علامة الأكفير في دورة الأرض الهيدرولوجيّة

وتختلف المواد المشابهة عن البعوض الذي يُعد طبقات منخفضة القدرة على تحمل المياه ويعوق تدفق المياه، والأصناف غير القابلة للاشتعال أساسا، وتحدد الحدود بين هذه الوحدات كيفية انتقال المياه من خلال السطح السفلي وكيفية تفاعل طبقات المياه الجوفية مع هيئات المياه السطحية.

وتزود المياه الآكفير بالآبار والينابيع والأنهار، وتحافظ على تدفقها إلى المجاري خلال فترات الجفاف، وبدون طبقات المياه الجوفية، تنهار العديد من النظم الإيكولوجية خلال الجفاف، وتفتقر المجتمعات البشرية إلى مصادر مياه موثوقة، ووفقاً لـ U.S. Geological Survey (USGS) ، توفر المياه الجوفية من طبقات المياه الجوفية حوالي 50 في المائة من مياه الشرب في العالم.

دور الأكويفر في دورة الهيدرولوجيا

وتصف الدورة الهيدرولوجية استمرار حركة المياه بين الغلاف الجوي والأرض والمحيطات، وتشكل الأكويفر عنصرا حاسما في هذه الدورة لأنها تخزن المياه التي تتسلل من السطح وتطلقها ببطء بمرور الوقت، وتستقر هذه القدرة العازلة في توافر المياه وتخفف من آثار التهطال المتغير.

إعادة الشحن: كيف يتم إعادة توجيه المكيف

وتأتي إعادة التغذية في عملية دخول المياه إلى طبقة مياه جوفية، ويحدث ذلك أساساً عن طريق التهطال الذي يتسلل إلى التربة وينهار من خلال طبقات قابلة للدم، وتتوقف معدلات التغذية على عوامل مثل كثافة الأمطار، ونوع التربة، الغطاء النباتي، والعمق إلى طاولة المياه، وفي بعض المناطق، تحدث أيضاً التغذية عن طريق الركوب من الأنهار والبحيرات أو الحقن مباشرة من مشاريع التغذية المدارة.

وتشمل المناطق ذات القدرة العالية على إعادة التغذية التربة الرملية، والوادي الغرينية، ومناظر الكارست التي انحل فيها الحجر الجيري لخلق كسور وكسور كبيرة، وعلى النقيض من ذلك، التربة الغنية بالنهار والأسطح الحضرية مع الحد من معدلات إعادة التغذية، مما يسهم في الركض والفيضان.

Discharge: The Return of Groundwater to the Surface

إن الإغراق هو الإفراج الطبيعي للمياه من طبقة مياه جوفية إلى السطح، وهو يحدث عبر الينابيع والبذور والتدفق المباشر إلى المجاري والبحيرات والأراضي الرطبة، ويديم تصريف المياه الجوفية تدفقاً أساسياً في الأنهار خلال المواسم الجافة، ويحافظ على الموائل المائية ونوعية المياه، وفي المناطق الساحلية، يمكن أن يؤدي تصريف المياه الجوفية المغمورة إلى توليد مغذيات للنظم الإيكولوجية البحرية، مما يؤثر على الإنتاجية والتنوع البيولوجي.

والعلاقة بين طبقات المياه الجوفية والمياه السطحية ثنائية الاتجاه، ففي بعض البيئات، تغذي المياه الجوفية الخاسرة خلال التدفق المرتفع، بينما تتلقى المياه الجوفية في المجرى المنخفض، ويعد فهم هذه التفاعلات أمرا بالغ الأهمية بالنسبة للإدارة المتكاملة لموارد المياه.

التخزين: الطبيعة: 8217؛ الجفاف بوفر

وتوفر المواد المزودة بأجهزة تخزين طويلة الأجل تُعيق من التقلبات المناخية، وخلافاً للمستودعات السطحية التي تفقد المياه إلى التبخر، فإن تخزين المياه الجوفية محمية من التأثيرات المباشرة في الغلاف الجوي، مما يجعل طبقات المياه الجوفية مصدراً موثوقاً به خلال الجفاف، عندما تتناقص الإمدادات السطحية، ومع ذلك فإن قدرة التخزين محدودة، وإذا تجاوز الانسحاب إعادة الشحن، تصبح طبقة المياه الجوفية مستنفدة، مما يؤدي إلى نتائج مخفضة مثل تدفق الأراضي.

