ردیاب آب زیرزمینی چیست؟

 آشنایی با ردیاب آب زیرزمینی

یافتن آب از دوران باستان به عنوان یکی از دغدغه های بشر شناخته می شد. با این حال، تکنیک های مدرن از قرن 20 سرچشمه می گیرند. این روشها عمدتاً در کشورهای در حال توسعه یا سایر مناطقی که آب کمیاب است و آبیاری برای محصولات ضروری است استفاده می شود. در کشورهای توسعه یافته نیز از تکنولوژی ردیاب آب زیرزمینی استفاده می شود اما عمدتاً برای مصارفی غیر از مصرف مستقیم (مانند باغبانی، انرژی زمین گرمایی). با توجه به اهمیت روزافزون و حیاتی منابع آب و خاک در سراسر جهان و همچنین کمبود آنها، ما باید هر کاری که ممکن است برای بهبود یافتن، مدیریت و حفظ این منابع ضروری و شکننده انجام دهیم.

ردیاب آب زیرزمینی چیست؟

ردیابی آب به جست‌وجوی آب واقع در زیر سطح زمین، در لایه‌های فریاتیک (phreatic layers) یا سفره‌های زیرزمینی به منظور پمپاژ آن اطلاق می شود. این کار با نهایت دقت و دقت و با استفاده از تکنیک های مناسب به منظور حفر یا حفر چاه در بهترین مکان ممکن و در نتیجه جلوگیری از خرابی های پرهزینه و دلسرد کننده انجام می شود. آشکارسازهای آب زیرزمینی دستگاه های تخصصی هستند که برای مکان یابی آب در زیر سطح زمین استفاده می شوند. این آشکارسازها می توانند منابع آب زیرزمینی را با اندازه گیری ویژگی های فیزیکی مختلف زمین مانند مقاومت، امواج لرزه ای و میدان های الکترومغناطیسی شناسایی و نقشه برداری کنند. کمپانی PQWT یکی از بهترین عرضه کنندگان تجهیزات ردیاب آب زیرزمینی است.

چرا Water Detector مهم است؟

این آشکارسازها بسیار مهم و کاربردی هستند. کشاورزان از آنها برای یافتن آب برای آبیاری استفاده می کنند. شرکت های ساختمانی برای جلوگیری از معضلات و مسائل مربوط به آب در طول پروژه های ساختمانی به آنها تکیه می کنند و صاحبان خانه برای یافتن منابع آب برای چاه ها به آنها نیاز دارند. با استفاده از این آشکارسازها می توانید در زمان صرفه جویی کنید، هزینه ها را کاهش دهید و تصمیمات آگاهانه ای در مورد مدیریت منابع آب بگیرید.

آب زیرزمینی معمولاً آب با کیفیتی است. از آنجایی که اغلب در اعماق زمین پنهان می شود، بسیار توصیه می شود که مکان آن را تا حد امکان دقیق تعیین کنید.  کمیت و کیفیت آن را قبل از انجام کارهای پرهزینه حفاری ارزیابی کنید و تا از خرابی های پرهزینه جلوگیری شود. این آب بسته به روش های مورد استفاده، از طریق امواج الکترومغناطیسی که ساطع می کند، با دقت کم و بیش قابل تشخیص است.

انواع ردیاب آب زیر زمینی

مقاومت سنج ها: مقاومت خاک در برابر جریان های الکتریکی را اندازه گیری می کند که می تواند وجود آب را نشان دهد.

آشکارسازهای لرزه ای: از امواج صوتی برای تشخیص تغییرات در زمین که نشان دهنده آب است استفاده میکند.

رادار نافذ زمینی (GPR): پالس های راداری را به زمین ارسال می کند و سیگنال های بازتاب شده را برای شناسایی آب اندازه گیری می نماید.

آشکارساز الکترومغناطیسی (EM): تغییرات میدان مغناطیسی زمین ناشی از آب های زیرزمینی را تشخیص می دهد.

