آب‌های زیرزمینی در همه جای کره زمین وجود دارند و بعد از یخچال‌ها بزرگ‌ترین ذخیره آب شیرین زمین محسوب می‌شوند. این ذخایر آبی در مناطق کم آب مانند استان‌های مرکزی ایران از اهمیت خاصی برخوردارند. بخش عمدۀ آب مصرفی کشور ما از آب‌های زیرزمینی تأمین می‌شود. در این فصل با آب‌های زیرزمینی آشنا می‌شوید.

آب‌های زیرزمینی

آیا می‌دانید آب مصرفی خانوادۀ شما از کجا تأمین می‌شود؟ آیا اهمّیت آب‌های زیرزمینی را می‌دانید؟ در درس گذشته آموختید وقتی بارش صورت می‌گیرد، بخشی از آن تبخیر، مقداری در سطح زمین جاری و بقیه به داخل زمین نفوذ می‌کند. نفوذ آب از بستر رودها، دریاچه‌ها، آب حاصل از ذوب برف‌ها و یخ‌ها در تشکیل آب‌های زیرزمینی نقش دارند. بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی در کشور ما از قدیم رواج داشته است. حفر چاه و قنات از رایج‌ترین راه‌های دستیابی به منابع آب‌های زیرزمینی است.

آب‌های زیر زمینی

چاه بهره‌برداری

خاک از ذرات با اندازه‌های مختلف تشکیل شده است. اندازۀ ذرات خاک در ویژگی‌های آن تأثیر دارد؛ مثلاً میزان فضاهای خالی و چگونگی نفوذ آب در خاک به اندازۀ ذرات آن بستگی دارد. اگر مقدار ماسۀ خاک، نسبت به رس آن بیشتر باشد، آب را در خود نگه نمی‌دارد و آب با سرعت به لایه‌های زیرین می‌رود؛ اما اگر در خاک، مقدار رس بیشتر باشد، آب به راحتی به درون زمین نفوذ نمی‌کند. به نظر شما در خاک مناسب کشاورزی، مقدار رس و ماسه باید چگونه باشد؟

فعّالیت (صفحهٔ ۵۵ کتاب درسی)

 

– مقدار نفوذ آب را به درون زمین در دو دامنهٔ شکل زیر با هم مقایسه و دربارهٔ دلیل خود بحث کنید.
– احداث سد در کدام دامنه بیشتر مورد نیاز است؟ دلیل خود را ذکر کنید.
مقدار نفوذ آب به داخل زمین، در دامنه‌‌ٔ (الف) بیش‌تر است. زیرا پوشش گیاهی متراکم، بخش زیادی از بارندگی را در خود نگه می‌دارد و همچنین مانع ضربه زدن قطرات باران به خاک و کاهش گرفتگی منافذ خاک می‌شود. شیب کم زمین نیز باعث نفوذ بیش‌تر آب در آن می‌شود.
در منطقه فاقد پوشش گیاهی. زیرا مانع هدر رفتن آب می‌شود و آب سطحی زیاد می‌باشد

آزمایش کنید (صفحهٔ ۵۵ کتاب درسی)

 

وسایل و مواد: گلدان کوچک و یکسان ۴ عدد، مقداری ماسه و خاک‌رس، برچسب کاغذی ۴ عدد و لیوان ۱ عدد
روش آزمایش
۱- ته هر گلدان سوراخی ایجاد کنید.
۲- گلدان‌ها را با برچسب ۱، ۲، ۳ و ۴ نام‌گذاری کنید.
۳- ترکیب خاک‌های زیر را به ترتیب در گلدان‌های ۱ تا ۴ بریزید.

