الادارة الهندسية

الانشاءات

الطرق والمواصلات

الموارد المائية

هندسة الجيوتكنك

الآبار

المؤلف: أ.د. عصام محمد عبد الماجد +د. عباس عبد الله ابراهيم

المصدر: هيدرولوجيا

الجزء والصفحة:

2023-02-15

1216

تؤخذ المياه من الخزان الجوفي بوساطة الآبار والبئر عبارة عن حفرة داخل الأرض تتصل بالخزان الجوفي، وتنزح منها المياه يدوياً أو باستخدام المضخات ويمكن تقسيم الآبار طبقاً لطريقة إنشائها إلى: آبار محفورة، وآبار مساقة، وآبار مثقوبة، وآبار نافورية. وتتكون البئر أساساً من خمسة أجزاء تضم: عمود إدارة (Shat) وغلاف (Casing)، وساحب (Intake)، ورأس البئر ، وجهاز رفع الماء. يمثل عمود الإدارة الحفرة الداخلة من سطح الأرض إلى داخل التربة ( أو إلى داخل الخزان الجوفي)، وفائدته السماح بسهولة الدخول إلى المياه الجوفية. وتختلف طريقة وضع عمود الإدارة باختلاف نوع البئر. ويقوم الغلاف بتبطين جوانب عمود الإدارة ومنعه من الانهيار، كما ويعمل لحجز الماء الجوفي وفصله من أي ماء ملوث خارجي. ويُنشأ الغلاف من الخرسانة أو المعدن، أما بالنسبة للآبار المحفورة فيمكن استخدام الطوب أو الحجارة وعادة يُركب الغلاف بعد غمر ( أو أثناء غمر) عمود الإدارة. أما الساحب فيمثل الجزء السفلي من الغلاف ويكون مخرماً أو من مواد مسامية. وفي كلا الحالتين فإنه يظل داخل الخزان الجوفي ويسمح بدخول الماء الجوفي إلى الغلاف. أما رأس البئر فهو عبارة عن بناء خرساني في الغلاف (أو حوله ) على سطح التربة، ومهمته إعطاء قاعدة لنظام رفع الماء، ولمنع الملوثات من الدخول ولصد الناس والحيوانات من الوقوع في البئر ، ولتصريف أي ماء سطحي. وعادة يتم بناؤه في تل ترابي أعلى السطح الأصلي للأرض بما يربو على 15 إلى 20 سم لصرف المياه المهدرة بعيداً عن البئر. أما نظام رفع الماء فيمكن أن يكون مضخة، أو مرفاع، أو طاحونة هوائية، أو أي طريقة أخرى لنزح الماء من البئر.

الآبار المحفورة Hand dug wells :

هذه الآبار أكثر شيوعاً لرخص ثمنها وسهولة إنشائها وصيانتها. وعادة يكون قطرها بين 1 إلى 1.3 متر، وفى الغالب لا يزيد عمقها عن عشرة أمتار. ويتم حفرها يدوياً باستخدام معول ومجرفة، وينزح تراب الحفر بجذبه بوساطة جردل (أو أي إناء مناسب إلى أعلى سطح الأرض ) . من الأفضل أن يعمل على تبطين البئر بالخرسانة، ويعمل الغلاف إما بغمر عمود الإدارة و بناء الغلاف في موضعه، أو بناء الغلاف في شكل مقاطع على سطح الأرض، وكلما حفر مقطع من التربة يوضع مقطع من الغلاف داخلها. وعادة تستخدم كلتا الطريقتين لتبطين البئر، حيث تستعمل الطريقة الأولى حتى يصل الحفر إلى مستوى الماء الجوفي، ثم يلجأ إلى الطريقة الأخرى لغمر البئر في الخزان الجوفي ويطلق عليها عمل القيسون (Caissoning).

كما ويستخدم الطوب والحجارة لتبطين البئر، غير أنه يصعب عمل وصلات غير نافذة للماء. و ويصمم الساحب لمثل هذه البئر ليواكب طبيعة الخزان. وعادة تعمل مقاطع الغلاف داخل الخزان من خرسانة مسامية لتسمح بنفاذ الماء إلى داخل البئر؛ غير أنه يلجأ إلى الخرسانة العادية للمقاطع السفلي إذا كان الخزان الجوفي من رمال ناعمة، لكي لا تغلق بهذه الرمال، ويترك قطر عمود الإدارة مفتوح ويبطن بطبقات من حصى منتقى لا يسمح بسهولة نفاذ الماء. وبعد وضع الغلاف في موضعه يتم إنشاء رأس البئر من التلة حول حافة البئر. وعادة يوضع معه ساتر خرساني لصرف المياه السطحية. وعند وضع مضخة في البئر يعمل لرأس البئر غطاء خرساني به فتحة للمضخة وغرفة تفتيش للمراقبة.

