دراسة هيدروجيولوجية بيئية لترخيص بئر مياه جوفية صالح لتعبئة مياه الشرب تجاريا

مجموعة تكنولاب البهاء جروب
للاستشارات العلمية والكيميائية والبيئية

عقيد دكتور
بهاء بدر الدين محمود
2011

دراسة هيدرو جيولوجية بيئية لبئر جوفى
صالح لمياه الشرب المعباة تجاريا

-مقدمة

المياه الجوفية
تتوفر المياه الجوفية فى مصر فى وادى النيل والدلتا . وتقدر كمية المياه الجوفية فى الطبقات الصخرية فى وادى النيل بنحو 200 بليون متر مكعب بمتوسط درجة ملوحة 800 جزء فى المليون . بينما تصل هذه الكمية فى دلتا نهر النيل إلى نحو 300 بليون متر مكعب . وتبلغ كمية المياه الجوفية المستخدمة حالياً من كلاهما بنحو 2.6 بليون متر مكعب سنوياً يمكن زيادتها إلى 4.99 بليون متر مكعب سنوياً . كما تتوفر المياه الجوفية فى الصحراء الغربية على أعماق بعيده . وقد أوضحت الدراسات الحديثة أنها تعتبر من مصادر المياه الغير متجددة . وتبلغ كمية المياه الجوفية فى هذه المنطقة بنحو 40 بليون متر مكعب بمتوسط درجة ملوحة بين 200-700 جزء فى المليون . ويعتمد استخدام هذه المياه على تكاليف الرفع ، نضوب الخزان ، العائد الإقتصادى . وقد أوضحت البيانات أنه يمكن إستخدام 1 بليون متر مكعب سنوياً من المياه الجوفية فى الوادى بمعدل إقتصادى مما يسمح برى نحو 150000 فدان بمنطقة شرق العوينات من خزان المياه الجوفى النوبى . كما تتوافر المياه الجوفية فى سيناء بكميات مختلفة و ذات جودة مختلفة و لكن بكميات محدودة . كما أن المياه الجوفية القريبة من السطح فى الساحل الشمالى تختلف كمياتها باختلاف معدلات سقوط الأمطار السنوية . ويبلغ سمك الطبقة الحاملة للماء بين 30 و 150 متر وهى ذات درجات ملوحة عالية بين 2000-9000 جزء من المليون قرب الساحل . وفى المنطقة الشمالية والوسطى من سيناء فإن الخزان الجوفى يتكون من مياه الأمطار المتساقطة والمتجمعة فى الوديان وهى تعتبر مياه جوفيه غير متجددة. كما تستخدم هذه المياه فى أغراض الشرب.

يعتبر الخزان الجوفى بدلتا نهر النيل احد اكبر الخزانات الجوفية فى العالم حيث تقدر السعة الكلية للخزان بحوالى 280 مليار متر مكعب ونظرا للدور الذى تلعبه المياه الجوفية كاحد البدائل التى تساهم فى سد العجز المائى اثناء فترات اقصى الاحتياجات او خلال سنوات العجز المائى فى ايرادات مياه نهر النيل لاستخدامها كمياه للشرب او للرى او الزراعة واستصلاح الاراضى

ولذلك اصبح التفكير فى انشاء ابار اواستخدام ابار قديمة لاستغلالها فى الشرب او الرى اصبح ضرورة ملحة ولكن بعد اتباع طرق علمية تقنية متقدمة تسمى بعمليات المسح للمياه الجوفية لتقدير الكميات المستغلة من الخزان الجوفى ومراقبة التغير فى مناسيب المياه الجوفية ودرجة الملوحة.

ونتيجة للاتصال المباشر بين الخزان الجوفى والمياه السطحية فان استغلال المياه الجوفية فى دلتا نهر النيل بمثابة استغلال غير مباشر لمياه نهر النيل والترع الرئيسية والفرعية مع مراعاة التعامل مع المخزون الجوفى على مبدا الاستدامة وحماية المخون الجوفى من النضوب

ونتيجة للاتصال الهيروليكى بين الخزان الجوفى ومياه البحر المالحة من جهة البحر الابيض المتوسط فى الشمال فان ذلك يضع بعض المحددات على استغلال المياه الجوفية لتفادى انخفاض مناسيب المياه الجوفية الى مستويات تسمح بتغلغل مياه البحر المالحة الى الداخل ومن ثم ارتفاع نسبة الاملاح الذائبة للمياه وتدهور نوعيتها

تمثل المياه الجوفية أحد العوامل الرئيسية لتنمية الصحراء ومن ثم فإن دراستها كما ونوعا من الضرورات المهمة‏,‏ وتضم الصحراء الغربية تحتها أضخم خزانات المياه الجوفية في مصر بل في شمال شرق افريقيا وتعني بها خزانات الحجر الرملي النوبي ذو الامتداد الهائل أفقيا ورأسيا‏,‏ في حين تتضاءل احتمالات المياه الجوفية تحت شبه جزيرة سيناء والصحراء الشرقية إذا ما قورنت بكميات المخزون منها تحت الصحراء الغربية التي تحتل الأهمية الكبري في توجهات التنمية بالصحراء المصرية لذا فقد دفع ذلك الدولة الي التوجه نحو هذه الصحراء لاستغلال المياه الجوفية للتنمية في مناطق الواحات ومديرية التحرير وغيرها ثم بعد ذلك مشروعات أخري عملاقة في توشكي وشرق العوينات‏,‏ ومع بداية استغلال هذه المياه تم اجراء العديد من الدراسات بناءا علىالتفسير العلمي لما حدث من ظواهر هيدروجيولوجية بالصحراء الغربية المصرية والمبني علي القراءة المائية للظواهر للاستغلال الامثل للمياه الجوفية للرى والزراعة والشرب والاساتعمال الادمى

-

- أنواع خزانات المياه الجوفية

(1) الخزان الجوفي الحر Unconfined Aquifer

ويحد هذا الخزان طبقة صماء من أسفله أما أعلاه متصلاً اتصالاً مباشراً بالضغط الجوى ويحده المستوى المائي الأرضي من أعلاه وتتصل هذه الطبقة اتصالا وثيقا بسطح الأرض حيث تتأثر بمياه الري والأمطار.

(2) الخزان الجوفي المحصور Confined Aquifer
ويحد الطبقات الحاملة للمياه من أسفل ومن أعلى طبقات صماء غير منفذة للمياه وبهذا تكون المياه داخل الخزان تحت ضغط كبير وتكون بهذا معزولة عن المياه السطحية ومصدر هذه المياه عادة يكون بعيداً جداً. وإذا كان الضغط البيزومترى لهذه الطبقات أعلا من سطح الأرض قيل عن الخزان بأنه خزان ارتوازي Artesian Aquiferوالآبار الارتوازية تندفع منها المياه دون الحاجة لاستخدام مضخات ويوجد مثل هذه الخزانات بالصحارى المصرية مثل الوادي الجديد.

(3) الخزان شبه المحصور Semi Confined Aquifer

وفيه إحدى الطبقات التي تحده من أعلى أو من أسفل ذات نفاذية ضئيلة ومنه تتسرب المياه إلى الطبقات الخارجية أو اليها.

(4) الخزان الجوفي المعزول Perched Water

وهو نتيجة للتراكيب الجيولوجية وتوجد ارتفاعات وانخفاضات في الطبقات غير المنفذة فعند الانخفاضات تحتجز المياه الجوفية وفى هذه الحالة يكون الخزان الجوفي محدود وغير متصل بأي خزانات أخرى ومصدرها عادة أما سطحي أو نتيجة للتسرب البطئ من خزانات أخرى تحته.

(5) الخزان الأثري Connate Water

وهذه المياه الجوفية عادة تكون محتجزة لحظة تكوين الصخور أو منذ إنشائها وهذه المياه عادة ليس لها أي اتصال أو مصادر خارجية.

