المياه الجوفية

تشكُّلُ المياهِ الجوفيةِ Formation of Underground Water

•  المياهَ تنتقلُ بينَ غُلُفِ الأرضِ المختلفةِ على شكلِ دورةٍ مغلقةٍ.
• المياهَ الجوفيةَ هيَ أحدُ أشكالِ المياهِ التي توجدُ في باطنِ الأرضِ.
• تُعدُّ مياهُ الأمطارِ المصدرَ الرئيسَ للمياهِ الجوفيةِ؛ إذْ تتسربُ خلالَ الشقوقِ والمساماتِ الموجودةِ في الصخورِ إلى باطنِ الأرضِ بفعلِ الجاذبيةِ الأرضيةِ بعمليةٍ تُسمّى الارتشاحَ Infiltration

                                                                  

أحددُ مصادرُ المياهِ الجوفيةِ التي تظهرُ في الشكلِ.

تعد مياه الأمطار، والمياه السطحية مثل مياه الجداول والأنهار المرتشحة إلى باطن الأرض مصدرا من مصادر المياه الجوفية.

 

أتحقّق: أوضِّحُ المقصودَ بعمليةِ الارتشاحِ.

الارتشاح: عملية  تسرُّب المياه السطحية، وبخاصة مياه الأمطار ، خلالَ الشقوق والمسامات الموجودة في الصخور  إلى باطن الأرض بفعل الجاذبية الأرضية.

 

التجربة : علاقةُ مياهِ الأمطارِ بالمياهِ الجوفيةِ

عندَما تهطلُ مياهُ الأمطارِ على سطحِ الأرضِ يعودُ جزءٌ منْها مباشرةً إلى المسطَّحاتِ المائيةِ بفعلِ الجريانِ السطحيِّ، ويرتشحُ الجزءُ الآخرُ إلى باطنِها.

الموادُّ والأدواتُ: حصًى، رملٌ جافٌّ، كأسٌ زجاجيةٌ، مسطرةٌ متريةٌ، مِرَشُّ ماءٍ.
إرشادات السلامةِ: 

. الحذرُ عندَ وضعِ الحصى في الكأسِ الزجاجيةِ؛ خشيةَ كسرِها، والإصابةِ بالجروحِ.
- غسلُ اليدينِ جيدًا بعدَ الانتهاءِ منْ تنفيذِ التجربةِ.
. التخلصُ منَ الموادِّ الناتجةِ بعدَ تنفيذِ التجربةِ بإشراف المعلِّمِ / المعلِّمةِ.

خُطُواتُ العملِ:

 1- أضيفُ كميةً منَ الحصى إلى الكأسِ الزجاجيةِ، وأشكِّلُ طبقةً سُمكُها  5cm

 2- أغطّي طبقةَ الحصى في الكأسِ الزجاجيةِ بطبقةٍ منَ الرملِ الجافِّ سُمكُها  3cm

 3- أرشُّ الماءَ على الرملِ في الكأسِ الزجاجيةِ، وأحرصُ على أنْ يكونَ مرشُّ الماءِ على ارتفاعِ 10cm منها

4- أتتبَّعُ حركةَ المياهِ في الكأسِ الزجاجيةِ خلالَ طبقتَيِ الرملِ والحصى بالنظرِ إليْها من أحدِ الجوانبِ.

التحليلُ والاستنتاجُ:

1- أصِفُ حركةَ الماءِ في الكأسِ الزجاجيةِ

 

تتسرب المياه في الكأس الزجاجية من الأعلى (طبقة الحصى ) إلى الأسفل، باتجاه طبقة الرمل.

2- أربطُ نموذجي بآليةِ تشكُّلِ المياهِ الجوفيةِ في باطنِ الأرضِ منْ مياهِ الأمطارِ

تتشكل المياه الجوفية بنفس الآلية التي صمم بها النموذج بحيث أنه:

 تمثل مياه المرش مياه الأمطار.

 تمثل طبقتي الحصى والرمل طبقات الأرض.

 تسرب المياه خلال طبقتي الحصى والرمل، وتجمعها في قاع الكأس يشبه تسرب مياه الأمطار خلال الطبقات الصخرية وتجمعها في باطن الأرض على شكل مياه جوفية.

3-أتوقعُ: إذا أُضيفَتْ طبقةٌ سميكةٌ منَ الطينِ فوقَ طبقةِ الرملِ؛ فهلْ تتسرَّبُ المياهُ منْ خلالِها؟

لا تتسرب المياه خلال طبقة الطين.

