیم در بهره برداری از آبهای زیرزمینی، ساختن راهروهای دراز زهکشی یعنی «قنات» بوده است که آب را از ته نشستهای آبرفتی و یا سنگهای رسوبی غیر متراکم جمع آوری می‌کنند. از قناتها برای اولین بار محتملاً در ایران استفاده شده است. بهرحال فن ساختن آن از طرف شرق به افغانستان و از غرب به مصر رخنه نموده است، آمده است که یک شبکه عظیم از قناتها که حدود ۵۰۰ سال قبل از میلاد در مصر ساخته شده بود، ۳۵۰۰ کیلومتر مربع از اراضی حاصلخیز غرب رود نیل را آبیاری می کرده است.
امروزه تعداد زیادی از این قناتها در ایران و افغانستان هنوز مورد استفاده اند. معروفترین این قناتها در ایران بوده و در دامنه کوه های البرز قرار دارد.
بعلت عدم ارتباط فرهنگی غرب با چین، روشهای جدید حفاری ضربه ای چاه در اروپای غربی نیز کم و بیش بطور جداگانه توسعه یافت. انگیزه این پیشرفت اصولاً بعلت کشف چاه های فوران بود که ابتدا در حدود ۱۱۰۰ سال پس از میلاد مسیح در «فلاندر» و چند دهه بعد در شرق انگلستان و شمال ایتالیا پیدا شد. یکی از اولین نمونه های این گونه چاه ها در سال ۱۱۲۶ میلادی توسط راهبان «کارتروز» در یک صومعه در نزدیکی دهکده «لیله» حفر گردید. در «گونهم» در نزدیکی «بتون» در «فلاندر» چهار حلقه چاه حفر گردید و تا ارتفاع   متر از سطح زمین آنها را پوشش کردند تا آنکه آب به ارتفاع کافی برای حرکت یک آسیای آبی برسد. این چاه ها چند صد فوت عمق داشتند و به آب تحت فشاری که در لایه ای از گچ شکافدار تشکیل شده بود برخورد می کردند. منشأ این آب زیرزمینی فلاتی مرتفع تر در ایالت «ارتواز» بود. این چاه ها و چاه های مشابه دیگر در این منطقه بقدری شهرت یافتند که رفته رفته چاه های فوران را بنام منطقه «چاه‌های آرتزین» نامیدند.
جستجوی دامنه داری که برای یافتن چاه های آرتزین صورت گرفت سبب پیشرفت سریع فنون حفاری گردید. علاقه عمومی در فرانسه به حدی بود که طی سالیان متمادی، «انجمن کشاورزی سلطنتی و دولتی فرانسه» مدالها و جوایزی به کارگران، مولفان، مخترعان، حفاران و کسانیکه چنین چاه ها را در مناطق جدید، پیدا می کردند، اهدا می نمود.
گرچه روشهای حفر مته ای در اواخر قرن هیجدهم در اروپا سریعتر و موثرتر از روشهای حفر در چین بود، با این حال عمق چاه ها بندرت از ۳۰۰ متر تجاوز می کرد. در اواخر قرن نوزدهم بود که با کمک ماشینهای حفاری جدید، در اروپا، چاه هایی حفر شد که عمق آنها از عمق چاه هایی که با وسایل خیلی بدوی در چین حفر شده بود، تجاوز نمود.
روشهای حفر چاه آب در ۱۰۰ سال گذشته بسرعت پیشرفت نموده و علت آن تا حدودی مربوط به اطلاعاتی است که از حفر چاه های گاز و نفت بدست آمده است. مهمترین پیشرفتی که در روش حفر، تاکنون حاصل شده است، مربوط به «روش دوار هیدرولیکی» می باشد. در حفاری های اولیه با این روش، از یک پوشش خارجی کمک گرفته می‌شد ولی در حدود سال ۱۸۹۰ دانسته شد که گل سفت (گل حفاری) برای نگهداری دیواره های چاه کفایت می کند. لذا از آن پس استفاده از پوشش خارجی متروک شد. با این کارآیی جدید و با حفاری موفقیت‌آمیز چاه نفت «اسپیندل تاپ» در ایالت تگزاس که در سال ۱۹۰۱ توسط روشهای حفاری دوار به انجام رسید، در ۸۰ سال گذشته، بر اهمیت این روش به تدریج افزوده گشت.