الشكل التالي يبين بعض الخزانات الجوفية

الدراسات الجيولوجية وعوامل المناخ القديم قد أوضحت ما يلي‏:‏

‏1‏ـ توجد المياه الجوفية بصخور بالحجر الرملي النوبي في أربعة مستويات حاملة للمياه جنوب الصحراء الغربية تصل الي ستة مستويات شمالها‏,‏ وتوجد المياه الجوفية في هذا الخزان عموما تحت ضغط ارتوازي في نطاقات تتصل أو تنفصل طبقا للظروف الجيولوجية تحت الأرض‏,‏ ويزداد سمك الطبقات الحاملة للمياه شمالا ويقل هذا السمك جنوبا‏,‏ وأوضحت الدراسات ان المياه الجوفية تتحرك من الجنوب الغربي الي الشمال الشرقي وتزداد كمياتها كلما اتجهنا شمالا وان المياه العميقة أكثر عذوبة عن المياه الأقل عمقا‏.‏ ولم يتم حتي الان تقييم دقيق للكميات التي يمكن سحبها من منطقة جنوب شرق الصحراء الغربية المصرية وان هذا الموضوع قد أصبح مطلبا ملحا يجب ان يجتمع حوله العلماء الان حيث ينعكس ذلك علي مشروعات تنمية المناطق الصحراوية ويؤدي إلي مزيد من التكدس في الوادي والدلتا‏.‏

الهدف من الدراسة

عمل دراسة هيدرولوجية بيئية متخصصة فى مجال هيرولوجيا المياه الجوفية موضحة مايلى:-

1- توثيق البيانات الهيدرولوجية للبئر
2-تحديد معدلات السحب الامن من البئر والذى يضمن استدامة المخزون الجوفى
3- تحديد معدلات السحب الامن من البئر لتفادى تاثير السحب من البئر المراد ترخيصه على الابار المجاورة

ولتحقيق اهداف هذه الدراسة قام الفريق البحثى من مكتب التصميمات والاستشارات الهندسية والبيئية باتباع المنهجية التالية:-

1- معاينة موقع البئر واستكمال البيانات المساحية والهيدرولوجية الخاصة بالبئر وتشتمل على التالى:-

1- احداثيات البئر
2- رسم كروكى للبئر
3- تحديد الابار الموجودة بالمنطقة وعلى مسافة لاتقل عن 500 متر من البئر المراد دراسته
4- تحديد مصادر الرى السطحى بالمنطقة وبعد البئر عن مصدر الرى السطحى
5- الوصف الليثولوجى للبئر
6- تصميم البئر
7- معدل السحب اليومى من البئر
8- درجة ملوحة المياه

2- الاستعانة بالدراسات المرجعية كالخرائط الهيدروجيولوجية لتحديد الخصائص الهيدرولوجية للخزان بمنطقة الدراسة والتى تشتمل على:-

1- جيومورفولوجية منطقة الدراسة
2- التكوينات الجيولوجية الرئيسية
3- الطبقات الرئيسية الحاملة للمياه
4-المعاملات الهيدروليكية للخزان موضحا معامل النفاذية ومعامل التخزين
5- نسبة الاملاح الذائبة بالمياه الجوفية
7- التحاليل الطبيعية والكيميائية بالمياه الجوفية

3- استخدام النماذج الرياضية التحليلية لتحديد السحب الامن من البئر

ونوضح خطوات و طرق عمل الدراسة الهيدروجيولوجية البيئية من قبل مكتب التصميمات والاستشارات الهندسية والبيئية

طرق أستكشاف المياة الجوفية:

مقدمة :

الماء العذب فى الأرض الجزء الأعظم منة يوجد متجمدا فى المناطق القطبية و المتاح للأستخدام من الماء العذب أما مياة سطحية تتوفر بالأنهار و بحيرات المياة العذبة بنسبة 1 % من المتاح و الذى جزءة الأعظم مياة جوفية بنسبة 99 % و تلك النسب عالمية بمعنى أنها قد تختلف على مستوى المنطقة العربية

يمر أستكشاف المياة الجوفية بمراحل :

1- مرحلة البحث التمهيدى :
تجرى لتكوين فكرة عن الظروف الجيولوجية و الهيدرولوجية للمنطقة و تعتمد على تجميع و دراسة أى دراسات سابقة للمنطقة و ما جاورها من الناحية الطبوغرافية و الجيولوجية و الجيومورفولوجية و البيدولوجية و الجيوفيزيائية و المناخية و تواجدات المياة السطحية .

2- مرحلة الدراسات المبدئية :
( بحث نصف تفصيلى للمناطق ذات الأهمية المائية)

3- مرحلة الدراسات التفصيلية :

تجرى لمساحات محدودة ثبت أهميتها فى الدراسات المبدئية . يتم فيها زيادة كمية الدراسات و التجارب تبعا لغرض الدراسة و طبيعة المنطقة . ينتج عن الدراسة خرائط هيروجيولوجية بمقياس رسم 1:50000 أو 1:25000 أو 1:10000 أو 1:5000

الخرائط الهيدروجيولوجية تحدد أمتداد و عمق و سمك و خواص الطبقة الحاملة للمياة و ظروفها الهيدروجيولوجية و أنتاجيتها كما تحدد خطوط كنتور سطح المياة أو المستوى البيزومترى لها و كذلك نوعية المياة الجوفية و أيضا توقع على الخريطة تواجدات المياة السطحية من أنهار و نهيرات و ترع و مصارف و بحيرات تؤثر فى تغذية الماء الجوفى

أنواع الدراسات المستخدمة فى أستكشاف المياة الجوفية :

1-دراسات سطحية :
و تنقسم الى
* دراسات مناخية :
كمية المطر - كمية البخرنتح - درجات الحرارة - الضغط الجوى - الرطوبة الجوية و يتم عمل خرائط بذلك و يتم حساب الموازنة المائية

* دراسات طبوغرافية :
تمهد للدراسات الجيولوجية التى تمهد للدراسات الهيدروجيولوجية . تتم الدراسة الطبوغرافية بأعمال المساحة و الصور الجوية و صور الأقمار الصناعية وبال gis نظو المعلومات الجغرافية التى تتم بالأتصال بالأقمار الصناعية .

* دراسات جيولوجية سطحية :

هى أولى خطوات الدراسة المبدئية و هى الأساس الذى تبنى علية الدراسة التفصيلية . معرفة ترسيب و تأكل الطبقات و تركيبها الجيولوجى يؤدى لأستنتاج أمتداد الطبقة الحاملة للمياة و يساعد فى تكوين صورة عن الخواص الليثلوجية للطبقات و بالتالى تحديد أحتمال تكوين المياة بتلك الطبقات و تحديد نوعية المياة مبدئيا كما يمكن تحديد المناطق التى يمكن تدفق المياة منها أرتوازيا دون الحاجة لمضخات .

الدراسة الأستراتيجرافية و دراسة التاريخ الجيولوجى يساعد فى أكتشاف خزانات أرتوازية على أعماق معينة . تقوم المساحة الجيولوجية برسم خرائط جيولوجية للمنطقة و أيضا قطاعات جيولوجية .

2- دراسات تحت سطحية :

تتم هذة الدراسات من على سطح الأرض و من خلال آبار أختبارية يتم حفرها و هى تبدأ مع بداية عملية الحفر بفحص ناتج حفر طبقات الأرض أولا بأول و تنقسم تلك الدراسات الى:

* دراسات جيولوجية تحت سطحية .
* دراسات جيوفيزيائية .
* دراسات هيرولوجية .

- الدراسات الجيولوجية تحت السطحية :

تتم على فتات الصخور المحفورة على كل عمق 1 -2 أو 3 - 5 متر و تتم على عينات أسطوانية تؤخذ على حسب الحاجة أليها و هذة الدراسات تنتهى الى رسم خرائط ليثولوجية تحت سطحية تبين التكوين الليثولوجى لطبقات الأعمار الجيولوجية المختلفة و رسم خرائط تركيبية كنتورية تبين تضاريس و أنكسارات و ألتواءات الطبقات مختلفة الأعمار و رسم خرائط سمك الطبقات خاصة الحاملة للمياة و العازلة و رسم خرائط السمك الصافى لطبقة الرمال و الحجر الرملى و رسم خرائط جيولوجية تركيبية للقاع الصخرى أسفل الطبقات الرسوبية و غالبا يكون من صخور نارية أو متحولة و ترسم هذة الخريطة بمقارنة المسح الجيوفيزيائى مع تحليل عينات ناتج حفر الآبار الأختبارية .