ويقدر حجم المياه المخزنة في طبقات المياه الجوفية على الصعيد العالمي بأكثر من 100 مرة حجم جميع المياه العذبة السطحية في الأنهار والبحيرات، وهذا الاحتياطي الهائل، الذي تفصيله [البحوث الأرضية] المنشورة في علم الطبيعة ، يؤكد أهمية طبقات المياه الجوفية كمورد استراتيجي للمياه في المستقبل.

أنواع الأساقفة وخصائصها

وتصنف الأكياس على أساس هيكلها الجيولوجي والعلاقة بين طاولة المياه وطبقات التكرير فوقها.

Aquifers غير المثقوب

كما أن طبقات المياه الجوفية غير المثقفة، التي تسمى أيضا طبقات المياه الجوفية المسطحة، هي تلك التي تشكل فيها طاولة المياه الحدود العليا للمنطقة المشبعة، وتعاد تغذية هذه طبقات المياه الجوفية مباشرة عن طريق التهطال وتسلل المياه السطحية، وهي أكثر عرضة للتلوث، لأن الملوثات يمكن أن تنتشر بسهولة من السطح، وتشترك طبقات المياه الجوفية غير المربوطة في جميع الوديان، ومناطق الرمل والودائع الصخرية، والمواسبة.

المقننة

وتُشَوَّد طبقات المياه الجوفية المقننة بين طبقات صخرية أو طينية غير قابلة للشرب، وتخضع هذه طبقات المياه الجوفية للضغط، وعندما تخترق طبقة المياه الجوفية المحصورة جيدا، قد ترتفع المياه فوق قمة طبقة المياه الجوفية دون أن تضخ، وتشكل بئرا فنيا، وتزداد طبقات المياه الجوفية المقننة عادة ضعفا أمام التلوث السطحي، ولكنها تغذي أيضا ببطء أكبر، وتزيد قدرتها على الضخ.

المقتطفات

وتتكون طبقات المياه الجوفية المزروعة عندما تتدخل طبقة غير قابلة للزراعة داخل المنطقة غير المزروعة المياه الملتوية المتجهة إلى أسفل، مما ينشئ منطقة مشبعة محلية فوق طاولة المياه الإقليمية، وهي عادة صغيرة وموسمية، ولكنها تستطيع توفير المياه لتلبية الاحتياجات المحلية ودعم النظم الإيكولوجية للأراضي الرطبة الفريدة.

Karst Aquifers

وتتطور طبقات مياه كارست في تشكيلات الحجر الجيري والدوملوميت حيث أدى انحلالها إلى إحداث فراغات وكوارث وكهوف كبيرة، وتنقل هذه طبقات المياه بسرعة وتتمتع بقدر كبير من القدرة على تحمل التلوث، ولكنها أيضا حساسة جدا للتلوث لأن المياه والملوثات يمكن أن تتحرك بسرعة دون تلف، وتزود طبقات كارست المياه بملايين الناس في مناطق مثل شبه جزيرة يوكاتان، ومنطقة البحر الكاريبي، وأجزاء من جنوب أوروبا.

ممزقة من الصخرة

وفي الصخور الجشعة والميثمورفية، تنتقل المياه الجوفية من خلال الكسور والمفاصل والأخطاء بدلا من الحيزات الصخرية، ويمكن لهذه الطبقات أن تولد مياها كبيرة إذا كانت الكسور مترابطة جيدا، ولكنها غالبا ما تكون غير قابلة للتنبؤ وتتطلب إجراء تحقيق جيولوجي مفصل، كما أن حفر الآبار الناجحة في أراضي الصخرة المكسورة هو أكثر تحديا من مستودعات المياه الجوفية المفرغة.

باء - الممتلكات الرئيسية التي تحكم أداء المصافح

وتتوقف فعالية طبقة المياه الجوفية بالنسبة لإمدادات المياه على عدة خصائص مادية:

Porosity

والثروة هي نسبة الحيز الفراغي في الصخر أو الرواسب، والحصانة الأولية هي نسيجية، ونموذجية لرواسب الرمل والودائع الغرينية، وتتطور المسامرة الثانوية من الكسور أو التفكك، وتشمل المسامرة الإجمالية جميع الفراغات، بينما لا تشكل المسامير الفعالة إلا بالنسبة للمسامير المترابطة التي تسمح بتدفق المياه.