تلمبه های توربینی چاه های عمیق که بین سالهای ۱۹۱۰ و ۱۹۳۰ تکمیل گردید، کمک بیشتری به صنعت حفر چاه نمود. تا آن هنگام در چاه های عمیق از تلمبه های فشاری که ظرفیت کم و راندمان اندکی داشتند استفاده می شد. با استفاده از تلمبه های توربینی جدید، امکان برداشت آب برای آبیاری، از این چاه ها که تا آن زمان ممکن نبود، عملی گشت. دبی های زیاد این تلمبه ها احتیاج بیشتری برای حفر چاه‌های بزرگتر و عمیق تر را به صنعت حفر چاه عرضه نمود.و
اگرچه هنر حفر چاه آب هنوز از صنعت حفر چاه نفت کمک می‌گیرد، ولی تعداد زیادی از ابداعات از قبیل حفاری دوار معکوس، چاه های با پوسته شنی و دوربین های چاه آب، مستقیماً از حفاری چاه های آبی ناشی شده اند.
منشأ آبهای زیر سطحی – نظریه های اولیه
با در نظر گرفتن اهمیت آب زیرزمینی در تمدن شرق، این اندیشه ایجاد می شود که چرا مدارک اندکی در مورد نظریات مربوط به منشأ این آبها وجود دارد. اندیشیدن در این مسایل توسط یونانیها صورت گرفته است، ولی با وجود تفکر زیادی که در مورد منشأ آبهای زیرزمینی نموده اند، پیشرفتی بسیار جزیی نصیبشان شده است. این عدم موفقیت با پیشرفت غیرقابل تصوری که در فلسفه و ریاضیات نموده اند تعجب آمیز است. یکی از علل ممکن عدم پیشرفت آنها در نظریه آبهای زیرزمینی، پافشاری «افلاطون» و دیگر فلاسفه بود در اینکه «فلسفه و علوم، کم و بیش از نظر آزمایشها، مشاهدات واقعی و کاربردهای عملی با یکدیگر اختلاف دارند» بدین ترتیب شکافی عمیق بین تجربه و نظریه بوجود آمد. اهمیت پندار یونانی در مکتب علمی است که ریشه ۲۰۰۰ ساله دارد. اعتبار نوشته های یونانی در مورد علوم زمینی در مکتب «البرتوسط ماگنوس» (1280-1206 میلادی) و «توماس اگیناس» (1274-1225 میلادی) در قرون وسطی (۱۴۵۰-۱۲۵۰ میلادی) به اوج خود رسید. این اعتبار به هر حال تا حدود ۲۰۰ سال پیش نیز بقوت خود باقی ماند.
یونانیها از وسعت زیاد رودخانه ها در مقایسه با سیلابی که از یک باران سنگین مشاهده می شد در تعجب بودند. آنها هم چنین از غارها، حفره ها و چشمه های بزرگ در سنگهای آهکی که بیشتر شبه جزیره بالکان را تشکیل می دهد نیز تعجب می کردند. معمول ترین بیان برای منشأ رودخانه این بود که رودخانه ها از «چشمه» های بزرگ سرچشمه می گیرند و «چشمه» ها نیز بنوبه خود از رودها و یا دریاچه‌های زیرزمینی که بطور مستقیم یا غیرمستقیم از اقیانوسها تغذیه می شوند، آب می گیرند. این طرز تفکر، فلاسفه اولیه علوم طبیعی را با دو مسأله روبرو می کرد:
۱- چگونه آب اقیانوس شوری خود را از دست می دهد؟
۲- چگونه آب اقیانوس از سطح دریا به چشمه های واقع در ارتفاعات کوهها  می رسد؟