- الدراسات الجيوفيزيائية :

تدرس الخواص الطبيعية للصخور مثل الكثافة و المغناطيسية و المرونة و الخواص الأشعاعية و درجة مقاومة التيار الكهربى و درجة توصيل الصوت و خلافة .

و هى تنقسم الى قسمين :

- مسح جيوفيزيائى يجرى فوق سطح الأرض لأختبار الطبقات التى فى الأعماق و هو ينقسم الى أربعة طرق :

- طرق سيزمولوجية :

بطريقة الموجات المنعكسة و طريقة الموجات المنكسرة لمعرفة شكل و عمق الطبقات و الطريقة تزداد أهميتها فى التنقيب عن النفط

- طرق مغناطيسية :

أعتمادا على الخواص المغناطيسية للخر يتم رصد الأنحراف المغناطيسى من على سطح الأرض أو من طائرة تطير على أﻻرتفاع منخفض لتحديد شكل الطبقات و معرفة التركيب المعدنى للصخور .

-طرق الجاذبية الأرضية:

تعتمد الطرق الجرافيمترية هذة على تعيين وزن كتلة معينة بدقة فى نقاط مختلفة على الأرض و هى تفيد فى حساب سمك الطبقات الرسوبية .

الطرق المغناطيسية و الطرق الجرافيمترية أستخدمتا فى تحديد شكل القاع الصخرى لمنطقة الوادى الجديد بالصحراء الغربية لمصر . هذة الطرق من المسح تعتبر طرق غير مباشرة

- طرق كهربية :

هذة هى أهم طرق الدراسة الجيوفيزيائية الأربعة . تعتمد الطريقة على أختلاف المقاومة الكهربية للصخور تبعا لنوعها و كثافتها و حجم و شكل مسام الصخور .

تفيد هذة الطريقة غى تحديد مواقع ينابيع المياة المعدنية و تحديد عمق المياة الجوفية حرة السطح و تحديد مناطق المياة العذبة داخل المناطق المشبعة بالمياة المالحة خاصة فى المناطق الجافة و مثال ذلك ما تم فعلا لتحديد عدسات المياة العذبة العائمة على طبقات المياة المالحة فى كل من الساحل الشمالى الغربى و سيناء بمصر كما تفيد الطرق الكهربية فى تحديد المناطق عالية النفاذية خاصة فى طبقات الحصى و الرمل و كذلك تستخدم لتحديد سمك طبقات الحصى و الرمل الحاملة للماء الجوفى و أيضا تستخدم الطرق الكهربية لتحديد عمق و وضع الطبقات ذات التشقاقات العالية لأهميتها كمناطق ذات أحتمالت مائية كبيرة

- رصد جيوفيزيائى داخل الآبار و يجرى داخل الآبار بعد حفرها و يتم بعدة طرق :

- الرصد الكهربى فى الآبار :

بطريقة رصد الجهد التلقائى فى الآبار المغلفة أو بطريقة رصد المقاومة الكهربية فى الآبار الغير مغلفة و تفيد فى دراسة تتابع الصخور ( ليثولوجى ) و التمييز بين الطبقات الحاملة للماء العذب و الماء المالح التى يخترقها البئر و تحديد عمق المناطق المبطنة بالقواسين ( المغلفة ) من البئر و كذلك تحديد عمق الجزء المتآكل أو المنهار من القواسين كما يمكن تحديد المقاومة النوعية للطبقات التى يخترقها البئر .

و توجد طريقة للرصد الدقيق جدا بالميكرولوج و خصائصة تحديد سمك الطبقات التى يخترقها البئر خاصة الطبقات دقيقة السمك و تحديد الحدود بين الطبقات حتى بين الطبقات دقيقة السمك و تحديد المسامية و النفاذية لطبقات الأرض و تحديد الفجوات داخل البئر و هذة الطريقة شائع الأعتماد عليها و يمكن بواستطها قياس أى تغيير بسيط فى قطر البئر يصل الى نصف ملليمتر ( 0.125 بوصة )

- الرصد الأشعاعى داخل الآبار و ينقسم لنوعين اساسين:

رصد أشعة جاما . تنبعث طبيعيا من الصخور و تستعمل هذة الطريقة لتحديد طبقات الطفلة التى يصعبتمييزها و تحديد سمكها حتى لو كانت مالحة .
-الرصد النيوترونى .
يتم بقذف الصخور بالنيوترونات . و تستعمل فى تحديد الطبقات فى الأبار المغلفة و الغير مغلفة و هى الأدق فى تحديد مسامية الصخور و تفيد فى تحديد الطبقات المتماسكة و المضغوطة و معرفة الجزء من البئر المغلف بالمصافى ذات الفتحات .

-الرصد الحرارى داخل البئر .
عامة ترتفع درجة الحرارة 1 درجة مؤية مع كل 30 متر ( 100 قدم ) عمق لكن نوع الصخور يؤثر و وجود ماء أو غاز يخفض درجة الحرار عن معدلة أو يرتفع نتيجة تفاعلات نارية جوفية :

يستعمل الرصد الحرارى فى مقارنة نتائجة مع نتائج الرصد الكهربى و يمكنة تحديد أرتفاع الأسمنت لو وضع فى البئر و يمكنةتحديد مناطق فقد محلول الطفلة المستخدم مع الحفارات الرحوية

- رصد قطر البئر و يتم بجهاز معاييرة ( كاليبر ) يركب مع الميكرولوج المستخدم للرصد الكهربى :

و يستخدم فى التقدير الدقيق للتغيير فى قطر البئر على الأعماق المختلفة و معرفة بيانات الطبقات على حسب طريقة الحفر حبث يزيد قطر الحفر فى الطبقات غير المتماسكة عند أستخدام حفارات روية بينما يزيد هذا القطر عند أستخدام الحفار الدقاق لو وجدت طبقة صلبة أسفل الطبقة الغير متماسكة و يتساوى قطر الحفر طبقا لقطر بنطة الحفر فى الطبقات الصلبة عامة

- الدراسات الهيدرو جيولوجية :

تتم على آبار أختبارية تحفر خصيصا و على الآبار الأنتاجية الموجودة بالمنطقة و هى تنقسم لقسمين:

- دراسات هيدروجيولوجية أثناء الحفر و تدرس الظواهر الأتية:

- ظهور و ثبات سطح المياة فى البئر . و تسهل معرفة الوصول لسطح الماء عند أستخدام محلول الطفلة ( يستخدم مع الحفارات الرحوية لتشحيم و تبريد أجزاء الحفر و تدعيم جدران البئر و المساعد فى نزح ناتج الحفر و هو يدفع فى دورة من فوق سطح الأرض و يعود لدفعة مرة أخرى و تكون لة لزوجة تضبط معمليا ) كما يمكن تحديد سمك طبقة الماء التى يخترقها البئر حيث تقل خلالها لزوجة محلول الطفلة و يخرج مختلطا بالمياة و لو كانت الطبقة تحمل ماء أرتوازى ضغطة عالى فقد يحدث أندفاع لمحلول الطفلة الى خارج البئر و فى هذة الحالة يقاس مستوى سطح المياة بالمانومتر ( المانومتر هو جهاز قياس الضغط و الآبار الحبيسة و شبة الحبيسة يكون لها مستوى بيزومترى حيث يرتفع مستوى الماء داخل البئر و قد يكون الضغط البيزومترى كافى لضخ الماء من البئر بدون الحاجة لمضخة
- درجة فقدان محلول الطفلة فى البئر .لها دلالات على الطبقات التى يخترقها الحفر

- ملاحظة درجة حرارة و كيميائية محلول الطفلة .عند أختراق البئر للماء تنخفض درجة حرارة محلول الطفلة و يجب أختبارها مرة كل 30 دقيقة من الحفر أما كيميائيا فتختبر دوريا عينات من المحلول فى معمل حقلى بسيط فى منطقة الحفر .