آشکارسازهای آب زیرزمینی چگونه کار می کنند؟

آشکارسازهای آب زیرزمینی با اندازه گیری خصوصیات فیزیکی خاک که در معرض آب تغییر می کند کار می کنند. به عنوان مثال آب جریان الکتریسیته را بهتر از خاک خشک هدایت می کند. بنابراین مناطق دارای آب مقاومت کمتری نشان می دهند. این ابزار به طور خودکار مشخصات ساختار زمین شناسی را ترسیم می کند و با جمع آوری تغییر اختلاف پتانسیل زیرزمینی، ساختار حامل آب زیرزمینی را تجزیه و تحلیل می کند.

انتخاب ردیاب آب مناسب

برای اینکه بتوانید یک ردیاب آب زیرزمینی مناسب تهیه کنید باید چند مورد مهم را در نظر داشته باشید. در ادامه به اختصار به برخی از این نکات اشاره می کنیم.

مشخص کردن نیازها: ابتدا مشخص کنید که چرا به آشکارساز نیاز دارید. آیا به دنبال آب کم عمق برای باغ یا منابع عمیق تر برای چاه هستید؟ آشکارسازهای مختلف برای اعماق و انواع خاک مناسب تر هستند.

محدوده عمق: اطمینان حاصل کنید که آشکارساز می تواند به عمق مورد نیاز شما برسد.

حساسیت و دقت: حساسیت بالاتر خوانش های دقیق تری را فراهم می کند.

قابل حمل بودن: در نظر بگیرید که حمل و نقل و استفاده از دستگاه در مکان های مختلف چقدر آسان است.

عمر باتری: به دنبال دستگاهی با باتری بادوام باشید تا از وقفه جلوگیری کنید.

صفحه نمایش و رابط: یک صفحه نمایش واضح و خوانا و رابط کاربر پسند برای استفاده موثر بسیار مهم است.

مکانهای مناسب برای ردیابی آب کدام است؟

این روش در درجه اول مربوط به مناطق محروم روستایی یا حومه شهری است. در مناطق کوهستانی به دلیل عمق زیاد، اجرای این روش دشوار است. ردیابی آب مخصوصا برای مناطق مستعد خشکسالی شدید ضروری است. سفره‌های زیرزمینی مخازن زیرزمینی طبیعی هستند که می‌توانند مقادیر زیادی آب آشامیدنی را در طول فصل خشک، زمانی که رودخانه‌ها احتمالاً خشک می‌شوند، تامین کنند.

فرایند ردیابی آب زیرزمینی

این فرایند متشکل از روش‌های متفاوتی است که از ابتدایی‌ترین روش مانند دوزینگ (dowsing) تا پیچیده ترین آنها مانند تجزیه و تحلیل قبلی عکس های ماهواره ای یا تحقیقات تشدید مغناطیسی پروتونProton Magnetic Resonance (PMR) را شامل می شود.

برای جست‌وجوی منابع آب زیرزمینی باید معیارهای فنی (هیدروژئولوژیکی) و همچنین معیارهای اجتماعی-اقتصادی (نزدیک به روستا و هزینه‌های جستجو و بررسی) را در نظر گرفت. روش های مختلفی برای بررسی لایه های فریاتیک وجود دارد. به طور سنتی، دوزینگ تنها راه جستجو برای آب های زیرزمینی بود. متعاقبا، تکنیک های مدرن و علمی تری توسعه یافتند که به طور قابل توجهی میزان موفقیت تاسیسات جمع آوری آب را بهبود بخشید.

الف) بررسی اولیه

بسیار توصیه می شود که محققین لایه فریاتیک، به خصوص اگر اهل منطقه مورد نظر نباشند، بررسی های اولیه را به منظور جمع آوری اطلاعاتی در مورد مکان هایی که احتمال یافتن آب در آنها وجود دارد، انجام دهند.

