استكشاف الموارد المائية الجوفية: المواد المائية وعلاماتها في إمدادات المياه العالمية

(أ) إن المذيبات جزء من دورة المياه الجوفية، وتعاد شحنها أساساً بالتنبؤ بأن الأرض تخترق، وكذلك بالبذور من البحيرات والأنهار وأحواض التغذية الاصطناعية، أما المعدل الذي ينتقل فيه الماء عبر طبقة مياه جوفية فإنه يعتمد على خواصتين رئيسيتين: [(FLT:0]) البروبية [FLhystone]:]

ولا تزال المياه الجوفية ثابتة؛ فهي تتدفق ببطء من مناطق ارتفاع الارتفاع أو الضغط المرتفع إلى ارتفاع منخفض أو ضغط منخفض، ثم تتدفق في نهاية المطاف إلى الينابيع أو المجاري أو الأراضي الرطبة أو المحيط، ويمكن أن تتراوح فترة السفر للمياه الجوفية بين أيام وآلاف السنين، تبعاً للعمق والجيولوجيا، وهذا التباطؤ يجعل طبقات المياه الجوفية عازلة ضد التباينات الموسمية في التهطال، ولكن هذا يعني أيضاً استمرار وجود طبقة المياه الجوفية.

The Water Table and Aquifer Zones

وتسمى أعلى سطح لمنطقة التشبع (حيث تملأ جميع المسامير بالمياه) طاولة المياه .] وتقع على طاولة المياه فوق منطقة الخردل (منطقة غير مزروعة)، حيث تحتوي مساحات شاعرية على الهواء والمياه، وفي طبقات المياه الجوفية غير المقيدة، ترتفع طبقة المياه الجوفية وتتحول فصلا إلى تغيرات في الضغط والتصريف.

أنواع المقتنيات: غير مثقلة ومقرونة وما بعدها

ويصنف الجيولوجيون طبقات المياه الجوفية بالدرجة الأولى من خلال علاقتهم بالسطح ودرجة العزل، ولكل نوع خصائص متميزة تؤثر على معدلات التغذية، والضعف أمام التلوث، واستراتيجيات الإدارة.

Aquifers غير المثقوب

Unconfined layers] are those where the water table is directly exposed to the atmosphere through the overlying soil and rock layers. Rain and surface water can percolate downward relatively easily, making these layers sensitive to climatic tests and land use changes. Unconfined layers are often shallow and can be rapidly depleted during droughtcharges if

ومن أمثلة طبقات المياه الجوفية غير المربوطة الرمل الضحل وودائع الحصى التي تحتلها الكثير من الوديان النهرية والسهول الساحلية، وكثيرا ما تستخدم هذه طبقات المياه الجوفية في إمدادات المياه المجتمعية الصغيرة والري في المناطق التي تكثر فيها الأمطار.

المقننة

Confined layers] are Sanded between two impermeable layers, such as clay or dense shale. The confining layers restrict the capital movement of water, so recharge can only occur at remote outcrop areas where the layer is exposed at the surface.

وهذه طبقات المياه الجوفية تكون في كثير من الأحيان عميقة وتتطلب تكاليف حفر كبيرة، ولكنها توفر إمدادات مياه أكثر استقرارا وطويلة الأجل، وحوض أرتسيان العظيم في أستراليا، وهو أحد أكبر شبكات المياه الجوفية في العالم، هو حوض محصور يمد المياه إلى مناطق قاحلة واسعة.

أكويفرات شبه محددة (أكويفرات غير مكتملة)

وتتمتع طبقات المياه الجوفية شبه المثقوبة أو المسربة بطبقة مائية غير قابلة تماماً للاختراق، إذ تحدث بعض التسربات العمودية، مما يتيح إعادة شحن أو تصريف محدودين بين طبقة المياه الجوفية والمستويات المتاخمة، وهذا النوع من طبقات المياه الجوفية شائع في السهول الغرينية حيث تكون عدسات الطين والغطاء بالرملي والحصى، وتتطلب إدارة طبقات شبه المقصورة تحليلاً دقيقاً لمعدلات العمودية للتسربة من التلوث.

Karst Aquifers

وهناك فئة خاصة هي: مستودعات مياه كارستية ]، التي تشكل صخور قابلة للذوبان مثل الحجر الجيري، أو الدوميت، أو الغيوم، وتحلل المياه الصخرة، وتخلق كميات كبيرة من الأميال، أو حتى الأنهار الجوفية، وتتحول طبقات مياه كارست إلى متجانسة في الهيكل؛ ويمكن أن ترتفع المياه بسرعة كبيرة عبر مصفوفة التدفقات الجنوبية.

