آثار المياه الجوفية على البيئة

ما هي المياه الجوفية؟

المياه الجوفية: هي المياه الموجودة تحت سطح الأرض في مسام التربة وفي كسور التكوينات الصخرية، تسمى وحدة من الصخور أو الرواسب غير المجمعة بالخزان الجوفي، حيث يمكن أن تنتج كمية قابلة للاستخدام من الماء، ويسمى العمق الذي تصبح فيه مسام التربة أو الكسور والفراغات في الصخور بالعمق الجوف، حيث يكون مشبع تمامًا بالمياه الجوفية، كما يعاد شحن المياه الجوفية من السطح وقد يفرغ من السطح بشكل طبيعي في الينابيع والمتسربات، ويمكن أن يشكل واحات أو أراضي رطبة، غالبًا ما يتم سحب المياه الجوفية للاستخدام الزراعي والبلدي والصناعي عن طريق بناء وتشغيل آبار الاستخراج.
عادةً يُعتقد أن المياه الجوفية هي المياه المتدفقة من خلال طبقات المياه الجوفية الضحلة، ولكن من الناحية التقنية يمكن أن تحتوي أيضًا على رطوبة التربة، تم افتراض المياه الجوفية لتوفير التشحيم الذي يمكن أن يؤثر على حركة العيوب ومن المحتمل أن يحتوي جزء كبير من سطح الأرض على بعض المياه والتي قد يتم خلطها مع سوائل أخرى في بعض الحالات، قد لا تقتصر المياه الجوفية على الأرض فقط بل ربما يؤثر تكوين بعض الأشكال الأرضية التي لوحظت على المريخ بالمياه الجوفية.

أهمية المياه الجوفية:

يعيش جزء كبير من المياه العذبة في العالم تحت الأرض ويتم تخزينه داخل الشقوق والمسام في الصخور التي تشكل قشرة الأرض، فعلى سبيل المثال يعتمد نصف سكان الولايات المتحدة على المياه الجوفية للاستخدامات المنزلية وفي الشرب والري والصناعة والثروة الحيوانية، ينطبق هذا بشكل خاص في المناطق ذات الأمطار المحدودة وموارد المياه السطحية المحدودة أو الطلب المرتفع من الزراعة وتزايد السكان، بعض النظم البيئية مثل الأراضي الرطبة أو المياه السطحية التي تغذيها الينابيع والمتسربات تعتمد أيضًا على المياه الجوفية.

ما هي آثار المياه الجوفية على البيئة؟

إن هيدرولوجيا المياه الجوفية ليست مجرد علم المياه الجوفية ولكنها تشمل أيضًا طبقات الصخور ومصفوفة البنية التي تحتوي عليها كما يتناول الأنشطة الطبيعية والأنشطة التي من صنع الإنسان والتي تؤثر على نوعية وكمية المياه الجوفية والفيزيولوجيا والجيولوجيا وعلم المعادن في البنية الصخرية، بالإضافة إلى تأثيرات البيئة والمناخ والقوى الفيزيائية والطبيعية الأخرى التي تحاول تغيير مصدر المياه الجوفية في أي من الحالتين.
وفيما يلي أهم آثار المياه الجوفية على البيئة:

ظواهر الأرصاد الجوية:

تحدث التقلبات في المياه الجوفية بسبب ظواهر الأرصاد الجوية بسبب الضغط الجوي وهطول الأمطار والرياح والصقيع، فإن طبقات المياه الجوفية مقاومة بطبيعتها للتغيرات في الغلاف الجوي فوق سطح الأرض، لكن المناخ يغير بشكل سلبي من إعادة تغذية المياه الجوفية مما يؤدي إلى عدم اليقين في تعريفات النمط المكاني.
وفيما يلي أهم ظواهر الأرصاد الجوية المؤثرة على البيئة:

