1

:عنوان درس

هيدروژئولوژي

1393بهمن ماه

هدف کلی درسبا آشنايي:

هیدروژئولوژی علم مطالعه قلمرو

آناهمیت استفاده از آبهای زيرزمیني و تاريخچه

زيرزمیني آبهای تشكیل های محیط و ها آبخوان

جريان آب در محیط های متخلخل

آبخوان هیدرودينامیكي ضرايب

3

هدف کلی درسبا آشنايي:

آبخوان هیدرودينامیكي ضرايب محاسبه نحوه

آبخوان در آب جريان شبكه

چاه هیدرولیک

زيرزمیني آبهای از برداری بهره نحوه

بیالن منابع آبي و نحوه محاسبه آنها

4

هیدرولیک مباني مورد در مختصری ساکن مايعات قوانین (برنولي فرمول ، پیوستگي فرمول ) مايعات حرکت قوانین زيرزمیني آب با آن ارتباط و سطحي آبهای زيرزمیني آبهای شیمیايي فیزيكو مشخصات و پیدايش

زيرزمیني آبهای منشاء خاک در آب نگهدارنده نیروهای زمین زير در آب توزيع آبدار های سفره انواع آبدار های اليه فیزيكي خصوصیات زيرزمیني آبهای هیدروشیمي

5

سرفصل ها ی درس

زيرزمیني آبهای حرکت جريان عوامل دارسي قانون گیری اندازه روشهای و آبگذری ضريب عمودی افقي، های اليه در معادل آبگذری شناسي زمین و هیدرولوژی عوامل بعدی، يک های جريان در حرکت جهت

(نحوه رسم، کاربرد آنها) خطوط ايزوپتانسیل

(انتقال قابلیت ضريب و بده گیری اندازه رسم، نحوه ) جريان شبكه

آن رسم نحوه و عمق هم های نقشه آن کاربرد و چاه هیدروگراف مربوط مسائل حل

6

سرفصل ها ی درس

چاهها هیدرولیک مربوطه، فرمولهای و ناپايدار و پايدار جريان پمپاژ روش با آبدهي ضريب و انتقال قابلیت ضريب محاسبه

زيرزمیني آبهای استخراج و برداری بهره مجاز آبدهي در موثر عوامل

شناسي زمین روش شناسي زمین مختلف تشكیالت آبدهي تشكیالت اين در زمیني زير آبهای حرکت تكتونیكي عوامل اثر چاه محل تعیین

هیدرولوژيكي روشهای

زمیني زير و سطحي آبهای بیالن محل تعیین

آن انواع و ها چشمه قنات حريم و قنات

7

سرفصل ها ی درس

نور؛ پیام دانشگاه انتشارات صداقت؛ محمود دکتر تالیف زيرزمیني؛ آبهای -آب منابع 1376.

دانشگاه انتشارات شوشتری؛ محموديان محمد دکتر تالیف زيرزمیني؛ آبهای هیدرولیک .1392 چمران؛ شهید

صديق؛ لطفي احمد دکتر ترجمه باوئر؛ هرمان تالیف زيرزمیني؛ آبهای لوژی هیدرو .1374 سهند؛ صنعتي دانشگاه انتشارات

چیت منوچهر دکتر ترجمه هیدروژئولوژی؛ مسائل حل و زيرزمیني آبهای سازی مدل .1381 چمران؛ شهید دانشگاه سازان؛

سینا؛ بوعلي دانشگاه انتشارات تهراني؛ ترابي پرويز دکتر تالیف زيرزمیني؛ هیدرولوژی 1379.

Groundwater hydrology , Todd, David K., and Larry W. Mays. , Wiley, 2005.,

Applied Hydrogeology, C.W.Fetter, Macmilan College

Publishing Company,1994.

منابع و مراجع

(نمره 4) درصد 20 :های مستمر آزمون

(نمره 6) درصد 30 : آزمون ميان ترم (نمره 10) درصد 50: آزمون پايان ترم

9

نحوه ارزيابی

:فصل اول

تعاريف و كليات

(Water resources)منابع آب

Hydrology =آبشناسی

Hydro =آب

Logy =شناسی

آبشناسی دارای دوشاخه است: Surface Water (Hydrology)آبهای سطحی 1. Groundwater (Hydrogeology) آبهای زیرزمینی 2.

