آب یکی از حیاتی‌ترین منابع برای زندگی انسان بوده و تامین آب مناسب یکی از نیازهای اولیه برای توسعه و رشد صنعتی است. در مناطقی که آب‌های سطحی در دسترس نیست، آب‌های زیرزمینی بخش مهمی از منابع آب را تشکیل می‌دهند. عواملی نظیر آبیاری‌ها، تقاضای داخلی و صنعتی از جمله مهم‌ترین عواملی هستند که سبب کمبود منابع آب سطحی و نیاز ضروری به کشف و استخراج آب از منابع آب زیرزمینی شده‌اند.
اهمیت اکتشاف آب
اگرچه منابع آب زمین به طور گسترده‌ای در مناطق مختلف توزیع شده‌اند، اما طبیعت، آب‌های زیرزمینی را در مکان‌های انتخابی ما ارائه نمی‌دهد. توزیع منابع آب زیرزمینی محدود به ساختارهای خاص زمین شناسی است که با توجه به هزینه‌های زیاد حفر چاه لازم است پیش از اقدام به حفاری، این مناطق با بکارگیری تکنیک‌های خاصی شناسایی و کشف شوند. در این مطلب به معرفی انواع روش‌های سنتی و مدرن آبیابی خواهیم پرداخت.
روش‌های سنتی آبیابی
برای تعیین محل مناسب برای حفر چاه، مقنی‌ها در ایران، از گذشته تا به امروز از چندین روش مختلف استفاده می‌کرده‌اند که هر یک بر اساس مبانی خاصی شکل گرفته است. برخی از این مبانی با اصول علمی نیز همخوانی زیادی دارد. متداول‌ترین این روش‌ها عبارتند از:
استفاده از چوب
این روش که یکی از روش‌های بسیار قدیمی برای پیدا کردن آب است، از دیرباز علاوه بر ایران در بسیاری از کشورهای دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گرفته است و علیرغم اینکه دلیل علمی محکمی برای آن بیان نشده، اما از آنجا که عملا نتایج مثبتی به همراه داشته همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرد. به این صورت که دو تکه چوب Lشکل را در دو دست می‌گرفتند و در منطقه مورد نظر حرکت می‌کردند. هر جا دو سر این دو چوب حرکت کرده و به سمت هم جذب می‌شدند محلی بود که حفاری را در آن نقطه انجام می‌دادند. شکل و جنس چوب بنا به تجربه تعیین شده و همیشه به یک صورت نیست. مثلا گاهی از ترکه درخت آلبالو و یا چوبی به شکل Y نیز استفاده می‌شود.
سرعت ذوب برف
در این روش مقنی‌ها سرعت ذوب برف در نواحی مختلف یک منطقه را با بررسی پوشش برف منطقه تخمین می‌زنند. سپس با این استدلال که هر جا در زیر زمین آبی وجود داشته باشد، زمین بر اثر گرمای آزاد شده از آن آب گرم‌تر خواهد بود، مناطقی را که برف در آنجا سریع‌تر ذوب می‌شود به عنوان منطقه‌ای در نظر می‌گیرند که احتمال وجود آب‌های زیرزمینی در آن بیش‌تر است.
گردبادهای محلی
این روش بر اساس وجود گرادیان (شیب) دمایی در مناطقی که آب در سفره‌های زیرمینی ذخیره شده‌اند، به وجود آمده است. به این ترتیب که وجود گرادیان دمایی سبب به وجود آمدن حرکت عمودی توده‌ای هوا خواهد شد. پس اگر در منطقه‌ای شاهد گردباد باشیم می‌تواند نشانه‌ای از وجود آب‌های زیرزمینی در آن منطقه باشد.
وجود پوشش گیاهی و برخی از جانداران
وجود جاندارانی مثل قورباغه و همچنین پوشش گیاهی بر روی زمین و تنه درختان در مناطق خشک می‌تواند حاکی از وجود رطوبت در اثر وجود آب‌های زیرزمینی در آن منطقه باشند. بنابراین مقنی‌ها برای پیدا کردن نقطه مناسب حفر چاه به این نشانه‌ها نیز توجه می‌کنند.
خصوصیات فیزیکی زمین
افراد باتجربه حتی با دیدن و بررسی خصوصیات ظاهری زمین در یک منطقه می توانند احتمال وجود آب‌های زیرزمینی را تخمین بزنند. مثلا وجود چشمه‌های آب طبیعی و بررسی شکل و حتی رنگ زمین می‌تواند کمک‌کننده باشد.
روش‌های مدرن آبیابی
بر خلاف روش‌های سنتی، در روش‌های جدید آبیابی اصول علمی دقیقی مد نظر قرار می‌گیرد. این روش‌ها بر اساس بررسی خواص مختلف لایه‌های زمین با استفاده از علم ژئوفیزیک شکل گرفته‌اند.
