مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمايش جارتست
جهت مطالعه عمل انعقاد و تعيين ميزان مواد منعقد کننده و نيز انتخاب نوع مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده از آزمايش جارتست استفاده می‌شود. در اين آزمايش مقدار و ميزان مواد شيميايی لازم جهت عمل انعقاد، مقدار PH مناسب و نيز مواد شيميايی مورد نياز تعيين می شود. روش کلی جارتست بصورت زير است:
1-    تهيـه شش نمونه يك يا دو ليتري از آب مورد نظر
2-    براي هر نمونه ماده منعقد كننده يا كمك منعقد كننده مورد نظر اضافه مي شود.
3-    عمل اختلاط سريع بوسيله همزن با سرعت زياد به مدت يك دقيقه انجام مي شود.
4-    نمونه هاي مورد آزمايش با همزن با سرعت كم به مدت ده دقيقه مخلوط مي شود.
5-    زمان ظهور لخته ها در هر يك از نمونه ها يادداشت مي شود و با توجه به نوع مواد مصرفي و PH و مواد كمكي مورد نياز براي تصفيه آب مورد نظر تعيين مي گردد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

منابع آلودگی آب ‌های زيرزمينی
در صورت حركت آب در چرخه‌ي هيدرولوژيك، كيفيت آن در پاسخ به اختلافات محيط‌هايي كه از ميان آن عبور مي‌كند، تغيير مي‌كند. اين تغييرات ممكن است طبيعي يا ساخته‌ي دست بشر باشد؛ در برخي موارد، مي‌توان آنها را كنترل كرد، در موارد ديگر نمي‌توان چنين كاري كرد، اما در بيشتر موارد مي‌توان آنها را به منظور محدود كردن تغييرات مضر كيفي آب، مديريت كرد.
كيفيت بيولوژيكي، شيميايي، و فيزيكي آب ممكن است در محدوده‌ي وسيعي قرار بگيرد. در حقيقت، اغلب تشخيص منشا (طبيعي يا ساخته‌ دست بشر) مشكلات كيفي آب ناممكن يا خيلي دشوار است. كيفيت طبيعي در نوع و مقدار مواد محلول و نامحلول كه آب با آنها در تماس است، منعكس مي‌شود. عموما آب سطحي داراي مواد جامد حل‌شده‌ي كمتري نسبت به آب‌هاي زيرزميني است، با اين حال در بسياري زمانها كه رواناب آب زيرزميني منبع اصلي جريان‌هاي سطحي است، كيفيت آب سطحي وزيرزميني يكسان است. در مورد رواناب سطحي، جريان‌ها ممكن است شامل مقادير زياد مواد معلق و، در بعضي شرايط، مقادير زياد جامدات حل‌شده، باشند. با اين حال، اكثرا در طي نرخ‌ های بالای جريان‌های سطحي، غلظت مواد معدني محلول كم است.
اگرچه كيفيت مواد شيميايي آب در سطح يا آبخوان‌های كم عمق (سطحی) از يك زمان به بعد در يك محدوده‌ مناسب قرار مي‌گيرد، در آبهاي زيرزمينی عميق‌تر، حداقل در مقياس محلي كه آبخوان تحت پمپاژ قرار نمي‌گيرد، توسط خصوصيات فيزيكي و شيميايي تقريبا ثابت، مشخص مي‌شوند. به عنوان يك قانون كلي، مواد جامد محلول با عمق و زمان، و فاصله‌ي كه آب در زمين طي مي‌كند، افزايش مي‌يابند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تاریخچه قنات

بهره برداری از آبهای زیرزمینی توسط چاه و قنات پیشینه قدیمی ایرانیان بوده است. قنات که توسط مقنیان ایرانی اختراع شده، هزاران سال قدمت دارد. قدمت بسیاری از قناتهای ایران، از پنج یا شش هزار سال متجاوز است و عمری برابر با تاریخ کهن ایران دارد.