پیدایش، مطالعه به که است آبشناسی دانش از ای شاخه :هیدرولوژی .پردازد می زمین سطح روی در آب گردش و توزیع مورد را رواناب به بارش تبدیل به مربوط فرآیند کلیه :هیدرولوژی .دهد می قرار مطالعه

2

به که است آبشناسی دانش از ای شاخه :هیدروژئولوژی در آب حرکت و خصوصیات بررسی و توزیع پیدایش، مطالعه

.پردازد می زمین سطح زیر تا جذب فرایند از زیرزمینی آبهای مطالعه :هیدروژئولوژی

.آب سطح نوسانات و استخراج مسایل بر تأکید با زیرزمینی آبهای مطالعه :هیدروژئولوژی

.متخلخل های محیط در آب جریان هیدرولیک مسایل بر تأکید با زیرزمینی آبهای مطالعه :ژئوهیدرولوژی

.شناسی زمین

(Water resources)منابع آب

مربع کیلومتر 1648000 :ایران کشور مساحت متر میلی 250 : ساالنه بارش متوسط 69) مکعب متر میلیارد 413 :ساالنه بارش متوسط حجم

و دشت نواحی در درصد 31 و کوهستانی مناطق در درصد (وکویر جلگه

مکعب متر میلیارد 296 :ساالنه تعرق و تبخیر متوسط حجم (تعرق و تبخیر طریق از آب منابع از درصد 71 شدن خارج) است میلیمتر 2700 ایران در تعرق و تبخیر ساالنه متوسط•مکعب متر میلیارد 81 :سطحی آبهای جریان متوسط حجم 30) مکعب متر میلیارد 36 :آبخوان به یافته نفوذ آب حجم

(تعرق و تبخبر دسترس از دور آب منابع از درصد

4

پتانسیل منابع آب کشور

وضعیت آب در جهان

97اقیانوس و دریاها را جهان در موجود آب درصد 1 تنها باقیمانده آب درصد 3 از .دهند می تشکیل ها

استفاده قابل شیرین آب منابع صورت به درصد .است

آینده سال 40 طی در جهان جمعیت رود می انتظار

.شود برابر 2 سال 30-50 طی در جهان جمعیت از نیمی از بیش

.بود خواهند رو به رو آب جدی مشکل با آینده

5

منابع آب موجود در جهان

آید می حساب به بشری نیاز مهمترین هوا از بعد آب. 361 زمین کره سطح مربع کیلومتر میلیون 516 از مربع کیلومتر میلیون

(درصد 71) .است شده پوشیده آب بابسیار شرب قابل آب عمل در ولی نامند می آب کره را زمین کره بسیاری

.است اندکغیرقابل و شور جهان آبهای درصد 97/5 آب منابع مطالعات اساس بر

.است آشامیدنکه است شیرین آب جهان آب منابع از درصد 2/5 تنها:

قطبی یخچالهای در یخبندان و یخ توده بصورت آن از درصد 68/9• شده انباشته کوهستانی نواحی در برفی پوشش ویا

زیرزمینی آبهای بصورت درصد 30/8• موجود انهار و ها رودخانه شیرین، آب های دریاچه در درصدآن 0/3•

.است

6

سطح خشکیها و دریاهای کره زمین7

8 توزیع کلی آب شیرین در دسترس جهان

نسبت آب آشامیدنی از کل آبهای جهان در مقیاس کوچکتر9

شمای کلی چرخه طبیعی آب و اجزای آن10

منابع آب تجدید شوندهتغییرات از صرفنظر آن حجم لیکن و است پذیر تجدید اگرچه آب منابع

گیری بهره برای بشری تقاضای مقابل، در و است ثابت و معین سالی، بین .است افزایش به رو آن ازساالنه بطور و اکنون هم زمین کره سطح که یی شونده تجدید آب مقدار

از و پیش سال هزاران شاید که است آبی همان معادل نماید می دریافت .نمود می دریافت بشری های تمدن پیدایش بدو

و است متغیر بسیار شونده تجدید آب منابع زمانی و مکانی توزیع .نیست جمعیت توزیع و بشری نیازهای میزان با متناسب

درصد 36 است، ساکن آن در جهان جمعیت درصد 60 که آسیا قاره .کند می دریافت را جهان ی شونده تجدید آب منابع

14) دریافت را جهان ساالنه بارش درصد 20 آمازون رودخانه آبریز حوضه 0/4 فقط که (میشود شامل را جهان ی شونده تجدید آب منابع درصد

.باشند می ساکن حوضه این در جهان جمعیت

11

منابع آب تجدید شونده

از درصد 0/36 تنها زمین کره مساحت از درصد 1 بودن دارا با ایران کشور .است داده اختصاص خود به را جهان ی شونده تجدید آب منابع کل

در روز به روز آب مصرف سرانه رفاه، سطح ارتقای و بشری نیازهای تنوع با .است افزایش حال

این و شده برابر 6 از بیش آب برای جهانی تقاضای اخیر سال صد یک طی .است شده برابر 3 جهان جمعیت که است حالی در