القابلية للتحمل والسلوك الهيدروليكي

فالقابلية للتحمل هي مقياس لقدرة وسيط مخروط على نقل السوائل، إذ أن القدرة على التصرف في الهيدروليكية تُعد سمات وتحكم في الممتلكات السائلة، ويُعبر عنها عادة في المتر يوميا، كما أن المواد ذات القدرة على التصريف الهيدروليكي العالية، مثل المقابر وجرائم الجير الكارثي، يمكن أن تُنتج كميات كبيرة من المياه إلى الآبار، والمواد ذات القدرة المنخفضة على الات مثل طبقات المياه الجوفية الفقيرة.

التحويل

إن النقل هو نتاج السلوك الهيدروليكي وسماكة طبقة المياه الجوفية، وهو يصف قدرة طبقة المياه الجوفية على نقل المياه أفقيا عبر سميكها المشبعة بالكامل، ويتيح ارتفاع معدل النقل الآبار إنتاج المياه بأسعار مرتفعة دون سحب مفرط.

التخزين

فالاستعباد هو بارامتر لا بُعد يقيس حجم المياه التي تطلقها طبقة المياه الجوفية لكل وحدة من انخفاضات الرأس الهيدروليكي، إذ أن طبقات المياه الجوفية غير المحصورة لها قيم مخزونية تعادل غلة محددة (من 0.1 إلى 0.3)، في حين أن طبقات المياه الجوفية المحصورة لها قيم أقل بكثير (من 0.0001 إلى 0.001)، مما يعني أنها تخزن أقل من الماء لكل وحدة من وحدات التغيير في الضغط.

الأهمية المتعددة الأوجه للمعاينة

وتوفر هذه المنظمة خدمات أساسية تشمل مجالات محلية وزراعية وصناعية وبيئية.

إمدادات مياه الشرب

وتوفر المياه الجوفية مياه الشرب لأكثر من بليوني شخص على الصعيد العالمي، وفي المناطق الريفية التي تغيب فيها شبكات المياه السطحية المزخرفة غالبا ما تكون مستودعات المياه الجوفية الوحيدة الموثوق بها، وفي المراكز الحضرية، تعتمد مدن كثيرة على حقول الآبار التي تستمد من شبكات طبقات المياه الجوفية الإقليمية، وكثيرا ما توفر التدفق الطبيعي من التربة والصخور مياها عالية الجودة تتطلب قدرا ضئيلا من العلاج، وإن كانت التهديدات بالتلوث آخذة في الازدياد.

الري الزراعي

وتشكل الزراعة المروية أكبر مستهلك للمياه الجوفية في العالم، ففي المناطق القاحلة وشبه القاحلة مثل البلاستيك العالي في الولايات المتحدة، والقلعة الهندية - الغنغسية في جنوب آسيا، وقلعة شمال الصين، تحافظ طبقات المياه الجوفية على إنتاج المحاصيل خلال المواسم الجافة.() وتقدر قاعدة بيانات منظمة الأغذية والزراعة (الفاو) () أن المياه الجوفية تمثل نحو 43 في المائة من مجموع الري.

الاستخدامات الصناعية والطاقة

وتستخدم الصناعات المياه الجوفية لأغراض التجهيز والتبريد والتنظيف، ويعتمد قطاع الطاقة على طبقات المياه الجوفية لتبريد محطات الطاقة الحرارية وإنتاج الطاقة الحرارية الأرضية، وفي النظم الحرارية الأرضية، توفر طبقات المياه الجوفية مياه ساخنة أو بخار تُحرك التوربينات لتوليد الكهرباء، كما يجري استخدام إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية المهددة لتخزين المياه المستعملة المعالجة لإعادة الاستخدام الصناعي، مما يقلل من الطلب على مصادر المياه العذبة.

الوظائف الإيكولوجية

ويحافظ تصريف المياه الجوفية على تدفق المياه الأساسية في الأنهار ويحافظ على مستويات المياه في الأراضي الرطبة ويدعم النباتات النباتية المزروعة، ويأوي العديد من النبضات والنظم الإيكولوجية المعتمدة على المياه الجوفية أنواعا فريدة مكيفة مع درجة الحرارة والكيمياء الثابتة، ويمكن أن يؤدي فقدان مدخلات المياه الجوفية إلى تدهور هذه الموائل، مما يؤدي إلى فقدان التنوع البيولوجي وانهيار النظام الإيكولوجي، وفي المناطق القاحلة، تتحول النباتات الفيزيائية مباشرة إلى ماء المائي الذي يتجه إلى ملاجئ حرجا.

