آبهای جاری
گرچه مقدار آبی كه در هر لحظه در روی زمین جریان دارد در مقایسه باحجم آب كره بسیار ناچیز است , ولی بسیاری از تغییرات سطح زمین توسط همین آبها انجام می گیرد . آبهای جاری از نظر تامین آب مصرفی انسان, در كشاورزی , صنعت , تولید نیروی الكتریسیته ارزان , ماهیگیری , كشتی رانی و به عنوان مرزهای طبیعی و ... اهمیت خاصی دارند .
بخش از باران راكه در سطح زمین به سوی مناطق پست تر جاری می شود «رواناب» می گویند . عوامل مختلفی بر میزان رواناب حاصل از یك بارندگی موثر است .
تحقیق كنید چه عواملی بر مقدار رواناب تاثیر دارند ؟
گیاهان حركت آب را كند میكنند و سبب نفوذ آب بیشتری به زمین می شوند . بعضی از انواع خاكها مقدار رواناب را كاهش می دهند . اگر خاك متراكم نباشد یا گیاخاك فراوانی داشته باشد آب به آسانی در آن نفوذ میكند .
حوضه آبریز
بدنه اصلی هر رودخانه مركب از تعدادی رورهای كوچك است و این رودها هریك به نوبه خود از انشعابات كوچكتری تشكیل شده اند كه روانابها قسمت اعظم آب را تامین می كنند . همة شاخه ها و انشعابات یك رود, به صورت یك مجموعه , موجب تخلیه یا زهكشی آب از سطح زمین می شوند. منظقه ای كه به وسیله یك رود وشاخه های آن زهكشی می شود «حوضه آبریز» نام دارد . در واقع برای هر یك از انشعابات رود نیز می‌توان یك حوضه آبریز در نظر گرفت . خطی كه یك حوضه آبریز را از حوضه مجاور جدا كند خط تقسیم نامیده می شود .
سرعت آب
سرعت آب , یعنی فاصله ای كه هر ذره آب در واحد زمان طی می كند , درنقاط مختلف یك رودخانه در طول یا عرض و عمق آن متغیر است .
در مقطع یك رودخانه مستقیم , بیشتر سرعت جریان آب در وسط و نزدیك سطح آب است ولی نزدیك كف و دیوارها , به علت اصطكاك آب با بستر و دیوارها , سرعت آب به میزان حداقل است . علت كاهش ناچیز سرعت در سطح آب نیز اصطكاك آن با هوا است . وقتی مسیر رودخانه دارای انحنا باشد , بیشترین سرعت از وسط رودخانه به طرف دیواره مقعر آن منتقل می شود .
چه عواملی تعیین كننده سرعت رودند ؟
آبدهی
حجم آبی كه در واحد زمان از مقطع عرضی یك رودخانه عبور می كند آبدهی «دبی» خوانده می شود كه آن را معمولاً به متر مكعب در ثانیه بیان می كنند .
آیا آبدهی یك رود در تمام مناطق آن ثابت است ؟
مقدار بارندگی سالیانه یك حوضه آبریز را چگونه محاسبه می كنند ؟
چه عواملی بر آبدهی یك رود اثر دارند ؟
آب زیرزمینی
بخش بزرگی از آب مورد استفاده انسان از زیر زمین تامین می شود . حجم آب زیرزمینی قابل بهره برداری , گرچه فقط حدود 3/0 درصد آب كره را تشكیل می دهد , ولی همین مقدار , بزرگترین ذخیره آب شیرین و تقریباً معادل 35 سال بارندگی در سطح خشكیهای زمین است ( بافرض بر آنكه تمام باران به زمین نفوذ كند). به همین جهت امروزه بهره برداری از آب زیرزمینی , به ویژه در كشور ما كه با كمبود آبهای سطحی مواجه است , برای مصارف مختلف گسترش زیادی یافته است .
آب زیرزمینی بخشی از منافذ خالی سنگها وخاكها را درزیرزمین اشغال می كند . آب زیرزمینی نیز مانند رودها و دیگر عوامل طبیعی با فرسایش سنگها , جابجایی مواد حاصل و ته نشینی آنها در نقاط دیگر , در تغییر شكل سطح و بخشهای خارجی زمین دخالت می كنند .
سطح ایستابی
پس از هر بارندگی , قسمتی از آب باران به زمین نفوذ می كند . بخشی از آب نفوذی , به علت وجود نیروهای جاذبه مولكولی , به صورت معلق در فضاهای خالی خاكها وسنگها وچسبیده به ذرات خاك یا سنگ باقی میماند . در نتیجه , منطقه ای در بالا به وجود می آید كه در آن منافذ خالی , هم با آب و هم با هوا پر شده است . این منطقه را اصطلاحاً «منطقه تهویه» می گویند .