• الضغط الجوي: تؤدي التغيرات في الضغط الجوي إلى تقلبات في الآبار التي تخترق طبقات المياه الجوفية المحصورة، حيث أن هناك علاقة عكسية بين الضغط الجوي ومستويات المياه، هذا يعني أن زيادة الضغط الجوي ستقلل من مستويات المياه والعكس صحيح، إذا تم التعبير عن التغييرات في الضغط الجوي من خلال عمود من الماء فإن النسبة بين التغيرات في مستويات المياه والضغط تُعرف بالكفاءة البارومترية لطبقة المياه الجوفية.
  تفترض المناقشات المتعلقة بتأثير الضغط الجوي على طبقات المياه الجوفية المحصورة وغير المحصورة، حيث أنه لا يوجد تأخير في توازن الضغط بين طبقة المياه الجوفية والبئر، ولكن في الواقع فإن الوقت اللازم لحركة كمية محدودة من المياه بين طبقات المياه الجوفية المحيطة يؤخر انتقال الضغط الجوي بين طبقة المياه الجوفية والبئر، حيث يعتمد هذا التأخير في الوقت على خصائص طبقة المياه الجوفية (أي قابلية التخزين والانتقال) وظروف الآبار القائمة (أي تأثيرات الجلد بشكل جيد وتخزين الآبار بشكل جيد).
  بسبب اختلال التوازن بين طبقة المياه الجوفية والبئر في حالة تغير الضغط لاحظ الباحثون السابقون أن هذه الاختلالات المؤقتة في الضغط يمكن معالجتها كتغييرات فردية في الضغط المطبق في البئر، نظرًا لوقت السفر للترشيح والخسائر السطحية والجوفية لا يعتبر هطول الأمطار مؤشرًا دقيقًا لتغذية المياه الجوفية.
  
• هطول الأمطار: في المناطق القاحلة وشبه القاحلة بسبب الأمطار الغزيرة تميل إعادة تعبئة المياه الجوفية على عكس تلك المناطق التي هي مزيج من المعدل الثابت والسلوك الدوري، حيث تميل ايضاً الخصائص الفيزيائية بما في ذلك نوع التربة وعمق المياه الجوفية ومسامية منطقة فادوز وأنماط هطول الأمطار وجيولوجيا المياه إلى تغيير تغذية المياه الجوفية مكانيًا.
  
• الرياح: تولد الرياح التي تهب على قمة الآبار تقلبات طفيفة في مستويات المياه، حيث يعمل على مبدأ مضخة فراغ فعندما تهب الرياح على الجزء العلوي من غلاف البئر ينخفض ​​ضغط الهواء داخل البئر فجأة؛ بسبب ارتفاع مستوى المياه بسرعة، بمجرد مرور الرياح يرتفع ضغط الهواء داخل البئر وينخفض ​​مستوى الماء.
  
• الصقيع: قد لوحظ في مناطق الصقيع الشديد أن منسوب المياه الضحلة ينخفض ​​خلال فصل الشتاء ويزداد في أوائل الربيع، لوحظت هذه التقلبات بسبب وجود طبقة صقيع فوق سطح الماء، بسبب العمل الشعري وانتقال الأبخرة إلى طبقة الصقيع، يتحرك الماء لأعلى من منسوب المياه الجوفية خلال فصل الشتاء، التدرج الحراري وحقيقة أنه عند 0 درجة مئوية ، فإن ضغط البخار فوق الماء السائل أكبر من ذلك على الجليد يلعب دورًا مهمًا في هجرة الأبخرة، وعندما يصل متوسط ​​درجة حرارة الهواء إلى 0 درجة مئوية في أوائل الربيع، تبدأ طبقة الصقيع في الذوبان من الأسفل بسبب تسرب المياه الذائبة في منسوب المياه الجوفية.
  