با وجود این که چندبن هزار سال از اختراع آن می‌گذرد، مع هذا هنوز هم این روش استفاده از آب، در قسمت مهمی از روستاها و مناطق مسکونی و کشاورزی و دامداری کشور معمول و متداول است و حتی یکی از ارکان اصلی کشت و زرع در نواحی خشک را تشکیل می‌دهد.

این اختراع که امروزه شهرت جهانی پیدا کرده، بعدها از ایران به بسیاری از کشورهای جهان انتقال یافته و مورد استفاده مردم در دیگر نقاط دنیا قرار گرفته است.

چگونگی ابداع قنات

گوبلو معتقد است که قنات ابتدا یک فن آبیاری نبوده، بلکه به طور کامل از تکنیک معدن نشأت گرفته و منظور از احداث آن جمع‌آوری آبهای زیرزمینی مزاحم (زه آبها) به هنگام حفر معادن بوده است.... تردیدی نیست که در گستره فرهنگی ایران، از معادن «مس» و احتمالاً «رویِ» موجود در کوههای زاگرس، در جریان هزاره دوم قبل از میلاد مسیح بهره‌برداری شده است.

ساختمان و مشخصات قنات

قنات عبارت از یك گالری یا تونل زیرزمینی میباشد که در دامنه های آبرفتی حفر می شود. قسمتی از این تونل در زیر سطح ایستابی واقع شده و بخشی دیگر از تونل كه آب را به سطح زمین هدایت می كند در بالای سطح ایستابی قرار گرفته است. در واقع قنات مجموعه ای از چند میله ( چاه ) و یك كوره ( تونل) زیرزمینی است كه با شیبی كمتر از شیب سطح زمین آب موجود در لایه های آبدار مناطق مرتفع زمین را به كمك نیروی ثقل و بدون كاربرد نیروی كشش و هیچ نوع انرژی الكتریكی یا حرارتی با جریان طبیعی جمع آوری كرده و به نقاط پست تر می رساند.

مقطع قنات

 قنات، تشکیل شده از یک دهانه یا هرنج که روباز است و یک مجرای تونل مانند زیرزمینی و چندین چاه عمودی که مجرا یا کوره زیر زمینی را در فواصل مشخص با سطح زمین مرتبط می‌سازد. چاهها که به آنها در موقع حفر، میله هم گفته می‌شود، علاوه بر مجاری انتقال مواد حفاری شده به خارج ، عمل تهویه کانال زیرزمینی را نیز انجام می‌دهد و راه ارتباطی برای لایروبی، تعمیر و بازدید از داخل قنات نیز به شمار می‌رود.

 آغاز قنات ، همان دهانه قنات است که مظهر قنات نامیده می‌شود. مظهر قنات جایی است که آب از دل قنات بیرون می‌آید و ظاهر می شود و می‌تواند برای آبیاری و دیگر مصارف مورد استفاده قرار بگیرد. قسمت انتهایی قنات ، پیشکار قنات نامیده می‌شود که در آخرین قسمت آن ، مادر چاه قنات قرار گرفته است. قسمتهایی از قنات که با حفر آنها هنوز آب بیرون نمی‌آید «خشکه کار» و قسمتی که آبدار است (قسمت انتهایی) قسمت «آبده قنات» نامیده می‌شود.

 حفر قنات

حفر قنات معمولا از مظهر ان که همان سطح زمین است و خشک می‌باشد، شروع و به مناطق آبده مادر چاه ، ختم می‌شود. بنابراین ، اول دهانه قنات یا هرنج که خشک است و بعد اولین چاهها یا میله‌ها که اینها هم خشک است و آب ندارد و به اصطلاح قسمت خشک کار قنات نامیده می‌شود، حفر می‌شود. بعد کار به طرف قسمت بالا دست که همان قسمتهای آبده و بیشتر آبده زمین باشد، ادامه پیدا می‌کند.