بخشی از آب نفوذی نیز از لابه لای منافذ خاك و سنگ به راه خود به طرف پایین ادامه می دهد , تاجایی كه تمام فضاهای خالی از آب پرشود . این منطقه «منطقه اشباع» خوانده میشود . سطح فوقانی منطقه اشباع را , اگر با لایه نفوذ ناپذیری محصور نشده باشد , «سطح ایستابی» می گویند (شكل 3-4) .
موقعیت سطح ایستابی درهر محل به عوامل مختلفی وابسته است . معمولاً سطح ایستابی در نقاط مرتفع و دامنه كوهها در عمق بیشتر و در دره ها و نقاط پست در عمق كمتر قرار دارد . سطح ایستابی , در برخی از نقاط استان پرباران گیلان نزدیك به سطح زمین و در بعضی نقاط خشك مركز ایران در اعماق بیش از 100 متر قرار دارد . در نقاط پست , سطح ایستابی به علت تغییرات عواملی چون میزان بارش سالانه و فصلی , و میزان نفوذ آب به زمین ( تغذیه ) تغییرات میزان بهره برداری و عوامل دیگر در طول زمان نیز در حال نوسان است .
تخلیل و نفوذپذیری
برای تشكیل منبع آب زیرزمینی , لازم است كه سنگها و رسوبات دارای فضاهای خالی باشند . این فضاهای خالی , یامانند منافذ یك رسوب رودخانه ای از ابتدای تشكیل در آن وجود داشته ( منافذ اولیه ) , یا پس از تشكیل سنگ بر اثر شكستگی , هوازدگی , انحلال و غیره درآن به وجود آمده اند (منافذثانویه) . مقدارفضاهای خالی یك رسوب یا سنگ را با اصطلاح «تخلخل» بیان می كنند .
تخلخل عبارت است از حجم فضاهای خالی یك نمونه سنگ یا رسوب به حجم كل آن , كه معمولاً به صورت درصد بیان می شود .
=تخلخل
تخلخل در رسوبات وسنگها به عوامل مختلفی مانند شكل ,اندازه و آرایش دانه ها ,درجه سیمان شدگی , میزان هوازدگی و تعداد درز و شكافها بستگی دارد.
وقتی می گوییم سنگی متخلخل است , یعنی آنكه می تواند مقدار قابل توجهی آب در خود نگهدارد , اما این به آن معنا نیست كه سنگ لزوماً قادر به عبور آب از خود باشد . مثلاً چوب پنبه بسیار متخلخل است ,اما آب از آن عبور نمیكند . رسها , مانند چوب پنبه بسیار متخلخل اند ( تخلخل 50 درصد یا بیشتر ), ولی به علت ریز بودن منافذشان نفوذ پذیر نیستند . نفوذ پذیری به اندازه منافذ و به ارتباط آنها با هم بستگی دارد . آبرفتها معمولاً تخلخل و نفوذپذیری زیادی دارند .
حركت آب زیرزمینی
آب زیر زمینی تقریباً در همه جا در حركت است , ولی این حركت خیلی كندتر از حركت آب در رودخانه هاست . حركت آب در منطقه اشباع مخازن آب زیرزمینی از كمتر از 1 تا بیش از 500 متر در سال تغییر میكند. آب از جایی كه ارتفاع و فشار بیشتری دارد به سمت منطقه ای كه ارتفاع و فشار آن كمتر است حركت میكند . بنابراین , آب از جایی كه سطح ایستابی بالاتر است به سمت محلی كه سطح ایستابی پایین تر است ( مثلاً به سمت رودخانه ها ,دریاچه ها یا دریاها ) جریان می یابد . البته فقط بخشی از آب مستقیماً در امتداد شیب سطح ایستابی حركت می كند . بیشتر جریان آب در امتداد مسیرهای منحنی شكل است ( شكل 4-4 ) . حتی دربعضی نقاط مسیر آب به سمت بالا بر میگردد و وارد رودخانه ها یا دریاچه ها می شود زیرا آب مایل است به نقطه ای حركت كند كه فشار كمتر است .
