وتكمن شبكة واسعة من احتياطيات المياه العذبة التي تحافظ على الحياة والزراعة والصناعة، تحت سطح كل قارة تقريبا، وهي تشكيلات أرضية طبيعية تخزن المياه الجوفية وتنقلها، وفي حين تجذب الأنهار والبحيرات انتباهنا، توفر طبقات المياه الجوفية ما يقرب من 30 في المائة من مجموع المياه العذبة في العالم وتوفر مياه الشرب لأكثر من بليوني شخص، فهم الهيكل والمهمة وضعف هذه الخزانات الأساسية تحت الأرض.

ما هو (أكويفر)؟

وطبقة المياه الجوفية هي عبارة عن تشكيل جغرافي - مكوّن من الحصى والرمل والرمل أو الحجر الرملي أو الصخر المكسور - التي تحتوي على ما يكفي من المواد القابلة للكسر لتوليد كميات كبيرة من المياه إلى الآبار والينابيع، وتُسمى المياه المخزنة في طبقات المياه الجوفية، وتتراكم بمرور الوقت من خلال عملية معروفة باسم إعادة الشحن، وتُعاد التغذية عندما تصل الأمطار أو المياه السطحية من الأنهار والبحيرات إلى أسفل التربة.

أنواع المقتطفات

وتصنف المواد المشابهة حسب هيكلها وطريقة تفاعلها مع البيئة السطحية:

  • Unconfined layers] are directly overlain by permeable soil. Their upper boundary is the water table, which rises and falls with changes in recharge and extraction. These layers are more vulnerable to contamination from surface activities.
  • Confined layers] are Sanded between layers of low-permeability rock or clay. Water in a confined layer is under pressure, so a well drilled into it may rise above the top of the layer-sometimes flowing naturally to the surface, creating an artesian well.
  • Karst layers] form in limestone or dolomite bedrock where dissolution has created large fractures, conduits, and hydros.
  • Fractured rock layers] occur in hard, Belgianline rocks (like granite or basalt) where joints, faults, and fissures hold and transmit water. Their yield depends heavily on the density and connectivity of fractures.

كيف ستُخزن المياه وتُنقلها

وتنتقل المياه من خلال طبقة مياه جوفية بمعدلات تحددها المواد من البروبروسيتي ] (حجم الأماكن القطبية) و] القابلية للتشغيل (قدرة تلك الأماكن على الربط بين السوائل ونقلها).

ويسمى حجم المياه التي يمكن أن تخزنها طبقة المياه الجوفية معامل تخزينها ، وبالنسبة لمستودعات المياه الجوفية غير المقيدة، فإن هذا يعادل الحصة المحددة من المياه التي تستنفد بالجاذبية، وفي طبقات المياه الجوفية المحصورة، فإن معامل التخزين أصغر بكثير لأن المياه تُطلق من ضغط مصفوفة طبقة المياه الجوفية وتوسيع المياه نفسها مع انخفاض الضغط.

الأهمية العالمية للمعاينة

إن الأكوافر هي العمود الفقري لإمدادات المياه في كل قارة، حيث أن أهميتها تولد الاستهلاك البشري، وإنتاج الأغذية، وتوليد الطاقة، وصحة النظام الإيكولوجي، فبدون هذه الاحتياطيات الخفية، سيواجه معظم سكان العالم نقصا مزمنا في المياه.

مياه الشرب والمرافق الصحية

وتوفر المياه الجوفية من طبقات المياه الجوفية مياه الشرب لنصف سكان العالم على الأقل، وفي المناطق الريفية من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وجنوب آسيا وأمريكا اللاتينية، كثيرا ما تكون الآبار التي ترسم المياه الضحلة أو مستودعات المياه الجوفية العميقة المصدر الوحيد الموثوق به للمياه النظيفة.() ويقدر برنامج الأمم المتحدة للبيئة أن المياه الجوفية توفر 43 في المائة من جميع المياه المستخدمة في الري على الصعيد العالمي وتدعم العديد من المدن في العالم.