طول و عمق قنات

طول یک رشته قنات که در میزان آبدهی آن نیز موثر است، نسبت به شرایط طبیعی میزان متفاوت است. این شرایط بستگی به شیب زمین وعمیق ما در چاه دارد. از طرف دیگر هرچه سطح آب زیرزمینی پایینتر باشد، عمق مادر چاه بیشتر می‌شود. طویلترین قناتی که تاکنون در ایران حفر شده ، در حوالی گناباد از توابع خراسان است که 70 کیلومتر طول آن است و عمیقترین مادر چاه قناتهای ایران به روایتی 400 متر و به روایت دیگر 350 متر عمق دارد و آن مربوط به قنات "قصبه" گناباد است. مهمترین عاملی که طول قنات را مشخص می‌کند، شیب زمین می‌باشد. هرچه شیب زمین کمتر باشد طول قنات بیشتر و هرچه شیب بیشتر باشد طول قنات کمتر خواهد بود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بهره برداری از آبهای زیرزمینی عمدتا توسط احداث قنات و حفر چاه صورت می گیرد.

قنات

عبارتست از یک سوراخ افقی، که با شیب کمی به سمت خارج تا مسافتهای طولانی در دل زمین حفر می‌شود تا به سفره آب زیرزمینی رسیده و در آن پیشروی نماید. این مسیر افقی معمولا توسط چاههای قائم متعددی به سطح زمین متصل می‌شود.

از این چاهها مصالح حفاری شده به خارج هدایت شده و ضمن ایجاد امکان پیشروی سریعتر، موادی نیز انجام شود. در کف قنات معمولا با قرار دادن ناوه‌های سفالی، یا مصالح دیگر، از نفوذ مجدد آبها، ضمن حرکتشان به خارج، جلوگیری می‌شود.

چاه

چاه سوراخ قائمی است که از سطح زمین تا داخل منطقه اشباع آب زیرزمینی حفر می‌گردد و به تدریج آب زیرزمینی در آن جمع می‌شود. بیرون آوردن آب از چاه بطور مصنوعی و با استفاده از تلمبه‌های دستی یا پمپهای موتوری صورت می‌گیرد. استفاده از آبهای زیرزمینی بوسیله حفر چاه در همه نقط دنیا متداول است. حفر چاه برای استخراج آب زیرزمینی در رسوبات ناپیوسته بیشتر به روش ضربه‌ای و در سنگها عمدتا به روش دورانی صورت می‌گیرد.

قطر چاه‌ها بسته به نیاز از 15 سانتی متر به بالا انتخاب می‌شود. در اطراف چاه‌های اکتشافی اصلی اغلب چاههایی نیز با قطر کمتر حفر می‌شود که «پیزومتر» نام دارد. از پیزومترها برای اندازه‌گیری تغییرات سطح استیابی یا پیزومتریک استفاده می‌شود. برای جلوگیری از ریزش و مسدود شدن چاه، در داخل آن لوله محافظ کار گذاشته می‌شود. لوله محافظ از سطح زمین تا یکی دو متر زیر سطح استیابی برون منفذ است.

لوله‌هایی که در مقابل سفره‌های آبدار قابل بهره ‌برداری قرار دارند مشبک‌اند. در زمینهای سست و ریزشی، همزمان با پیشرفت عملیات حفاری، لوله‌ای محافظ به داخل چاه رانده می‌شود. معمولا در فاصله بین لوله محافظ مشبک و دیواره چاه را با شن و ریگ پر می‌کند تا عمل انتقال آب از سفره آبدار به داخل چاه با سهولت بیشتری صورت گیرد.