الأثر العالمي للمعارف

إن المياه الجوفية أكثر بكثير من الفضول الجيولوجي؛ فهي العمود الفقري لأمن المياه بالنسبة لمليارات الناس، ووفقا للأمم المتحدة، توفر المياه الجوفية ما يقرب من نصف جميع مياه الشرب في جميع أنحاء العالم، وتمثل 43 في المائة من المياه المستخدمة في الري، وفي كثير من المناطق القاحلة وشبه القاحلة، مثل الشرق الأوسط وشمال أفريقيا وأجزاء من الهند والصين - المياه الجوفية هي المصدر الرئيسي أو الوحيد الموثوق به للمياه العذبة.

إمدادات مياه الشرب

ويعتمد أكثر من بليوني شخص على المياه الجوفية في مياه الشرب اليومية، وفي المناطق الريفية على وجه الخصوص، فإن صيد الآبار السطحية أو المياه الجوفية العميقة هي أكثر مصادر المياه شيوعا، وكثيرا ما تتطلب المياه الجوفية معالجة أقل من المياه السطحية لأن الانحطاط الطبيعي الذي توفره التربة والصخور يزيل العديد من المسببات المرضية والجسيمات، غير أن هذه الحماية الطبيعية يمكن أن تحجبها الملوثات الكيميائية أو التلوث المجهري إذا كان البناء ضعيفا.

الزراعة والإنتاج الغذائي

وتمثل الري نحو 70 في المائة من حالات سحب المياه العذبة على الصعيد العالمي، وتأتي حصة كبيرة من طبقات المياه الجوفية، وتشمل المناطق التي تعتمد بشدة على المياه الجوفية للزراعة الوادي المركزي في كاليفورنيا، والبلا المرتفعة (أوغالا أكيفر) في الولايات المتحدة، وحوض الصناعات في جنوب آسيا، وقلعة شمال الصين، وقد مكّنت شبكات طبقات المياه الجوفية هذه من إنتاج الأغذية في مناطق من شأنها أن تكون في غير ذلك شديدة جدا بالنسبة للزراعة المكثفة.

دعم النظم الإيكولوجية

وتحافظ المياه الجوفية على العديد من النظم الإيكولوجية عن طريق الحفاظ على تدفق المياه الأساسية في الأنهار والمجاري، ولا سيما خلال فترات الجفاف، وتوفر السباحات الناشئة عن طبقات المياه الجوفية موائل فريدة للأنواع المتخصصة، وتعتمد الأراضي الرطبة والمناطق المزروعة وحتى بعض النباتات الأرضية على المياه الجوفية الضحلية، وفي المناطق الساحلية، يمكن أن تؤثر تصريف المياه الجوفية على درجات الملوحة ومستجمعات الدعم، وعندما تكون طبقات المياه الجوفية أكثر من غيرها من الآثار، وترتفع فيها المياه الجوفية.

Climate Resilience

ومع أن تغير المناخ يجعل أنماط هطول الأمطار أكثر انتظاما ويزيد من تواتر الأحداث المتطرفة مثل الجفاف المطول، فإن طبقات المياه الجوفية تعمل كمستودع طبيعي لنقص المياه العازلة، ففي السنوات التي يمتد فيها الجفاف، يمكن للمجتمعات المحلية والمزارعين أن تزيد من ضخ المياه الجوفية للتعويض عن انخفاض التدفقات السطحية، غير أن هذه الاستراتيجية لا يمكن تحملها إلا إذا أعيد شحن طبقات المياه الجوفية بصورة كافية في السنوات الرطبة، وقد أدى الاعتماد المفرط على المياه الجوفية خلال الجفاف المتتالي إلى حدوث أضرار لا رجعة فيها.

الأخطار التي تهدد استدامة طبقة المياه الجوفية

وعلى الرغم من أهميتها الحيوية، فإن العديد من شبكات طبقات المياه الجوفية الرئيسية في العالم تواجه تهديدات خطيرة تقوض قدرتها على البقاء على المدى الطويل، فهم هذه التهديدات هو الخطوة الأولى نحو الإدارة الفعالة.

التجاوز في التجاوز (نضوب المياه الجوفية)

ويحدث استنفاد المياه الجوفية عندما يتجاوز معدل الضخ معدل التغذية الطبيعية على مدى فترة متواصلة، وهذا هو أكثر التهديدات انتشاراً ووثائقاً، حيث إن بعثة الساتل GRACE [تؤدي إلى حدوث انخفاضات خطيرة في تخزين المياه الجوفية في مناطق كثيرة، بما في ذلك قوات الطول الهندوسي

Contamination

إن تلوث المياه الجوفية يمكن أن يسببه طائفة واسعة من المصادر: الأسمدة الزراعية ومبيدات الآفات، والمواد الكيميائية الصناعية، وتسرب خزانات المياه الجوفية، والنظم التافهة، ومدافن القمامة، والتسرب الملحي من مياه البحر، ولأن المياه الجوفية تتحرك ببطء وتفتقر إلى الضوء الطبيعي للأشعة فوق البنفسجية، وزراعة المياه السطحية، فإن الشواهد الملوّثة يمكن أن تستمر لفترات طويلة، وتمتد تدريجيا على مناطق كبيرة.