الزراعة والأمن الغذائي

وقد أُغذيت الثورة الخضراء للقرن العشرين بزراعة المياه الجوفية، واليوم، توفر طبقات المياه الجوفية المياه لحوالي 40 في المائة من الزراعة المروية على الصعيد العالمي، وفي بلدان مثل الهند والولايات المتحدة (ولا سيما الكهوف الأعلى)، والصين، يعتمد المزارعون على المياه الجوفية في زراعة المحاصيل الأساسية مثل القمح والأرز والذرة خلال موسم الجفاف أو سنوات الجفاف، وبدون هذا المورد، فإن إنتاج الأغذية العالمي سينهار، مما يتسبب في حدوث اضطرابات اقتصادية واسعة النطاق.

الصناعة والطاقة

ويعتمد العديد من الصناعات على المياه الجوفية للتبريد والتجهيز والتصنيع، كما أن محطات توليد الطاقة الحرارية وعمليات التعدين ومنتجي المشروبات هي من أكبر المستعملين الصناعيين، وفي بعض المناطق، تدعم المياه الجوفية أيضا [(FLT:0]] إنتاج الطاقة الحرارية ، حيث تستخدم المياه الساخنة من طبقات المياه الجوفية العميقة لتوليد الكهرباء أو توفير التدفئة في المناطق.

النظم الإيكولوجية والتدفقات القاعدية

وتؤدي المياه الجوفية دوراً حاسماً في الحفاظ على تدفقات المياه السطحية، وتتدفق المياه الجوفية إلى الأنهار والبحيرات والأراضي الرطبة - وهي عملية تسمى تدفقات المياه الجوفية - التي تحافظ على تدفق المياه بين أحداث الأمطار وخلال المواسم الجافة، وعندما يتراجع الكثير من أكثر الأراضي الرطبة في العالم، مثل وجود دلتا أوكافانغو في أمريكا

الأخطار التي تهدد صحة الأكفير

وعلى الرغم من أهميتها الحاسمة، تتعرض طبقات المياه الجوفية لإجهاد متزايد من الأنشطة البشرية والضغوط الطبيعية، وكثيرا ما تكون عواقب سوء الإدارة بطيئة الظهور، ولكنها يمكن أن تكون لا رجعة فيها على النطاقات الزمنية البشرية.

الافراط في الخلاص والنضوب

The most widespread threat is groundwater depletion -pumping water from an layer faster than it can be naturally replenished. The Ogallala Aquifer in the central United States, one of the largest in the world, has lost an estimated 30% of its water since the mid-20th century due to intensive irrigation. In India, groundwater levels are falling gradual

التلوث والتحول

ويمكن أن تلوث المياه بمجموعة واسعة من المصادر، فالنترات من الأسمدة الزراعية ومبيدات الآفات والمذيبات الصناعية وتسرب خزانات المياه الجوفية هي ملوثات مشتركة، إذ يمكن للمسببات من الآبار الضعيفة والمنظومات التعفينية أن تسبب أمراضاً محمولة بالمياه، وفي المناطق الساحلية، يمكن أن يؤدي الضخ المفرط إلى توليد المياه الجوفية في أوقات صعبة().

Climate Change Impacts

وتغير المناخ يغيّر أنماط التغذية في أنحاء العالم، وفي مناطق كثيرة، يزيد ارتفاع الأمطار، وإن كان أقل تكرارا، من سرعة التسلل إلى السطح بدلا من التسلل، مما يقلل من تجديد المياه الجوفية.() كما أن تذويب الأنهار الجليدية والتغيرات في توقيت ثلج تُحدث آثاراً على التغذية الموسمية إلى طبقات المياه الجوفية في المناطق الجبلية، وفي الوقت نفسه، يؤدي ارتفاع مستويات مياه الأمطار إلى تفاقم تطفل المياه المالحة في طبقات المياه الساحلية.()

حماية وإدارة المقتطفات من أجل المستقبل

وتتطلب الإدارة الفعالة لطبقات المياه الجوفية مزيجا من الرصد العلمي، والتدخلات في مجال السياسات، وإشراك المجتمعات المحلية، ونظرا لأن المياه الجوفية تتحرك ببطء ولأن استنفادها كثيرا ما يكون غير مرئي، فإن التدابير الاستباقية ضرورية.