در چاههای آبی که به روش ضربه‌ای حفر شده‌اند، به دلیل نبودن گل حفاری در داخل چاه‌ها، عملیات ژئوفیزیکی انجام نمی‌شود. اجرای چاهنگاری در چاههایی که به روش دورانی حفر شده‌اند امکان پذیر است و توسط آن می‌توان اطلاعات ذیقیمتی از بخشهای آبدار زیر سطح زمین بدست آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آبی که در طبیعت وجود دارد تقریبا همیشه ناخالص می‌باشد. زیرا که اغلب دارای گچ ، آهک ، نمک طعام ، ترکیبات منیزیم ، آهن ، اکسیژن و ازت ، انیدرید کربنیک ، ترکیبات آلی و غیره است و مقدار این اجسام در آبهای مختلف متفاوت است در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند که معلق می‌باشند و مقداری باکتری هم در آبها یافت می‌شود

آب سخت ، سخت آبی است که در آن هیدروکربنات کلسیم و منیزیم و گچ موجود باشد.

تغییرات سختی آب

بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولا سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

فواید آب سخت
آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولا شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیست کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

امروزه در سرتاسر جهان و از جمله در ایران، انواع مصالح رودخانه ای شامل شن و ماسه ، قلوه سنگ و مصالح ریزدانه در زندگی بشر و بویژه در فعالیت های عمرانی و صنعتی کاربردهای مختلفی پیدا کرده است و روزانه هزاران تن از انواع این مصالح از بستر و کناره های رودخانه های مختلف کشور حفاری و برداشت می گردد. زمینه های استفاده متفاوتی را می توان برای مصالح رودخانه ای ذکر نمود که از جمله آنها تولید بتن است و میتوان گفت تقریباً ۷۵ در صد بتن را شن و ماسه تشکیل میدهد. امروزه در احداث ابنیه های ساختمانها، سدها ، پلها و راهها بطور گسترده از بتن استفاده میگردد. در راه سازی نیز از زیرسازی آن تا آسفالت رویه جاده ها شن و ماسه بعنوان ارکان اصلی ساخت شناخته میشود.در احداث خاکریزها ، فیلترها و صنایعی همچون شیشه سازی ، موزائیک سازی و ... نیز استفاده از شن و ماسه کاربرد فراوانی دارد. شن و ماسه رودخانه ای که در معرض انتقال ممتد در آب بوده اند منابع مشخصاً مطلوبی از مصالح هستند زیرا مواد ضعیف و سست آنها توسط سایش حذف و شن و ماسه بادوام، گردشده و با دانه بندی مناسب بجا گذاشته است. همین امـر باعث گردیــده که این منابـع نیاز بـه فرآگیری کمتــری داشته و از طرفــی سهل الوصول بودن آن و نزدیکی به جاده های حمل و نقل و محل مصرف که نهایتاً بالا بردن ارزش اقتصادی آن را رقم میزند از جمله دلایلی است که استفاده روزافزون آن را نسبت به مصالح کوهی بدنبال داشته است.

● مکانهای ترسیب شن و ماسه در رودخانه ها

پس از اینکه ذرات سنگی بر اثر هوازدگی از سنگ مادر جدا شدند توسط عوامل مختلفی که مهمترین آن آب است به پایین دست حمل میشوند افزایش مقدار آب و سرعت جریان دو عامل مهم در بالابردن ظرفیت حمل رودخانه به شمار می آیند از اینرو در هرجا انرژی رود کاهش یابد آنچه را که دیگر قادر به حملش نیست ترسیب خواهد نمود.در چنین شرایطی ابتدا ذرات درشت تر و بعد بتدریج ریزتر ته نشین میشود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

دید کلی

آبهای زیرزمینی بطور طبیعی ، و بطور کلی تحت اثر وزن خود از نقاط مرتفع به سوی نقاط پست حرکت می‌کنند. حرکت افقی آب در زیر زمین اغلب بسیار آهسته‌تر از رودخانه‌هاست، به نحوی که سرعت آب در رودخانه‌ها را با متر در ثانیه می‌سنجند در حالی که سرعت آبهای زیرزمینی با سانتیمتر در روز و حتی متر در سال سنجیده می‌شود.
جابجایی آب در زیر زمین