تدخل مياه الصرف

وفي المناطق الساحلية، يمكن أن يؤدي الإفراط في استخراج المياه الجوفية العذبة إلى خفض منضدة المياه إلى نقطة ترسم فيها مياه البحر داخلها، وتلوث طبقة المياه الجوفية، وهذه العملية، المعروفة باقتحام المياه المالحة، يمكن أن تجعل الآبار غير صالحة للاستهلاك البشري والزراعة، وهي مشكلة خاصة في الدول الجزرية الصغيرة، وتلال ساحلية مكتظة بالسكان مثل تلك الموجودة في بنغلاديش وفيتنام وهولندا، وبمجرد أن تُعمد طبقة المياه الجوفية إلى عقود.

الأراضي

وعندما تُزال كميات كبيرة من المياه الجوفية من شبكة طبقات المياه الجوفية التي تتألف من رسوبيات غير مدعمة، فإن انخفاض الضغط الشائك والطبقات المرقبة (القتل والسيل) لا يمكن أن يضغط بشكل لا رجعة فيه، مما يؤدي إلى تضاؤل الأراضي تدريجيا أو المفاجئة في سطح الأرض، ويمكن أن يلحق التآكل بمباني وطرقات وقنوات المياه الجوفية المغلقة والهياكل الأساسية التي تتحكم في الفيضانات.

Climate Change Impacts on Recharge

ويغير تغير المناخ أنماط التهطال، ومعدلات التبخر، وتوقيت صهر الثلج، التي تؤثر جميعها تأثيرا مباشرا على تغذية طبقات المياه الجوفية، وتتوقع بعض النماذج أن تصبح المناطق القاحلة أكثر جفافا، مما يقلل من تجديد الموارد الطبيعية، وعلى النقيض من ذلك، قد تشهد بعض المناطق المرتفعة العرض زيادة في التغذية من سقوط الأمطار الثقيلة، ولكن يمكن أن يعوض ذلك عن حالات جفاف أكثر حدة بين الأحداث، ويجمع عدم اليقين حول معدلات التغذية في المستقبل بين الإدارة المستدامة للمياه الجوفية.

إدارة أصناف الأجيال المقبلة

وتتطلب الإدارة المستدامة للمياه الجوفية نهجا متكاملا يجمع بين العلم والسياسة العامة ومشاركة المجتمع المحلي، ولا يوجد حل واحد لجميع طبقات المياه الجوفية؛ ويجب أن تُصمم الاستراتيجيات حسب الهيدروجيا المحلية، والطلب على المياه، والظروف الاجتماعية والاقتصادية.

رسوم الإيواء

ومن أكثر الطرق مباشرة للتصدي للاستنفاد أن تُعاد عمداً تجديد طبقات المياه الجوفية عن طريق إعادة التغذية الاصطناعية. وتشمل التقنيات بناء أحواض التسلل أو نشر البركات التي تسمح بإرتباط المياه السطحية في طبقة المياه الجوفية، والحقن في المياه المستعملة أو مياه العواصف عن طريق الآبار (تخزين المواد الكيميائية واستعادة المياه)، وإدارة الخزانات لإطلاق المياه بطريقة تعزز التسلل الطبيعي إلى كاليفورنيا.

الرصد وتبادل البيانات

وتتطلب الإدارة الفعالة بيانات دقيقة عن مستويات المياه الجوفية، ومعدلات الاستخراج، ونوعية المياه، وهبوط الأراضي، وتستخدم شبكات الرصد الحديثة أجهزة الاستشعار الآلية، والاستشعار عن بعد بواسطة السواتل (GACE، وInSAR) لأغراض التخضّص)، ونماذج المياه الجوفية لتتبع ظروف طبقات المياه الجوفية في الوقت الحقيقي القريب، والتقاسم المفتوح لبيانات المياه الجوفية فيما بين وكالات المياه والباحثين والجمهور أمر حاسم لاتخاذ قرارات مستنيرة.

الأطر القانونية والتنظيمية

ولا تزال مناطق كثيرة تفتقر إلى أنظمة المياه الجوفية الشاملة، وكثيرا ما ينتج التجاوز عن ذلك مشاكل في الموارد المشتركة حيث لا يوجد لدى فرادى المستعملين حافز يذكر على حفظها، ويمكن أن تساعد نظم التعبئة والتعبئة والتعديل والرسوم الحجمية على مواءمة الحوافز الخاصة مع الاستدامة الطويلة الأجل، كما أن التوجيه الإطاري للمياه الصادر عن الاتحاد الأوروبي والنهج [تقوم نماذج السياسة العامة للمياه الجوفية] [[1]