الرصد وجمع البيانات

وتشكل البيانات الدقيقة عن مستويات المياه، ومعدلات الاستخراج، ونوعية المياه، ومعدلات التغذية أساس الإدارة الجيدة، وتستخدم بلدان كثيرة الآن شبكة من آبار الرصد المجهزة بمنتجات الضغط، والمقاييس عن بعد التي توفر بيانات عن الوقت القريب، والتكنولوجيات الساتلية مثل ]GRACE (استرجاع الجاذبية واستكشاف المناخ) [تقييم المسارات التي يمكن الوصول إليها في قواعد البيانات الميدانية].

حدود التنظيم والتسليم

وفي الاتحاد الأوروبي، فإن التوجيه الإطاري بشأن المياه يتطلب من الدول الأعضاء أن تحقق " الوضع الكمي السليم " لهيئات المياه الجوفية، وقد وضعت بعض الولايات المتحدة، مثل كانساس وتكساس، ، حدوداً لإدارة المياه الجوفية القائمة على شبكة الإنترنت .

إعادة التغذية الفنية وإعادة استخدام المياه

وفي الحالات التي تكون فيها التغذية الطبيعية غير كافية، يمكن أن تساعد إعادة الشحن في زيادة تخزين طبقات المياه الجوفية، وتشمل التقنيات حفر أحواض إعادة التغذية أو آبار الحقن التي توجه مياه الأمطار أو تعالج مياه الفضلات في طبقة المياه الجوفية، وتدير مقاطعة أورانج في كاليفورنيا أحد أكبر نُهج تجديد المياه الجوفية في العالم، وتعيد تدوير المياه المستعملة المعالجة المتقدمة في سنغافورة، وتظهر كذلك مشاريع مماثلة في حوض المياه المحلي.

الإدارة المجتمعية

فالمشاركة المحلية حاسمة لأن ظروف طبقة المياه الجوفية تختلف اختلافا كبيرا بين المسافات الصغيرة، ففي راجاستان، الهند، أدى جمع مياه الأمطار على مستوى المجتمعات المحلية وبناء حواجز المياه إلى تنشيط الهياكل التقليدية لجمع المياه، ورفع مستويات المياه الجوفية في العديد من القرى، ووافق المزارعون في حوض نهر نيبراسكا الجمهوري على إجراء تخفيضات طوعية في ضخ الري للحفاظ على تدفق المياه والامتثال للاتفاقات بين الدول، وهذه المبادرات القانونية للاعتراف من القاعدة تعمل على أفضل وجه عندما تدعمها الحوافز التقنية.

دراسات حالة في إدارة أكويفر

الفصيلة العالية أكويفر (أوغالا)

وقد أدى عقد الضخ الثقيل من جنوب داكوتا إلى تكساس، إلى انخفاض مستويات المياه بأكثر من 50 قدما في المناطق الكبيرة، واستجابة لذلك، نفذت ولاية كانساس نهجا " منطقة الإدارة المعززة للمحيطات " ، مما أتاح لأصحاب المصلحة المحليين وضع أهداف للحفظ، وقد شهدت بعض المقاطعات انخفاضا بنسبة 20 في المائة في إنتاج التربة، وذلك من خلال استخدام المحاصيل الزراعية بكفاءة.

