چاه عمیق

چاه آب چیست ؟

چاه آب حفره‌ای قائم و یک ساختمان هیدرولیکی می‌باشد که از سطح زمین شروع شده و تا داخل سفره آبدار ادامه می‌یابد و آب سفره در اثر نیروی ثقل و حرکت جانبی به درون آن نفوذ نموده و توسط سطل و یا پمپ استخراج می‌گردد.

چاهها را بر حسب روش حفاری، عمق، نحوه بهره برداری ، وضعیت زمین شناسی و لیتولوژی، عمق سطح آب سفره و اهداف حفاری به انواع ذیل تقسیم بندی می‌کنند.

1-   چاههای اکتشافی و مطالعاتی که به منظور بررسی و مطالعه مشخصات هیدرولیکی و هیدرودینامیکی و ضخامت سفره آبدار ، لیتولوژی و عمق سنگ کف، وضعیت لایه‌های نفوذ ناپذیر در مناطق بکر و یا نا شناخته حفر میگردند. از این گروه چاههای پیزومتری به قطر 6 اینچ جهت مطالعه سطح دینامیک آبها حفاری می‌گردند.

2- چاه‌های بهره برداری عمیق، که عمق چاه حفر شده بیش از 50 متر بوده و توسط دستگاه‌های حفاری و یا بعضاً با دست حفاری می‌گردند. بهره برداری از آنها توسط پمپ توربینی و یا شناور صورت می‌گیرد.

3- چاه‌های نیمه عمیق: به دلیل بالا بودن سطح ایستابی دارای عمق نسبتاً کمی‌می‌باشند حفر آنها بدلیل ارزانی نیروی کار معمولاً با دست صورت می‌گیرد و بهره برداری از آنها توسط پمپ‌های کمر چاهی سانتریفوژ که در نزدیکی سطح آب و در داخل دیواه چاه نصب می‌گردد، انجام می‌شود.

قطر چاه‌های دستی حدود یک تا دو متر و عمق آنها گاهی تا 100 متر هم می‌رسد. بعد از برخورد به آب، معمولاً برای آنکه آب ورودی به چاه مانع ادامه حفاری نشود از پمپ‌های سانتریفوژ برای تخلیه آب بهنگام کارکردن استفاده می‌نمایند. چنانچه جنس زمین از آبرفت درشت دانه غیر ریزشی تشکیل شده باشد، مقنی می‌تواند تا حدود 5 متر زیر سطح برخورد به آب، حفاری را ادامه دهد. ولیکن در زمینهای شولاتی، عملیات حفاری به سختی و باکول گذاری انجام می‌شود و چون نمی‌توان بیش از چند متر در سفره آبی به حفاری ادامه داد بناچار مبادرت به حفر گالریهای افقی در جهات مختلف برای استحصال آب بیشتر می‌نمایند.

به علت محدودیت حفاری در زیر سطح ایستابی و ضخامت کم ستون آب در داخل چاه در فصول کم باران و ایام پر مصرف سال  ، سطح آب این چاهها پایین رفته و لذا برای تامین آب مورد نیاز مرتباً می‌باید کف شکنی و لایروبی گردند

انواع روشهای حفر چاه:

 حفاری مکانیکی در این روش، به یکی از سه روش ضربه‌ای،چرخشی یا ترکیبی از این دو، انرژی مکانیکی به سنگ منتقل میشود. در اصطلـاح عملیاتی را که به روش مکانیکی موجب حفر چال در سنگ میشوند حفاری مکانیکی میگویند. امروزه 98 درصد حفاریها به روش مکانیکی حفر میشوند. در معادن سطحی و حفاری‌هـای نیمه عمیق و عمیق عمدتاً از ماشین‌هـای حفاری چرخشی با مته‌هـای مخروطی شکل و ماشینهای ضربه‌ای سنگین استفاده میشود ؛ اما در معادن زیر زمینی یا به طور کلی درعملیات زیر زمینی از ماشین‌هـای ضربه‌ای استفاده میگردد.

– حفاری حرارتی به طور کلی صرف نظر از نوع روش و منشا انرژی، عملیاتی را که به حفر چال در سنگ منجرمی شود، نفوذپذیری مینامند. در روش حرارتی، به کمک انرژی حرارتی حاصل از آمیختن هوا یا اکسیژن با یک نوع سوخت، ترجیحا نفت سفید، نفوذ پذیری در سنگ صورت میگیرد. هوا یا اکسیژن و سوخت از دو مجرای جداگانه به داخل مخزنی واقع در پشت مته ارسال میشوند و پس از اشتعال، شعله حرارت را از طریق نازل سر مته به سطح سنگ منتقل میکند و حرارت نیز سطح سنگ را متورق و آماده جدایی میکند. در نهایت، به کمک فشارآب، قطعات متورق جدا و به سطح زمین منتقل میشوند.