الخزان الجوفي Aquifer 

• تُسمّى الطبقةُ الصخريةُ في باطنِ الأرضِ، التي تتجمّعُ  فيها المياهُ المرتشحةُ منْ سطحِ الأرضِ الخزانَ المائيَّ الجوفيَّ Aquifer .
• تتميزُ هذهِ الطبقةُ بمجموعةٍ منَ الخصائصِ الفيزيائيةِ تسمحُ بخزنِ الماءِ فيها وحركتِهِ خلالَها، وتشملُ هذهِ الخصائص المساميَّةَ والنفاذيَّةَ. 

المساميَّةُ Porosity

• تحتوي بعضُ الصخورِ على فراغاتٍ أوْ فجواتٍ أو شقوقٍ بينَ حبيباتها تُسمّى المساماتِ.
• يُطلق على النسبةِ المئويةِ بينَ حجمِ المساماتِ في الصخرِ إلى حجمِهِ الكليِّ المساميَّةُ .Porosity

أنواع المسامية Types of Porosity

• تكتسبُ بعضُ الصخورِ مساميَّتَها أثناءَ تشكُّلِها فتُسمّى مساميتُها حينَها مساميَّةً أوليةً مثلَ المساميَّةِ في الصخرِ الرمليِّ والصخرِ الجيريِّ.
• هناك صخورًا أخرى قدْ تكتسبُ مساميتَها بعدَ تشكُّلِها بفعلِ عملياتِ التجويةِ المختلفةِ مثلَ بعضِ الصخورِ الناريةِ كصخرِ البازلتِ، وبعضِ الصخورِ الرسوبيةِ كالصخرِ الجيريِّ الذي تزدادُ مساماتُهُ بفعلِ عملياتِ الإذابةِ، وتُسمّى هذهِ المساميَّةُ حينَها المساميَّةَ الثانويةَ

                                           

 

أبحثُ: مستعينًا بمصادرِ المعرفة المتوافرةِ لديَّ، ومنْها شبكةُ الإنترنتِ؛ أبحثُ عنْ أنواعِ الصخورِ التي توصَفُ بأنَّها ذاتُ مساميَّةٍ أوليةٍ، وأخرى ذاتُ مساميَّةٍ ثانويةٍ، وأعرضُ نتائجَ بحثي أمامَ معلِّمي/معلِّمتي، وزملائي/ زميلاتي في الصفِّ

.تتميز الصخور الرسوبية الفتاتية مثل صخور الكونغلوميريت والصخور الرملية والصخور الطينية من بمسامية أولية مرتفعة، كما تتميز الصخور النارية الباطنية مثل الغرانيت، والصخور المتحولة مثل الرخام  بمسامية أولية منخفضة وتكتسب مساميتها الثانوية من خلال عمليات التشقق وتشكل الصدوع والفواصل فيها.   

 

• تعتمدُ مساميَّةُ الصخورِ على مجموعةٍ منَ العواملِ، منْها: كميةُ الموادِّ اللاحمةِ بينَ حبيباتِها، وتجانسُ حبيباتِها منْ حيثُ الشكلُ والحجمُ، إذْ تنخفضُ مساميَّةُ الصخورِ بوجودِ الموادِّ اللاحمةِ بينَ حبيباتِها؛ لأنَّها تملأُ المساماتِ والشقوقَ فيها، كذلكَ فإنَّهُ كلَّما كانَتِ الحبيباتُ في الصخورِ غيرَ متجانسةٍ في شكلِها وحجمِها كانَ حجمُ المساماتِ فيها أقلَّ، إذْ تملأُ الحبيباتُ الصغيرةُ فيها المساماتِ المتشكِّلةَ بينَ الحبيباتِ الكبيرةِ؛ ما يؤدّي إلى انخفاضِ مساميَّتِها.

                                                 

 

أوضِّحُ كيفَ تؤثِّرُ الموادُّ اللاحمةُ في حجمِ المساماتِ في الصخورِ.

تقلل المواد اللاحمة من حجم المسامية الأولية إذ تترسب في الفراغات بين الحبيبات.