آبخوان ( لایه آبدار )
وقتی بخواهیم مقدار قابل توجهی آب از زیر زمین برداشت كنیم , به دنبال یك آبخوان می گردیم . آبخوان «لایه آبدار» یا «سفره آب زیرزمینی» عبارت از لایه یا لایه هایی از رسوبات با سنگهای نفوذ پذیر اشباع از آب در زیرزمین است كه آب بتواند نسبتاً به آسانی در آن حركت كند . رسوبات سخت نشده ماسه ,شن ,ریگ و غیره معمولاً از نظر تشكیل آبخوان بسیار مناسب اند . برخی از سنگها ,مثل سنگ آهك ,ماسه سنگ و حتی سنگهای آذرین و دگرگون شده نیز در صورت داشتن منافذ انحلالی ,شكستگی ,یا هوازدگی می توانند آبخوان تشكیل دهند . رسها ,گرچه تخلخل زیادی دارند, به علت نفوذپذیری خیلی كم ,قادر به تشكیل آبخوان نیستند .
آبخوان را معمولاً به دو نوع آزاد و تحت فشار تقسیم می كنند . در آبخوان آزاد , سطح ایستابی سطح فوقانی منطقه اشباع را تشكیل می دهد , در واقع آنچه كه در شكل 3-4 نشان داده ایم یك آبخوان آزاد است . وقتی چاهی دریك لایه آبدار آزاد حفر شود , تراز آب درچاه نمایانگر سطح ایستابی در آن نقطه است . فشار درسطح فوقانی لایه آبدار آزاد (سطح ایستابی ) برابر فشار اتمسفر است .
در آبخوان تحت فشار , لایه نفوذپذیر بین لایه های نسبتاً نفوذپذیری محصور شده است , بنابراین ,سطح فوقانی منطقه اشباع تحت فشاری بیش از فشار اتمسفر است . آب باران و غیره از جایی كه لایه نفوذپذیر درسطح زمین بیرون زدگی دارد وارد آن می شود , كه به آن منطقه تغذیه یا آبگیری میگویند وقتی چاهی تا یك سفره تحت فشار حفر شود آب در آن بالا می آید . ارتفاعی كه آب تا آنجا بالا می آید با سطح پیزومتریك مشخص می شود . در برخی نقاط , سطح پیزومتریك بالاتر از سطح زمین است و در نتیجه , آب خود به خود از دهانه چاه بیرون می ریزد . چنین چاهی را معمولاً آرتزین می خوانند .
گاهی برخی از آبخوان ها به طور طبیعی به سطح زمین راه پیدا می كنند و در نتیجه آب در سطح زمین تخلیه می شود . اگر خروج آب از زیر زمین به صورت جریان متمركزی باشد , چشمه ایجاد می شود .
تركیب شیمیایی
آب چاها و چشمه های بسیاری كه مورد تجزیه قرار گرفته , نشان می دهد كه آب زیرزمینی عمدتاًحاوی كلریدها , سولفاتهاو بیكربناتهای كلسیم ,منزیم , سدیم , پتاسیم و آهن است . البته بسیاری از عناصر و مواد دیگر نیز به مقدار بسیار كم در آب وجود دارد . تركیب آب زیرزمینی از محلی به محل دیگر تغییر می كند. غلظت نمكهای محلول در آب زیرزمینی به جنس كانیها و سنگها , سرعت نفوذ آب و مسافت طی شده توسط آب بستگی دارد . آب ضمن حركت آهسته در زیرزمین فرصت زیادی برای حل كردن كانیهای مسیر خود دارد. به همین جهت , میزان نمكهای محلول در آبهای زیرزمینی به طور كلی بیشتر از مقدار املاح آب رودهاست . در یك لایه آبدار ,هر چه از محل تغذیه به طرف محل تخلیه آن نزدیك شویم شوری آب زیرزمینی بیشتر میشود .
مقدار نمكهای محلول در آبهای زیرزمینی موجود در سنگهای آذرین و دگرگون شده معمولاً كم (كمتر از 100 و به ندرت بیش از 500 میلی گرم در لیتر ) است . این گونه سنگها اگر آبدار باشند , غالباً برای آشامیدن و مصارف دیگر كاملاً مطلوبند. آب موجود در سنگهای كربناتی , معمولاً از نوع آبهای سخت است , یعنی یونهای كلسیم و منزیم بالایی دارد . این گونه آبها به خوبی باصابون كف نمیكنند و رسوباتی را در لوله ها وظرفها ته نشین میكنند ,به همین جهت , استفاده از آنها در صنعت دارای محدودیتهایی است . سنگهای تبخیری مثل سنگ گچ قابلیت انحلال زیادی دارند و از این رو آبهای موجود در این گونه سنگها عموماً نمكهای زیادی دارند .
لایه های آبدار موجود در رسوبات آبرفتی معمولاً حاوی آب شیرین اند . دره های آبرفتی رودخانه ها غالباً آبهای زیرزمینی مطلوبی دارند . اما آبهای زیرزمینی در حوضه های بسته , كه محلی برای خروج وجود ندارد , نمكهای محلول بالایی دارند . در نواحی خشك , مثل مناطق كویری ایران , در برخی نقاط شوری آب چنان بالاست كه برای بسیاری از مصارف نامناسب است . در این نواحی تبخیر آب از منطقه تهویه منجر به ته نشینی موادی درخاك می شود كه آن را برای كشاورزی نامناسب می كند .