روستایی و شهری فاضالب و کشاورزی صنعتی، پسابهای از اعم ها آالینده .است کرده آلوده را آبی منابع

مردم، برای آب) عنوان با آب جهانی توسعه گزارش در متحد ملل سازمان میزان براساس جهان کشورهای بندی رده و معرفی ضمن (زندگی برای آب

در جهان جدی بحران عامل را آب ، شده توزیع آب کیفیت و آب منابع .است دانسته آینده سالهای

متوسط بطور آینده سال 20 طی متحد ملل سازمان بینی پیش براساس .یافت خواهد کاهش سوم یک به شیرین آب به مردم دسترسی میزان

12

شاخص سرانه آب تجدید شونده

(تنش بدون) آب پر کشورهای .است سال در مترمکعب 1700 از باالتر نفر هر سرانه سهم•

(آبی تنش) آب کم کشورهای .است سال در مترمکعب 1700 تا 1000 بین نفر هر سرانه سهم•

(آبی بحران) خشک کشورهای .است سال در مترمکعب 1000 از کمتر نفر هر سرانه سهم•

آبی مطلق بحران با کشورهای) .است سال در مترمکعب 500 از کمتر نفر هر سرانه سهم•

با رقم این که است مترمکعب 6660 معادل جهان در فرد هر سرانه متوسط حاضر حال در .است شده محاسبه نفر میلیارد 6/65 معادل 2009 سال در جهان جمعیت احتساب

به آب سرانه شاخص نقاط برخی در که شده سبب جوی ریزشهای و آبی منابع نامتوازن توزیع .برسد سال در مترمکعب 10 از کمتر به دیگر ای نقطه در و سال در مترمکعب میلیون 10 از بیش

نفر میلیارد 2/8 حدود جمعیت با جهان کشور 48 میالدی 2025 سال تا میدهد نشان برآوردها در مترمکعب 1000 از کمتر به نفر، میلیارد 4 حدود جمعیت با کشور 54 میالدی 2050 سال در و

قرار آفریقا و آسیا منطقه در کشورها این بیشتر که باشند داشته دسترس در نفر هر برای سال (... نمودار) .دارند

13

نقشه میزان آب تجدید شونده در نقاط مختلف جهان14

، 2050تعداد کشورها و میزان جمعیت در بحران آبی در سالهای 1995و 2025

15

حجم سرانه آب تجدید شونده نقاط مختلف جهان و مقایسه آن با ایران

16

منابع آب تجدید شونده ایرانمنابع مدیریت سازمان توسط شده منتشر آمارهای براساس

کشور سطح در جوی نزوالت ساالنه متوسط حجم ایران آب .است شده زده تخمین مترمکعب میلیارد 413

71 حدود یعنی مترمکعب میلیارد 286 حدود میزان این از .شود می خارج دسترس از تعرق و تبخبر طریق از درصد

تجدید آب منابع بعنوان مترمکعب میلیارد 130 بنابراین مترمکعب میلیارد 85 شامل که باشد می دسترس در شونده های چشمه آب مترمکعب میلیارد 10 و سطحی آبهای

زیرزمینی آبهای منابع مترمکعب میلیارد 30 پراکنده، می آهکی سازندهای آبهای مترمکعب میلیارد 5 و آبرفتی

.باشد

17

کشورها شاخص کم آبی

کشورها آبی کم شاخص متحد ملل سازمان تعریف به بنا با آن نسبت و شونده تجدید آب ی ساالنه حجم معیار بر

.پذیرد می صورت آب مصرف و تقاضا میزان 40 از کشور یک آب مصرف مجموع هرگاه اساس براین

بیشتر شونده تجدید ی ساالنه آب منابع کل از درصد .شود می تلقی آب کم کشور آن باشد،

است روبرو آب مصرف شدید بحران با ایران کشور.

18

سهم سرانه آب هر ایرانی

حدود ایرانی فرد هر دسترس در آب سرانه حاضر حال در .است مترمکعب 1780

در و 1335 سال از ایران جمعیت میدهد نشان آمارها

میلیون 70 از بیش به نفر میلیون 19 حدود از سال 50 طی .است رسیده نفر

به 1335 سال در 6860 از دسترس در آب سرانه بنابراین

.است یافته کاهش 1388 سال در مترمکعب 1780

19

1388و 1335مقایسه سهم سرانه آب هر ایرانی طی سالهای 20

روند کاهش سرانه منابع آب تجدید شونده در ایران طی 1405 تا 1335سالهای

21

1401تا 1310پتانسیل سهم سرانه آب تجدید شونده کشور 22

سرانه آب تجدید شونده در کشورهای مختلف جهان در مقایسه میالدی 2025و 1995سالهای

23

مقایسه میانگین بارش در نقاط مختلف جهان24

بارش در کشور ایران

است میلیمتر 250 حدود ایران ساالنه بارش متوسط. .جهان متوسط بارش سوم یک از کمتر

2700 حدود ایران تعرق و تبخیر ساالنه متوسط میزان .است جهانی متوسط برابر 3 از بیش و میلیمتر