«تالس» (546-640 قبل از میلاد) که فیلسوفی «ایونی» (یونان قدیم) و پیرو مکتب «میلتوس» بود، بنام اولین دانشمند واقعی نامیده شده است. تصور وی در این بود که آب توسط باد به داخل سنگها رانده شده و در اثر فشار سنگها، بطرف سطح آنها حرکت کرده و در نتیجه بصورت چشمه خارج شده است. افلاطون (۳۴۷-۴۲۷ قبل از میلاد) فیلسوف بزرگ آتنی یک غار وسیع زیرزمینی از آب اقیانوس تغذیه می شود. ولی مکانیسم این گردش بطور کامل بیان نگردید. این تعبیر بر عقاید افلاطون که بر علوم قرون وسطی نیز اثر گذاشته است، بطوریکه «کرینین» اشاره کرده است، محتملاً برداشت صحیحی از اندیشه های جدی تر وی درباره این مطلب نمی باشد. در واقع کتاب «کریتیاس» حاوی بیان کاملاً دقیقی از دوره هیدرولوژی است. «ارسطو» (322-384 قبل از میلاد) اگرچه شاگرد افلاطون بود، لیکن نظریات وی را درباره منشأ آب زیرزمینی تا حد زیادی تصحیح نمود. اندیشه ارسطو این بود که آب زیرزمینی در یک دستگاه پیچیده اسفنجی شکل از حفره‌های زیرزمینی تشکیل شده و آب از این حفره ها به چشمه ها تخلیه می شود. بخار آبی که در داخل زمین ایجاد می شود، قسمت اعظم آب چشمه ها را تشکیل می دهد. ارسطو بهرحال دانست که منشأ قسمتی از آب این حفره ها بارانی است که بزمین نفوذ کرده و بهمان صورت مایع به حفره ها داخل شده است.
رومیها در علوم عموماً از تعالیم یونانی پیروی می کردند، لکن «مارکوس و تیرویوس» که در حدود سال ۱۵ قبل از میلاد می زیسته است، خود دارای چندین نوشته بدیع درباره مهندسی و علوم می باشد. شهرت اصلی وی شاید در معماری و خصوصاً دراکوستیک ساختمانها باشد. وی هم چنین یکی از اولین افرادی است که گردش آب را به درستی درک کرده اند.
تراوش آب حاصل از آبشدگی برف به زمین در مناطق کوهستانی و ظهور آن بصورت چشمه در مناطق پایین تر از اندیشه های وی می‌باشد. یکی از فلاسفه معروف «استویک» بنام «لوسیوس انایوس سنکا» (4 سال قبل از میلاد تا ۶۵ سال بعد از میلاد) برخلاف وی همان نظریه ارسطو را دنبال کرد و واقعیت نفوذ آب باران را انکار نمود. استنتاج «سنکا» برای بیش از ۱۵۰۰ سال بعنوان یک دلیل مثبت برای اینکه آب باران منشأ کافی برای آب چشمه ها نمی باشد اقامه گردید.
«برنارد پالیسی» که یکی از فلاسفه علوم طبیعی فرانسه است، شاید اولین شخصی باشد که دارای نظرات جدید کاملی درباره دوره هیدرولوژی است و این مطلب از مناظره بین «نظریه» و «تجربه» در فصل «آب و چشمه ها» از کتابش آشکار است. با وجود این بسیاری از عقاید یونانی و رومی تا اواخر قرن هفدهم رواج داشت. «یوهانس کپلر» (1630-1571) ستاره شناس آلمانی و «آتانازیوس کیرشر»  (1680-1602) ریاضیدان آلمانی که دو تن از مهمترین علمای عصر خویش اند، در عقاید «سنکا» و «ارسطو» به تفصیل بحث نموده اند. کپلر زمین را به حیوانی بزرگ تشبیه می کند که آب دریا را بلعیده و هضم می کند و ماحصل عملیات متابلویک آن آب شیرین چشمه هاست. نظریات «کیرشر» که در کتابی بنام «دنیای زیرزمینی» آمده است، اولین بار در سال ۱۶۶۴ چاپ شد و در مدتی کوتاه یک کتاب مرجع «استانده« زمین‌شناسی برای دانشمندان قرن هفدهم گردید. کار وی از نظر بلندهمتی و ارائه یک تصور عالی تفوق ناپذیر بود. تصور وی بر این بود که چشمه ها از طریق کانالهای زیرزمینی از آب دریا تغذیه کرده و از غارهای بزرگی که در کوهها وجود دارند، تخلیه می گردند. گردابها و خصوصاً گرداب «مالستروم» در ساحل نروژ که تاحدی اسرارآمیز نیز می باشد بعنوان مکانهای خروجی غارهای واقع در کف دریاها تصور گردیدند.