یخچال
حدود دو درصد آبهای روی زمین , به صورت یخ , 10 درصد از سطح خشكیها را میپوشانند , این مقدار یخ , بزرگترین ذخیره آب شیرین زمین راتشكیل می دهد .
بزرگترین پوشش یخی زمین در قاره قطب جنوب قرار دارد و با مساحتی در حدود13 میلیون كیلومتر مربع , 86 درصد وسعت یخچالهای زمین راتشكیل می دهد . یخچالهای جزیره گریلند ده درصد از سطح یخچالهای زمین را تشكیل داده اند . چهار درصد بقیه یخچالهای سطح زمین به صورت پراكنده درنقاط مختلف زمین مانند كوههای آلپ , كوههای شمال امریكا , حتی كوههای مرتفع نواحی گرمسیری وجود دارند .
تشكیل یخچال – یخچالها درمناطق سردی كه در آنها برف دایمی وجود دارد تشكیل میشوند . دراین مناطق , مقدار برفی كه در سال می بارد , بیش از مقداری است كه ذوب می شود . در نتیجه , هر سال مقداری برف به بازمانده افزوده می شود . بنابراین ,پس از مدتی دره ها و شیارهای كوه از برف پر می شوند و ضخامت برف در این نقاط به صدها متر میرسد . انباشته شدن تدریجی برف سبب متراكم شدن برفهای عمقی می شود . گاهی نیز بر اثر گرمی هوا برفهای سطحی ذوب می شوند و به درون برفهای عمقی نفوذ می كنند. این امر خود سبب تراكم برفهای قدیمی تر می شود . نتیجه آنكه پس از مدتی , برفی فشرده و یخ مانند به نام یخ برفی تشكیل می شود . به تدریج بر فشردگی یخ برفی افزوده می شود و یخ حبابدار پدید می آید . یخ حبابدار نیز كم كم متراكمتر می شود و حبابهای هوای بیشتری از آن خارج می شوند تا یخ بلوری بوجود آید . دراین حال یخچال تشكیل شده است .
دریاچه ها
آبهای ساكن داخل خشكیها راكه ارتباط مستقیم با دریاهاندارند دریاچه می گویند . دریاچه ها در فرورفتگیها نواحی پست زمین , در قله كوههاو به طور كلی در همه جا و در شرایط زمین شناسی گوناگون ممكن است تشكیل شوند .
دریاچه ها به همراه باتلاقها و مردابها از نظر تشكیل بعضی از انواع رسوبات و پاره ای از مواد با ارزش اقتصادی مثل نمك طعام ,كربنات سدیم, سولفات سدیم ,گچ , زغال سنگ و غیره اهمیت خاصی دارند .
دریاچه ها از راههای گوناگونی به وجود می آیند . دریاچه مازندران كه بزرگترین دریاچه كره زمین است باقیمانده یك دریای قدیمی است , دریاچه بالكان در روسیه حاصل فروافتادگی قسمتی از زمین است. دریاچه‌های شمال اروپا و آمریكا بر اثر رسوبگذاری یخچالها به وجود آمده اند دریاچه هایی مانند , تار ,ولشت و لاسم در كشور خودمان بر اثر ریزش كوهها و مسدود شدن مسیر رودها به وجودآمده اند . دردهانه پاره ای از آتشفشانهای خاموش نیز دریاچه تشكیل می شود , كه دریاچه كوچك دهانة آتشفشان سبلان از آن جمله است . فعالیت رودها ,انحلال سنگها به وسیله آبهای زیرزمینی و فعالیتهای انسان نیز در به وجود آمدن تعدادی از دریاچه ها مؤثر بوده است .
تركیب شیمیایی آب دریاچه ها – آب دریاچه ها از نظر مقدار نمكهای محلول بسیار متفاوتند و ممكن است شیرین یا بسیار شور باشد . نوع تركیب آب دریاچه ها و میزان شوری آنها به عوامل مختلفی بستگی دارد:
1- جنس سنگهایی كه رودها و آبهای زیرزمینی برای تغذیه دریاچه , از آنها عبور می كند و همچنین بستر خود دریاچه
2- میزان تبخیر در منطقه
3- میزان آبهای ورودی و خروجی
4- پوشش گیاهی منطقه
درچه صورتی آب یك دریاچه باگذشت زمان شورتر می شود و در چه صورتی میزان شوری آن تغییر چندانی نخواهد كرد ؟