- ملاحظة الهبوط المفاجئ لعمود الحفر .نتيجة وجود فجوات بها طين أو رمال رخوة و أحيانا ماء .

- ملاحظة خروج غازات من البئر .قد توجد مختلطة مع الماء و تحديد كميتها و نوعها و لو تقريبيا يفيد عمليات البحث و الحسابات الهيدرولوجية

- الدراسات الهيدرولوجية بعد إتمام الحفر . عبارة عن تجارب أختبارية و عمليات أرصاد مختلفة على لمجموعة الآبار التى تم تصميمها و حفرها :-

-عمليات الضخ التجريبى:-

تتم على عدة آبار منفردة أو على بئر رئيسى مع ملاحظة الهبوط فى آبار ملاحظة قريبة . تفيد فى تحديد : قياس الهبوط و تحديد المعاملات الهيروليكية للصخور مثل معامل النفاذية و معامل الناقلية و خلافة

- عمليات الرصد الدورية :

تجرى على مجموعة آبار أختبارية مختارة موزعة على المنطقة التى يجرى فيها البحث . الغرض منها معرفة و تسجيل التغيرات دوريا خلال فترة زمنية كبيرة و هى تفيد فى التنبؤ بالتغيرات المستقبليى .

تتم عمليات الرصد الأتية :

1- رصد مستوى سطح المياة :

يتم فى بئر لم يضخ لفترة طويلة و يجب أيقاف ضخ الآبار المجاورة . تتم دوريا كل يوم أو كل عشرة أيام أو كل شهر على الأكثر .

2- تسجيل درجة حرارة المياة :

بواسطة ترمومتر خاص تقاس درجة حرارة مياة الآبار الأختبارية دوريا مع قياس درجة حرارة الهواء عند سطح الأرض للمقارنة و تسجل النتائج

3- كيميائية المياة الجوفية :

تؤخذ عينات دورية كل شهر و أحيانا كل 3 شهور يجرى عليها تحليل كيميائى مختصر . بعض مكونات يتم تحليلها فى موقع البئر مباشرة مثل البيكربونات

وعلى هذه الدراسة الهيدروجيولوجية البيئية المتقدمة نعين التالى:-

1- تحديد طرق حفر البئر
2- غلاف البئر
3- مصافى البئر
4- تحديد طول غلاف البئر وطول المصافى
5- مكان تركيب المضخة داخل البئر
6- الغلاف الحصوى للبئر
7- فترة تطوير البئر
8- العمر الافتراضى للبئر
9- نوع الطلمبات المستخدة للبئر
10- انواع المضخات المستخدمة للبئر

-آبار المياة الجوفية .

يوجد ما يسمى ( الطبقة الحاملة للماء الجوفى ) و هى طبقة التربة التى يتواجد الماء الجوفى فى مسامها التى بين حبيبات التربة و يحدها من أسفل طبقة كتيمة من تربة غير منفذة للماء و قد يتواجد الماء فى عدة طبقات يعلوها بعضها الأخر .

( مستوى سطح ماء الخزان الجوفى ) و يكون على عمق يقدر بمسافة أبتعادة عن سطح الأرض . المسافة ما بين مستوى سطح مياة الخزان الجوفى و سطح الطبقة الكتيمة غبر المنفذة للماء الجوفى تسمى ( سمك الطبقة الحاملة للماء الجوفى

تحديد طرق حفر البئر

يحفر البئر بأستخدام حفار دقاق أو حفار رحوى للأبار الأعمق و الأقل قطرا .

يكون البئر كامل الأختراق عندما بصل الحفر الى نهاية الطبقة الحاملة السفلى أو يكون غير كامل الأختراق . أذ ا عمق البئر يتحدد بمستوى سطح الماء الجوفى و كذلك بسمك الطبقة الحاملة

مستوى سطح الماء الجوفى قبل الضخ يسمى المستوى الأستاتيكى و عند تشغيل الضخ من البئر يحدث ما يسمى بالهبوط أذ يحدث هبوط فى سطح الماء الجوفى المستوى على شكل مخروط مقلوب قاعدتة لأعلى و قمتة بداخل غلاف البئر و يكون مثدار الهبوط مساويا للمسافة بين سطح الماء قبل الضخ و سطح الماء بعد الضخ أى المسافة بين قاعدة و قمة مخروط الهبوط.

يحفر البئر بأقطار مختلفة قد تكون 4 بوصة أو 6 أو 8 أو 10 أو 12 بوصة يزيد الضخ بنسبة 5% بين قطر و الذى يلية لكن هذة الزيادة المنتظمة ليست قاعدة فبئر قطرة 18 بوصة سيزبد كمية الماء الذى يضخة بمقدار 8% عن قطر 12 بوصة لذلك فرفع أنتاجية البئر أعتمادا على زيادة قطرة ستكون زيادة طفيفة .

غلاف البئر :

يغلف جدار البئر من الداخل بأنبوب معدنى أو بلاستيك مصمت يسمى غلاف البئر ( كيسنج ) فائدة تدعيم جدران البئر و يعمل أيضا كأنبوب لنقل الماء الذى يضخة البئر .

مصافى البئر :

غلاف البئر لا يغلف كامل عمق البئر لكنة يصل و لابد الى مسافة محددة بعدها تركب المصافى و هى عبارة عن أنبوب من نفس خامة أنبوب الغلاف و لها نفس قطرة لكنها تختلف فى كون جدار الأنبوب بة فتحات تختلف فى الشكل أغضلها نوع البريدج سموتد و هو عبارة عن فتحات طولية متقاربة و عموما فأن هذة الفتحات كلما زادت نسبة مساحتها الى مساحة سطح أنبوب المصافى الكلية كلما زاد تصرف ماء البئر و كان ذلك أفضل و العكس يحدث عندما تقل مساحة فتحات المصافى كلما قل تصرف البئر الى أن يصل لحد أن مساحة فتحات المصافى تقل عن 5% من مساحة سطح المصافى الكلية فتتجة أنتاجية البئر للتدهور .

طول المصافى الكلى أيضا يؤثر فى أنتاجية البئر فكلما زاد طول المصافى كلما زاد تصرف البئر و ذلك ببساطة لأن المصافى هى الجزء الذى بة فتحات تسمح بدخول الماء الى البئر . مصافى بطول 25 متر تكون جيدة و مناسبة و يمكن زيادة طول المصافى لكن هذة الزيادة فى طول المصافى ليست بلا حدود بل هناك عوامل تحدد طول غلاف البئر و الى أين ينتهى بداية من سطح الأرض ليبداء تركيب المصافى من حيث أنتهى الغلاف و الى نهاية عمق البئر .

كيف نحدد كلا من طول غلاف البئر و طول المصافى ؟

يبدأ الغلاف من عند بداية البئر عند سطح الأرض و يمتد فى البئر لأسفل حتى يصل الى سطح الماء الأستاتيكى قبل الضخ و يواصل أمتداد لما بعد ذلك و حتى يصل لمستوى الهبوط لسطح ماء البئر بعد الضخ و لا يتوقف عند هذا الحد بل يمتد بعدها لمسافة 5 - 10 متر كمسافة أمان للهبوط تركب عندها مضخة الأعماق التى يجب أن تكون مركبة بداخل غلاف البئر المصمت عديم الفتحات و ألا حدث ما يسمى شلالات المياة بداخل البئر و تقلل كفاءة البئر مسببة مشاكل لذلك يمتد الغلاف الى مسافة أمان أهرى طولها 10 متر تِؤمن وجود المضخة بداخل غلاف البئر المصمت بعيدا عن المصافى ذات الفتحات التى يدخل منها الماء الى البئر و بعد هذا الحد ينتهى الغلاف و يبدأ تركيب المصافى التى تمتد حتى نهاية المسافة التى يخترقها البئر .