 

النفاذيةُ Permeability

• تُعرَّفُ النفاذيةُ Permeability بأنَّها قابليةُ الصخرِ لتمريرِ المياهِ منْ خلالِهِ.
• تعتمدُ نفاذيةُ الصخورِ على مساميَّتِها؛ فالصخورُ التي تكونُ فيها المساماتُ كبيرةً ومتصلةً تسمحُ للماءِ بالمرورِ منْ خلالِها بسهولةٍ مثلَ الحصى والرملِ، وتُسمّى صخورًا مُنْفِذةً Permeable Rocks ، أمّا الصخورُ التي لا تمتلكُ مساماتٍ مثلَ صخورِ الغرانيتِ، أوْ تكونُ مساماتُها صغيرةَ الحجمِ وغيرَ متصلةٍ لا تسمحُ للماءِ بالمرورِ خلالَها مثلَ الصخورِ الطينيةِ، فتُسمّى صخورًا غيرَ مُنفِذةٍ Impermeable Rocks

                      

أبحثُ في مصادرِ المعرفةِ المتوافرةِ لديَّ ومنْها شبكةُ الانترنتِ عنْ أثرِ حجمِ الحبيباتِ وشكلِها في مساميَّةِ الصخورِ، ثمَّ أعرضُ نتائجَ بحثي أمامَ معلِّمي/معلِّمتي، وزملائي/ زميلاتي في الصفِّ.

يؤثر شكل الحبيبات في المسامية الأولية للصخور حيث تكون الفراغات بين الحبيبات جيدة الاستدارة أكثر منها بين الحبيبات ذات الاستدارة الأقل، كما أن الصخور التي تتشابه أحجوم الحبيبات فيها تكون ذات مسامية أكثر من تلك التي تختلف في حجوم حبيباتها .

أفكر: بالرغمِ منْ أنَّ الصخورَ الطينية ذات مساميَّةٍ أعلى منْ مساميَّةِ الصخورِ الرمليةِ، إلا أنَّ الصخورَ الطينيةَ صخورٌ كتيمةٌ غيرُ مُنفِذةٍ، والصخورُ الرمليةُ صخورٌ مُنفِذةٌ. 

الصخور الطينية حجم المسامات بين حبيباتها صغير جدا وغير متصلة لذلك لا تسمح بمرور الماء خلالها، بعكس الصخور الرملية التي  يكون فيها حجم المسامات أكبر، وتكون متصلة مما يسمح للماء بالمرور خلالها.

 

التجربة 2: نمذجةُ المساميَّةِ والنفاذيةِ
تختلفُ الصخورُ في مساميَّتِها ونفاذيتِها، وتُعدُّ الصخورُ المُنفِذةُ صخورًا ذاتَ مساميَّةٍ عاليةٍ؛ لأنَّها استطاعَتْ تمريرَ الماءِ منْ خلالِها.
الموادّ والأدواتُ:

حصًى، رملٌ، طينٌ، أربطةٌ مطاطيةٌ، ساعةُ توقيتٍ، 3 دوارقَ زجاجيةٍ، 3 أقماعٍ، 3 قطعَ قماشٍ، ويُفضَّلُ أنْ تكونَ قطنيةً، ماءٌ، مسطرةٌ متريةٌ.

إرشاداتُ السلامةِ:
- الحذرُ منْ كسرِ الدورقِ الزجاجيِّ أثناءَ تنفيذِ خطواتِ التجربةِ.
- غسلُ اليدينِ جيدًا بعدَ الانتهاءِ منْ تنفيذِ التجربةِ.
- التخلُّصُ منَ الموادِّ الناتجةِ بعدَ تنفيذِ التجربةِ بإشرافِ المعلِّمِ / المعلِّمةِ.

خُطُواتُ العملِ:
1. أغلِّفُ القمعَ منَ الداخلِ بقطعةِ القماشِ القطنيةِ، وأثبِّتُ أطرافَها منَ الخارجِ بالأربطةِ المطاطيةِ، ثمَّ أضعُ القمعَ فوقَ الدورقِ الزجاجيِّ.
2. أضعُ كميةً منَ الرملِ في كأسٍ زجاجيةٍ بمقدارِ 100 mL ، ثمَّ أضعُها في القمعِ.
3 .أسكبُ ببطءٍ 100 mL منَ الماءِ فوقَ الرملِ في القمعِ، أحرصُ على ألا يتدفَّقَ الماءُ خارجَ القمعِ.
4. أستخدمُ ساعةَ التوقيتِ لتسجيلِ المدةِ الزمنيةِ التي بدأَ فيها الماءُ بالتدفقِ منَ القمعِ نحوَ الدورقِ، وكذلكَ لتسجيلِ المدةِ الزمنيةِ التي انتهى فيها تدفُّقُ الماءِ منَ القمعِ نحوَ الدورقِ.
5 أكرّرُ الخطوةَ ( 1- 4)، ولكنْ باستخدامِ الحصى مرةً، والطينِ مرةً أخرى.

