حركة المياه الجوفية

تخضع حركة المياه الجوفية في الأوساط المشبعة بالمياه لقوى الثقالة الأرضية وفرق الضغط الهيدروستاتيكي, أما المياه الموجودة في الأوساط غير المشبعة فهي تتحرك تحت تأثير القوى الجزيئية والكهربائية والشعرية.

الأشكال الأساسية لحركة المياه الجوفية

تتوافر في صخور منطقة التهوية عدة أشكال للمياه (بخار, ومياه هيغروسكوبية, ومياه غشائية, ومياه شعرية), تتحرك بأشكال مختلفة. فبخار الماء ينتقل من الأماكن ذات المرونة المرتفعة إلى المناطق ذات المرونة المنخفضة, وعندما تتساوى الرطوبة في منطقتين متجاورتين.

تتحرك الأبخرة من الوسط ذي درجة الحرارة المرتفعة إلى الوسط ذي درجة الحرارة المنخفضة, وتتحرك المياه الهيغروسكوبية على شكل أبخرة فقط, بينما تتحرك المياه الغشائية تحت تأثير القوى الجزيئية. كما تلاحظ حركة المياه الشعرية تحت تأثير القوى الشعرية. وتتحرك المياه الثقالية عبر منطقة التهوية إلى جسم المياه الجوفية بثلاثة أشكال: تسرب, رشح, وتغلغل.

التسرب هو حركة المياه عبر فراغات الصخور دون أن تمتلئ الفراغات كلها بالماء وتلعب القوى الشعرية الدور الأساسي في عملية التسرب, بينما يأتي دور الثقالة في المرتبة الثانية.

عندما تكون فراغات التربة والصخور مشبعة بالمياه, تسمى حركة المياه فيها بالرشح. وتخضع المياه الجوفية للقوى الثقالية بشكل أساسي في أثناء رشحها عبر مسامات الصخور.

إذا كانت الصخور ذات فراغات كبيرة الأبعاد توصف حركة المياه الجوفية فيها بالتغلغل. وتتحكم قوى الثقالة بهذه الحركة.

تتحرك المياه الجوفية ضمن صخور منطقة التهوية وتربها على شكل سيلانات منفصلة, أو على شكل كتل مائية كبيرة, بينما تتحرك المياه الجوفية في منطقة الإشباع على شكل جريانات عبر المسامات الفعالة لصخور منطقة الإشباع تحت تأثير فرق الضاغط الهيدروستاتيكي.

متحولات حركة المياه الجوفية

ترتبط حركة المياه الجوفية بمجموعة من المتحولات تحدد طبيعة تلك الحركة وهذه المتحولات هي أبعاد الجريان, وحدود الجريان, وخواص الوسط والمياه.

أبعاد الجريان

يتصف الجريان الجوفي في الشروط الطبيعية بالشكل الفراغي, فإذا أمكن قياس سرعة حركة المياه الجوفية في الصخور, ثم مثّلت السرعة بشعاع, يتناسب طوله مع قيمتها, ويتفق منحاه مع اتجاهها, فسيكون لشعاع السرعة في كل نقطة ثلاث مركبات على طول المحاور الإحداثية الثلاثة . مهما كانت ظروف تغذية المياه الجوفية وصرفها, فإن الجريانات الرشحية يمكن ردها إلى أشكال ثلاثة رئيسية:

1- جريان خطي تشكل فيه خطوط التيار مستقيمات متوازية فيما بينها, كما تكون سرعة الرشح ثابتة في النقاط كلها على أي مقطع عمودي على اتجاه الجريان.

2- جريان مستوٍ, وفقاً لهذا الشكل تتحرك المياه الجوفية بشكل موازٍ لمستوٍ محدد وثابت, وتدرس الحركة في أي مستوٍ موازٍ لمستوى المقارنة, فتتحدد سرعة الحركة بإحداثيين فقط.

3- الجريان الفراغي ويتميز بالتعقيد, فخطوط التيار فيه غير متوازية فيما بينها, ولا توازي مستوياً ما محدداً, لذلك يتم تبسيط هذا الجريان بتقريبه إلى جريان في مستوٍ عند حل مسائله.

حدود الجريان

يتحدد الجريان الجوفي بحدود طبيعية أو اصطناعية, فيشكل مستوى الأساس الحد السفلي للجريان الجوفي, ويتحدد من الأعلى بمستوٍ كتيم, أو بسطح المياه الحرة.

أما الحدود الجانبية للجريان فهي مناطق تغذية أو صرف لهذا الجريان, تلك المناطق قد تكون أنهاراً أو ودياناً أو بحيرات أو مستنقعات, ويتأثر الجريان بتلك الحدود حسب قربه من موقع الدراسة, وبعدها عنه.

خواص الوسط والمياه

تتأثر حركة المياه الجوفية بطبيعة الوسط وبخواص الماء الراشح عبر ذلك الوسط, فإذا كانت خواص الوسط في كل نقطة منه, وفي مختلف الاتجاهات واحدة, يسمى الوسط متماثل الخواص.

أما إذا كانت متغيرة فيسمى الوسط غير متماثل الخواص تختلف حركة المياه الجوفية في الأوساط متماثلة الخواص اختلافاً بيّناً عنها في الأوساط غير متماثلة الخواص.