مكان تركيب المصخة بداخل البئر :

تركب المضخة داخل غلاف البئر و تحت مستوى الهبوط بمسافة أمان قدرها 10 متر و فوق المصافى بمسافة أمان قدرها 10 متر . و فى هذا المثال ستكون المضخة بداخل غلاف البئر على عمق 60 متر تحت سطح الأرض و فوق مصافى البئر بمسافة أمان قدرها 10 متر .

ملحوظة:

برغم وجود عوامل تؤثر على مسافة الهبوط منها قطر البئر و قطر قاعدة مخروط الهبوط و تصرف البئر و تأثير الآبار المجاورة التى بجب حساب المسافة بينها على أساس تأثير الهبوط عند السحب من بئر على الآبار المجاورة كما يؤثر تصرف البئر على الهبوط ألا أن الفيصل يكون للضخ التجريبى لذا يستفاد من وجود أبار قريبة محفورة فى ذلك كما أن دراسات المياة الجوفية فى منطقة ما و شركات حفر الآبار عندما تعمل فى منطقة تقوم بحفر آبار أختبارية لعمل الدراسات الأستكشافية لتقدير سمك الطبقة الحاملة و المساحة التى تمتد خلالها الطبقة الحاملة و تقدير كمية مياة الخزان الجوفى و تحديد معدلات السحب منها و المساحة التى يمكن زراعتها على ماءها و الفترة الزمنية لهذا الأستغلال الزراعى فى حالة الخزانات الجوفية غير متجددة التغذية و هو شأن معظم خزانات المنطقة العربية الجافة و تفيد الآبار الأستكشافية فى الحصول على عينات مياة لتحديد صلاحية المياة للزراعة و الصناعة و للشرب فى الأستخدام المنزلى من فوائد الآبار الأستكشافية أيضا تحديد مقدار الهبوط فى البئر عند الضخ و تحديد مسافة الأمان التى تقل عنها المسافة بين أى بئرين بالمنطقة .

الغلاف الحصوى للبئر :

يكون حفر البئر ذو قطر أكبر من قطر غلاف و مصافى البئر بحيث يوزع حولهما و بالتساوى غلاف حصوى سمكة لا يقل عن 3 بوصة و لا يزيد عن 8 بوصة .

أهمية هذا الغلاف تكون فى عملة كمرشح لحماية البئر من دخول الرمال فية و ضخ الرمال و تزداد أهميتة عندما تكون الطبقة الحاملة للمياة رملية أو بها حبيبات رمل ناعم كثيرة .

الرمال الداخلة للبئر ستضخ و لن تلحظها بعينيك لأن لونها فاتح و لصغر حجمها النسبى و هى تسبب ضررا لريش مروحة الطلمبة كما أنها ستتراكم بالبئر و ستسبب أنخفاض كفاءة البئر عامة .

يحسب حجم حصوات الغلاف الحصوى على أساس تحليل عينة من الطبقة الحاملة للمياة بالمنخل لتحديد حجم حبيبات العينة و النسبة المؤية لكل حجم من أحجام الحبيبات بالعينة و بناء على ذلك يحدد حجم حبات غلاف البئر الحصوى التى يضم أضافتها ببطء و أستمرار حول الغلاف و المصافى بواسطة القيسون و هو ماسورة قطرها بأتساع حفر البئر .

تطوير البئر :

و هو يعرف أيضا بأسم تنفيض البئر أو بأسم تنظيف البئر . يفيد التنفيض فى تنظيف البئر و تسليك مسام الغلاف الحصوى حول البئر و ترتيب الحبات مما يسبب فى رفع كفاءة البئر و تجرى هذة العملية لفائدتها بعد حفر البئر كما تجرى بعد ذلك لاحقا بغرض أعمل صيانة البئر و المحافظة على كفائتة . يتم تنفيض البئر بأحكام أغلاق فتحة البئر العلوية بغطاء ينفذ عبرة و من خلالة هواء مضغوط بواسطة ضاغط للهواء ( كومبريسور )

العمر الأفتراضى لبئر المياة الجوفية :

يقدر العمر الأفتراضى للبئر المحفور بطريقة سليمة و مطابقة للمواصفات بمقدار 25 سنة و لكن يمكن أن يمتد عمر البئر لأطول من ذلك . و على العكس فأن البئر المحفور بطريفة غير سليمة فقد يكون عمرة 10 سنوات أو 5 بل هناك بئر لا يعمل ألا 2 -3 سنة . حفر بئر جيد يعمر بحسب عمرة الأفتراضى أكثر أقتصادا من حفر بئرين رخيصين رديئين خلال نفس العمر .

من وجهه نظر الميكانيكا يوجد ما يسمى بالنظام الهيدروليكى و يتكون من خزان ( ريزرفوار ) للسائل و مضخه و مرشحات لحفظ السائل من التلوث و توجد وسائل أستفادة من الطافة الهيدروليكية .

الخزان يكون معرض للهواء الجوى و السائل بة يكون تحت تأثير الضغط الجوى و قوة الجاذبية الأرضية و تنطبق هذة المواصفات على خزان المياة الجوفية حر السطح .

الحالة الثانية للخزان أن يكون معزولا عن الهواء الجوى و يكون تحت ضغط من مصدر ضغط أو تحت الضغط الهيدروليكى للسائل نفسة و ذلك ما ينطبق على خزان المياة الجوفية المحصورة ( أو تسمى أيضا الحبيسة ) و تكون المياة فيها تحت ضغط أكبر من الضغط الجوى وهو الضغط الهيدروليكى للماء و يسمى أيضا الضغط البيزومترى حيث ان الضغوط فى كلا النوعين من الخزانات تؤثر فى دخول الماء للطلمبة .

ملحوظة :

الأهمية الأكبر لضغط الماء داخل الخزان الجوفى تتمثل فى حركة الماء الجوفى التى تسمى السريان .

المرشحات تحمى من التلوث لكن الوسيلة المستخدمة لمنع تلوث الماء الجوفى هى ( القاطع (الذى ينشأ حول غلاف البئر من سطح الأرض و حتى عمق مناسب لقطع الماء السطحى بما يمكن أن يحملة من ملوثات و منع وصولة الى الماء الجوفى .

هذة القواطع العازلة تشيد بالأسمنت مثل الخرسانة لكن بدون زلط أو تشييد من معادن الطين و المستخدم منها هنا هو البنتونيت .

سطح الماء الجوفى يكون على أعماق تختلف تحت سطح الأرض و يزيد هذا العمق عند ضخ ماء من البئر و هو ما يسمى الهبوط ( درو داون ) . فنتيجة عمل المضخة يحدث سريان للماء الجوفى غى أتجاة البئر شكلة شعاعى أى يتجة الماء من جميع الأنحاء نحو مركز البئر و لأسفل يمسافة معينة تختلف فيأخذ سطح الماء فى الهبوط لأسفل على شكل قمع يسمى مخروط الهبوط تكون قمتة فى مركز البئر أى فى نقطة على محورة الطولى .

علاقة نوع الطلمبات بالبئر وتاثيره على المخزون الجوفى من المياه:-

من اهم انواع الطلمبات التى تعمل على رفع آبار مياة البئر هما من النوع التوربينى يتم وضعهم بداخل البئر فى وسط المياة و تحت مستوى الهبوط المتوقع الناشيئ عن الضخ من البئر بل تكون المضخة تحت هذا المستوى بمسافة أمان ما بين 5 الى 10 متر و بداخل غلاف البئر ( كيسنج ) و الجزء من البئر المسمى بالمصافى (فلتر ) و هو مثل الغلاف لكنة مثقب بفتحات لا تقل مساحة سطحها عن 5 % من أجمالى مساحة سطح المصافى و هى الجزء الوحيد الذى يدخل الماء منة الى البئر لذلك يزيد نفاذ الماء لداخل البئر بزيادة كل من طول و قطر المصافى مما يكون لة الأثر فى زيادة تصرف البئر أضافة الى أمكانيات المضخة على التصرف لكن يبقى العامل الأكثر حسما فى تصرف البئر محكوما بالخواص الطبيعية ( الفيزيائية ) للطبقة الحاملة للمياة فلو كانت من صخور جيرية يوجد الماء بين شقوقها فهى فليلة النفاذية ( يمكن حدوث ذلك فى الصخر الطينى أو الجرانتى غير المنفذ عادة و أحيانا يحتوى شقوق لظروف جيولوجية كونت الشقوق بنفاذية أقل من صخور الحجر الجيرى ) , أما الحجر الرملى المكون من حبيبات رمل و زلط فمسامة أوسع و نفاذيتة أكبر كما توجد خاصية أخرى غير النفاذية تسمى الناقلية و الناقلية تخص حركة الماء لأعلى نحو سطح الأرض . أذن تتحكم الناقلية فى أنتاجية البئر و معها النفاذية و كذلك تصرف المضخة و طول المصافى و نسبة فتحاتها و قطر البئر و مستوى الماء قبل الضخ و مستوى الهبوط .