نامناسب کشور جوی نزالت مکانی و زمانی توزیع .است

56 پهنه از درصد 30 در ساالنه بارش مجموع از درصد .افتد می اتفاق (کشور سطح) کشور

75 رخ کشاورزی غیر فصول در ساالنه بارش درصد .میدهد

25

ویژگی های آب زیرزمینی در مقایسه با آبهای سطحی

دارد کمتری آلودگی امکان. باشند می زا بیماری های میکروارگانیسم از عاری. است ناچیز بسیار زیرزمینی آبهای از تبخبر میزان. مناطق اغلب در معموالً زیرزمینی آبهای از استفاده امکان

.دارد وجودًهستند ثابتی شیمایی ترکیب دارای عموما. باشند نمی مختلف مصارف برای فیزیکی تصفیه به نیازی. ًباشند می کننده تیره مواد فاقد و رنگ بی غالبا. ندارند زیادی تغییرات سال طول در زیرزمینی آبهای دمای. کوتاه های خشکسالی تأثیر تحت کمت زیرزمینی آبهای

.گیرند می قرار مدت

26

منشاء آبهای زیرزمینی1) جوی نزوالت – جوی آبهای (Meteoric Water)

ها بارش و جوی نزوالت طریق از آب مستقیم نفوذ• سال گرم فصول در یخ و برف ذوب طریق از نفوذ• طبیعی انهار و ها رودخانه های کناره و بستر از نفوذ• و دریاها مانند ساکن آبهای طریق از زیرزمین های الیه به آب نفوذ•

ها اقیانوس2) اولیه آبهای

(Metamorphic Water) :فسیلی یا محبوس آبهای (2-1•

هنگام در زیرزمین های الیه خالی فضاهای در شده محبوس آبهای رسوبگذاری

آنها واستخراج دارند وجود زمین اعماق در (فسیلی) محبوس آبهای• .باشد نمی اقتصادی صرفه دارای

.هستند شور معموالً و بوده نامناسب کیفیت دارای• .شوند می یافت نفت مخازن با همراه معموالً•

27

(ادامه)منشاء آبهای زیرزمینی 2-2) آتشفشانی آبهای (Volcanic Water)

.یابند می تجمع جایی در و شده خارج آتشفشانی مواد همراه به آبها این• .باشند می معدنی مواد و امالح زیادی مواد حاوی• مانند آتشفشانی های کوه اطراف های چشمه و معدنی آبهای از بخشی•

.شوند می محسوب آبها نوع این از سبالن و دماوند2-3) ماگمایی آبهای: (Magmatic Water)

.آیند می بوجود زمین گداخته و مذاب مواد شدن سرد اثر در آبها این• خوبی کیفیت دارای و باشند می معدنی مواد و امالح زیادی مواد حاوی•

.باشند نمی مانند آتشفشانی های کوه اطراف های وچشمه معدنی آبهای از بخشی•

.شوند می محسوب آبها نوع این از سبالن و دماوند2- 4) سماوی آبهای: (Cosmic Water)

.اند شده منتقل زمین به آسمانی های سنگ با همراه آبها این•

28

تاریخچه

بهره برداری از آبهای زیرزمینی برای رفع نیازهای روزمره به گذشته

. های دور برمی گردد

بهره برداری از آبهای زیرزمینی بخصوص در مناطق خشک آسیا سابقه

.طوالنی دارد

قدیمی ترین چاه آبی . اولین راه بهره برداری به احتمال زیاد چاه بوده است

سال پیش 6000که تاکنون به جای مانده در دره رود سند است که به

. مربوط می باشد

سال قبل از میالد مسیح در حفر چاه در زمین های 3000مصریان در

.سنگی مهارت داشته اند

چینیان قدیم با روش حفاری آهسته که به آن حفاری ضربه ای می گویند چاه

.متر حفر کرده اند 1500هایی با عمق

بزرگترین ابتکار در استفاده از آبهای زیرزمینی در گذشته ساختن قنات یا

. کاریز بوده است که ایرانیان مبتکر ساختن قنات هستند

سال پیش شروع شده و سپس به دیگر 3000ساختن قنات در ایران از حدود

.نقاط گسترش پیدا کرده است

29

Global Water Supply Distribution

• 3% of earth’s water is

fresh - 97% oceans

• 1% of fresh water in

lakes, streams, rivers

• 29% of the world’s

fresh water exists in

aquifers and 70% in

glaciers