مابین غروب اندیشه های علمی و آخر دوره رنسانس یعنی در حدود ۱۶۰۰ میلادی، پیشرفت بسیار کمی در زمینه های ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی حاصل شد. پنج حقیقت اساسی را تمام فلاسفه علمای پیشین بجز تنی چند، نادیده انگاشته بودند.
۱- زمین حاوی یک شبکه از غارهای بزرگ درونی نیست.
۲- گرچه مکش باد، جاذبه مویینه ای، نیروی امواج و مکانیسمهای دیگر طبیعی برای بالا آوردن آب یعنی در خلاف جهت نیروی ثقل وجود دارد، ولی این مکانیزمها قادر به بالا آوردن کمیتهای عظیم آب از درون زمین نیستند.
۳- آب دریا با نفوذ بدرون خاک تمامی نمک خود را از دست نمی‌دهد.
۴- بارندگی برای تأمین تمام آبی که توسط رودخانه ها و چشمه ها تخلیه می شود کافی است.
۵- حجم آن قسمت از آب باران که بزمین نفوذ می کند بسیار زیاد است.
جریان آبهای زیرین
* مفاهیم و تعاریف ابتدایی
مقدمه
جریان آبهای زیرین، گرچه جنبه ای مهم از علم ژئوهیدرولوژی است، لیکن فقط حالتی خاص از جریان مایعات از درون محیط های پوک می باشد. در نتیجه بسیاری از مفاهیم جریان مایعات در محیط‌های پوک، بدون اینکه بطور مناسب تعریف شده و یا مجدداً تعریف گردند، در حوزه محدودتر جریان آبهای زیرین وارد شده اند. این وضع باری غیر ضروری بر دوش خواننده ای که دارای زمینه ای محدود در مکانیک سیالات بطور اخص و در  مکانیک محیط های پیوسته بطور اعم می باشد، قرار می دهد. گاهی یک مفهوم ابتدایی، مثلاً میزان رطوبت یک محیط پوک بدون اینکه حجمی یا وزنی بودن آن مشخص شود، بکار می رود. علمای فیزیک خاک ممکن است مفهوم حجمی و علمای مکانیک خاک مفهوم جرمی آنرا ترجیح دهند. مفاهیم اساسی دیگر چنان برای مهندسان و فیزیک دانها آشنا شده اند که قاعدتاً تعاریف آنها حذف می شود. بمنظور سهولت بخشیدن به خواندن این کتاب، این مفاهیم بطور اختصار در این فصل ذکر شده اند.
تشکیلات زمین شناسی و جریان آبهای زیرین – واژه ها
آبخیز: تشکیل زمین شناسی یا لایه ای که حفره ها و خلل و فرج آن آبدار بوده و ممکن باشد آب آن را بطور اقتصادی استخراج نمود و بعنوان یک منشأ آبرسانی بمصرف رسانید، آبخیز نامیده می شود. ته نشست های آبرفتی آزاد شن و ماسه ای و ماسه سنگ یکپارچه مثالهایی از لایه های آبخیز (یا زمینهای آبدار) می باشد.
زمین بی آب: تشکیل زمین شناسی آنچنان نفوذناپذیر که از نظر عملی از جریان زیرزمینی جلوگیری کامل نموده (گرچه ممکن است این تشکیل از آب اشباع باشد)، و لایه های دیگری را که در ته نشینی با آنها تناوب دارد، کاملاً بسته نماید به زمین بی آب موسوم است. شیست مثالی از این نوع زمین می باشد.
زمین کم نفوذ: این گونه زمین عبارتست از یک تشکیل زمین شناسی تقریباً نفوذناپذیر و با طبیعتی نیمه بسته که در مقایسه با زمین آبده آب را با دبی خیلی کمی منتقل می نماید. ولی بهرحال در یک سطح تماس بزرگ، ممکن است عبور مقادیر معتنابهی از آب را بین زمینهای آبده مجاور که توسط این زمین از یکدیگر جدا شده اند عملی سازد. ورقه‌های رس هم بستر با ماسه، هرگاه بحد کافی نازک باشد، ممکن است زمینهای کم آب را تشکیل دهد.