التحليلُ والاستنتاجُ:
1. أرتّبُ كلًّ منَ: الحصى والرملِ والطينِ تصاعديًّا؛ اعتمادًا على قدرتِها على تمريرِ الماءِ منْ خلالِها.

          طين، رمل، حصى.

2. أتوقعُ سببَ اختلافِ قدرةِ كلِّ منَ: الرملِ، والحصى، والطينِ، على تمريرِ الماءِ منْ خلالِها.

اختلاف حجم حبيباتها، وحجم الفراغات بينها .

3. أستنتجُ العلاقةَ بينَ حجمِ الحبيباتِ والنفاذيةِ.

كلما كانت الحبيبات أكبر حجمًا كانت المسامات بينها أكبر، وهذا يعني زيادة نفاذيتها.

4. أتوقعُ: هل تتساوى المدةُ الزمنيةُ التي سيتدفَّقٌ بِها الماءُ منَ القمعِ نحوَ الدورقِ؛ إذا استبدلْنا بالرملِ في الخطوةِ الثانيةِ صخرًا منَ الغرانيتِ؟

لا، وذلك لأن صخر الغرانيت نفاذيته قليلة جدا وتكاد أن تكون معدومة.

نُطُقُ الخزانِ الجوفيِّ Zones Aquifer

• يتكوَّنُ الخزانُ الجوفيُّ منْ عدةِ نُطُقٍ هيَ:

- نطاقُ التهويةِ يمثِّلُ الصخورَ أوِ التربةَ التي ترتشحُ منْ خلالِها مياهُ الأمطارِ إلى باطنِ الأرضِ ولا تتجمعُ فيها؛ لذلكَ يُعدُّ نطاقًا غيرَ مشبعٍ بالمياهِ؛ إذْ تمتلئُ فيهِ الفراغاتُ بينَ الحبيباتِ بالماءِ والهواءِ. ويمتدُّ نطاقُ التهويةِ منْ سطِح الأرضِ حتى نطاقِ التشبعِ.

- نطاقُ التشبعِ يمثِّلُ مجموعةَ الصخورِ التي تتجمّعُ فيها المياهُ المرتشحةُ منْ نطاقِ التهويةِ، وتمتلئُ فيهِ الفراغاتُ كليًّا بالمياهِ،ويتميزُ نطاقُ التشبعِ بالمساميَّةِ والنفاذيةِ العاليتيْنِ، ويُطلَقُ على الحدِّ العلويِّ للمياهِ الجوفيةِ المتجمِّعةِ في نطاقِ التشبعِ منسوبُ المياهِ الجوفيةِ Water Table ، أيضًا يُعدُّ النبعُ أحدَ الأشكالِ الأرضيةِ الناتجةِ عنْ تقاطعِ منسوبِ المياهِ الجوفيةِ معَ سطحِ الأرضِ.

- الصخورُ الكتيمةُ تمثِّلُ الصخورُ التي تقعُ أسفلَ نطاقِ التشبعِ، وتمنعُ تسرّبَ المياهِ الجوفيةَ إلى الأسفلِ، وتتميّزُ بأنَّها صخورٌ غيرُ مُنفِذَةٍ مثلَ الصخورِ الطينيةِ، أوِ الصخورِ الناريةِ

 

                                   

 

أبحثُ: مستعينًا بمصادرِ المعرفةِ المتوافرةِ لديَّ أبحثُ عنْ أنواعِ الخزاناتِ الجوفيةِ المائيةِ، وأُعدُّ عرضًا تقديميًّا يبيِّنُ الفروقَ بينَها، وأعرضُهُ أمام معلِّمي/معلِّمتي، زملائي/ زميلاتي في الصفِّ.

للخزانات الجوفية المائية نوعان هما:

1)خزانات جوفية مائية محصورة: 

تكون الصخور الحاملة للمياه محاطة من الأعلى ومن الأسفل بطبقتين كتيمتين لا تسمح بحركة الماء إلى الأعلى أو الأسفل، والمياه فيها تحت ضغط أعلى من الضغط الجوي بسبب ضغط الصخور.

2)خزانات جوفية مائية غير محصورة :

تكون الصخور الحاملة للمياه محاطة بطبقة كتيمة من الأسفل وطبقة منفذم من الأعلى، وتكون المياه فيها معرضة لضغط مساوي تقريبا للضغط الجوي.