ژئوفیزیک چیست؟
ژئوفیزیک ابزار لازم برای مطالعه ساختار فیزیکی و ترکیب داخلی زمین را فراهم می‌کند. به عبارت دیگر ژئوفیزیک این امکان را برای ما فراهم می‌کند که با استفاده از اندازه‌گیری‌های فیزیکی در سطح زمین، و بدون نیاز به بررسی‌های مخربی نظیر حفاری، خواص فیزیکی لایه‌های مختلف زمین نظیر هدایت الکتریکی، مغناطیسی، حساسیت، تراکم، کشش و رادیواکتیویته را مورد بررسی و مطالعه قرار دهیم.
روش‌های ژئوفیزیک برای آبیابی که در ادامه به معرفی متداول‌ترین آن‌ها خواهیم پرداخت عباتند از:
• روش الکتریکی
• روش الکترومغناطیسی
• روش لرزه‌ای
• روش مغناطیسی
• روش جاذبه
روش‌های الکتریکی آبیابی
روش های اکتشاف الکتریکی گروه بزرگی از روش‌های ژئوفیزیک را شامل می‌شوند که تمامی آن‌ها تکنیک‌های مورد استفاده برای بررسی میدان‌های الکتریکی زمین هستند. به این صورت که یک میدان‌های الکتریکی به طور طبیعی یا مصنوعی توسط ژنراتورها یا باتری‌ها در زمین تولید می‌شود (توزیع و شدت میدان‌های الکتریکی به نوع منبع به وجودآورنده‌ی میدان بستگی دارد مانند دستگاه ژئوالکتریک). از آنجا که خواصی نظیر مقاومت زمین، نفوذپذیری آن، ضریب دی‌الکتریک و ضریب مغناطیسی زمین بر روی میدان‌های الکتریکی تاثیر می‌گذارند، می‌توان این خواص را با بررسی اثرات لایه‌های مختلف زمین بر روی میدان‌های ایجادشده تعیین کرد.
در نهایت و با توجه به اینکه حضور آب‌های زیر زمینی بسته به کیفیت و کمیت آن می‌تواند بر روی خواص الکتریکی، ساختارهای زمین‌شناسی، و پارامترهای الکتریکی وابسته به سنگ شناسی تاثیرگذار باشد، می‌توان داده‌های حاصل از آزمایش‌ها را تحلیل کرده و نتیجه را برای تخمین احتمال وجود آب در یک منطقه تعیین نمود.
روش‌های الکترومغناطیس آبیابی
اساس روش‌های الکترومغناطیسی، اندازه‌گیری هدایت الکتریکی مواد معدنی زمین و ساختارهای زیرزمینی است. در تمامی روش‌های الکترومغناطیسی آبیابی یک موج الکترومغناطیس به داخل زمین ارسال می شود. این موج یک میدان الکترومغناطیسی در سطح زمین القا خواهد کرد که بررسی و تحلیل آن بر مبنای اصول ژئوفیزیک می‌تواند احتمال وجود آب در آن منطقه را تخمین بزند. به عنوان مثال روش مغناطیسی – تلوریک [MT] که از الکترومغناطیس استفاده می‌کند، به دلیل جریان‌های تلوریک زمین و تغییرات زمان، برای اندازه‌گیری ساختارهای زیرزمینی عمیق بسیار مناسب است.
روش‌های لرزه‌نگاری آبیابی
اساس روش‌های لرزه‌نگاری برای آبیابی که خود به دو دسته‌ی انعکاسی و انکساری قابل تقسیم‌بندی هستند، استفاده از زمان پخش امواج الاستیک است. امواج الاستیک دارای زمان انتقال متفاوت هستند که می‌تواند در قالب امپدانس صوتی مواد، بر اساس اصول ژئوفیزیک تحلیل و بررسی شده و به اکتشاف آب کمک کند. این امواج الاستیک توسط منابع مختلف انفجاری و غیرانفجاری (نظیر ارتعاشات مکانیکی) تولید و به داخل زمین ارسال می‌شوند.
در انتهای مطلب یادآوری می‌کنیم که با توجه به شرایط خاص حاکم بر یک منطقه می‌توان هر یک از روش‌های سنتی و یا مدرن آبیابی را به عنوان مناسب‌ترین روش برگزید. همچنین تلفیق روش‌های مختلف و خصوصا تلفیق روش‌های سنتی و مدرن آبیابی می‌تواند گزینه‌ی مناسبی برای افزایش میزان بازدهی و موفقیت در پروژه‌های آبیابی باشد.
