درسنامه کامل علوم تجربی هفتم فصل 7 سفر آب درون زمین

آب های زیر زمینی:

آب های زیر زمینی بعد از یخچال ها بزرگترین ذخیره گاه آب شیرین هستند. بخش عمده ی آب مصرفی کشور ما از آب های زیرزمینی تامین می شود. نفوذ آب از بستر رودها، دریاچه ها، آب های حاصل از ذوب برف ها و یخ ها در تشکیل آب های زیرزمینی نقش دارند. رایج ترین راه برای دستیابی به آب های زیرزمینی، حفر چاه و قنات است.

خاک یا سنگ نفوذ پذیر:

به خاک یا سنگی که آب بتواند درون آنها وارد شود نفوذ پذیر یا متخلخل می گویند؛ مثل ماسه سنگ.

خاک یا سنگ نفوذ ناپذیر:

به خاک یا سنگی که آب نتواند درون آنها وارد شود و تقریبا غیر قابل نفوذ اند، سنگ های نفوذ ناپذیر یا غیر متخلخل می گویند؛ مثل خاک رس.

تأثیر ذرات بر میزان نفوذ آب به درون زمین:

هر چه اندازه ذرات درشت تر باشد، فضاهای خالی بین ذرات تشکیل دهنده ی آن ها بیشتر است و بنابراین نفوذ پذیری خاک بیشتر خواهد بود یعنی آب راحت تر در آن ها نفوذ و عبور می کند؛ به عنوان مثال، شن و ماسه ذراتی درشت هستند و فضاهای خالی شان زیاد است بنابراین آب را به راحتی از خود عبور می دهند، ولی ذرات رس دانه ریز هستند و فضاهای خالی بین شان بسیار کم است. بنابراین آب نمی تواند به خوبی در آن ها نفوذ کند. اگر مقدار ماسه خاک نسبت به رس آن بیشتر باشد، در این صورت خاک آب را در خود نگه نمی دارد و آب با سرعت به لایه های زیرین می رود.

حال اگر مقدار رس خاک نسبت به ماسه آن بیشتر باشد، در این صورت آب به راحتی نمی تواند به داخل زمین نفوذ کند. زمین هایی که مقدار نفوذپذیری خاک آن ها خیلی زیاد یا خیلی کم باشد، برای کشاورزی مناسب نیستند؛ زیرا نفوذپذیری زیاد سبب می شود آب به سرعت به قسمت های پایین تر خاک رفته و ریشه ها از آب محروم بمانند و نفوذ پذیری کم خاک نیز سبب می شود که آب نتواند وارد خاک شود و باز هم ریشه ها از آب محروم می مانند. خاکی برای کشاورزی مناسب است که دارای مقدار تقریبا مساوی از ماسه و رس باشد.

عوامل مؤثر در میزان نفوذ آب به درون زمین:

1- اندازه ذرات تشکیل دهنده خاک:

هر چه ذرات خاک درشت تر باشند و فضای خالی شان بیشتر باشد ، آب بیشتری در زمین نفوذ می کند.

2- شیب زمین:

هر چه شیب زمین کمتر باشد، سرعت آب جاری کمتر بوده و فرصت بیشتری برای نفوذ در زمین دارد.

3- پوشش گیاهی:

پوشش گیاهی سبب نفوذ بیشتر آب در خاک می شود و ذخیره ی آب های زیرزمینی را افزایش می دهد. برای احداث سد باید از دامنه های فاقد پوشش گیاهی استفاده کنیم تا آب پشت سد مانده و در زمین نفوذ کمتری داشته باشد.

نحوه ی ایجاد ذخایر آب های زیر زمینی:

آب های سطحی پس از نفوذ در درون زمین، فضاهای خالی بین ذرات تشکیل دهنده رسوبات و سنگ ها را پر می کنند و ذخایر آب های زیر زمینی را به وجود می آورند . آب ها در زیر زمین دارای حرکت می باشند . سرعت حرکت آن ها از ۰/۵ متر تا ۵۰۰ متر در سال متغیر است. جهت حرکت آب از شیب زمین پیروی می کند. سرعت حرکت آب های زیر زمینی در رسوبات دانه درشت مانند آبرفت ها زیاد و در رسوبات دانه ریز مانند رس ها بسیار ناچیز است.

نحوه ی ایجاد غارهای آهکی:

آب های زیرزمین هنگام نفوذ در سنگ های آهکی ، آن ها را در خود حل و فضاهای خالی ایجاد می کنند. با ادامه ی این فرایند فضاهای خالی بیشتر و بزرگ تر شده و غارهای آهکی به وجود می آید .

نوع خاکی برای تشکیل ذخیره ی آب های زیر زمینی:

میزان فضای خالی و نفوذ پذیری در سنگ ها و رسوبات مختلف متفاوت است؛ به عنوان مثال در آبرفت ها، میزان فضای خالی و نفوذ پذیری زیاد است. بنابراین برای تشکیل آب های زیرزمینی مناسب است. در حالی که رس ها گرچه دارای فضای خالی هستند، اما به دلیل دانه ریز بودن، برای ذخیره آب های زیر زمینی مناسب نمی باشند. بخشی از آب های سطحی که به درون زمین نفوذ می کنند به حرکت خود تا رسیدن به یک لایه نفوذ ناپذیر ادامه می دهند و فضاهای خالی رسوبات و سنگ ها را پر می کنند.