نعود الى نوعى المضخة التوربينة المعلقتين بالبئر . احداهما محورية هى طويلة المحور و هو من الصلب غير القابل للصدأ يمتد حتى خارج البئر . غلاف البئر لا ينتهى عند سطح الأرض بل يعلوة بمسافة ما بين 30 و 60 سنتيمتر و يكون فوقة جزء تابع للمضخة يسمى رأس التصريف و منة يخرج الماء المنتج من البئر . و يبرز محور أدارة الطلمبة من أعلاة ليركب فوقة مباشرة محرك كهربائى يديرة أو يدار بمحرك ميكانيكى يتصل بة عادة بواسطة صندوق تروس أو ربما سير .

النوع الثانى من الطلمبات يسمى المضخة الغاطسة و فيها يكون مركبا أسفل المضخة محرك كهربائى يدير المضخة و يخرج منة كابل تغذيتة بالكهرباء يصل الى خارج البئر حيث يوجد مصدر تيار المدينة أو مولد قدرة كهربائية .

المضخة التوربينية الغاطسة الكهربائية أو المحورية تعطى ضغطا يتراوح بين 1 الى 2 ضغط جوى أى رفع يتراوح ما بين 10 و 20 متر ماء .

كيفية أختار المضخة التى تركب على البئر ؟

يتم أختيار المضخة بناء على أربعة أختيارات هى:

1- التصرف المطلوب:-
و هو يعنى حجم الماء المطلوب ضخة من البئر مقدرا بالمتر المكعب فى الساعة أو مقدرا باللتر فى الدقيقة .

2-ضغط الماء المطلوب:
مقدار بطول عمود المياة ( واتر هيد ) مقاسا بالمتر أو بالرطل على البوصة المربعة ( بى أس أى فى النظام الأتجليزى يقابلة كيلوجرام على السنتيمتر المربع فى النظام الفرنسى

3-قدرة محرك المضخة
مقدرة بالحصان الميكانيكى ( هورس باور ) أو الكيلو وات ساعة و هو يساوى 0,74 حصان ميكانيكى .

4- كفاءة الطلمبة:
و أحسن حالاتها تكون أكبر من 70 % و كفاءة الطلمبة يحددها المصنع المنتج لها و تكون عادة فى شكل رسم بيانى المحور السينى ( أكس ) الأفقى يكون علية التصرفات المختلفة للطلمبة و المحور الصادى ( واى ) الرأسى الى اليسار يكون علية الضغط .

بقى أن نعلم أن تصرف المضخة و ضغطها يتناسابان فيمابينهما تناسبا عكسيا أى أنة كلما زاد تصرف المضخة قل ضغطها و العكس صحيح فكلما زاد ضغط المضخة قل تصرفها
.
أما القدرة المحركة فهى تتناسب مع كل من الضغط و التصرف تناسبا طرديا فكلمل زاد التصرف زادت القدرة المحركة المطلوبة و كلما زاد الضغط أيضا زادت القدرة و العكس صحيح فكلما قل كل من الضغط و التصرف قلت القدرة .

وبناءا على تحقيق اهداف هذه الدراسة وتحديد امكانيات الخزان الجوفى وتحديد السحب الامن من البئر لضمان استدامة المخزون الجوفى فسوف نحدد ذلك رياضيا باستخدام معادلات تايس الرياضية التى تحدد العلاقة بين حركة المياه الجوفية تجاه البئر الانتاجى ومقدار الهبوط مع الزمن عند موقع البئر الانتاجى وعند موقع اقرب بئر موجود من البئر المراد دراسته وترخيصه كما سيتم حساب معدل السحب الامن من البئر لتفادى تاثير البئر المراد ترخيصه على الابار الموجودة بالمنطقة

اولا/ منطقة الدراسة والبيانات المساحية والهيدروجيولوجية الخاصة بالبئر:

1- احداثيات البئر
تشير احداثيات البئر المبينة فى الجدول رقم (1) والواقع على الخريطة الطبوغرافية فى الشكل رقم(1) الى ان البئر المراد ترخيصه الخاص ورقمه/بئر رقم 304

جدول رقم (1)احداثيات لبئر المراد ترخيصه
رقم البئر شرقيات شماليات
234 16—39--30 53—50--50

مكان الخريطة

وقد اشارت الاستطلاعات الحقلية الى ان الارض المنزرعة بمنطقة البئر هى ارض رملية جديدة وان الزراعات بها محاصيل (الموالح=البرتقال) وان البئر كان يستخدم فى الرى بشكل اساسى لعدم توافر مصدر رى بحارى

كما اشارت التحاليل الطبيعية والكيميائية ان مياه البئر صالحة للشرب والاستعمال الادمى من حيث الخواص الطبيعية كالاس الهيدروجينى واللون والطعم والرائحة ودرجة الملوحة والتوصيلية الكهربية والخواص الكيميائية كنسبة الاملاح الذائبة ونسب الحديد والمنجنيز والصوديوم والكالسيوم والماغنسيوم وكذلك الخواص البكترو بيولوجية كالطحالب والبكتريا القولونية والباسيلية كما هو موضح بالجداول التالية (جدول رقم 2)

جدول رقم (2)تحاليل المياه من الدراسة

وعلى هذا يوضح (الجدول رقم 3) البيانات الفنية للبئر المراد ترخيصه بينما يوضح (الجدول رقم 4) بيانات الارض الزراعية الموجود بها البئر وتشير البيانات ان عمق البئر=166 متر وان طول المصافى= 30 ويبلغ عمق سطح المياه الجوفية الاستاتيكى=12.5 متر من سطح الارض
وقد اشارت المعاينة الحقلية الى وجود بئر جوفى اخر بالمنطقة يقع على مسافة 100 متر من البئر المراد ترخيصه

جدول رقم 3 (البيانات الفنيه للبئر)
العمق الكلى (متر) 166 متر
قطر المواسير (بوصة) 8 بوصة
طول المصافى (متر) 30 متر
التصرف الحالى (متر مكعب/ساعة) 22متر مكعب
عمق المياه الاستاتيكى (متر) 12.5 متر
درجة الملوحة (مجم/لتر) 330 مجم/لتر
المسافة لاقرب بئر مجاور (متر) 200 متر

جدول رقم 4(البيانات الخاصة بالارض الموجود بها البئر)
نوع الارض جديدة
نوع التربة رملية
نوع الرى حديثة
الزراعات القائمة موالح
المساحة المنزرعة 2 فدان/اا قيراط/--سهم

جدول رقم (5)التحاليل الجيولوجية لطبقات ارض البئر
العمق نوع الطبقة
من صفر وحتى 4 متر حجر رملى (جيرى-ابيض-متماسك)
من 4وحتى 24 متر رمل متوسط الحبيبات اصفر
من 24 وحتى 30 متر رمل ناعم
من 30وحتى 66متر رمل خشن الى متوسط الحبيبات مع بعض تداخلات من الطين
من 66 وحتى 78 متر طين مع سلت(رمادى ابيض)
من 78وحتى 126متر رمل متوسط الحبيبات الى ناعم
من 126وحتى 156متر رمل ناعم مع تداخلات من الطين
من 156 وحتى 162متر رمل متوسط الحبيبات الى ناعم
من 162 وحتى 166متر طين مع تداخلات من الرمل