الآبار المساقة (الآبار الأنبوبية Drive wells : هذه من أسهل الآبار إنشاء، إذ يتم إدخال مقاطع من أنابيب في رأس مصفاة مدببة تسمى رأس البئر، إلى أن تصل إلى الخزان الجوفي. وعادة يكون قطر رأس البئر والأنابيب 30 إلى 35 ملم، ويتم إدخال البئر إلى عمق لا يتجاوز 8 أمتار. ويعمل رأس البئر كمدخل للبئر، كما تخدم الأنابيب كغطاء لها . أما عملية إدخال الأنابيب إلى باطن الأرض فيمكن أن تتم باستخدام غطاء منساق يربط في الطرف الأعلى من الأنبوب وتتوالى عليه الطرقات من مطرقة ثقيلة (Sledgehammer)، أو باستخدام أنبوب منساق يركب على أنبوب البئر ، أو باستخدام قضيب منساق يدفع على رأس البئر أو غيرها من الطرق. ومن أكثر أنواع رأس البئر استخداماً أنبوب مخرم محاط بمصفاة وغلاف من نحاس أصفر مخرم، أو أنبوب فولاذي مخدد بدون غطاء. وبعد إدخال رأس البئر داخل الخزان تزال التربة من حول الأنبوب لعمق لا يقل عن 2.5 متراً، ثم تُوضع مونة سائلة في الحيز حول الأنبوب، وعندما تتماسك المونة السائلة يلحم السطح لتفادي أي تلوث، ولتثبيت الأنبوب في موضعه . ثم يتم بناء كومة ورصيف خرساني، ويمكن إضافة مضخة عند قمة الأنبوب.

الآبار النافورية Jetted wells : يتم حفر الآبار النافورية بضخ ماء عبر أنبوب حزم مثبت في وضع رأسي ومزود بجهاز قطع معين. ويتم تدوير الأنبوب يدوياً مما يتيح سهولة ولوج الأنبوب داخل الأرض. ويضاف أنبوب آخر في نهاية الأول إلى أن تصل البئر إلى الخزان الجوفي. ويمكن غمر أنبوب قطره 38 ملم إلى عمق 60 متراً، كما وقد استخدمت أنابيب أخرى قطرها 250 إلى 380 ملم إلى أعماق 100 مترا. وتحتاج هذه الأنابيب الأخرى إلى مضخات أكبر وكميات أكبر من الماء. وعند الوصول إلى الخزان يمكن جذب الأنبوب من الحفرة، وفي حالة تفضيل استخدام الأنبوب كغلاف يمكن إزالة جهاز القطع واستبداله بمصفاة. وبعد إتمام عملية إنزال الأنبوب تضغط المسافة بين أنبوب البئر وعمود الإدارة بطين أو خرسانة. ثم تبنى تلة خرسانية ورصيف أو ساتر للصرف، ثم توضع المضخة. وتستخدم هذه الطريقة في التربة المتفككة التي يمكن وضعها في حالة عالقة وإزالتها بفيض من الماء. غير أن هذه الطريقة لا تصلح للأرض الصخرية أو الطين المتماسك.

الآبار المثقوبة (Bored wells (Augered or tube wells : تحفر هذه الآبار يدوياً بمثقاب دوار يلج إلى باطن الأرض ليمتلئ بالتراب، ثم يخرج ليفرغ ثم تعاد العملية. وعندما يصل إلى الخزان الجوفي يسحب المثقاب ثم ينزل غلاف البئر ومصفاة البئر في عمود الإدارة. أما في حالة التربة الرخوة أو التربة الرملية فينزل الغلاف أثناء تعميق البئر بطريقة مناسبة. ثم يملأ الفراغ بين الغلاف وعمود الإدارة الترابي بمونة خرسانية لعمق حوالي 3 أمتار. ثم تبنى تلة ورأس البئر الخرساني أو ساتر للصرف ثم توضع المضخة. عادة يكون قطر الآبار المثقوبة في حدود 50 إلى 200 ملم ولا يتجاوز عمقها 15 متراً. وقد حفرت آبار أعمق وأكثر اتساعاً باستخدام مصدر طاقة ونوع معين من أجهزة التثقيب.

الآبار المحفورة بالدق ( Cable tool wells (Percussion drilled wells: تحفر هذه الآبار بمعدات أكثر تعقيداً وأغلى ثمناً، حيث تستخدم أجهزة ومعدات وسيارات للحفر وتجهز البئر بصورة جيدة.

يبين جدول 1 محاسن ومساوئ بعض الآبار. كما يبين جدول 2 مقارنة بين أنواع الآبار.

جدول 1 محاسن ومساوئ بعض الآبار