۱ لیوان رس با ۲ لیوان ماسه، ۲ لیوان رس با ۱ لیوان ماسه، ۳ لیوان رس، ۳ لیوان ماسه

 

۴- در هر یک از گلدان‌ها ۱ لیوان آب بریزید.
نتیجهٔ مشاهده‌ها را در گروه خود به بحث بگذارید.
۵- کدام نمونه خاک برای کشاورزی مناسب‌تر است؟ چرا؟

بعضی از مواد مانند شن و ماسه به راحتی آب را از خود عبور می‌دهند که به این قابلیت، نفوذپذیری می‌گویند در حالی که برخی مواد مانند رس، آب را به راحتی از خود عبور نمی‌دهند؛ یعنی این مواد نفوذپذیری خیلی کمی دارند.

فکر کنید (صفحهٔ ۵۶ کتاب درسی)

 

الف) افزون بر پوشش گیاهی و اندازۀ ذره‌های تشکیل دهندۀ زمین، شیب زمین نیز در نفوذ آب به درون زمین تأثیر دارد؛ چگونه؟ هر چه شیب زمین کم‌تر باشد آب فرصت بیشتری برای نفوذ به داخل آن دارد. بنابراین نفوذ آب به داخل خاک در زمین‌های با شیب کم زیاد است.
ب) زمین‌هایی که مقدار نفوذپذیری خاک آنها زیاد است برای کشاورزی مناسب نیستند. چرا؟ زیرا اگر نفوذ پذیری خاک زیاد باشد، آب با سرعت زیادی در آن نفوذ می‌کند و گیاه فرصت کافی برای جذب آب را ندارد.

آب‌های سطحی پس از نفوذ در درون زمین، فضاهای خالی بین ذره‌های تشکیل دهندۀ رسوبات و سنگ‌ها را پر می‌کنند و ذخایر آب‌های زیرزمینی را به وجود می‌آورند. آب‌ها در زیرزمین حرکت می‌کنند. سرعت حرکت آنها از  ۰/۵ متر تا ۵۰۰ متر در سال متغیّر است. جهت حرکت آب از شیب سطح زمین، پیروی می‌کند. سرعت حرکت آب‌های زیرزمینی در رسوبات دانه درشت مانند آبرفت‌ها زیاد و در رسوبات دانه ریز مانند رس‌ها بسیار ناچیز است. آب‌های زیرزمینی هنگام نفوذ در سنگ‌های آهکی، آنها را در خود حل و فضاهای خالی ایجاد می‌کنند. با ادامۀ این فرایند فضاهای خالی بیشتر و بزرگ‌تر می‌شود و غارهای آهکی به وجود می‌آید.

نحوه تشکیل غار آهکی

آزمایش کنید (صفحهٔ ۵۶ کتاب درسی)

 

وسایل و مواد: بشر، استوانۀ مدرج، مقداری ماسه
روش آزمایش
۱- یک بشر را از ماسه پر کنید.
۲- با استوانۀ مدرج به آن آب اضافه کنید تا بشر از آب لبریز شود.
۳- مقدار آب مصرفی را بر حسب سانتی‌متر مکعب یادداشت کنید.
۴- حجم آب مصرف شده، نشان دهندۀ چیست؟ نشان دهنده حجم فضاهای خالی بین ذرات ماسه است.

میزان فضای خالی و نفوذپذیری در سنگ‌ها و رسوبات مختلف، متفاوت است؛ به عنوان مثال در آبرفت‌ها، میزان فضاهای خالی و نفوذپذیری زیاد است. بنابراین برای تشکیل ذخیرۀ آب‌های زیرزمینی مناسب است در حالی که رس‌ها، گرچه دارای فضای خالی‌اند؛ اما به دلیل دانه ریز بودن برای بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی مناسب نیستند.