– حفاری آبی در این روش، با استفاده از فشار آب تامین شده در سطح، حفر چاه امکان پذیر میگردد. در اینجا فشار آب با سایش سطح سنگ، مقاومت سنگ را در همـ میشکند، و بدین ترتیب، حفاری صورت میگیرد. این روش با افزایش فشار آب، در استخراج ذغال سنگ و ذخایر پلـاسر نیزکاربرد دارد.

– حفاری لرزشی در این روش با ایجاد لرزشهایی با فرکانس 100 تا 20000 دور در ثانیه میتوان سنگ را شکست. یکی از متداولترین روش‌هـای حفاری لرزشی،روش حفاری مافوق صوت است.

– حفاری شیمیایی در این روش با استفاده از فعل وانفعالـات شیمیایی ناشی از انفجار مواد منفجره میتوان در طبقات حفاری کرد. معمولـاًدر این روش از دو نوع خرج استفاده میشود:

.1. خرج سیلندری که باعث حفر چالسیلندری میشود.

.2. خرج چالتراش که باعث افزایش قطر چال میشود.

– حفاری الکتریکی در این روش با تولید الکتریکی ستونی یا قوسی یا جرقه‌ای، عملیات نفوذپذیری در سنگ انجامـ میگیرد. در بعضی از این روش‌هـا با وجود بالـا بودن درجه حرارت، به دلیل کوتاه بودن زمان تماس الکتریسته، سنگ ذوب نمی شود ؛ اما در سایرروش‌هـا به دلیل بالـا بودن درجه حرارت و طولـانی بودن زمان تماس الکتریسته با سطح سنگ، پس از ذوب شدن سطح سنگ، سنگ میشکند.

– حفاری لیزری با اشعه لیزر میتوان تشعشعات الکترو مغناطیسی را به طور ستونی تولید کرد. این نوع تشعشعات را میتوانبرای تبخیر یا ذوب سنگ، ایجاد شکستگی در سنگ و حفر چال استفاده کرد. با تاباندن امواج قوی لیزری ستونی به سطح سنگ، میتوان باعث تبخیر سطح سنگ، و ذوب و شکستگی سنگ در اطراف محدوده ذوب شد. شعاع عملکرد این مناطق به شدت و قدرت اشعه لیزر بستگی دارد.

محل حفر چاه آب

یکی دیگر از نکات مهمی که می بایست مد نظر قرار گیرد، تعیین مکان مناسب برای حفر چاه آب است. اولین نکته مهم، این است که چاه آب می بایست بر اساس استانداردهای محلی هر منطقه و یا کشور، حداقل فواصلی با محل ها و یا ساختمانهای اطراف خود داشته باشد تا از عدم نفوذ آلودگی احتمالی ناشی از آنها به چاه آب، اطمینان حاصل شود. به عنوان نمونه، یکی از این استانداردها برای تعیین حداقل فواصل چاه از سایر نقاط، در شکل زیر نشان داده شده است:

علاوه بر حداقل فواصل، تعیین نقطه حفر چاه آب نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. تعیین نقطه مناسب برای حفر چاه، به ارتفاع زمین، موقعیت ساختمانهای ساخته شده و یا در حال ساخت منطقه، لوله های گاز و کابلهای برق دفن شده زیر زمین و همینطور منابع آلودگی موجود در محدوده بستگی دارد.

در بهترین حالت، چاه آب می بایست در نقطه ای که ارتفاع آن از منابع آلودگی مانند سیستم سپتیک فاضلاب و یا مناطق مخصوص نگهداری دام، بالاتر است، حفر شود.

حداقل فواصل تعیین شده بین چاه آب با ساختمان ها و تجهیزات اطراف، به توان بستر خاک و سنگ منطقه برای جلوگیری از نفوذ آلودگی به آب چاه بستگی دارد. به همین دلیل است که اگر عمق چاه آب، کمتر از 50 فوت بوده و یا میزان عمق آن در لایه نقوذ ناپدیر زمین (Confining Layer) کمتر از 10 فوت باشد، احتمال خطر نفوذ آلودگی به آب چاه وجود خواهد داشت. برای این چاه ها، حداقل فواصل تا سایر ساختمانها و تجهیزات، می بایست دو برابر مقدار مشخص شده برای چاه های عادی باشد تا از نفوذ آلودگی به آن ها جلوگیری شود.

حال که اندکی با چاه آب و روشهای حفاری آن آشنا شدیم نوبت به پمپ و روش استخراج آب از چاه رسیده است:

در زمان گذشته که برق همه جا گسترش نداشت و چاههای آب هم عمدتا وسط بیابان ها و مزارع بود امکان استفاده از الکتروپمپ برقی وجود نداشت و پمپ ها اصطلاحا شفت و غلاف بودند و این پمپ ها بطور مستقیم با میله گاردان و یا با فولی و تسمه به موتورهای دیزل متصل بودند که قدرت این موتورها بستگی به عمق و موتور داشت.

ولی امروزه از الکتروموتورهای شناور برقی استفاده می شود . که از استهلاک کمتر و سهولت نصب بالایی برخوردار هستند