2-معدل السحب اليومى من البئر

يقدر معدل السحب اليومى من البئر بحوالى( 50 متر مكعب/ساعة) ويتم تشغيل البئر حاليا فى الرى لعدم توافر المياه السطحية وتقدر المساحة المزروعة على البئر بحوالى 2 فدان و11 قيراط وبافتراض ان معدل الاستهلاك السنوى للفدان 7000 متر مكعب لذا فان معدل الاستهلاك السنوى للمساحة الموجود بها البئر لن تزيد عن 14000 متر مكعب فى حالة استخدام البئر 10 ساعات /يوم للرى فقط وذلك فى حالة عدم توافر المياه السطحية
وان استخدام البئر للشرب تجاريا سوف يجعل معدل السحب اليومى حوالى 22 متر مكعب/ساعة فان معدل السحب اليومى يقدر بحوالى 300 متر مكعب/يوم ويكون معدل السحب السنوى حوالى 90000 متر مكعب/سنه ونظرا لطلب استخدام البئر لمياه الشرب المعباة تجاريا يتم حساب الهبوط فى الخزان بافتراض ان عدد ساعات التشغيل حوالى 14 ساعة يوميا وعلى مدار العام وبمعدل حوالى 22 متر مكعب/ ساعة مع مراعاة إن الهبوط في الضغوط ظاهرة تتأثر بظروف كل منطقة بل كل بئر وأن معدل الاستعاضة لكمية المياه المسحوبة سوف يكون سريعا ويؤكد ذلك علي عظم كمية المياه المخزونة بمستودع الحجر الرملي النوبي والمتداخل مع منطق الخزان الجوفى لدلتا النيل والتى يتوسطها منطقة الدراسة بالمقارنة بكمية المياه المسحوبة منه من هذا المنطلق فإن تدفق المياه في إتجاه منطقة سحب تعني أن المياه متجددة من خلال تحركها أفقيا‏

التصميم الفنى للبئر

بناءا على الطبقات المتبادلة الرملية المتدرجة الاحجام والتى يتخللها بعض من العدسات الطينية قليلة السمك

شكل رقم (2) الطبقات التبادلة الرملية المتدرجة الاحجام المتخللها العدسات الطينية قليلة السمك

شكل رقم ( )البئر عند تركيبه فى العمق المطلوب

الخصائص الهيدروجيولوجية للخزان بمنطقة الدراسة

تمثل منطقة الدراسة جزء من مديرية التحرير الواقعة بين مركز بدر ووادى النطرون لكلا من محافظتى البحيرة والمنوفية والتى تمثل جزء من دلتا النيل حيث تشغل السهول النهرية جميع الاراضى الزراعية القديمة وهى من اخصب انواع الارضى الزراعية وتشغل هذه السهول المنطقة الواقعة بين شرق فرع دمياط وغرب فرع رشيد والمنطقة المحصورة بين الفرعين وتقطع القنوات المائية مثل الترع والمصارف طبقات هذه السهول التى تكون غالبا مستويه وتميل ميلا بسيطا من الجنوب الى الشمال حيث يبلغ منسوبها فى الجنوب حوالى 25 مترا فوق سطح الارض بينما يصل هذا المنسوب الى اقل من 5 امتار فى الشمال حيث تكون نسبة الميول غالبا فى اتجاه نهر النيل

جيولوجية الدلتا

تكونت التضاريس الحالية لمصر مثل البحر الابيض المتوسط والبحر الاحمر وحوض النيل فى عصر الميوسين والذى يعرف بعصر الظواهر والتحولات الارضية والذى ينتمى اليه تكوينات قاع الخزان الجوفى بالدلتا.
وترجع اهمية معرفة التتابع الطبقى للعصور الجيولوجية الى تحديد انواع الخزانات الجوفية وسمكها وامتدادها بمنطقة الدراسة.

وقد اظهرت الدراسات التحت سطحية لطبقات الارض بدلتا النيل ان هناك تتابع كبير فى الصخور الرسوبية فى جميع المناطق ومن اهم التكوينات الممثلة للخزان الجوفى تكوينات الحقب الحديثة وخاصة خلال العصر الرباعى.

وتنتمى الطبقات الحاملة للمياه الجوفية لعصر البلايستوسين والذى يعرف بالعصر المطير فى مصر وماسبقه من تحويلات ارضية فى عصر الميوسين بينما الغطاء الطينى والطبقات السطحية للخزان الجوفى بالدلتا فهى تنتمى الى العصر الحديث حيث تشير الدراسات ان سمك طبقة الطين السطحية بالدلتا يقل فى اتجاه الجنوب والغرب ويزداد فى اتجاه الشمال

شكل رقم (3)خريطة جمهورية مصر العربية

منطقة مديرية التحرير والصحراء الغربية شكل رقم (5)

شكل رقم (6) نهر النيل ومنطقة الخزان الجوفى النوبى

شكل رقم (7) منطقة الخزان الجوفى لغرب الدلتا والصحراء الغربية

--التتابع الطيفى لمنطقة الدراسة

اولا/ طبقة الطين السطحية

تغطى طبقة الطين السطحية معظم اراضى الدلتا وهى عبارة عن طبقتين الاولى وهى الطبقة العليا والتى تتكون من الطين قليل النفاذية وبسمك 10 متر اما الطبقة الثانية فهى تتكون من الرمل الطينى وبسمك قليل فى معظم اراضى الدلتا وبحد اقصى 10 متر وتعتبر درجة النفاذية لهذه الطبقة اعلى بكثير من نفاذية الطبقة الطينية الاولى

ثانيا/ الطبقة الحاملة للمياه الجوفية

وتقع مباشرة تحت الطبقة الطينية الساحلية وتتكون من ترسيبات من الرمل والحصى والزلط المتدرج ويتخللها احيانا عدسات طينية محدودة السمك والانتشار والتى تكونت خلال العصر البلايستوسينى المطير وتختلف الرواسب من موقع الى اخر حيث يتراوح سمكها بين 10-25 متر حيث تعتبر هذه المنطقة بمثابة الخزان الرئيسى لدلتا نهر النيل والذى يمتد من القاهرة جنوبا حتى حدود البحر الابيض المتوسط شمالا اما الجهة الشرقية فيحد الخزان قناة السويس ويمتد الخزان غربا الى ان يتلاشى

الشكل رقم (8 ) خريطة كنتورية لمنسوب السطح السفلى للخزان الجوفى بدلتا النيل

ثالثا/ الطبقة الجيرية

وتقع مباشرة تحت الطبقة الحاملة للمياه وهى تحد الخزان الجوفى من اسفل وتتكون من رواسب من الطين والسلت والرواسب الجيرية والطفلة وتنتمى الى عصرى البليوسين والميوسين وهذه الرواسب متماسكة ومندمجة وغير منفذة او ضعيفة النفاذية جدا

-- المعاملات الهيدروليكية للخزان الجوفى

تم تحديد الخصائص الهيدروليكية للخزان الجوفى من خلال الدراسات التى قام بها مكتب التصميمات والاستشارات الهندسية والبيئية وقد اشارت النتائج الى ان طبقة الطين السطحية التى تعلو الخزان الرئيسى ذات نفاذية رأسية تتراوح بين 1-5 مم/اليوم مما يشير الى حدوث تغذية رأسية للخزان الجوفى من مياه الرى السطحى اما بالنسبة لقيمة معامل النفاذية الافقية لهذه الطبقة فتتراوح بين 50-500 مم/اليوم

اما بالنسبة للخزان الجوفى الرئيسى فقد اشارت الدراسات الى ان سمك الخزان يتراوح مابين 150 متر عند راس الدلتا ويزيد السمك كلما اتجهنا شمالا ليصل الى اكثر من 1000 متر كما تشير نتائج السحب الى ان معامل النفاذية يتراوح مابين 50م/اليوم فى الجنوب ويتزايد تدريجيا ليصل الى 100 متر/اليوم فى اتجاه الشمال والشرق وكذلك بالنسبة لقيمة معامل التخزين فتقدر بحوالى 0.20 متر/اليوم