المد والجزر وتسرب مياه البحر:

تعتبر المياه الجوفية مصدراً هاماً للمياه العذبة ذات جودة عالية للمجتمعات الساحلية في جميع أنحاء العالم، حيث تتأثر مصادر المياه الجوفية العذبة هذه في المجتمعات الساحلية تأثراً شديداً بتسلل مياه البحر بسبب الاستخراج المفرط للمياه الجوفية وارتفاع مستويات البحار، سيؤدي التزايد السكاني على مستوى العالم إلى زيادة الطلب على المياه العذبة في العقود القادمة وسيؤدي إلى انخفاض مصادر المياه الجوفية تدريجيًا، كما ستزداد الفيضانات الساحلية بسبب ارتفاع مستويات البحر مما قد يؤدي إلى تسرب مياه البحر وتآكل السواحل ونتيجة لذلك سوف يؤثر على التنوع البيولوجي وخسائر الأراضي الرطبة.
التقلبات الناتجة عن جذب الشمس والقمر على قشرة الأرض هي نتيجة المد والجزر، ورداً على المد والجزر تحدث التقلبات الجيبية لمستويات المياه الجوفية في طبقات المياه الجوفية الساحلية التي تتلامس مع المحيط، إذا اختلفت الحركة التوافقية البسيطة بين مستويات سطح البحر فسيتم نشر نمط من الموجات الجيبية في الداخل من البروز الغواص لطبقة المياه الجوفية.
في المناطق الساحلية تُعد قوى المد والجزر التي تعمل على المياه الجوفية المجاورة سمة مشتركة، ويمكن أن تكون ظواهر مياه مسامية مهمة في مناطق المد والجزر المشبعة، بالقرب من الجزء العلوي من منسوب المياه الجوفية يمكن زيادة دخول المياه المالحة والاختلافات في تركيز المواد المذابة؛ بسبب قوى المد والجزر في طبقات المياه الجوفية الضحلة غير المحصورة، تظهر الدراسات المقارنة بين تغيرات المد والجزر ومستوى الماء وتقول بأن الزيادة في ارتفاع المد ستزيد من مستويات المياه المقابلة.

الزلازل والانهيارات الارضية:

يكشف التاريخ عن وجود أنواع مختلفة من آثار الزلازل على المياه الجوفية، لوحظت تقلبات مثل الارتفاعات المفاجئة وهبوط مستويات المياه في الآبار والاختلافات في تصريف الينابيع وتشكيل الينابيع الجديدة وتنفيس الطين والمياه من الأرض بسبب صدمات الزلزال، تُعرف هذه التقلبات الناتجة عن صدمات الزلازل بالهيدروسيولوجية.
تؤثر الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل على المياه الجوفية بطريقتين رئيسيتين: الأول هو أن التذبذبات تنتج في مستويات المياه الجوفية والثانية هي أن التغيرات الدائمة تحدث في مستويات المياه الجوفية؛ نظرًا لأن المياه الجوفية لا تزال على اتصال مع المياه السطحية فقد لوحظت أيضًا بعض الاختلافات في تدفقات المياه السطحية، وقد لوحظت اختلافات زمنية طويلة بين نصف إلى عام في مستوى المياه بسبب استجابة الزلازل على مسافة كبيرة من مواقع المراقبة.
تعتبر استجابة المياه الجوفية للزلازل معقدة إلى حد ما ويمكن ملاحظتها من خلال عمليات مختلفة على نطاقات زمنية مختلفة، يتم النظر في تأثير الزلزال على المياه الجوفية في ثلاثة أجزاء: قبل وأثناء وبعد وقوع الزلزال، قبل حدوث الزلزال في منطقة الصدع سيكون هناك زيادة أو نقصان في ضغط المسام بسبب التشوه الجسمي الناتج عن الاختلافات في الضغوط، حيث ستحدث زيادة في ضغط المسام في نظام الضغط بينما سيحدث انخفاض في ضغط المسام في النظام الموسع.
في طبقة المياه الجوفية المحصورة ذات النفاذية العالية أو في طبقة المياه الجوفية غير المحصورة سيتم تبديد الاختلافات في ضغط المسام بسرعة ولن يتم ملاحظة أي تغييرات كبيرة في تدفق المياه السطحية أو المياه الجوفية، أن التشوه الأرضي الناتج عن مرور الموجات الزلزالية خلال الزلزال سيغير ضغط المسام في الخزان الجوفي، تحدث هذه التغييرات بترددات مختلفة ولا يُسمح بضغط المسام الزائد من خلال تدفق المياه الجوفية.