فکر کنید (صفحهٔ ۵۷ کتاب درسی)

 

الف) میزان فضاهای خالی و نفوذپذیری را در دو شکل زیر با هم مقایسه کنید. میزان فضاهای خالی و نفوذ پذیری در شکل (۲) بیشتر است زیرا وجود ذرات ریز در شکل (۱) باعث پر شدن فضاهای خالی شده است.
ب) کدام یک برای تشکیل ذخیرۀ آب زیرزمینی مناسب‌تر است؟ شکل شماره (۲)، زیرا ذرات آن درشت‌ و تقریباً هم اندازه هستند و نفوذ آب در آن بیشتر است

 

فعّالیت (صفحهٔ ۵۷ کتاب درسی)

 

یک ظرف شیشه‌ای را تا ۳۴۳۴ با ماسه پر کنید؛ سپس تا نیمه درون آن آب بریزید. به دقت آن را مشاهده کنید و به پرسش‌های زیر پاسخ دهید.
۱- داخل ظرف چند منطقۀ مجزا وجود دارد؟ دو منطقه
۲- کدام منطقه را می‌توان به سفرۀ آب زیرزمینی تشبیه کرد؟ منطقه‌ٔ پایینی. در این منطقه فضاهای خالی بین ذرات، کاملاً توسط آب پر شده است.

بخشی از آب‌های سطحی که به درون زمین نفوذ می‌کنند به حرکت خود تا رسیدن به یک لایۀ نفوذ ناپذیر ادامه می‌دهند و فضاهای خالی رسوبات و سنگ‌ها را پر می‌کنند. همان‌طور که در فعّالیت بالا دیدید، داخل ظرف شیشه‌ای دو منطقه وجود دارد. یکی منطقه‌ای که در آن فضاهای خالی بین ذره‌ها توسط رطوبت و هوا پر شده است و دیگری منطقۀ اشباع است که در زیر آن واقع شده و فضاهای خالی بین ذره‌ها در آن کاملاً توسط آب پر شده است. به سطح بالایی منطقۀ اشباع، سطح ایستابی گفته می‌شود (شکل ۴)؛ به عبارت دیگر سطح ایستابی مرز بین منطقۀ اشباع و منطقۀ بالایی آن است؛ هرچه عمق چاه، بیشتر باشد، عمق سطح ایستابی نیز زیادتر خواهد بود (شکل۵)

       

اطلاعات جمع‌آوری کنید (صفحهٔ ۵۸ کتاب درسی)

 

در مورد عمق چاه‌های آب محل سکونت خود، تحقیق، و نتیجه را در کلاس گزارش کنید. به عهده دانش‌آموز

عمق چاه‌های آب در همه جا یکسان نیست. در مناطق نزدیک دریا این عمق کم است و ممکن است شما با چند متر حفر کردن به سطح ایستابی برسید؛ اما در نواحی خشک داخلی کشور، این عمق زیاد است و ممکن است بیش از ۱۵۰ متر باشد.

بهره برداری از آب‌های زیرزمینی

فکر کنید (صفحهٔ ۵۸ کتاب درسی)

 

عمق سطح ایستابی به چه عواملی بستگی دارد؟ توضیح دهید.
ارتفاع زمین از سطح دریا: سطح ایستایی در نقاط مرتفع، در عمق بیشتر و در دره‌ها، در عمق کمتری قرار دارد.
میزان بارندگی: هرچه بارندگی بیشتر باشد، عمق ایستایی کم‌تر خواهد بود.
میزان نفوذ پذیری خاک: هر چه میزان نفوذ پذیری خاک بیشتر باشد، عمق سطح ایستایی کم‌تر خواهد بود.
میزان بهره‌برداری از آب‌های زیر زمینی: هر چه میزان بهره‌برداری از آب‌های زیر زمینی بیشتر باشد، عمق سطح ایستایی بیشتر خواهد بود.
فاصله از دریا: در مناطق نزدیک به دریا عمق سطح ایستایی کم است. اما در نواحی خشک، این عمق زیاد است.

اطلاعات جمع‌آوری کنید (صفحهٔ ۵۸ کتاب درسی)

 

در استان محل سکونت شما برای تأمین آب مصرفی بیشتر از آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شود یا آب‌های سطحی؟ دلیل خود را در کلاس ارائه کنید.