ترکیب خاک و سنگ
سنگ و خاک تشکیل محیط پوکی را می دهند که در آن آب بوسیله لایه های آبگیر جمع شده است و از میان آب تحت اثر نیروهای متعددی که در فصل چهارم بیان خواهند شد، جریان می یابد. این محیط پوک دارای یک کالبد و یا استخوان بندی جامد است. یعنی مجموعه ای است از دانه های جامد معدنی مجزا، که توسط پوکیها، حفره ها و فضای بین ذرات که ممکن است از آب، گازها و مواد آلی پر شده باشند، احاطه شده است. در این کتاب عبارت سنگ برای محیط پوک بهم چسبیده و یا یکپارچه مثل ماسه سنگ و یا سنگ آهک بکار می رود؛ در حالیکه خاک به مواد غیرچسبیده، شل و یا غیر یکپارچه مثل شن، ماسه و رس اطلاق می شود.
مقدمه
پارامتر پوکی یا تخلخل در واقع مورد توجه بسیاری از علوم از جمله شاخه های بسیاری از زمین شناسی و مهندسی سازه ها بوده و هست و برای دست یابی به پارامترهای مهم دیگر بسیار حائز اهمیت می باشد. لذا اهمیت مطالعه و درک چگونگی ایجاد تخلخل و انواع آن و عوامل مؤثر در آن نمایان می شود.
ریشه لغوی
تخلخل یا پوکی در زبان فارسی به معنی فضای خالی است و معادل لاتین آن Porosity  می باشد.
تعریف
پوکی یا تخلخل عبارت است از تمامی فضاهای خالی موجود در رسوب یا سنگ بوده که به دو صورت مطلق مفید یا موثر بیان می‌گردد.
انواع تخلخل
پوکی بر پایه زمان تشکیل به دو صورت اولیه و ثانویه بوجود می‌آید:
الف: پوکی اولیه: (Primary Porosity) شامل فضاهای خالی می‌باشد که در هنگام رسوب گذاری ساخته شده و به اشکال زیر ظاهر می گردد.
•    پوکی بین دانه ای: (interpartide) فضای خالی ایجاد شده بین دانه های تشکیل دهنده رسوب یا خاک
•    پوکی درون دانه ای: (Intra Particle) این نوع پوکی بیشتر در دانه های کربناته  و به صورت حفره در درون اسکلت موجودات ظاهر گشته که اغلب در مراحل دیاژنز توسط سیمان پر می گردند.
•    پوکی پناهگاهی: (Shelter) طرز قرارگیری دانه های درشت ممکن است به گونه ای باشد که فضای خالی در زیر آنها بوجود آید. مانند حفره موجود در زیر صدف یک نرم تن (دوکفه‌ای)
•    پوکی رشد چهارچوب: (Growth-Framework) اینگونه پوکی در اثر رشد موجودات زنده در محیط آبی و ایجاد فضایی در بین پیکره های آنها بوجود می آید.
ب: (پوکی ثانویه Secondry Porsity)
پوکی ثانویه به آن دسته از فضاهای خالی گفته می شود که پس از رسوب گذاری و در اثر فرآیندهای دیاژنز بوجود آمده اند.
•    پوکی بین بلوری: (Intra Crystaline) فضای بین بلورهای موجود در سنگ را گویند. بویژه در سنگهای کربناته که در اثر فرآیند جانشینی دولومیت جانشین کلسیت می گردد. این جانشینی باعث کاهش حجم کانی اولیه و در نتیجه افزایش فضای خالی و پوکی می شود.
•    پوکی روزنه ای: (Fenestral) حفره ای است به شکل عدسی، کروی و یا نامنظم که به صورت پراکنده در اثر از دست دادن آب منفذی، تخمیر جلبکها، یا هنگام خشک شدن رسوبات بوجود می آید.