منطقه اشباع:

منطقه اشباع منطقه ای است که فضاهای خالی بین ذرات آن کاملا توسط آب پر شده باشد.

سطح ایستابی:

به سطح بالایی منطقه اشباع سطح ایستابی گفته می شود که مرز بین منطقه اشباع و منطقه بالایی است. هر چه عمق چاه بیشتر باشد، عمق سطح ایستابی نیز بیشتر است.

عمق چاه ها در مناطق ساحلی و مناطق خشک:

در مناطق نزدیک دریا عمق چاه های آب کم است و ممکن است شما با چند متر حفر کردن به سطح ایستابی برسید اما در نواحی خشک داخل کشور این عمق زیاد است و ممکن است بیش از ۱۵۰ متر باشد.

عوامل تأثیرگذار بر عمق سطح ایستابی:

1- جنس زمین:

هرچه ذرات سازنده زمین نفوذ پذیر تر باشد و عمق این قسمت نفوذپذیر بیشتر باشد، آب به قسمت های پایین تر نفوذ می کند و عمق سطح ایستابی بیشتر است.

2- میزان و شدت بارندگی:

هر چه بارندگی بیشتر باشد طبعا آب بیشتری در زمین نفوذ می کند بنابراین سطح ایستابی بالاتر خواهد آمد.

3- پوشش گیاهی:

پوشش گیاهی در منطقه سبب جذب آب ها به داخل زمین می گردد و در نتیجه باعث بالا آمدن سطح ایستابی می شود.

4- شیب زمین:

زیاد بودن شیب زمین باعث می شود آب کمتر به داخل زمین نفوذ کند و از این رو سطح ایستابی در مناطق عمیق تر تشکیل خواهد شد.

5- میزان برداشت از چاه ها:

مصرف زیاد از آب چاه ها منجر به خشک شدن چاه ها و پایین آمدن سطح ایستابی می شود.

6- دوری یا نزدیکی به آب های سطحی:

عمق سطح ایستابی در مناطق نزدیک به آب های سطحی به دلیل نفوذ بیشتر آب به داخل زمین کمتر است.

نحوه ی تشکیل سفره های آب زیرزمینی:

اغلب سفره های آب زیرزمینی در رسوبات سخت نشده مانند آبرفت ها و مخروط افکنه ها که متشکل از شن، ماسه و ریگ هستند، تشکیل می شوند.

انواع سفره های آب زیر زمینی (آبخوان):

1- سفره های آب زیرزمینی آزاد:

در این نوع سفره ها یک لایه نفوذ پذیر بر روی یک لایه نفوذ ناپذیر قرار دارد. این نوع آبخوان ها بیشتر در دشت ها و کوه ها ایجاد می شوند. آب موجود در سفره های آب زیرزمینی آزاد از طریق حفر چاه و قنات قابل بهره برداری می باشد .

2- سفره های آب زیرزمینی تحت فشار:

این نوع سفره های آب زیرزمینی در جایی تشکیل می شوند که یک لایه نفوذ پذیر بین دو لایه نفوذ ناپذیر قرار بگیرد. این نوع سفره بیشتر در نواحی کوهستانی و شیب دار ایجاد می شود.

چشمه:

در صورتی که در مناطق شیب دار آب های زیرزمینی به طور طبیعی به سطح زمین برسند و جاری شوند، چشمه به وجود می آید.

ویژگی آب های زیرزمینی:

1) آب های زیرزمینی غالبا بی رنگ، بی بو و فاقد مواد تیره کننده است.

2) از دیگر ویژگی آن ها ترکیب شیمیایی و دمای ثابت آن ها است.

3) میزان آلودگی میکروبی آب های زیرزمینی نسبت به آب های سطحی کمتر و املاح معدنی محلول در آن ها بیشتر است.

4) آب های زیرزمینی غالبا به علت نفوذ فاضلاب خانگی و شهری آلوده می شوند.

5) کلسیم و منیزیم از مهم ترین املاح موجود در آب های زیرزمینی هستند.

آب سخت:

به آبی که میزان کلسیم و منیزیم در آن زیاد باشد آب سخت گفته می شود. اگر املاح موجود در آب از حد معمول بیشتر باشد، برای سلامتی مضر است.

قنات (کاریز):

نوعی چشمه ی مصنوعی است که به کمک آن می توان آب های زیر زمینی را به سطح زمین هدایت کرد. برای حفر قنات از زمین های شیب دار استفاده می شود. در قدیم برای اولین بار در جهان ایرانیان برای بهره برداری از آب های زیرزمینی اقدام به حفر قنات کردند.

قنات ها معمولا در جاهایی که میزان بارش سالیانه کم باشد، حفر می شوند به طور مثال در ایران شهرهایی مانند قم، اصفهان، سمنان، یزد و … .

چرخه آب:

آب های زمین، همواره بین دریا، هوا و خشکی در حال جابه جایی اند. به این جابجایی دائمی آب چرخه آب می گویند.

انرژی های مورد نیاز برای چرخه آب:

1) انرژی مورد نیاز برای تبخیر شدن این انرژی توسط نور خورشید تامین می شود.

2) انرژی مورد نیاز برای جابه جایی آب تبخیر شده و هوای مرطوب (این انرژی از طریق جریان هوا و باد تامین می شود.)

3) انرژی مورد نیاز برای بارش باران و برف و جاری شدن آب ها بر روی زمین (این انرژی توسط نیروی گرانش زمین تامین می شود.)