الشكل رقم (9 ) الخريطة الهيدروجيولوجية عند منطقة الدراسة لتحديد المنسوب الاستاتيكى لسطح المياه الجوفية وسمك الخزان الجوفى

-- نسبة الاملاح الذائبة

تشير نتائج التحاليل الكيميائية والطبيعية والقياسات الحقلية الى نسبة الاملاح الذائبة فى المياه الجوفية تبلغ 330 مجم/لتر

-- النماذج الرياضية التحليلية لتحديد السحب الامن من البئر

يتم حساب مقدار الهبوط فى الخزان الجوفى مع الزمن باستخدام الطرق التحليلية البسيطة والتى تفترض ان الخزان الجوفى غير محدود ومتجانس فى الخواص الهيدروليكية وتعتبر معادلة (تايس) احد هذه الطرق الفعالة حيث يتم حساب مقدار الهبوط فى سطح المياه مع الزمن عند اى نقطه تقع على مسافة من بئر السحب حسب المعادلة التالية:-

S=Q/4(3.14)T .W(U)
U=R3 S/4Tt

S=مقدار الهبوط فى سطح المياه
t=الزمن
Q=معدل السحب من البئر
R= المسافة بين اى نقطه من بئر السحب
W(U)= معامل تايس
T= معامل التوصيل

وقد تم تطبيق هذه المعادلة لحساب مقدار الهبوط مع الزمن عند مركز البئر المراد ترخيصه وعلى بعد 200 متر من اقرب بئر انتاجى منه مع الاخذ فى الاعتبار الخصائص الهيدروليكية للخزان الجوفى وهى:-

ونظرا لاجراء تجربة السحب على البئر موضوع الدراسة لذا سيتم تطبيق المعادلة الرياضية لحساب مقدار الهبوط عند القيمة الصغرى والعظمى لمعامل النفاذية ومعامل التخزين

الشكل رقم (10 ) مقدار الهبو

الشكل رقم (10 ) مقدار الهبوط مع الزمن عند مركز البئر المراد ترخيصه بناءا على قيم الخصائص الهيدروليكية المختلفة

1- معدل السحب من البئر=22 متر مكعب/ساعة
2- معدل السحب من البئر الواقع على بعد 200 متر=50 متر مكعب/ساعة
3- عدد ساعات التشغيل اليومى=14 ساعة/يوم
4- قيمة معامل النفاذية (K)= 70-100 متر/يوم
5- طول المصافى=30 متر
6- معامل الناقلية =1730-2475متر مربع/اليوم
7- قيمة معامل التخزين=0.10-0.20

مقدار الهبوط داخل البئر الانتاجى:-

ان تشغيل البئر الانتاجى والبئر المجاور له فى نفس الوقت يمثلان الحالة الحرجة لمقدار الهبوط فى الخزان
حيث يتضح ان مقدار الهبوط فى البئر الانتاجى يتزايد مع الزمن ويصل الى حالة الاستقرار بقيمة 0.55-0.80 متر للقيم الصغرى والعظمى للخصائص الهيروليكية على الترتيب

الجدول رقم( 6) قيم الهبوط مع الزمن عند مركز البئر المراد ترخيصه
الزمن(سنوات) 5 10 15 20
معامل التوصيل
1730 متر مربع/يوم 0.75 0.78 0.80 0.82
معامل التوصيل
2475متر مربع/يوم 0.52 0.54 0.56 0.58

تاثير البئر الانتاجى على البئر الواقع بالقرب منه

لدراسة تاثير البئر الانتاجى على البئر المجاور له تم استخدام معادلة تايس لحساب مقدار الهبوط عند البئر الذى يقع على مسافة 200 متر. حيث افترض ان هناك احتمالية التغير فى معامل الناقلية ومعامل التخزين كما سبق ذكره اتضح ان البئر المراد ترخيصه يؤثر على البئر المجاور له بمقدار يتراوح مابين 0.14-0.22 متر ويدلل ذلك ان البئر المراد ترخيصه يؤثر على البئر المجاور له ولكن بقيم صغيرة جدا لاتؤدى الى استنزاف المخزون

وجدير بالذكر ان تاثير مصدر الرى السطحى من الترع والرشح من مياه الرى الزائدة لم يؤخذ فى الاعتبار عند حساب مقدار الهبوط ومن ثم فان مقدار الهبوط المحسوب بهذه المعادلة فى الجانب الامن وان الهبوط الحقيقى سوف يكون اقل من ذلك

الشكل رقم ( 11) مقدار الهبوط مع الزمن عند البئر الواقع على مسافة 200 متر من البئر الانتاجى المراد ترخيصه بناءا على قيم الخصائص الهيدروليكية المختلفة

جدول رقم(7 ) قيم الهبوط مع الزمن عند البئر الواقع على مسافة 200 متر من البئر المراد ترخيصه وذلك عند القيم الصغرى والعظمى للخصائص الهيدروليكية
الزمن (سنوات) 5 10 15 20
معامل التوصيل
1730 متر مربع/يوم 0.18 0.20 0.21 0.22
معامل التوصيل
2475 متر مربع/يوم 0.11 0.13 0.13 0.14

ولتحديد معدل السحب الامن من البئر المراد ترخيصه بحيث لايؤثر على البئر الواقع بالقرب منه تم استخدام نفس المعادلة لحساب مقدار الهبوط عند البئر المجاور بعد 20 عام من التشغيل المستمر وكانت النتائج كما هو موضح فيما يلى:-

شكل ( 12) العلاقة بين تصرف البئر الانتاجى ومقدار الهبوط بعد 20 سنه عند موقع البئر الواقع بالقرب من البئر المراد ترخيصه

الخلاصة

بناءا على تطبيق معادلة تايس الرياضية التحليلية لحساب مقدار الهبوط عند مركز البئر الانتاجى المراد ترخيصه وكذلك عند موقع البئر المجاور له.

اشارت النتائج ان:-

1- مقدار الهبوط داخل البئر الانتاجى= 0.55-0.80 متر
(وذلك عند تشغيل البئر والبئر المجاور له بمعدلات (22-50 متر مكعب/اليوم )بالترتيب ولمدة 20 سنه)

2-يؤثر البئر الانتاجى المراد ترخيصه على البئر المجاور له وذلك عند مقدار نسبة هبوط تتراوح مقدارها مابين 0.14-0.22متر

وبناءا على ان المقنن المائى للفدان بالمنطقة=6 متر مكعب/يوم فان كميه المياه للمساحة المنزرعة يجب ان لاتزيد عن 12-17متر مكعب/يوم ومن العلاقة المبينة بالشكل ( ) يتضح ان البئر المراد ترخيصه يؤثر على البئر المجاور بنسبة هبوط مقدارها=0.005 متر وهذه نسبة منخفضة جدا للتائير على مخزون المياه

التوصيات
نوصى بان البئر المراد ترخيصه ملائم جدا للنشاط المطلوب ترخيص البئر له(ترخيص البئر لمياه الشرب المعباه تجاريا) بحيث لايوجد اى مشاكل هيدرو جيولوجية بالمنطقة المقام عليها النشاط او اى تاثير على البئر المجاور له او على المخزون المائى الجوفى الموجود بالمنطقة

» دراسة جدوى علمية بيئية هيدروجيولوجية لمحطة تحلية مياه بحر وابار شاطئية يسيناء سعة 3000متر مكعب/يوم
» الاشتراطات البيئية لترخيص الابار لتعبئة المياه تجاريا
» دراسة هيدروجيولوجية لبئر انتاج وتعبئة مياه طبيعية تجاريا القطاع الصناعى الاول شركة السويس للتنمية الصناعية العين السخنة مدينة السويس مايو-2013
» دراسة جدوى صحية بيئية لبئر جوفى لانتاج المياه الطبيعية والمعدنية تجاريا
» مقدمة دراسة هيدروجيولوجية لمصنع مياه طبيعية معدنية بمنطقة المثلث الذهبى (سفاجا-القصير-قنا)