گرچه مقدار آبی که در هر لحظه در روی زمین جریان دارد در مقایسه باحجم آب کره بسیار ناچیز است , ولی بسیاری از تغییرات سطح زمین توسط همین آبها انجام می گیرد . آبهای جاری از نظر تامین آب مصرفی انسان, در کشاورزی , صنعت , تولید نیروی الکتریسیته ارزان , ماهیگیری , کشتی رانی و به عنوان مرزهای طبیعی و ... اهمیت خاصی دارند .
بخشی از باران راکه در سطح زمین به سوی مناطق پست تر جاری می شود «رواناب» می گویند . عوامل مختلفی بر میزان رواناب حاصل از یک بارندگی موثر است .
تحقیق کنید چه عواملی بر مقدار رواناب تاثیر دارند ؟
گیاهان حرکت آب را کند میکنند و سبب نفوذ آب بیشتری به زمین می شوند . بعضی از انواع خاکها مقدار رواناب را کاهش می دهند . اگر خاک متراکم نباشد یا گیاخاک فراوانی داشته باشد آب به آسانی در آن نفوذ میکند .
حوضه آبریز
بدنه اصلی هر رودخانه مرکب از تعدادی رورهای کوچک است و این رودها هریک به نوبه خود از انشعابات کوچکتری تشکیل شده اند که روانابها قسمت اعظم آب را تامین می کنند . همة شاخه ها و انشعابات یک رود, به صورت یک مجموعه , موجب تخلیه یا زهکشی آب از سطح زمین می شوند. منظقه ای که به وسیله یک رود وشاخه های آن زهکشی می شود «حوضه آبریز» نام دارد . در واقع برای هر یک از انشعابات رود نیز می‌توان یک حوضه آبریز در نظر گرفت . خطی که یک حوضه آبریز را از حوضه مجاور جدا کند خط تقسیم نامیده می شود .
سرعت آب
سرعت آب , یعنی فاصله ای که هر ذره آب در واحد زمان طی می کند , درنقاط مختلف یک رودخانه در طول یا عرض و عمق آن متغیر است .
در مقطع یک رودخانه مستقیم , بیشتر سرعت جریان آب در وسط و نزدیک سطح آب است ولی نزدیک کف و دیوارها , به علت اصطکاک آب با بستر و دیوارها , سرعت آب به میزان حداقل است . علت کاهش ناچیز سرعت در سطح آب نیز اصطکاک آن با هوا است . وقتی مسیر رودخانه دارای انحنا باشد , بیشترین سرعت از وسط رودخانه به طرف دیواره مقعر آن منتقل می شود .
چه عواملی تعیین کننده سرعت رودند ؟
آبدهی
حجم آبی که در واحد زمان از مقطع عرضی یک رودخانه عبور می کند آبدهی «دبی» خوانده می شود که آن را معمولاً به متر مکعب در ثانیه بیان می کنند .
آیا آبدهی یک رود در تمام مناطق آن ثابت است ؟
مقدار بارندگی سالیانه یک حوضه آبریز را چگونه محاسبه می کنند ؟
چه عواملی بر آبدهی یک رود اثر دارند ؟
آب زیرزمینی
بخش بزرگی از آب مورد استفاده انسان از زیر زمین تامین می شود . حجم آب زیرزمینی قابل بهره برداری , گرچه فقط حدود 3/0 درصد آب کره را تشکیل می دهد , ولی همین مقدار , بزرگترین ذخیره آب شیرین و تقریباً معادل 35 سال بارندگی در سطح خشکیهای زمین است ( بافرض بر آنکه تمام باران به زمین نفوذ کند). به همین جهت امروزه بهره برداری از آب زیرزمینی , به ویژه در کشور ما که با کمبود آبهای سطحی مواجه است , برای مصارف مختلف گسترش زیادی یافته است .
آب زیرزمینی بخشی از منافذ خالی سنگها وخاکها را درزیرزمین اشغال می کند . آب زیرزمینی نیز مانند رودها و دیگر عوامل طبیعی با فرسایش سنگها , جابجایی مواد حاصل و ته نشینی آنها در نقاط دیگر , در تغییر شکل سطح و بخشهای خارجی زمین دخالت می کنند .
سطح ایستابی
پس از هر بارندگی , قسمتی از آب باران به زمین نفوذ می کند . بخشی از آب نفوذی , به علت وجود نیروهای جاذبه مولکولی , به صورت معلق در فضاهای خالی خاکها وسنگها وچسبیده به ذرات خاک یا سنگ باقی میماند . در نتیجه , منطقه ای در بالا به وجود می آید که در آن منافذ خالی , هم با آب و هم با هوا پر شده است . این منطقه را اصطلاحاً «منطقه تهویه» می گویند .