التنظيم الجيوكيميائي والهيدرولوجي

وتنظم المواد الكيميائية كيمياء المياه من خلال حل المعادن وتبادل الأيوني والنشاط المجهري، وتحسن هذه المعالجة المائية الطبيعية نوعية المياه أثناء سفرها عبر السطح الفرعي، وبالإضافة إلى ذلك، تخفف طبقات المياه الجوفية الفيضانات من خلال تخزين التهطال الزائد وتفرج عنه ببطء، مما يقلل من ارتفاع تدفقات الأنهار.

التهديدات الحرجة التي تواجه العالم

وعلى الرغم من أهميتها، تتعرض طبقات المياه الجوفية للضغط من الأنشطة البشرية والتغيير البيئي.

الافراط في الخلاص والنضوب

ويتجاوز الضخ المفرط للمياه الجوفية لأغراض الري والصناعة والاستخدام المحلي معدلات التغذية الطبيعية في العديد من المناطق، مما يؤدي إلى انخفاض جداول المياه، كما يجري استنفاد نظم المياه الجوفية الرئيسية، بما فيها أوغالالا أكويفر في الولايات المتحدة المركزية، ونظام المياه الجوفية العربي، ومكيف الحوض الصناعي، بمعدلات تهدد الاستدامة في الأجل الطويل، كما يتسبب التجاوز في التجاوز في خفض القدرة على تخزين الأراضي، مما يؤدي إلى تقويض الهياكل الأساسية وتقلل من قدرة مستودعات المياه الجوفية على نحو دائم.

التلوث والتحول

وتتسبب تلوث المياه الجوفية من الأسمدة الزراعية، ومبيدات الآفات، والنفايات الحيوانية، والمواد الكيميائية الصناعية، وتسرب خزانات المياه الجوفية في مخاطر خطيرة على صحة الإنسان، وتفشي تلوث النيتات في المناطق الزراعية، وتكتشف الملوثات الناشئة مثل المواد المحيطة بالفلور والكيلوكيل في طبقات المياه الجوفية على الصعيد العالمي، وخلافاً للمياه السطحية، فإن المياه الجوفية تتحرك ببطء، وبالتالي يمكن أن تستمر التلوث على مدى عقود حتى بعد إزالة المصدر.

تدخل مياه الصرف

وفي طبقات المياه الجوفية الساحلية، يقلل الإفراط في الإغراق من ضغط المياه العذبة، مما يسمح بدخول المياه المالحة من المحيط إلى داخل الأراضي، وعندما تدخل المياه المالحة طبقة مياه جوفية، فإن استعادة ظروف المياه العذبة أمر صعب ومكلف، وتدخل مياه الصرف الصحي هو أمر مهين من إمدادات مياه الشرب والتربة الزراعية في المناطق الساحلية المنخفضة في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك بنغلاديش وفلوريدا وسواحل البحر الأبيض المتوسط.

Climate Change Impacts

ويغير تغير المناخ أنماط التهطال، ويزيد من تواتر الجفاف والفيضانات، ويرفع مستويات سطح البحر، وسيؤدي انخفاض التغذية في طبقات المياه الجوفية التي تم التأكيد عليها بالفعل إلى تسريع النضوب، وقد تزيد العواصف الأكثر كثافة من سرعة التسلل وتخفض درجة الحرارة، بينما تزيد درجات الحرارة المرتفعة من الطلب على المياه الجوفية، وتزيد من انخفاض مستويات المياه الجوفية، وتواجه طبقات المياه الجوفية الساحلية التهديد الإضافي المتمثل في تسرب المياه المالحة وأملاحها من ارتفاع مستوى سطح البحر.

الأراضي الفرعية والارتقاء

عندما تُزال المياه الجوفية من الرواسب المحمومة، تنخفض الضغوطات، وارتباطات الرواسب بشكل لا رجعة فيه، وتُلحق هذه الأراضي بشقق، وتُلحق أضراراً بخطوط الأنابيب، وتخفض قدرة مستودعات المياه الجوفية، وفي مدن مثل مدينة المكسيك وفينيس وجاكرتا، بلغت معدلات التراجع عن استغلال طبقات المياه الجوفية مستويات كارثية، حيث تجاوزت معدلات الغرق 10 سنتيمتر في السنة في بعض المناطق.

استراتيجيات الإدارة المستدامة للمعاينة

وتتطلب معالجة التهديدات التي تتعرض لها طبقات المياه الجوفية اتباع نهج متكاملة تجمع بين التدابير التقنية والتنظيمية والتدابير المجتمعية.