سفره‌های آب زیرزمینی (آبخوان) به طور کلی به دو نوع تقسیم‌بندی می‌شوند :

۱- سفره‌های آب زیرزمینی آزاد

در این نوع سفره‌ها یک لایهٔ نفوذپذیر روی یک لایهٔ نفوذ ناپذیر قرار دارد. این نوع آبخوان‌ها بیشتر در دشت‌ها و دامنهٔ کوه‌ها ایجاد می‌شود. آب موجود در این آبخوان‌ها از طریق حفر چاه و قنات قابل بهره‌برداری است. در صورتی که در مناطق شیب‌دار، آب‌های زیرزمینی به طور طبیعی به سطح زمین برسند و جاری شوند، چشمه به وجود می‌آید. اغلب چشمه‌های آب گرم در اطراف آتشفشان‌ها ایجاد می‌شوند.

سفره آب زیرزمینی آزاد

گفت‌وگو کنید (صفحهٔ ۵۹ کتاب درسی)

 

برداشت بی‌رویه از آب‌های زیرزمینی باعث بروز چه مشکلاتی می‌شود؟ علت آن را توضیح دهید. برداشت بی‌رویه از آب‌های زیر زمینی باعث پایین رفتن سطح ایستایی می‌شود. در نتیجه بهره‌برداری از آن‌ها دشوارتر می‌شود. به طوری که گاهی برای رسیدن به سفره‌های آب زیر زمینی نیاز به حفاری مجدد می‌باشد. همچنین باعث پیشروی آب شور در بستر آب شیرین سفره‌های زیر زمینی شده و سبب شور شدن ذخایر آبی می‌شود. علاوه بر آن باعث نشست زمین‌های منطقه و در نتیجه آسیب دیدن بناها می‌شود.

۲- سفره‌های آب زیرزمینی تحت فشار

این نوع سفرۀ آب زیرزمینی در جایی تشکیل می‌شود که یک لایۀ نفوذپذیر بین دو لایۀ نفوذ ناپذیر قرار بگیرد. این سفره بیشتر در نواحی کوهستانی و شیب‌دار ایجاد می‌شود.

سفره آب زیرزمینی تحت فشار

آب‌های زیرزمینی غالباً بی‌رنگ، بی‌بو و فاقد مواد تیره کننده‌اند. از ویژگی‌های دیگر آنها ترکیب شیمیایی و دمای ثابت آنهاست. میزان آلودگی‌های میکروبی آنها نسبت به آب‌های سطحی کمتر و املاح معدنی محلول در آنها بیشتر است.

آلودگی آب‌های زیرزمینی

 

فعّالیت (صفحهٔ ۶۰ کتاب درسی)

 

در منزل خود به رسوب تشکیل شده در درون کتری یا سماور دقت کنید.
آیا می‌دانید منشأ آنها از کجاست؟ بیش از ۶۰ درصد آب مورد استفاده آب‌های زیر زمینی هستند. این آب‌ها از روی سنگ‌ها و خاک عبور کرده و مواد معدنی همچون کلسیم و منیزیم را در خود حل می‌کنند. این دو عنصر که باعث سختی آب می‌شوند، منشأ رسوبات داخل سماور هستند.
چگونه می‌توانیم آنها را از بین ببریم؟ یکی از روش‌های از بین بردن رسوبات داخل سماور، استفاده از سرکه است. به این ترتیب که مقداری سرکه درون سماور ریخته و به مدت ۱۰ دقیقه می‌جوشانیم. سپس سماور را شسته و خشک می‌کنیم.