با توجه به اندازه منبع مورد انتظار، این امر می تواند شامل یکی از موارد زیر باشد:

• یک بررسی اولیه در محل و ملاقات با افراد بومی، بررسی منطقه برای یافتن اینکه در کجا چاه حفر شده یا در کجا از چشمه ها استفاده می شود، پوشش گیاهی در کجا سبزتر است و سبز باقی می ماند؟ در فصل خشک، جایی که درختان و گیاهان به طور طبیعی بهترین رشد را دارند، جایی که منابع آب موجود بیشترین خروجی را در تمام فصول دارند، جایی که تپه‌های موریانه در صورت وجود وجود دارد و غیره.
• همزمان تحقیق در مورد نقشه زمین شناسی منطقه، داده های اقلیمی و کلیه اطلاعات مناسبی که ممکن است از مقامات محلی یا منطقه ای یا سایر سازمان ها یا اپراتورهای شاغل در منطقه به دست آید.

ب) داوسینگ (Dowsing)

در بسیاری از کشورها (از جمله فرانسه)، افراد خاصی توانایی بررسی و تعیین وجود آب در یک سایت و تشخیص کانال های آب (رگه ها، گسل ها و سفره های زیرزمینی) را دارند. این «داوسرها» اغلب افرادی با توانایی‌های ویژه‌ای هستند و این مهارتها توسط پیشینیان یا یک مرد یا زن با تجربه روستایی به آنها منتقل شده‌است. این روش ممکن است موفقیت آمیز باشد. اما یافته ها نادقیق هستند و اندازه آبخوان را نشان نمی دهند. از طرف دیگر این روش امکان تشخیص جریان های کوچک و نسبتا عمیق آب های زیرزمینی را فراهم نمی کند.

ج) روشهای نوین

این روش ها مکان یابی سفره های زیرزمینی را با دقت بیشتری ممکن می کند و در ارزیابی اندازه، حجم، کیفیت و پایداری آنها بسیار کارآمدتر است.

توپوگرافی

تجزیه و تحلیل نقشه ها و پوشش گیاهی محلی اولین نشانه از وجود آب را نشان می دهد. در مورد تحقیقات در مقیاس بزرگ، تجزیه و تحلیل زمین شناسی جهانی حتی می تواند از طریق تفسیر تصاویر ماهواره ای یا عکس های هوایی انجام شود. اینها می‌توانند وجود خطوط اصلی زمین‌شناسی را که می توانند منجر به شکستگی‌های جهت دار یا بیرون زدگی‌های قابل شناسایی شوند را برجسته کنند.

هیدروژئوفیزیک

روش‌های ژئوفیزیکی امروزه روش‌های اصلی بررسی و شناسایی سفره‌های زیرزمینی هستند. روش انتخابی عمدتاً به حوزه زمین شناسی بستگی دارد.

روشهای ژئوفیزیک سنتی

با این روش‌ها تلاش می شود تا ویژگی‌های فیزیکی خاک و به‌ویژه خواص الکتریکی آن بررسی شود. سفره های زیرزمینی اغلب بین لایه های سنگی به دام افتاده اند. همه سنگ ها مقدار معینی الکتریسیته را هدایت می کنند اما رسانایی و مقاومت آنها بر اساس نوع آنها متفاوت است: سنگ متراکم، سنگ خشک، سنگ شکسته، سنگ مرطوب، سازه های نفوذپذیر یا غیرقابل نفوذ.

مقاومت الکتریکی یک ماده ظرفیت آن برای مخالفت با جریان الکتریکی است. بنابراین این روش ها بر اساس ظرفیت خاک یا سنگ برای رسانایی الکتریسیته و اندازه گیری رسانایی یا مقاومت آنها (برعکس رسانایی) است. از این اندازه‌گیری‌ها، نوع، اندازه و کیفیت آبخوان استنباط و مشخص می‌شود یا شاید فقط فرض می‌شود اما با احتمالات بالا.