•    پوکی قالبی: (Modic) در اثر انحلال بخشی از سنگ این گونه پوکی شکل گرفته که در صورتیکه بسیار بزرگ باشد به آن پوکی غاری (Cavern) گویند. این گونه پوکی اغلب در سنگهای کربناته شده می شود.
•    پوکی شکستگی (Fracture) در اثر شکستگی های موجود در سنگ این نوع پوکی شکل می گیرد. عواملی چند، مانند فشردگی (Compaction) ، لغزش زمین ساخت باعث بوجود آمدن آن می شود. به طور کل تخلخل اولیه با اندازه دانه ها رابطه عکس دارد یعنی هر چقدر اندازه دانه ها بزرگتر باشد تخلخل اولیه کمتر خواهد بود و را که در رسها که ریزترین دانه های رسوبی را تشکیل می دهند بیشترین تخلخل مطلق را داریم.
تخلخل با پوکی در زمین شناسی کاربردی (زمین شناسی نفت، آبهای زیرزمینی، زمین شناسی – مهندسی و ژئوتکنیک) از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که عامل مهم ذخیره شدن نفت بالا بودن تخلخل مفید در سنگهای مخزن و کم بودن آن در سنگهای پوششی مخزن است.
و در آبهای زیرزمینی عامل مهم برای حرکت آبهای زیرزمینی بالا بودن تخلخل مفید است. در مورد زمین شناسی مهندسی تخلخل زیاد کارهای مهندسی را دچار مشکل می کند و به عنوان یک عامل مزاحم تلقی می شود چرا که در یکی از سدهای ایران به نام سدلار به علت عدم توجه مهندسان زیربط به زیاد بودن تخلخل، تقریباً بلا استفاده مانده و آبگیری نمی شود.
انواع مختلف آبهای زیر سطحی
در واژه های گوناگون انواع آبهای زیر سطحی هیچ گونه توافقی وجود نداشته و بسیاری از واژه های مورد استفاده دارای معانی متفاوتی می باشند. مثلاً «تار»، منطقه ای را منطقه «هوازی» می نامد که توسط آب معلق یا غیراشباع پر شده باشد، در حالیکه «شولر» آب غیراشباع را چنین تعریف می کند «تمام آبهای زیرین که از سطح زمین تا عمق معینی نفوذ کرده و پس از مدت نسبتاً کوتاهی بار دیگر در سطح زمین ظاهر می شوند. بر اساس این تعریف «آبهای غیراشباع» دارای جنبش می باشند، یعنی نیروهای هیدرودینامیکی معینی بر آنها اثر می کند.»
واژه «آب ثقلی» در آمریکا به آبی اطلاق می شود که در آزمایش مشخصی تحت اثر نیروی وزن قابل زهکشی است. بنابراین در طبقه‌بندی گاهی این آب را جزء منطقه هوازی منظور می دارند. در حالیکه طبق تعریف روسی، آب ثقلی تمام آب آزادی است که از اثر نیروهای جاذبه سطحی دانه های خاک می گریزد. بعبارت ساده آبی «آب زیرزمینی منطقه اشباع» نامیده می شود که در اثر نیروی ثقل و فشارهای هیدرودینامیکی حرکت می نماید. …

منابع
۱. هرمز پازوش، مترجم، راجرد – رسیت، تألیف، شناخت آب های زیرزمینی ژئوهیدرولوژی فصل ۱، ۲، ۳ و ۴ کتاب انتشارات دانشگاه تهران
۲. پرویز ترابی تهرانی، هیدرولوژی زیرزمینی فصل ۴ و ۷ کتاب انتشارات دانشگاه بوعلی سینا
۳. جلال حیدرپور، مترجم، ژان بیز، لومین بورگه، ژاگ لوموان، تألیف، تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی فصل ۲ کتاب انتشارات مرکز نشر دانشگاهی، تهران
۴. ابوالفضل شمسائی، هیدرولیک جریان آب در محیط های متخلخل جلد سوم، فصل ۲ کتاب، انتشارات دانشگاه امیرکبیر
۵. پایگاه خبری آب استان گلستان
۶. روزنامه همشهری
۷. سایت آفتاب
۸ . سایت رشد
۹- سایت سازمان آب استان گلستان