بخشی از آب نفوذی نیز از لابه لای منافذ خاک و سنگ به راه خود به طرف پایین ادامه می دهد , تاجایی که تمام فضاهای خالی از آب پرشود . این منطقه «منطقه اشباع» خوانده میشود . سطح فوقانی منطقه اشباع را , اگر با لایه نفوذ ناپذیری محصور نشده باشد , «سطح ایستابی» می گویند (شکل 3-4) .
موقعیت سطح ایستابی درهر محل به عوامل مختلفی وابسته است . معمولاً سطح ایستابی در نقاط مرتفع و دامنه کوهها در عمق بیشتر و در دره ها و نقاط پست در عمق کمتر قرار دارد . سطح ایستابی , در برخی از نقاط استان پرباران گیلان نزدیک به سطح زمین و در بعضی نقاط خشک مرکز ایران در اعماق بیش از 100 متر قرار دارد . در نقاط پست , سطح ایستابی به علت تغییرات عواملی چون میزان بارش سالانه و فصلی , و میزان نفوذ آب به زمین ( تغذیه ) تغییرات میزان بهره برداری و عوامل دیگر در طول زمان نیز در حال نوسان است .
تخلیل و نفوذپذیری
برای تشکیل منبع آب زیرزمینی , لازم است که سنگها و رسوبات دارای فضاهای خالی باشند . این فضاهای خالی , یامانند منافذ یک رسوب رودخانه ای از ابتدای تشکیل در آن وجود داشته ( منافذ اولیه ) , یا پس از تشکیل سنگ بر اثر شکستگی , هوازدگی , انحلال و غیره درآن به وجود آمده اند (منافذثانویه) . مقدارفضاهای خالی یک رسوب یا سنگ را با اصطلاح «تخلخل» بیان می کنند .
تخلخل عبارت است از حجم فضاهای خالی یک نمونه سنگ یا رسوب به حجم کل آن , که معمولاً به صورت درصد بیان می شود .
=تخلخل
تخلخل در رسوبات وسنگها به عوامل مختلفی مانند شکل ,اندازه و آرایش دانه ها ,درجه سیمان شدگی , میزان هوازدگی و تعداد درز و شکافها بستگی دارد.
وقتی می گوییم سنگی متخلخل است , یعنی آنکه می تواند مقدار قابل توجهی آب در خود نگهدارد , اما این به آن معنا نیست که سنگ لزوماً قادر به عبور آب از خود باشد . مثلاً چوب پنبه بسیار متخلخل است ,اما آب از آن عبور نمیکند . رسها , مانند چوب پنبه بسیار متخلخل اند ( تخلخل 50 درصد یا بیشتر ), ولی به علت ریز بودن منافذشان نفوذ پذیر نیستند . نفوذ پذیری به اندازه منافذ و به ارتباط آنها با هم بستگی دارد . آبرفتها معمولاً تخلخل و نفوذپذیری زیادی دارند .
حرکت آب زیرزمینی
آب زیر زمینی تقریباً در همه جا در حرکت است , ولی این حرکت خیلی کندتر از حرکت آب در رودخانه هاست . حرکت آب در منطقه اشباع مخازن آب زیرزمینی از کمتر از 1 تا بیش از 500 متر در سال تغییر میکند. آب از جایی که ارتفاع و فشار بیشتری دارد به سمت منطقه ای که ارتفاع و فشار آن کمتر است حرکت میکند . بنابراین , آب از جایی که سطح ایستابی بالاتر است به سمت محلی که سطح ایستابی پایین تر است ( مثلاً به سمت رودخانه ها ,دریاچه ها یا دریاها ) جریان می یابد . البته فقط بخشی از آب مستقیماً در امتداد شیب سطح ایستابی حرکت می کند . بیشتر جریان آب در امتداد مسیرهای منحنی شکل است ( شکل 4-4 ) . حتی دربعضی نقاط مسیر آب به سمت بالا بر میگردد و وارد رودخانه ها یا دریاچه ها می شود زیرا آب مایل است به نقطه ای حرکت کند که فشار کمتر است .
آبخوان ( لایه آبدار )
وقتی بخواهیم مقدار قابل توجهی آب از زیر زمین برداشت کنیم , به دنبال یک آبخوان می گردیم . آبخوان «لایه آبدار» یا «سفره آب زیرزمینی» عبارت از لایه یا لایه هایی از رسوبات با سنگهای نفوذ پذیر اشباع از آب در زیرزمین است که آب بتواند نسبتاً به آسانی در آن حرکت کند . رسوبات سخت نشده ماسه ,شن ,ریگ و غیره معمولاً از نظر تشکیل آبخوان بسیار مناسب اند . برخی از سنگها ,مثل سنگ آهک ,ماسه سنگ و حتی سنگهای آذرین و دگرگون شده نیز در صورت داشتن منافذ انحلالی ,شکستگی ,یا هوازدگی می توانند آبخوان تشکیل دهند . رسها ,گرچه تخلخل زیادی دارند, به علت نفوذپذیری خیلی کم ,قادر به تشکیل آبخوان نیستند .