آزمایش کنید (صفحهٔ ۶۰ کتاب درسی)

 

وسایل و مواد: بشر، مقداری سرکه، یک عدد تخم مرغ
روش آزمایش
۱- در بشر تا نیمه سرکه بریزید.
۲- یک تخم مرغ را در داخل آن قرار دهید.
۳- در طول روز مشاهدات خود را یادداشت و نتیجه گیری کنید.
به محض قرار دادن تخم مرغ در سرکه متوجه وجود حباب‌هایی در اطراف تخم مرغ می‌شویم. با گذر زمان، پوسته‌ٔ تخم مرغ در سرکه حل می‌شود و فقط غشا در اطراف تخم مرغ باقی می‌ماند. سرکه‌ٔ سفید حاوی استیک اسید است و می‌تواند به راحتی کلسیم کربنات پوسته‌ٔ تخم مرغ را در خود حل کند و یون‌های کلسیم در واکنش با استیک اسید در سرکه شناور می‌شوند و کربنات هم در ترکیب با استیک اسید به کربن دی‌اکسید تبدیل می‌شود که به صورت حباب در اطراف تخم مرغ مشاهده می‌شود.
آیا می‌توانید از این روش برای رسوب زدایی سماور استفاده کنید؟ چگونه؟ بله، معمولاً عنصر موجود در آب که باعث تشکیل رسوب در آن می‌شود. کلسیم است که در سرکه حل می‌شود. بنابراین با کمک سرکه می‌توان رسوب سماور را از بین برد.

کلسیم و منیزیم از مهم‌ترین املاح موجود در آب‌های زیرزمینی‌اند. در صورتی که میزان این دو عنصر در آب زیاد باشد، به آن آب سخت گفته می‌شود. اگر املاح آب از حدّ معمول بیشتر باشد برای سلامتی ما نیز مضر است.

قنات (کاریز)

در قدیم برای اولین بار در جهان ایرانیان برای بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی اقدام به حفر قنات کردند. آنها با حفر قنات در زمین‌های شیب‌دار از آب‌های زیرزمینی استفاده می‌کردند.

نیمرخ قنات

اطلاعات جمع‌آوری کنید (صفحهٔ ۶۱ کتاب درسی)

 

در کدام استان‌های کشورمان برای بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی بیشتر از کاریز استفاده می‌شود؟ یزد، کرمان، اصفهان، کرج و سمنان

چرخۀ آب

در سفر آب روی زمین و درون زمین دریافتید که آب دائماً در حال گردش است و پیوسته بین اقیانوس‌ها، دریاها، هواکره و خشکی‌ها مبادله می‌شود. به این جریان آب در طبیعت، چرخۀ آب گفته می‌شود.

چرخهٔ آب

 

گفت‌وگو کنید (صفحهٔ ۶۱ کتاب درسی)

 

با توجه به شکل چرخۀ آب، دربارۀ چگونگی گردش آن با جزئیات بیشتری بحث کنید.
ابتدا تبخیر آب سطح دریا و رودها انجام شده همچنین تبخیر حاصل از تنفس و تعرق گیاهان و تنفس جانوران هم مؤثر است. پس از تبخیر حرکت بخار آب به سمت مناطق مرتفع صورت می‌گیرد. در ارتفاعات به دلیل سرد بودن هوا، بخارها متراکم و سرد می‌شوند و به شکل ابر در ‌می‌آیند. این ابرها ممکن است در همان جا ریزش باران داشته باشند. بعد از ریزش برف یا باران این آب‌ها از مناطق کوهستانی به سمت دشت‌ها می‌روند و آب‌های سطحی رودخانه‌ها را به وجود می‌آورند. از این آب‌های سطحی مقداری آب به داخل زمین فرو می‌رود. مقداری در همان مسیر تبخیر می‌شود، مقدار بیشتری دوباره به دریا باز می‌گردد و این عمل بارها اتفاق می‌افتد که چرخه را چرخه‌ٔ آب می‌گویند.
انرژی مورد نیاز چرخۀ آب از کجا تأمین می‌شود؟ از خورشید.

ارسال نظر

error: سایت در برابر کپی برداری محافظت شده است