حفر الآبار

تتصف الصخور بخصائص ميكانيكية متباينة، وتقسم الصخور حسب خصائصها الميكانيكية إلى ثلاث مجموعات: صلبة، متماسكة، وغير متماسكة. وتحتاج الآبار في الصخور الغضارية والصخور المفككة للإكساء في أثناء الحفر فيها أو بعده مباشرة.

إن حفر آبار صغيرة الأقطار ضروري لتدقيق الخصائص الجيولوجية للتوضعات، وتحديد ظروف توضع المياه الجوفية، والتحقق من نتائج التحريات السطحية، وإذا أعطت تجربة الحفر معلومات هيدروجيولوجية مهمة، يجري توسيع البئر الصغيرة، ثم تحّول إلى بئر ضخ، أو الإبقاء عليها كبئر مراقبة لمناسيب المياه الجوفية.

متطلبات حفر الآبار

بئر السبر هي منشأة هندسية معقدة ومرتفعة الكلفة، لذلك تراعي متطلبات صارمة عند إنشائها، وأهم تلك المتطلبات استمرارية الآبار، وثباتها ويتعلق تحقيق المتطلبات بشكل أساسي بجودة الحفر ذاته، أي المرحلة التي توضع فيها أسس الاستثمار الناجح للبئر.

عندما يمتد عمر البئر زمناً طويلاً تنخفض كلفة إنتاج المياه المستثمرة منها، ويتم توفير المواد، بسبب عدم الحاجة لإجراء إصلاحات وإعادة حفر البئر.

بالنسبة للثبات أي عمل البئر دون أعطال، فيتعلق بجودة أعمال الحفر وبصحة صيانة البئر وخدمتها في أثناء الاستثمار، كما يجب أن تحقق البئر أيضاً كمية المياه المطلوبة.

ويحدد تصريف البئر حسابياً قبل بداية الحفر، ويوضع في مشروع حفر البئر، كما يجب أن تتميز البئر بمواصفات تسمح بإجراء الإصلاحات وتغيير الفلتر.

من الضروري حفر الآبار قرب المشروع المزمع إمداده بالمياه مع مراعاة شروط الحماية، لذلك تقام حول البئر منطقة مؤلفة من نطاقين لحماية المياه الجوفية من التلوث، لا تقل حدود النطاق الأول عن 30م في حالة استثمار مياه ارتوازية، ولا تقل عن 50م في حالة استثمار مياه حرة، وتسوّر هذه المنطقة، وتزرع بالنباتات، ويجري إنشاء أقنية لتصريف مياه الأمطار، أما الساحة المحيطة بفوهة البئر فتكسى بالبيتون أو بالإسفلت.

توضع في النطاق الثاني قيود على النشاط الزراعي والصناعي، الذي يمكن أن يؤدي إلى تلوث المياه التي تغذي المستوى المائي المستثمر، وتحدد أبعاد هذا النطاق اعتماداّ على العلاقات الهيدروديناميكية.

طرائق حفر الآبار

تحفر الآبار بعدة طرائق، أهمها طريقتا الحفر الدوراني، والحفر بالدق وهناك طرائق أخرى كالحفر الهيدروديناميكي، والحفر الاهتزازي، والطريقة فوق الصوتية، وغيرها.

تسمى الحفرة الاسطوانية التي لها قطر صغير بالمقارنة مع عمقها المحفورة اصطناعياّ في القشرة الأرضية بئر سبر. وتحفر الآبار بحثاّ عن المياه الجوفية بأقطار تتراوح بين 15 -45 سم، وتتراوح أعماقها بين 50-300 م ويصل قطرها أحياناّ إلى 120سم وعمقها حتى 1000م وأكثر أحياناّ.

تتألف البئر من فوهة وقعر وجدران، وعمود البئر. تسلح جدران البئر المحفورة في الصخور غير المتماسكة بقساطل إكساء معدنية لحمايتها من الانهيار، أما جزء البئر الذي تتسرب المياه الجوفية من الصخور بمحاذاته باتجاه البئر فيسمى المرشّح، ويدعم المرشّح جدران البئر، وفي الوقت نفسه يسمح بمرور المياه إلى البئر.

تحفر الآبار بالحفارات اليدوية، أو الآلية. والحفر هو تحطيم متتال للصخور في عمود البئر، واستخراج نواتج الحفر إلى سطح الأرض، ويجري تحطيم الصخور بواسطة أدوات خاصة كإزميل الحفر، أو بواسطة أنابيب الحفر المجهزة برأس حفر خاص، الذي يحطم الصخور على كامل مساحة مقطع البئر، وتستخرج نواتج الحفر بالغسيل أو بواسطة دلو خاص.

وهناك عدة أنواع من الآبار تصنف حسب الغرض منها، وتشمل الآبار الاستكشافية، والاستثمارية.

يستهدف حفر الآبار الاستكشافية وضع مقطع جيولوجي للمنطقة المدروسة، وتحديد الخصائص الهيدروجيولوجية للصخور، ودرجة احتوائها من المياه، ومعرفة نوعية المياه وغير ذلك، وبعد الحصول على المعلومات المطلوبة يجب تخريب البئر، إذا لم يكن لها نفع مستقبلاً.

يعتمد اختيار طريقة الحفر على الغرض الذي يتم حفر البئر من أجله، وكمية المياه الجوفية المطلوبة، وعمق المياه الجوفية في منطقة الحفر، والظروف الجيولوجية الموجودة، وعلى العوامل الاقتصادية.