آبخوان را معمولاً به دو نوع آزاد و تحت فشار تقسیم می کنند . در آبخوان آزاد , سطح ایستابی سطح فوقانی منطقه اشباع را تشکیل می دهد , در واقع آنچه که در شکل 3-4 نشان داده ایم یک آبخوان آزاد است . وقتی چاهی دریک لایه آبدار آزاد حفر شود , تراز آب درچاه نمایانگر سطح ایستابی در آن نقطه است . فشار درسطح فوقانی لایه آبدار آزاد (سطح ایستابی ) برابر فشار اتمسفر است .
در آبخوان تحت فشار , لایه نفوذپذیر بین لایه های نسبتاً نفوذپذیری محصور شده است , بنابراین ,سطح فوقانی منطقه اشباع تحت فشاری بیش از فشار اتمسفر است . آب باران و غیره از جایی که لایه نفوذپذیر درسطح زمین بیرون زدگی دارد وارد آن می شود , که به آن منطقه تغذیه یا آبگیری میگویند وقتی چاهی تا یک سفره تحت فشار حفر شود آب در آن بالا می آید . ارتفاعی که آب تا آنجا بالا می آید با سطح پیزومتریک مشخص می شود . در برخی نقاط , سطح پیزومتریک بالاتر از سطح زمین است و در نتیجه , آب خود به خود از دهانه چاه بیرون می ریزد . چنین چاهی را معمولاً آرتزین می خوانند .
گاهی برخی از آبخوان ها به طور طبیعی به سطح زمین راه پیدا می کنند و در نتیجه آب در سطح زمین تخلیه می شود . اگر خروج آب از زیر زمین به صورت جریان متمرکزی باشد , چشمه ایجاد می شود .
ترکیب شیمیایی
آب چاها و چشمه های بسیاری که مورد تجزیه قرار گرفته , نشان می دهد که آب زیرزمینی عمدتاًحاوی کلریدها , سولفاتهاو بیکربناتهای کلسیم ,منزیم , سدیم , پتاسیم و آهن است . البته بسیاری از عناصر و مواد دیگر نیز به مقدار بسیار کم در آب وجود دارد . ترکیب آب زیرزمینی از محلی به محل دیگر تغییر می کند. غلظت نمکهای محلول در آب زیرزمینی به جنس کانیها و سنگها , سرعت نفوذ آب و مسافت طی شده توسط آب بستگی دارد . آب ضمن حرکت آهسته در زیرزمین فرصت زیادی برای حل کردن کانیهای مسیر خود دارد. به همین جهت , میزان نمکهای محلول در آبهای زیرزمینی به طور کلی بیشتر از مقدار املاح آب رودهاست . در یک لایه آبدار ,هر چه از محل تغذیه به طرف محل تخلیه آن نزدیک شویم شوری آب زیرزمینی بیشتر میشود .
مقدار نمکهای محلول در آبهای زیرزمینی موجود در سنگهای آذرین و دگرگون شده معمولاً کم (کمتر از 100 و به ندرت بیش از 500 میلی گرم در لیتر ) است . این گونه سنگها اگر آبدار باشند , غالباً برای آشامیدن و مصارف دیگر کاملاً مطلوبند. آب موجود در سنگهای کربناتی , معمولاً از نوع آبهای سخت است , یعنی یونهای کلسیم و منزیم بالایی دارد . این گونه آبها به خوبی باصابون کف نمیکنند و رسوباتی را در لوله ها وظرفها ته نشین میکنند ,به همین جهت , استفاده از آنها در صنعت دارای محدودیتهایی است . سنگهای تبخیری مثل سنگ گچ قابلیت انحلال زیادی دارند و از این رو آبهای موجود در این گونه سنگها عموماً نمکهای زیادی دارند .
لایه های آبدار موجود در رسوبات آبرفتی معمولاً حاوی آب شیرین اند . دره های آبرفتی رودخانه ها غالباً آبهای زیرزمینی مطلوبی دارند . اما آبهای زیرزمینی در حوضه های بسته , که محلی برای خروج وجود ندارد , نمکهای محلول بالایی دارند . در نواحی خشک , مثل مناطق کویری ایران , در برخی نقاط شوری آب چنان بالاست که برای بسیاری از مصارف نامناسب است . در این نواحی تبخیر آب از منطقه تهویه منجر به ته نشینی موادی درخاک می شود که آن را برای کشاورزی نامناسب می کند .