أتحقّق: أوضِّحُ العلاقةَ بينَ مساميَّةِ الصخرِ ونفاذيتِهِ

 تعتمد النفاذية على المسامية، حيث إنه كل صخر نفاذي تكون المسامات بين حبيباته كبيرة وغزيرة ومتصلة، وليس كل صخر مسامي بالضرورة أن يكون صخر نفاذي مثل الصخر الطيني يحتوي على مسامات كثيرة بين حبيباته إلا أنها صغيرة جدًا لا تمرر الماء من خلالها.

 

الأحواضُ المائيةُ الجوفيةُ في الأردنِّ Underground Water Basins in Jordan

• يعتمدُ الأردنُّ على المياهِ الجوفيةِ بشكلٍ رئيسٍ لسدِّ حاجتِهِ منَ المياهِ؛ إذْ يوجدُ في الأردنِّ 12 حوضًا مائيًّا جوفيًّا منْها أحواضٌ مائيةٌ متجدّدةٌ، تتجدّدُ باستمرارٍ بفعلِ مياهِ الأمطارِ، مثلَ حوضِ عمانَ - الزرقاءِ، وأخرى أحواضٌ مائيةٌ غيرُ متجددةٍ تكوَّنَتْ مياهُها في عصورٍ قديمةٍ، ولا تتجددُ بفعلِ مياهِ الأمطارِ مثلَ حوضِ الديسةِ وحوضِ الجفرِ.

• يحتوي الحوضُ المائيُّ الجوفيُّ الواحدُ على كثيرٍ منَ الخزاناتِ المائيةِ الجوفيةِ.

                                    

أذكرُ الأحواضَ المائيةَ الجوفيةَ في الأردنِّ.

وادي الحماد، السرحان، الأزرق، عمان – الزرقاء، اليرموك، الجفر، الديسة، البحر الميت، وادي عربة الشمالي، وادي عربة الجنوبي، الأودية الجانبية لنهر الأردن.

أتحقّق: أقارنُ بينَ الأحواضِ المائيةِ المتجدّدةِ والأحواضِ المائيةِ غيرِ المتجدّدةِ؛ منْ حيثُ تغذيتُها.

 

الأحواض المائية المتجدّدة:  تتغذى مياهها باستمرار بفعل  مياه الأمطار وذلك لعدم وجود طبقة كتيمة تمنع ارتشاح الماء إلى باطن الأرض.

الأحواض المائيةِ غيرِ المتجدّدةِ: لا تتغذى مياهها بفعل مياه الأمطار لوجود طبقة كتيمة تمنع ارتشاح الماء إلى باطن الأرض.

 

حوضُ عمانَ – الزرقاءِ Amman-Zarqa Basin

• يقعُ حوضُ عمانَ- الزرقاءِ في شماليِّ الأردنِّ تقريبًا، ويمتدُّ جزءٌ قليلٌ منْهُ إلى سوريا، ويتكوَّنُ بشكلٍ رئيسٍ منَ الصخورِ الجيريةِ، ويُعدُّ هذا الحوضُ منْ أهمِّ الأحواضِ المائيةِ المتجددةِ في الأردنِّ،إلا أنَّ المياهَ فيهِ مهدّدةٌ بالنضوبِ؛ بسببِ عملياتِ الضخِّ الجائرِ نتيجةَ المتطلباتِ الزراعيةِ والمنزليةِ، إضافةً إلى أنَّها تعاني من التلوث بفعلِ المياهِ العادمةِ القادمةِ منْ محطةِ الخربةِ السمراءِ.

حوضُ الديسةِ Disi Basin

• يقعُ حوضُ الديسة في جنوبي الأردن ،ويعد حوضا مائيا مشتركا  بينَ الأردنِّ والسعوديةِ، يتكون بشكل رئيسٍ منَ الصخرِ الرمليِّ، وتُعدُّ المياهُ التي يحويها حوضُ الديسةِ مياهًا غيرَ متجددةٍ، عذبةً يصلُ عمرُها إلى أكثرَ منْ 10000 سنةٍ تقريبًا،تُستخدمُ لسدِّ احتياجاتِ العاصمةِ عمانَ والمناطق التي تعاني نقصًا في المياهِ بعدَ تنفيذِ مشروعِ جرِّ مياهِ الديسةِ عنْ طريقِ أنبوبٍ ضخمٍ ناقلٍ للمياهِ منذُ عامِ 2013 م حتى الآنَ.