إعادة شحن المعدات التي يديرها

وتشمل إعادة شحن طبقات المياه الجوفية التي تدار عن قصد توجيه المياه السطحية أو مياه الأمطار أو معالجة المياه المستعملة إلى طبقات المياه الجوفية لتجديد التخزين، وتشمل التقنيات أحواض التسلل وآبار الحقن وهدر بنك الأنهار، ويمكن أن تحسن أمن المياه، وتخفف من شدة الأراضي، وتمنع تسرب المياه المالحة، وتعمل المشاريع في كاليفورنيا وأستراليا وإسرائيل وكثير من البلدان الأخرى، مع زيادة تعميق الاستثمار.

تنظيم وإدارة المياه الجوفية

ويتطلب الحكم الفعال أطرا قانونية واضحة وحقوقا في المياه وآليات إنفاذ، إذ تفتقر مناطق كثيرة إلى التنظيم الملائم، مما يؤدي إلى مأساة الشائعات التي يستخرج فيها المستعملون أكبر قدر ممكن قبل أن يفعل الآخرون ذلك، وتشمل الأمثلة الناجحة على إدارة المياه الجوفية قانون الإدارة المستدامة للمياه الجوفية في كاليفورنيا، الذي يُلزم خططا للاستخراج والاستدامة الطويلة الأجل، والنُهج القائمة على المشاركة التي تشرك أصحاب المصلحة المحليين في صنع القرار تحسين الامتثال والنتائج.

الرصد وجمع البيانات

ومن الضروري إجراء رصد منتظم لمستويات المياه الجوفية، وجودة المياه الجوفية، ومعدلات استخراجها، من أجل الإدارة المستنيرة، كما أن التقدم المحرز في الاستشعار عن بعد، مثل البعثة الساتلية التابعة لمجموعة ناسا، يوفر تقييمات إقليمية للتغيرات في تخزين المياه الجوفية، وفي الموقع، تتيح شبكات الرصد التي تستخدم أجهزة الاستشعار الآلية جمع البيانات في الوقت الحقيقي، ويعزز الوصول العام إلى البيانات الشفافية ويتيح إجراء البحوث العلمية التي تدعم قرارات السياسات.

كفاءة المياه الزراعية

وبما أن الزراعة هي أكبر مستخدم للمياه الجوفية، فإن تحسين كفاءة الري ينطوي على أكبر إمكانات لخفض استنفاد المياه الجوفية، كما أن الري بالرق، ومستشعرات رطب التربة، والجدول الدقيق للدب يمكن أن يخفض استخدام المياه دون أن يقلل من العائدات، كما أن التحول إلى المحاصيل الأقل كثافة في المياه واعتماد استراتيجيات للري بالعجز يساعد أيضا، ويمكن أن تعجل الحوافز المالية وخدمات الإرشاد باعتماد هذه الممارسات.

حماية مناطق التغذية

:: التخطيط لاستخدام الأراضي الذي يتسم بأهمية حاسمة في مناطق إعادة التغذية التي ينبغي حماية المناطق من التحضر وإزالة الغابات ومصادر التلوث، ويمكن لإعادة التحريج، وزراعة الأراضي الرطبة، وبناء الأراضي الرطبة، أن تعزز معدلات التغذية وتحسين نوعية المياه، ويمكن أن تحافظ أنظمة التزود وبرامج حيازة الأراضي على هذه المناطق الاستراتيجية لصحة طبقة المياه الجوفية الطويلة الأجل.

الاستنتاج: تأمين الموارد المخفية للجيلات المقبلة

وتشكل المواد التي تستهلك جزءا لا يمكن استبداله من الدورة الهيدرولوجية، وتخزين ونقل المياه التي تدعم النظم الإيكولوجية والزراعة والصناعة والمجتمعات البشرية، وتباطؤ معدلات التغذية فيها وقابليتها للتأثر بالاستنفاد والتلوث، يجعلانها موردا يجب إدارته بنظر ومسؤولية، وتزداد التهديدات الناجمة عن الإفراط في الخلاص والتلوث وتغير المناخ، ولكن الإدارة القائمة على العلم والابتكار التكنولوجي والقدرة على الاستمرار تقدم مسارات فعالة.

فكل فرد ومجتمع وأمة مصلحة في صحة طبقات المياه الجوفية، ومن خلال الاستثمار في الرصد والحفظ وسياسات المياه الذكية، يمكننا أن نكفل استمرار هذه الخزانات الخفية في توفير المياه النظيفة للأجيال القادمة، وستحدد الخيارات التي تتخذ اليوم ما إذا كانت طبقات المياه الجوفية لا تزال عازلة موثوقة ضد الجفاف وقاعدة للازدهار، أو تصبح ضحية للاستغلال القصير النظر.