Nasem Madi
علم المياه هو العلم الذي يدرس المياه على مستوى الكرة الأرضية والأشكال التي يوجد فيها ثم دورته في الطبيعة وتوزعه ضمن الكرة الأرضية وخصائصه الفيزيائية والكيميائية وتفاعله مع البيئة المحيطة به.
دورة الماء في الطبيعة
تبدو الأرض من الفضاء كرة زرقاء يغطي الماء حوالي 71٪ من سطحها يتغير الماء باستمرار من طور إلى آخر كما يتحرك من مجال إلى آخر وفق مسارات مختلفة يسلكها في أثناء دورته في الطبيعة مخترقاً الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري.
إن الحركة والتغير المستمر لعنصر الماء يشكلان الأساس في دورة الماء التي ليس لها بداية ولا نهاية ما دام الماء يستمر بالتبخر من السطوح التي تحتوي عليه بتأثير أشعة الشمس ليصبح جزءاً من مكونات الغلاف الجوي.
يتكاثف بخار الماء مشكلاً السحب والغيوم على مختلف أشكالها وعندما تصبح الظروف الجوية مناسبة يعود بخار الماء إلى هذه السطوح على شكل أمطار أو قد تنقل الكتل الهوائية هذا البخار إلى اليابسة.
يرشح قسم كبير من ماء المطر الواصل إلى التربة عبر مساماتها وشقوقها ليصل إلى الطبقات العميقة الحاملة للماء وهناك قد يبقى في التشكيلات الجيولوجية لفترة طويلة أو يضخ إلى السطح من خلال الينابيع أو الآبار أو يجري داخل القشرة الأرضية ليشكل أنهاراً جوفية.
أصل الماء الأرضي
ظهرت العديد من النظريات لتفسير أصل الماء على سطح الأرض منها:
نظرية المياه كونية المنشأ
تفترض هذه النظرية أنّ الماء أتى إلى الأرض من الفضاء الخارجي نتيجة تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين مشكلاً جزيئات الماء في الجو المحيط بالأرض التي تكاثفت على جسيمات من الغبار الكوني مكوّنة سحباً فضية.
نظرية المياه أرضية المنشأ
تفترض هذه النظرية أنه في أثناء ثوران البراكين واندفاع الماغما إلى سطح الأرض تنطلق غازات من ضمنها بخار الماء.
المياه الجوفية
تلك المياه الموجودة تحت سطح الأرض و المخزونة في شقوق ومسام صخور القشرة الأرضية و تكون عادة في صخور لها مسامية ونفاذية عاليتان تعرف بالصخور الخازنة.
أصل المياه الجوفية
طرحت العديد من النظريات لتفسير المياه الجوفية أهمها:
نظرية التسرب
يعود منشأ المياه الجوفية إلى رشح وتسرب المياه السطحية إلى داخل الأرض عبر التشكيلات النفوذة فلمسامية صخور القشرة الأرضية دور فعال في تكوين المياه الجوفية ومن خلال تلك الخاصية تجد المياه السطحية مسلكاً لتكوين خزانات مياه داخل هذه الصخور.
نظرية التكاثف
المياه الجوفية تتشكل نتيجة تسرب العراء الجوي المشبع ببخار الماء ضمت المسلمات الصخرية الباردة وتتحول إلى ماء سائل.
نظرية المياه الماغماتية تبعاً لهذه النظرية فإن الماغما الموجودة في باطن الأرض تكون مشبعة بالمهل المنصهر والغازات وبتغير ظروف الضغط والحرارة تنطلق الغازات والأبخرة باتجاه السطح حيث تنخفض درجة حرارتها ويعد غازا الأكسجين والهيدروجين من ضمن الغازات الموجودة حيث ينجم عن اتحادهما بخار الماء فتتكاثف أبخرة الماء مشكلة المياه الماغماتية.
النظرية الترسيبية
تتشكل المياه الجوفية المالحة في أثناء توضع الرسوبيات والطمي الحاوية على نسبة عالية من الماء في الأحواض البحرية وتصادف هذه المياه في الآبار المحدثة بهدف التنقيب عن النفط.
النظرية الانضغاطية
تتلخص بتحرر جزيئات الماء التي كانت مرتبطة بقوة بفعل ذرات المعادن عند انضغاطها نتيجة تغير ظروف الضغط والحرارة.
أنواع خزانات المياه الجوفية
هناك عدة أنواع للخزانات الجوفية أهمها:
الخزان الجوفي الحر
ويحدّ هذا الخزان طبقة صماء من أسفله أما أعلاه فيتصل اتصالاً وثيقاً بسطح الأرض حيث تتأثر بمياه الري والأمطار.
الخزان شبه المحصور
تكون إحدى الطبقات التي تحده من الأعلى أو من الأسفل ذات نفاذية ضئيلة ومنها تتسرب المياه إلى الطبقات الخارجية.
الخزان الجوفي المحصور
يحدد الطبقات الحاملة للمياه من أسفل ومن أعلى طبقات صماء غير منفذة للمياه وبهذا تكون المياه داخل الخزان تحت ضغط كبير وتكون معزولة.
الخزان الجوفي المعزول
توجد ارتفاعات وانخفاضات في الطبقات غير المنفذة نتيجة للتراكيب الجيولوجية فعند الانخفاضات تحتجز المياه الجوفية وفي هذه الحالة يكون الخزان الجوفي محدوداً وغير متصل بأي خزانات أخرى.
الخزان الأثري
وهذه المياه الجوفية عادة تكون محتجزة لحظة تكوين الصخور أو منذ نشأتها وهذه المياه عادة ليس لها أي اتصال أو مصادر خارجية.
طرق خروج المياه الجوفية إلى سطح الأرض
هناك عدة طرق لخروج المياه الجوفية إلى السطح أهمها:
الآبار العادية والآبار الارتوازية
ويكثر حفرها في المناطق الجافة وشبه الجافة إلى أن يصل الحفر إلى الطبقة التي تحوي المياه الجوفية والذي يختلف مستواه من مكان إلى آخر ويتوقف حجم الماء المتجمع في البئر ومعدّل ضخه إلى السطح على سرعة انسياب الماء إليه وعلى سمك الطبقة التي تحتوي على الماء ثم على المدد الذي يستمدّ الماء منه.
الينابيع
وهي مناطق ينخفض سطحها عن مستوى الماء الجوفي في الأرض المحيطة بها ومن ثم يندفع الماء على سطحها تلقائياً وقد يتدفق الماء بصورة منتظمة أو متقطعة على فترات غزيراً أو ضيئلاً.
الفورات الحارة
تكثر في المناطق التي تعلو تيارات الحمل في منطقة الرداء تحت القشرة الأرضية كما في هاواي وأيسلندة وفي مناطق الحدود بين صفائح القشرة الأرضية وفي مناطق الضعف كما في نيوزيلندا.