The Guarani Aquifer, South America

وترتكز مجموعة غواراني، وهي من أكبر طبقات المياه الجوفية العابرة للحدود في العالم، على أجزاء من البرازيل والأرجنتين وباراغواي وأوروغواي، وهي توفر المياه العذبة لملايين الناس وتدعم الطاقة الكهرمائية والزراعة، وتعترف بالسيادة المشتركة، ووقعت البلدان الأربعة اتفاقا تعاونيا في عام 2010 لرصد طبقة المياه الجوفية المشتركة، وتنشئ أطرا قانونية، وتتقاسم البيانات، ويقدم هذا النموذج من الإدارة الجوفية العابرة للحدود دروسا للمناطق الأخرى مثل الرمل الأبيض المتوسط].

نظام الحاويات العربية

وفي شبه الجزيرة العربية القاحلة، كانت المياه الجوفية العميقة - المياه الجوفية التي خزّنت لآلاف السنين - مستغلة للزراعة والمدن، وقد اعتمدت المملكة العربية السعودية اعتماداً كبيراً على طبقة المياه الجوفية الساكنة لتحقيق الاكتفاء الذاتي في التسعينات، ولكن معدلات الضخ تتجاوز كثيراً التغذية، مما أدى إلى النضوب، وقد ضاعفت المملكة منذ ذلك الحين الإنتاج المحلي وتحولت إلى أحجار مستوردة، مما يحفظ المياه الجوفية المتبقية.

الابتكارات والتكنولوجيات في إدارة أكويفر

وتحسن الأدوات والنهج الجديدة قدرتنا على فهم وحماية موارد المياه الجوفية.

النموذج الهيدرولوجي المتكامل

(ج) نماذج حاسوبية تتيح للمديرين حفز آثار الضخ، وتغير استخدام الأراضي، والسيناريوهات المناخية، وتساعد هذه النماذج على تحقيق الحد الأمثل من جداول استخراج المياه، وتحديد مناطق التغذية الآمنة، والتنبؤ بمواجهات تطفل المياه المالحة.

شبكة الذكاء والحساس

وتسمح تكنولوجيا الإنترنت بالرصد في الوقت الحقيقي لمستويات المياه الجوفية ودرجات الحرارة والكيمياء، ويمكن للمضخات الذكية أن تقلل تلقائياً من استخراج المياه عندما تقترب مستويات المياه من العتبات الحرجة، وفي إسرائيل، تقوم أجهزة الاستشعار اللاسلكية في نظم الري بالتنقيط بإنتاج المياه للمحاصيل، وتخفف من حدة الارتباك العميق وتخفض الضغط على طبقات المياه الجوفية الساحلية.

الحلول القائمة على الطبيعة

ويمكن أن تعزز استعادة الأراضي الرطبة والفيضانات والغابات تغذية المياه الجوفية الطبيعية، كما أن الأراضي الرطبة المُصَنَّعة تُنَقَّب ملوثات القمامات قبل وصولها إلى طبقة المياه الجوفية، وفي هولندا، ] التي تُدير المياه الجوفية ، استخدمت الكثبان الرملية والاكتئاب الطبيعية منذ عقود لتخزين مياه الأنهار وعلاجها قبل استخراج مياه الشرب.

الخلاصة: الإبداع لحماية وقودنا المخفي للمياه

إن الحجاب هو العملاق الهادئين لشبكة المياه العالمية، المخبأة والجوهرية، إذ يوقف المجتمعات من الجفاف ويدعم الأغذية التي نأكلها ويحافظ على النظم الإيكولوجية التي لا نعتمد عليها، ولكن هذه النظم محدودة وهشة، فالاستهلاك المفرط والتلوث وتغير المناخ سيضعف هذا المورد بمعدلات مقلقة، والأخبار الجيدة هي أن التكنولوجيات المثبتة والممارسات الإدارية ونماذج الحكم موجودة لعكس الضرر وضمان وجود تحد مستدام.