دو نوع روش اصلی وجود دارد که گاهی اوقات به طور متوالی مورد استفاده قرار می گیرند:

الف) اندازه گیری مقاومت الکتریکی با استفاده از جریان مستقیم

این روش پرکاربردترین روش است زیرا برای بیشتر موقعیت ها مناسب است. این روش شامل ارسال جریان مستقیم به یک ساختار زمین شناسی در یک مکان معین (50 تا 400 ولت باتوجه به مقاومت – رسانایی آن) با استفاده از دو الکترود (A و B) است. چندین آرایه الکترود ممکن وجود دارد (ونر، شلمبرگر، 4 پایانه و غیره). منطقه مورد بررسی نباید خیلی بزرگ باشد و باید نسبتاً مسطح و عاری از ساختمانهایی باشد که ممکن است باعث تداخل شود و وجود خطوط AB به طول مورد نیاز (بیش از 300 متر) را غیرممکن کند.

 ب) روش های اندازه گیری این واکنش پذیری با ابزار مغناطیسی

پیاده سازی آسان تر مانند روش های Slingram و VLF، سیگنال های الکترومغناطیسی را به دلیل پدیده های القای مغناطیسی اندازه گیری می کنند. آنها نیازی به تماس با زمین و در نتیجه بدون الکترود ندارند. همچنین اندازه گیری واکنش خاک به تحریک الکترومغناطیسی را ممکن می سازند. با این حال آنها را نمی توان در همه انواع زمین ها یا برای سفره های زیرزمینی با عمق بیش از 20 متر یا حتی کمتر استفاده کرد. به نظر می رسد استفاده از آنها کاهش می یابد.

تشدید مغناطیسی پروتون (PMR)

این یک روش تشخیص مستقیم آب است. این مورد شامل ارسال جریان های الکتریکی به زمین و سپس اندازه گیری سیگنال های ساطع شده توسط هسته اتم های هیدروژن در مولکول های آب است. همین طور به تجهیزات پیچیده ای از جمله مغناطیس سنج پروتونی نیاز دارد که بتواند میدان های الکترومغناطیسی را اندازه گیری کند. ضبط آنها را می توان در محل تفسیر کرد و مهمتر از همه، مقدار آب زیرزمینی موجود در سنگ را می توان در چند ثانیه استنباط کرد.

روش ایزوتوپی

این روش عمدتاً برای ردیابی جریان آب و تخمین سن آب زیرزمینی مفید است. می دانیم که لایه فریاتیک با نفوذ آب از طریق ناحیه ورودی (جایی که ساختار زمین شناسی آبخوان در معرض سطح قرار می گیرد) تجدید می شود. تحقیقات با استفاده از روش ایزوتوپی اغلب می تواند نشانه های مفیدی را ارائه دهد. در صورت وجود نفوذ، می توان آنها را با تجزیه و تحلیل تغییرات در محتوای ایزوتوپ خاک مرطوب بالای لایه فریاتیک شناسایی و ارزیابی کرد. بیشترین ایزوتوپ های مورد استفاده تریتیوم، دوتریوم، اکسیژن 18 و کربن 14 هستند. نتایج نشان می دهد که این روش قابل اعتماد و امیدوارکننده است. به ویژه اگر با مدل های فیزیکی توصیف کننده جریان آب استفاده شود.

کلام پایانی

به طور خلاصه، آشکارسازهای آب زیرزمینی ابزار قدرتمندی برای مکان یابی آب در زیر سطح هستند. با درک نحوه کار آنها، انتخاب مدل مناسب و استفاده صحیح از آن، می توانید منابع آب را برای نیازهای مختلف به طور موثر پیدا کنید. فراموش نکنید که از ردیاب خود به خوبی مراقبت کنید تا مطمئن شوید که در بهترین حالت باقی می ماند.