الآبار الأرتوازية
المياه الجوفية هي المياه التي تعبئ الثقوب المسامية في الرسوبيات والصخور في باطن الأرض داخل منطقة الإشباع، وتعد المياه الجوفية أكبرثروة مائية عذبة ، كما يكثر استخدامها في ري المزروعات، وتسمى الطبقات التي تمنع تنقل المياه الجوفية بالطبقات الغير نفاذة حيث تكون ثقوبها صغيرة كحبيبات الطين ، أما الطبقات التي تحتوي على ثقوب كبيرة وتسمح بمرور الماء من خلالها فهي تسمى بالطبقات النفاذة، ومثال عليها الرمل.
أما البئر الأرتوازي فيُعرَّف على أنه بئر تندفع منه المياه باتجاه السطح دون استعمال أدوات ضخ صناعية، بحيث تكون المياه الجوفية موجودة ضمن طبقة منفذه محصورة بين طبقتين مائلتين غير منفذتين للماء، ويتم حفر الآبار من خلال حفرالطبقة غير المنفذة الموجوة في الأعلى، ويندفع منها الماء طالما أنّ فتحة البئر أقل من منسوب المياه الجوفية، ويُطلَق أيضاً على الآبار التي يُستخرَج منها الماء بطرق صناعية اسم الآبار الأرتوازية .
مراحل حفر بئر أرتوازي
الحفر
تتم عملية حفر البئر من خلال ثلاث طرق، وهي كما يأتي:
- طريقة القيسون: هي عبارة عن طريقة يدوية، يتم من خلالها حفر التربة الرملية، والطينية.
- طريقة البركشن: هي عبارة عن إنزال جسم حاد وصلب، بحيث يصطدم بقوة بالطبقات الصخرية؛ ممّا يؤدي إلى تكسرها وتحطمها، وعند تكرار عملية الاصطدام عدة مرات ستؤدي حينئذٍ إلى إحداث ثقب في الطبقات الصخرية، يكون هذا الثقب على شكل أسطوانة، وللحصول على هذه النتيجة لا بدّ من وجود مطرقة ضخمة قادرة على إحداث هذا الثقب عند رميها على الصخور، لها طرف حاد بموسوعه تكسير الصخور يسمى برأس الحفارة (بالإنجليزية: Drilling Bit)، وهو عبارة عن أداة حادة تسبب حفرة في المكان الذي تقع فيه المطرقة.
- طريقة الحفر الدوار: يعد البحث عن مصادر مائية جديدة أمراً مهماً؛ وذلك للحاجة المُلحّة للماء؛ نظراً لشح المياه في العديد من الدول، ومن المصادر المائية هذه ما هو موجود في أعماق الأرض، وللحصول على هذا المصدر يتم عمل ثقب في الطبقات الصخرية والجيولوجية على أعماق كبيرة تمثل خزانات مياه جوفية، لم تستطع البشرية الوصول إليها واختراق هذه المسافة من قبل. ويكمن مبدأ عمل هذه الطريقة في أن رأس الحفارة عبارة عن أداة تسمى بريمة؛ تدور بشكل رحويّ يسبب تفتت الصخور التي تصطدم بها.
- أما بالنسبة للفتات الناتج من عملية الحفر فيتم التخلص منه من خلال سائل الحفر، وهو عبارة عن سائل من الطين يُستخدَم خصيصاً لهذا العملية، ويعمل هذا السائل من خلال دفعه عبر أنبوب الحفر إلى البئر، فيخرج عن طريق الضخ القوي عبر ثقوب موجودة في نهاية رأس الحفارة، ليمر عبر الفجوة الموجودة بين جدار البئر وأنبوب الحفر، إلى حين وصول السائل للسطح، وبعدها يتوجه مساره نحو حفرة مخصصة لهذا الغرض تسمى حفرة الترسيب، وفي هذه الحفرة يتم ترسيب فتات الصخور الناتج عن عملية الحفر عن طريق ترك السائل مدّةً من الزمن إلى حين ترسب الفتات، ومن ثم يحمل السائل الطيني وينقل إلى حفرة ثانية، وذلك ليتم أستخدامه مرة أخرى لإزالة الفتات الصخري في عملية الحفر التالية.
تغليف البئر
عملية تغليف البئر هي عملية يتم من خلالها تغليف جدار البئر بأنبوب مصنوع من البلاستيك أو المعدن المصمت، والمصمت هو الجامد الذي لا جوف له؛ حيث يُقوي هذا الأنبوب جوانب البئر، ويُستخدَم أيضاً لنقل المياه المضخوخة من البئر، أمّا بالنسبة لطول الأنبوب فهو لا يغطي كامل العمق وإنما يغطي البئر ويغلفه ضمن مسافات معينة، ليتم بعدها تركيب المصافي، والمصفاة هي أنبوب مصنوع من نوعية الأنبوب المستخدم للتغليف نفسها، كما أن قطرها يساوي قطر أنبوب التغليف، وما يميزها هو وجود ثقوب طولية جانب بعضها البعض، وكلما زادت مساحتها بالنسبة إلى مساحة سطح أنبوب المصفاة زاد تصريف مياه البئر.
الغلاف الحصوي للبئر
عندما يُحفَر البئر ويوضع الأنبوب داخله لتغليفه، يُراعى بذلك ترك مسافة بينهما بحيث يكون قطر البئر أكبر من قطر الغلاف، حيث يوضع في المساحة الفارغة بينهما حصو، وتمثل غلافاً حصوياً بين الأنبوب وجدار البئر، شريطة ألّا تزيد سماكته عن 0.2032 متر ولا تقل عن 0.0762 متر. وتكمن فائدة هذا الغلاف في كونه مرشحاً يحفاظ على البئر من دخول الرمال إليه؛ فالرمال التي تدخل إلى البئر تسبب الضرر الكبير لعملية ضخ المياه ، فمن ناحية ستسبّب عطلاً لريش مروحة الطلمبة، ومن ناحية أخرى ستكون سبباً رئيساً في تقليل جودة البئر؛ وذلك بسبب تجمعها في قاع البئر.
أما كيفية انتقاء حبات الحصى ومواصفات الغلاف الحصوي، فتتم بناءً على أسس معينة حيث تؤخَذ عينة من الطبقة التي تحمل المياه وتُحلَّل بالمنخل، ليُعيَّن بعدها حجم الحبيبات والنسبة المئوية لأحجامها، وبهذا يتم تحديد حجم حبيبات الحصى المراد إضافتها ببطء لتشكل بذلك الغلاف الحصوي، ويجب أن يكون حجمها أكبر من حجم فتحات المصافي.
تطوير البئر وتنميته
تطوير البئر وتنميته هي عملية يتم فيها إجراء تنظيف للبئر، وتسليك مسام الغلاف الحصوي لزيادة فاعلية عمل البئر، ويكمن مبدأ عمل هذه الطريقة في إغلاق البئر من الأعلى بغطاء يسمح بدخول الهواء إلى البئر من جهاز ضاغط الهواء (بالإنجليزية: Compressor)، وهو جهاز يُستخدَم لضغط الهواء.
توريد المضخات والطلمبات وتركيبها
في مرحلة توريد المضخات والطلمبات وتركيبها، يتمّ تشغيل البئر وضخ المياه الجوفية من خلال توريد المواسير واللوح الكهربائي والطلمبات وغيرها من الأدوات إلى أسفل البئر وتشغيلها؛ للحصول أخيراً على المياه.