یخچال
حدود دو درصد آبهای روی زمین , به صورت یخ , 10 درصد از سطح خشکیها را میپوشانند , این مقدار یخ , بزرگترین ذخیره آب شیرین زمین راتشکیل می دهد .
بزرگترین پوشش یخی زمین در قاره قطب جنوب قرار دارد و با مساحتی در حدود13 میلیون کیلومتر مربع , 86 درصد وسعت یخچالهای زمین راتشکیل می دهد . یخچالهای جزیره گریلند ده درصد از سطح یخچالهای زمین را تشکیل داده اند . چهار درصد بقیه یخچالهای سطح زمین به صورت پراکنده درنقاط مختلف زمین مانند کوههای آلپ , کوههای شمال امریکا , حتی کوههای مرتفع نواحی گرمسیری وجود دارند .
تشکیل یخچال – یخچالها درمناطق سردی که در آنها برف دایمی وجود دارد تشکیل میشوند . دراین مناطق , مقدار برفی که در سال می بارد , بیش از مقداری است که ذوب می شود . در نتیجه , هر سال مقداری برف به بازمانده افزوده می شود . بنابراین ,پس از مدتی دره ها و شیارهای کوه از برف پر می شوند و ضخامت برف در این نقاط به صدها متر میرسد . انباشته شدن تدریجی برف سبب متراکم شدن برفهای عمقی می شود . گاهی نیز بر اثر گرمی هوا برفهای سطحی ذوب می شوند و به درون برفهای عمقی نفوذ می کنند. این امر خود سبب تراکم برفهای قدیمی تر می شود . نتیجه آنکه پس از مدتی , برفی فشرده و یخ مانند به نام یخ برفی تشکیل می شود . به تدریج بر فشردگی یخ برفی افزوده می شود و یخ حبابدار پدید می آید . یخ حبابدار نیز کم کم متراکمتر می شود و حبابهای هوای بیشتری از آن خارج می شوند تا یخ بلوری بوجود آید . دراین حال یخچال تشکیل شده است .
دریاچه ها
آبهای ساکن داخل خشکیها راکه ارتباط مستقیم با دریاهاندارند دریاچه می گویند . دریاچه ها در فرورفتگیها نواحی پست زمین , در قله کوههاو به طور کلی در همه جا و در شرایط زمین شناسی گوناگون ممکن است تشکیل شوند .
دریاچه ها به همراه باتلاقها و مردابها از نظر تشکیل بعضی از انواع رسوبات و پاره ای از مواد با ارزش اقتصادی مثل نمک طعام ,کربنات سدیم, سولفات سدیم ,گچ , زغال سنگ و غیره اهمیت خاصی دارند .
دریاچه ها از راههای گوناگونی به وجود می آیند . دریاچه مازندران که بزرگترین دریاچه کره زمین است باقیمانده یک دریای قدیمی است , دریاچه بالکان در روسیه حاصل فروافتادگی قسمتی از زمین است. دریاچه‌های شمال اروپا و آمریکا بر اثر رسوبگذاری یخچالها به وجود آمده اند دریاچه هایی مانند , تار ,ولشت و لاسم در کشور خودمان بر اثر ریزش کوهها و مسدود شدن مسیر رودها به وجودآمده اند . دردهانه پاره ای از آتشفشانهای خاموش نیز دریاچه تشکیل می شود , که دریاچه کوچک دهانة آتشفشان سبلان از آن جمله است . فعالیت رودها ,انحلال سنگها به وسیله آبهای زیرزمینی و فعالیتهای انسان نیز در به وجود آمدن تعدادی از دریاچه ها مؤثر بوده است .
ترکیب شیمیایی آب دریاچه ها – آب دریاچه ها از نظر مقدار نمکهای محلول بسیار متفاوتند و ممکن است شیرین یا بسیار شور باشد . نوع ترکیب آب دریاچه ها و میزان شوری آنها به عوامل مختلفی بستگی دارد:
1- جنس سنگهایی که رودها و آبهای زیرزمینی برای تغذیه دریاچه , از آنها عبور می کند و همچنین بستر خود دریاچه
2- میزان تبخیر در منطقه
3- میزان آبهای ورودی و خروجی
4- پوشش گیاهی منطقه
درچه صورتی آب یک دریاچه باگذشت زمان شورتر می شود و در چه صورتی میزان شوری آن تغییر چندانی نخواهد کرد ؟
عالی بود