در تجزیه و تحلیل حرکت آب زیرزمینی ، مسیر واقعی پرپیچ و خم مولکولهای آب از خلال منافذ رسوبات و درز و شکاف سنگها را به صورت مسیرها صافی در نظر می‌گیرند، بطوری که گویی مولکولهای آب مستقیما از درون ذرات جامد عبور می‌کند. خطوط صاف مسیر حرکت مولکولهای آب را اصطلاحا «خط جریان» می‌گویند. جریان آب زیرزمینی معمولا به‌صورت یکنواخت و ماندگار است. با استفاده از ارتفاع سطح آب در چاههایی که در یک سفره حفر شده‌اند می‌توان «نقشه خطوط تراز ایستایی» را تهیه کرد.

این گونه نقشه‌ها از نظر مطالعه حرکت آب در زیر زمین و کسب اطلاعات در مورد سفره آب زیرزمینی بسیار مفید است. خطوط تراز ابهای زیرزمینی را خطوط هم پتانسیل نیز می‌گویند. جهت جریان آب زیرزمینی و نحوه ارتباط آب زیرزمینی با رودخانه‌ها و دریاچه ها را مشخص کرد، جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی را همچنین می‌توان بوسیله «رویابها» نیز مشخص کرد. به این منظور مقداری مواد رنگی ، مواد نمکی یا مواد رادیواکتیو را به آب چاه افزوده و زمان دریافتشان را در چند چاه مجاور مشخص می‌کنند. به ‌این وسیله ، با در دست داشتن فاصله چاهها از یکدیگر جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی معلوم می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پيش‌بيني های سازمان ملل نشان دهنده آن است كه تا سال 2050 ميلادي مسئله منابع آبي، اصلي‌ترين موضوع مورد بحث جهاني خواهد بود. زيرا تا آن زمان جمعيت جهان به مرز 4/9 ميليارد نفر رسيده است و در نتيجه تامين آب، مواد‌غذايي و حفظ محيط زيست، مهم‌ترين دغدغه رهبران كشورها خواهد بود. به طور كلي، سه چالش مهم جامعه جهانی در قرن 21 را مي‌توان به ترتيب تغيير اقليم، كمبود منابع آب شيرين و بيابان‌زايي دانست.
شرايطی كه گفته شد به ويژه براي كشورهاي خاورميانه با پنج درصد جمعيت جهان و دسترسي به تنها يك درصد از آبهاي شيرين هشدار دهنده‌تر است. كشور ما بر اساس پيش‌بيني‌هاي انجام شده از سوي سازمان ملل متحد (در صورت تداوم وضعيت موجود) تا سال 2025 به ليست كشورهاي با وضعيت كمبود آب خواهد پيوست.
چرا كه به علت رشد نسبتاً بالاي جمعيت كشور، توسعه كشاورزي، صنعت و شهرنشيني در سال‌هاي اخير، متوسط سرانه آب قابل تجديد كشور تقليل يافته است. این رقم از حدود 5500 متر مکعب در سال 1340 به حدود 3400 متر مکعب در سال 1357, حدود 2500 متر مکعب در سال 1367، 2100 متر مکعب در سال 1376 و حدود 1750 متر مکعب در سال 1385 کاهش یافته است.

به استناد گزارش‌هايي كه از طريق وزارت نيرو منتشر مي شود، سفره‌هاي آب زيرزميني در اغلب دشت‌هاي كشور وضعيت مطلوبي ندارند. بر اساس آمار سال آبي82-1381 حدود 6/74 ميليارد مترمكعب آب از طريق چاه‌ها، چشمه‌ها و قنوات از منابع آب زيرزميني كشور استحصال مي‌شود كه حدود60 درصد آب استحصالي از طريق بيش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب