٦٢٧

الفصل احلادي عشرالفصل احلادي عشرالفصل احلادي عشرالفصل احلادي عشر

�א��� �א��و��وא���� �

تعريف املصطلحات ١١.١غالباً ما تلعب مصادر املياه دوراً حامساً يف تطوير مشاريع الري، هذا األمر قد

يكون صحيحاً يف حالة وجود بئر واحدة يف مزرعة أو مئات اآلبار على مستوى منطقة هذه اآلبار تشكل املصدر املائي الوحيد كاملة على حد سواء، خاصة إذا كانت مياه

ويف حالة جتهيز املياه على نطاق واسع يتطلب األمر العمل على إدارة مئات اآلبار . للرييف هذا . بشكل مناسب لتحقيق أفضل العوائد لينتفع ا اتمع ألطول فترة زمنية ممكنة

على املستوى احمللي ومدى الفصل يتم التركيز على حتليل ودراسة مصادر املياه اجلوفية . تأثريه على مستوى املنطقة، باإلضافة إىل دراسة طرق تصميم اآلبار وكيفية إنشاؤها

الطبقة احلاملة

الطبقة احلاملة هي تكوين جيولوجي حيتوي على ماء بني فراغاته البينية ويسمح ضيح أنـواع لتو) ١١.١(ميكن االستعانة بالشكل رقم . حبركته حتت الظروف الطبيعية

تعرف بأا تكوين جيولوجي aquacludeالطبقة احلافظة للماء. الطبقات احلاملة املختلفةيقال عن مثل هذا التكوين بأنه غري نفـاذ . قد حتتوي على ماء ولكنها ال تسمح حبركته

فتعرف بأا تكوين جيولوجي تسـمح aquitardنفذة مأما الطبقة شبه ). طبقة صماء(فهـي aquifugeأما الطبقة املصمتة . مبعدل ضئيل جداً مقارنة بالطبقة احلاملة حبركة املاء

.نفذة وال حتتوي على ماء وال تسمح مبرورهمغري

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٢٨

)Bear, 1979ن ع. (رسم ختطيطي يوضح أنواع التكوينات املختلفة .)١١.١(شكل رقم

ى واألسفل تعرف الطبقة احملصورة بأا تلك الطبقة اليت حيدها من األعل

تكوينات غري نفاذة، أي أا حمصورة ما بني طبقتني إما من نوع الـحافظ للماء غري فإذا اخترقت بئر مراقبة مثل هذا التكوين احملصور فاملياه . النفاذ أو من النوع املصمت

أي أن املياه ترتفع "ترتفع فيها إىل مستوى منسوب الضاغط البيزومتري عند ذاك املوقع أما الطبقة االرتوازية فتعرف بأا ". على فوق منسوب احلافة العليا للطبقة احملصورةإىل األ

حالة خاصة من الطبقة احملصورة، ففيها يكون السطح البيزومتري أعلى من منسوب تدعى . سطح األرض، وهلذا السبب يتدفق املاء من البئر دون احلاجة إىل عملية الضخ

أما يف حالة الطبقة احملصورة من نوع شبه النفاذ فهي . وازيةهذه النوعية من اآلبار باالرت .عادة تكون حماطة من األعلى واألسفل بتكوينات من نوع شبه النفاذ

بأا تلك الطبقة احلاملة اليت حيـدها مـن ) احلرة(تعرف الطبقة غري احملصورة ففي مثل هذا .األعلى منسوب املاء األرضي وجتثم أسفلها طبقة صماء غري منفذة للماء

النوع من الطبقات يكون مقدار الضاغط البيزومتري املقاس ببئر املراقبة يساوي ارتفاع غري احملصورة فتعرف leakyأما الطبقة الراشحة . منسوب املاء األرضي يف الطبقة احلاملة

. بأا طبقة حاملة حماطة من األسفل بتكوين شبه نفاذ

٦٢٩ املياه اجلوفية واآلبار

الوسط املساميتبعة يف حتديد الوسط املسامي على تقييم أي متغري قد يشري أو تعتمد الطرق امل

ميكن أن تقاس . ذات العالقة بالوسط املسامي) الفيزيائية(يفسر بعض الصفات الطبيعية ، وعند أي نقطة ضمن ع، اهات احملاور الثالثة الرئيسة س، صهذه الصفات يف مجيع اجت

.النظام الواحد

اخلواص يف مثل هذا الوسط عند أي نقطة غري مـتغرية تكون : وسط متشابه اخلواص .بالنسبة إىل االجتاه، أي أن خواصه متشاة يف مجيع االجتاهات

اخلواص املقاسة عند أي نقطة يف مثل هذا الوسط تكون متغرية : وسط متباين اخلواص .حسب االجتاه

ة يف مجيع أجزاء هو الوسط الذي تكون فيه صفات التشابه والتباين ثابت :وسط متجانس .وسطالهذا

هو الوسط الذي تكون فيه صفات التشابه والتباين مـتغرية يف :غاير اخلواصوسط مت .وسطالهذا مجيع أجزاء

تصنف عادة نظم الوسط املسامي بداللة كل من التجانس والتشابه، لذا فإنـه

ن أحد اخلصـائص ، اليت تعرب فقط عk من األسهل تعريف الوسط بداللة النفاذية اللدنةليس هلا عالقة خبواص السائل كما هو عليه احلال بالنسـبة ( الفيزيائية للوسط املسامي ).Kللموصلية اهليدروليكية ،

g

Kk

ρµ

= )١١.١(

:حيث µ =اللزوجة الديناميكية ρ =كثافة السائل

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٣٠

تشابه النفاذية يف كافة االجتاهات من نقطة معينة وثابتة ضمن ت :متشابه-وسط متجانس .هذا الوسطتتشابه النفاذية يف كافة االجتاهات من نقطة معينة، ولكنها :متشابه-وسط غري متجانس

.متغرية ضمن الوسط املساميتتغري النفاذية حسب االجتاه من نقطة معينة، والتغري ثابتـاً : غري متشابه-وسط متجانس

.ن هذا الوسطضمتتغري النفاذية حسب االجتاه من نقطة معينة، والتغري غري ثابـت : متباين-ير اغمتوسط

.ضمن هذا الوسط

ثابت اخلزنلطبقة احلاملة بأنه حجم املياه اليت استنفذت من املخـزون لزن اخليعرف ثابت

غط لكل وحدة مساحة أفقية من الطبقة احلاملة عند كل وحـدة اخنفـاض يف الضـا :اخلزن باملعادلة التالية ثابتبالنسبة للطبقة احملصورة ميكن التعبري عن . البيزومتري

hA

VS w

∆∆

= )١١.٢(

:حيث S =اخلزن، غري بعدي ثابت ∆Vw =٣، مستنفذحجم املاء امل A =٢املساحة األفقية للطبقة احلاملة، م ∆h =الضاغط البيزومتري، م مقدار التغري يف

نسبة ال بعدية تستخدم للداللة على قدرة ويتضح من املعادلة السابقة بأن ثابت اخلزن هالطبقة احلاملة لتوفري املياه حتت ظروف معينة، وعادة تتراوح قيمـة ثابـت اخلـزن يف

:الطبقات احملصورة ضمن املدى التايل 10-6 ≤ S ≤ 10-4 )١١.٣(

٦٣١ املياه اجلوفية واآلبار

لطبقة احملصورة حقيقة بأن املاء املوجود ضـمن الطبقـة لزن اخليعكس ثابت احلاملة هو حتت ضغط عايل يكفي لكبسه ليعمل على توسيع هيكـل تربـة الوسـط

من ثابت اخلزن يعزى إىل متدد املـاء عنـد اخنفـاض الضـاغط ٪٤٠تقريباً. املساميفهو نتيجة الرص املسـلط ٪٦٠ الطبقة احلاملة بسبب الضخ، أما ما تبقى البيزومتري يف

على مكونات الوسط املسامي، ولكنه ليس دائماً ميكن أن تنعكس عملية رص هيكـل وعليه فـإن . الوسط املسامي حىت يف حالة عودة الضاغط البيزومتري إىل مكانه األصلي

خز نيـة تيؤدي إىل نقص دائم يف السعة ال زاف املاء بإفراط من الطبقة احملصورة قدناست .للطبقة

حيدد مقدار الضاغط البيزومتري يف الطبقة غري احملصورة بداللة موقـع املـاء ينتج عنه اخنفاض يف ) ١١.٢(مبقدار وحدة واحدة يف املعادلة رقم hاخنفاض . األرضي

استخدام املعادلـة مبعرفة هذه احلقيقة ميكن أيضاً . منسوب املاء األرضي مقداره وحدةعموماً يدعى ثابت خزن . لطبقة احلاملة غري احملصورةلزن اخللتقدير ثابت ) ١١.٢(رقم

النـوعي تقـع نتاجالقيم العامة لالو. Sy، يالنوعي النتاجالطبقات غري احملصورة أيضاً با :ضمن املدى التايل

0.20 ≤ Sy ≤ 0.30 )١١.٤( أما القيم املمثلة لالنتاج النوعي ملواد مكونات الطبقات احلاملة املختلفة فهي مدرجة يف

).١١.١(اجلدول رقم يدعى املاء املتبقي بداخل التربة بعد صرف اجلزء العلوي من الطبقة احملصـورة

عية يف حتليل يعد استخدام املسامية النو( Srاملسامية النوعية بنتيجة اخنفاض املاء األرضي ). ربة من قبل اجلذورـنظم املياه اجلوفية مشااً للسعة احلقلية عند تقييم استنفاذ مياه الت

:يف املعادلة التالية ميثل مسامية الطبقة احلاملة كما جمموع االنتاج النوعي واملسامية النوعية Sy + Sr = N )١١.٥(

:حيث N =املسامية

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٣٢

)Johnson, 1967ن ع(االنتاج النوعي للمواد املختلفة قيم .)١١.١( جدول رقم )٪(االنتاج النوعي نوع املادة ٢٣ حصى خشن

٢٤ حصى متوسط ٢٥ حصى ناعم ٢٧ رمل حشن

٢٨ رمل متوسط ٢٧ رمل ناعم

٨ )غرين( سلت ٣ طني

٢١ حجر رملي حمبب ناعم ٢٧ حجر رملي حمبب متوسط

١٤ يجريحجر ٣٨ كثبان رملية ١٨ تربة رخوة

٤٤ تربة عضوية ٢٦ كلسية متدرجة من وسط إىل كبري-صخرية

١٢ حجر سليت ٦ خليط غالبيته سلت ١٦ خليط غالبيته رمل

١٦ خليط غالبيته حصى ٢١ محم بركانية

Perennial Yield االنتاج الدائم

عرف االنتاج الدائم بأنه معدل سحب املاء من حـوض املـاء اجلـويف دون ي فيما يلي قائمة لبعض من هذه األمـور احملتمـل . حدوث أي نتائج غري مرغوب فيها

:حدوثها نقص مستمر يف مصدر املاء )أ ( تتطور بعض ظروف الضخ غري االقتصادية )ب( تردي نوعية املياه اجلوفية( ج( التداخل مع حقوق املياه )د( اجلوفيةهبوط األرض نتيجة الخنفاض مناسيب املياه ( ه(

٦٣٣ املياه اجلوفية واآلبار

دامت كمية سحب املاء من الطبقة احلاملة متوازنة مع مقدار بشكل عام ما ولكن . يكون معدل السحب ضمن االنتاج الدائم -طبيعية كانت أم اصطناعية- التغذية

ميكن زيادة االنتاج الدائم بواسطة تغذية الطبقة احلاملة اصطناعياً بكميات مائية أكرب من فإذا كانت كمية السحب من الطبقة احلاملة على املدى . ة الطبيعيةتلك املتوفرة بالتغذي

.البعيد تزيد على التغذية، فيطلق على هذه الطبقة بأا مستنزفة بشكل جائر_____________________________________________

)١١.١( رقم مثالة ، مت ضخها من طبقة حاملة غري حمصور٣م ٦١٠×٤٠كمية من املاء حجمها

هلـذه Sy مت قياس االنتاج النوعي . ٢كم ١٠٠من عدة آبار موزعة بانتظام على مساحة .٪�٢٠الطبقة من خالل جتارب الضخ، فكانت تساوي

أوجد معدل اخنفاض املاء األرضي باملتر، على فرض أن االخنفاض كان موزعاً .بانتظام فوق مساحة الطبقة احلاملة

احلل :وعي حنصل على ما يليبتطبيق معادلة االنتاج الن

[ ]hA

V20.0S w

y ∆∆

==

:ميكن إعادة ترتيبها كي تصبح كما يلي

( )[ ]20.0A

Vh w∆

=∆

( ) ( )[ ]20.0km/m1000km100

m1040h

22

36×=∆

m00.2h =∆

_____________________________________________

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٣٤

هيدروليكية املياه اجلوفية ١١.٢ قانون دارسي

احلصول على منوذج (Darcy, 1856)تجارب األصلية هلنري دارسي استهدفت ال حملاكاة حركة املاء يف تربة رملية تستخدم يف تصفية مياه بلدية مدينة دجيون الفرنسـية،

:ومن هذه الدراسة استنتج قانونه التايل ( )

−−=

L

hh A KQ 12 )١١.٦(

:حيث Q = ،معدل التصرفL3/T A =ساحة مقطع التدفقم ،L2

h1 وh2 = ٢و ١الضاغط البيزومتري عند النقاط ،L :علماً بأن

zP

h +γ

= )١١.٧(

:حيث P/γ = ،ضاغط الضغطL P = ،الضغطF/L2 γ = ،الوزن النوعي للسائلF/L3 z = ،ضاغط االرتفاع فوق مستوى مقارنة معنيL L =٢و ١ة بني املساف ،L K = ،معامل التناسبL/T

)يطلق على املصـطلح )[ ]L/hh 12 امليـل ) ١١.٦( رقـم يف املعادلـة −

وكما الحظنا سابقاً يف الفصل اخلاص بفيزياء التربة بأن السـائل يتـدفق . اهليدروليكي، أما بالنسبة إلشارة دائماً من مناطق الضاغط البيبزومتري العايل باجتاه الضاغط املنخفض

٦٣٥ املياه اجلوفية واآلبار

فهي موجودة لضمان حصول توافق ) ١١.٦(املعادلة يف K السالب اليت تسبق املصطلح .بني اجتاه التدفق واجتاه حمور النظام

الذي يعـرف q غالباً ما يكون من األسهل استخدام مصطلح التصرف النوعي مقطع العرضي املتعامـد بأنه حجم املاء املتدفق بوحدة الزمن من خالل وحدة املساحة لل

:مع اجتاه التدفق، ويعرب عنه باملعادلة التالية

−−==

L

hhK

A

Qq 12 )١١.٨(

ميكن تقدير التصرف النوعي بداللة سرعة التدفق خالل الوسط املسامي، وهذه السرعة حتسب عادة على أساس مساحة املقطع العرضي الكلي للتدفق ولـيس علـى

، كما أن التصرف اليت حيدث السريان من خالهلا بالفعل قطع الفراغاتأساس مساحة م .النوعي غالباً ما يدعى بسرعة دارسي

:يعرب عن السرعة احلقيقية حلركة السائل خالل الفراغات البينية كما يلي

( ) N

q

AN

Qv == )١١.٩(

:حيثv =السرعة احلقيقية N =مسامية التربة

بني امليل اهليدروليكي للتدفق وسـرعة دارسـي K ابت التناسبيطلق على ث) ١١.٨(و ) ١١.٦(، فإنه من الواضح من املعادلتني رقم معامل التوصيل اهليدروليكي

عترب معامل يربط بني قوة حركة السائل داخل يميكن أن معامل التوصيل اهليدروليكيبأن رب مبثابة العنصر األساس يف حتديد كميـات عتيلذا فإنه . املاء وسرعة التدفق-بةنظام التر

يف نظم تدفق املياه اجلوفيـة معامل التوصيل اهليدروليكيوعليه فإن . تدفق املياه اجلوفيةملعامل على قيم منطية ) ١١.٢(يشتمل اجلدول رقم . عترب دالة ملكونات الوسط املساميي

.التوصيل اهليدروليكي

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٣٦

) Todd, 1980 نع. (اهليدروليكيل التوصيل عامبعض القيم للم .)١١.٢(جدول رقم معامل التوصيل اهليدروليكي نوع املادة

)يوم/متر(

نوعية القياس

عينة معاد تعبئتها ١٥٠ حصى خشن = ٢٧٠ حصى متوسط

= ٤٥٠ حصى ناعم = ٤٥ رمل خشن

= ١٢ رمل متوسط = ٢.٥ رمل ناعم

أفقي توصيل هيدروليكي ٠.٠٨ )غرين(سلت = ٠.٠٠٠٢ طني

هيدروليكي رأسي توصيل ٠.٢ حجر رملي ناعم = ٣.١ حجر رملي متوسط

= ٠.٩٤ جريي حجر = ٠.٠٠١ دوملايت

= ٢٠ كثيب رملي = ٠.٠٨ راسب طفلي = ٥.٧ مادة عضوية

= ٠.٢ )متفتت(صخر منفلق = ٠.٠٠٠٠٨ صخر مقطع شرائحي

عينة معاد تعبئتها ٠.٤٩ طني قاس فيه حجر وحصى وغالبيته رمل = ٣٠ طني صلب فيه حجر وحص وغالبيته حصى

رأسيةهيدروليكي توصيل ٠.٢ حجر مسامي ركامي = ٠.٠١ حجر البازلت الربكاين = ٠.٢ حجر اجلابرو املتآكل

= ١.٤ حجر اجلرانيت املتآكل عرف معامل الناقلية يف الطبقة احلاملة بأا معدل التدفق لكل وحدة عـرض ي

لذا فهي عامل مهم يف تصنيف . دروليكيخالل مسك الطبقة احلاملة لكل وحدة ميل هيـ Tفمعامل الناقلية، . التدفق يف الطبقات احلاملة عامـل التوصـيل إال دالـة مل و، ما ه

:ويعرب عنها كاآليت اهليدروليكي

٦٣٧ املياه اجلوفية واآلبار

( )bKT = )١١.١٠( :حيث

T = معامل الناقليةL2/T b =ملةمسك اجلزء املشبع ضمن الطبقة احلا،L

ي للتـدفق، بينمـا عالقة بوحدة مساحة املقطع العرض له معامل التوصيل اهليدروليكي

فالشكل . شتمل على التدفق عرب مسك املنطقة املشبعة ضمن الطبقة احلاملةيمعامل الناقلية يبني مقدار الفرق يف العمق املتأثر نتيجة لضخ املاء من الطبقة احلاملـة، ) ١١.٢( رقم

من هذا . ملعامل الناقلية يف حالة اإلبقاء على بقية العوامل األخرى متشاة وذلك كدالةالشكل ميكن مالحظة هيدروليكية التدفق يف اآلبار يف حالة كون عمق الطبقة احلاملـة

.ونصف قطر دائرة التأثري متغريان حسب تغري معامل الناقليةللطبقة احلاملة، فهي دالة ليكياهليدرو عامل التوصيل، مبk ترتبط النفاذية اللدنة،

تعرب عن خواص الوسط املسامي فقط وليس هلا عالقة بطبيعة السائل املتدفق، أما العالقة :والنفاذية اللدنة فهي كاآليت اهليدروليكي معامل التوصيل تربط بني اليت

ν

=µγ= kgk

K )١١.١١(

:حيث k = ،النفاذية اللدنة للوسط املساميL2 µ = ،اللزوجة الديناميكية للسائلF(T)/L2

ν = ،اللزوجة الكينماتيكيةL2/T

ρµ=ν )١١.١٢(

:حيث ρ =حجم/كثافة السائل، كتلة

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٣٨

دالة خلواص كل من السائل والوسط املسامي، أما وه معامل التوصيل اهليدروليكيإذن والنفاذية اللدنة هـي معامل التوصيل اهليدروليكيمي املؤثرة على خواص الوسط املسا

قـيم منطيـة ) ١١.٣(يوضح اجلدول رقـم . املسامية وتوزيع حجم احلبيبات وشكلها .معامل التوصيل اهليدروليكيخلواص املاء اليت ميكن استخدامها يف معادلة

مـدى اسـتجابة تأثري معامل الناقلية على العمق وعلـى .)١١.٢(شكل رقم التصرف من البئر . نتيجة للضخ من البئر) خمروط االخنفاض(السطح البيزومتري

.يف كال احلالتني املبينة يف الشكل متساوي

قيم قياسية ملواصفات املياه .)١١.٣(جدول رقم

القيم النمطية اخلاصية نكليزيةالوحدات العاملية الوحدات اإل

درجة فهرايت ٦٠ °م ١٥ درجة احلرارة ٣قدم/باوند ٦٢.٤ ٣م/كيلو نيوتن ٩.٨١ الوزن النوعي

٣قدم/سلج ١.٩٤ ٣م/مجك ١٠٠٠ الكثافة ٢قدم)/ث(باوند ٥-١٥×٢.٣٥ ٢م/نيوتن ث ٣-١٠×١.١٥ اللزوجة الديناميكية ث/٢قدم٥-١٥×١.٢١ ث/٢م ٦-١٠×١.١٥ اللزوجة الكيماتيكية

٦٣٩ املياه اجلوفية واآلبار

ليكية اآلبارهيدرويستخدم قانون دارسي لتوضيح عملية تدفق املاء حنو البئر، فكما ورد سابقاً بأن

التصرف النوعي ميكن تقديره بداللة سرعة التدفق، لذا ميكن تعريف التصرف النـوعي :بداللة التدفق الشعاعي حنو البئر من املعادلة التالية

−=dr

dhKq )١١.١٣(

:حيث

dr

dh =من مركز البئر نصف قطريةالضاغط البيزومتري بالنسبة للمسافة ال.

الطبقة احلاملة احملصورة

الظروف العامة لتدفق املـاء يف الطبقـة احلاملـة ) ١١.٣(يبني الشكل رقم hبنفس اجتاه ميل الضـاغط البيزومتـري qالتصرف الحظ بأن اجتاه سرعة . احملصورة

نخفض، على افتراض بأن اجتاه احملور السيين حنو جهة اليمني هـو موجـب وامليـل املاهليدروليكي

dr

dh توزيع الضاغط البيزومتري املقاس ) ١١.٤(يبني الشكل رقم . سالبمن آبار مراقبة يف حالة التدفق الشعاعي حنو بئر ضخ ختترق طبقة حاملة حمصورة، حيث

جتاه الشعاعي حنو اخلارج بأنه موجب واملصطلح مت حتديد االdr

dh موجب ولكن اجتـاهكما هو موضح بإشارة السالب علـى ) أي أنه تدفق شعاعي حنو الداخل(التدفق سالب

) ١١.٤(الحظ أيضاً بأن الشكل رقـم ). ١١.١٣(جهة اجلانب األمين من املعادلة رقم ، كمـا أن السـطح bامل مسك الطبقة احلاملة احملصـورة، يبني بأن املصفاة ختترق ك

.البيزومتري األصلي يف الشكل ميثل السطح البيزومتري قبل بدء الضخ

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٤٠

.ثابتجريان مستقر باجتاه واحد يف طبقة حمصورة بسمك .)١١.٣(شكل رقم

.تثابجريان مستقر باجتاه واحد يف طبقة حمصورة بسمك .)١١.٤(شكل رقم

٦٤١ املياه اجلوفية واآلبار

مقدار حتت ظروف التدفق املستقر تساوي كمية التدفق الشعاعي حنو البئر :تصرف البئر، ويعرب عنها باملعادلة التالية

( )qAQ = )١١.١٤( :حيث

A =مساحة املقطع العرضي للتدفق الرأسي على اجتاه سرعة التدفق.

صرف النوعي مع مالحظة كون اجتاه التـدفق اخلاصة بالت) ١١.١٣(بتطبيق املعادلة رقم ، لذا تصبح املعادلة )أي أن اإلشارة سالبة ألن التدفق الشعاعي حنو الداخل(حنو السالب

:كاآليت) ١١.١٤(رقم

π=dr

dhKrb2Q )١١.١٥(

:حيث

dr

dh = مقـدارها نصف قطريةمتثل امليل اهليدروليكي املقاس عند مسافة r مـن) ١١.١٥(مركز بئر الضخ، بعد ذلك جترى عملية التكامـل للمعادلـة

:ةحسب الشروط احلدودية التالي = hw h عند = rw r

= ho h عند = ro r متثل نصف قطر املساحة الشعاعية حـول roمتثل نصف قطر بئر الضخ و rwحيث أن بإعادة ترتيـب . ي عنده ال ينخفض مستوى الضاغط البيزومتري نتيجة الضخالبئر الذ

وإجراء التكامل حسب الشروط احلدودية سابقة الذكر حنصـل ) ١١.١٥(املعادلة رقم :على ما يلي

dhbK2r

drQ 0

w

0

w

hh

rr ∫π=

∫ )١١.١٦(

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٤٢

( ) ( )[ ] ( )w0w0 hhbK2rlnrlnQ −π=− )١١.١٧(

:بعد إعادة ترتيب هذه املعادلة تصبح كاآليت

−π=

w

o

w0

r

rln

hhbK2Q )١١.١٨(

بأنه نصف قطر دائرة التأثري، ذلك بسبب كون السطح البيزومتـري ال يتـأثر roيعرف

.نتيجة الضخ من البئر بعد هذه املسافةط حسـب بعـض الشـرو ) ١١.١٥(ميكن أيضاً إجراء تكامل للمعادلة رقم

r2و r1احلدودية األخرى، كتلك املعرفة بواسطة آبار املراقبة عند مسـافات شـعاعية :املعادلة التالية هي نتيجة ملثل هذا التكامل). ١١.٤(املبينة يف الشكل رقم

−π=

1

2

12

r

rln

hhbK2Q )١١.١٩(

احلاملـة مبثابة معادلة حتكم جيدة خاصة بالطبقة ) ١١.١٩(تعترب املعادلة رقم

احملصورة، وذلك ألن الفاقد نتيجة التدفق من خالل املصفاة ومسام التربة الداخليـة يف . hwالبئر يؤديان إىل عدم الدقة يف قياس

كي تعرب عن معامل الناقلية للطبقـة ) ١١.١٩(ميكن إعادة صياغة املعادلة رقم :احلاملة على فرض بأن املصفاة ختترق كامل الطبقة كما يلي

( )

−π==

1

2

12 r

rln

hh2

QKbT )١١.٢٠(

٦٤٣ املياه اجلوفية واآلبار

بدالً مـن قيـاس sولكن من الناحية العملية فإنه من األسهل قياس مقدار االخنفاض :بالعالقة التاليةs ميكن التعبري عن ) ١١.٤(من الشكل رقم . الضاغط البيزومتري

hhs 0 −= )١١.٢١(

:كي تصبح بالشكل التايل) ١١.٢٠(ميكن إعادة صياغة املعادلة رقم وعليه

( )

−π=

1

2

21 r

rln

ss2

QT )١١.٢٢(

)١١.٢( رقم مثال

٧ختترق بئر طبقة حاملة حمصورة، مادا من نوع احلصى اخلشن، ومسكهـا معامـل التوصـيل قـيس . امتداد مسك الطبقة احلاملـة متر، البئر جمهزة مبصفاة على

يوم، كما مت /م ١٨٠ساوي يكان من خالل بئر حمفورة يف نفس املنطقة، و اهليدروليكيوأثنـاء عمليـة . متر من بئر الضخ على التوايل ١٢٠و ٢٠حفر بئرين مراقبة على بعد

يوم، فإذا كان معـدل /٣م ٢٧٢٥اختبار البئر مت ضخ املاء بتصرف ثابت مبعدل يساوي متر، وذلك حتت ظروف ١.٢٦متر يساوي ١٢٠مسافة االخنفاض يف بئر املراقبة عند

متر ٢٠املطلوب هو تقدير معدل اخنفاض منسوب املاء عند مسافة تبعد . التدفق املستقر .من البئر

احلل :ميكن احلصول على معدل االخنفاض باستخدام املعادلة التالية

−π=

1

2

21

r

rln

ssbK2Q

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٤٤

( )( )

−π=

m20

m120ln

m26.1sd/m180m0.72d/m2725 13

m26.1d/m4418

d/m2725s

2

3

1 +

=

m 88.1s1 =

الطبقة احلاملة غري احملصورةاملاء األرضي السطح البيزومتري من األعلى يف الطبقة غري احملصورة، سطح حيد

يوضح حركة املاء اجلويف ما بني خزانني مائيني بداخل طبقة ) ١١.٥(فالشكل رقم أن التدفق الفعلي ليس أفقياً، بل أن حاملة غري حمصورة، من هذا الشكل ميكن مالحظة

خطوط السريان تتزاحم فيما بينها عند اقتراا من احلدود الرأسية للجهة اليت سيصل يف الطبقة احملصورة كما هو األفقي التدفق إليها، وهذا النمط ال يشبه ذلك التدفق

).١١.٣(موضح يف الشكل رقم على sه دالة للضاغط البيزومتري وللمسافة يعرف التصرف النوعي يف مثل هذه احلالة بأن

:امتداد سطح املاء األرضي كما يلي

−=ds

dhKq )١١.٢٣(

ه مسـاوٍ عنـد املاء األرضي فيعرف بأنه ذاك السطح الذي يكون الضغط مستوى أما

يتبني ) ١١.٧(، وبالتعويض عن هذه القيمة يف املعادلة رقم P=0للضغط اجلوي، أي أن .بأن الضاغط البيزومتري يساوي ضاغط االرتفاع

h = z )١١.٢٤(

٦٤٥ املياه اجلوفية واآلبار

غري حمصورة حتت ظـروف اجلريـان تدفق املاء يف طبقة .)١١.٥(شكل رقم .املستقر مع وجود حدود رأسية بني خزانني مائيني ذو ارتفاعني خمتلفني

ري يف ضاغط االرتفاع بالنسبة كدالة للتغ) ١١.٢٣(ميكن أن تصاغ املعادلة رقم لذلك :املاء األرضي كما يلي توىللمسافة على امتداد مس

−=ds

dzKq )١١.٢٥(

عندئذ متثل الزاوية احملصورة بني اخلط األفقي وسطح املاء األرضي، فيمكن θفإذا اعتربنا

:بالصيغة التالية) ١١.٢٥(كتابة املعادلة رقم

θ−= sinKq )١١.٢٦(

ds

dzsin =θ )١١.٢٧(

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٤٦

فورشيمر للتصرف-معادلة ديبويبأن احندار املاء األرضي الفعلي ضـمن الطبقـات ) ١٨٦٣(الحظ فورشيمر

، وعلـى ١/١٠٠٠و ١/١٠٠احلاملة بشكل عام بسيط جداً، وغالباً يتراوح ما بـني الفرضيات خاصة بالتدفق يف الطبقات غري احملصورة، واليت تظهر ضوء ذلك اقترح بعض

، وهذا يعرب عن ١/١٠صغرية، أي أن ميل املاء األرضي يكون أقل من θبأن قيم الزاوية .درجات ٦زاوية أفقية مقدارها أقل من

.tanθ باملقدار sinθ ميكن استبدال ) ١١.٢٦(يف املعادلة رقم -أ

)١١.٢٨( dx

dhtan =θ

.وسرعته متجانسة بالنسبة للعمق ،التدفق يف الطبقة اجتاهه يكون أفقي -ب

كان هلذه الفرضيات األثر الكبري يف جعل امليل اهليدروليكي مساوياً ملقدار التغري يف الضاغط البيزومتري باجتاه التدفق مع التغري يف املسافة األفقية، وعليه ميكن إعادة كتابة

:كما يلي) ١١.٢٥(املعادلة رقم )١١.٢٩(

−=dx

dhKq

حنو البئر يف طبقة حاملة غري نصف قطريالتدفق ال) ١١.٦(يوضح الشكل رقم

وبالتعويض . حمصورة، ويوضح أيضاً بأن البئر جمهزة مبصفاة ختترق كامل الطبقة احلاملةمع األخذ بعني االعتبار dx بدالً من drلشعاعية اعن املسافة ) ١١.٢٩(يف املعادلة رقم

بأن امليل اهليدروليكي موجب يف االجتاه الشعاعي حنو اخلارج والتدفق شـعاعي حنـو للتعبري ) ١١.١٥(الداخل، لذا فإن إشارته تكون سالبة، وعليه ميكن إعادة صياغة املعادلة

:كما يلي من البئر Qعن كمية الضخ )١١.٣٠(

π=dr

dhrKh2Q

٦٤٧ املياه اجلوفية واآلبار

تدفق قطري حنو بئر يف طبقة حرة ميتد ملسافة كبرية إذا .)١١.٦(شكل رقم

.جهزت البئر مبصفاة على امتداد عمق الطبقة احلاملة

وإجراء التكامل لنفس الشروط احلدودية اخلاصة ) ١١.٣٠(وبإعادة ترتيب املعادلة رقم :اليت سبق وأن مت تعريفها يف هذا الفصل تصبح املعادلة كاآليتبالطبقة احملصورة

)١١.٣١( dhhK2r

drQ 0

w

0

w

hh

rr ∫π=

∫

:بعد إجراء التكامل وإعادة ترتيب املعادلة حنصل على املعادلة التالية

)١١.٣٢( ( ) ( )

−π=

w

0

2w

20

r

rln

hhKQ

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٤٨

تصبح أكثر مشولية واستخدامها كي) ١١.٣٢(كما أنه ميكن إعادة ترتيب املعادلة رقم وعليه تأخـذ ،r2 و r1 نصف قطريةيف حالة أخذ قياسات من بئر مراقبة عند مسافات

:املعادلة الشكل التايل

)١١.٣٣( ( ) ( )

−π=

1

2

21

22

r

rln

hhKQ

يف الواقع حيدث تسرب رأسي من جدار البئر وبالتايل فإن ارتفاع املاء األرضي احملسوب

، لـذا )١١.٥أنظر الشكل رقم ( أقل من الواقع الفعلييكون ) ١١.٣٣(قم املعادلة ربمن البئر دقيقة لتقدير توزيع الضاغط البيزومتري بالقرب غري معادلة هيفإن هذه املعادلة

-نتيجة لكثرة عناصر التدفق الرأسي اليت ختالف متطلبات فرضـيات معادلـة ديبـوي ) ١١.٣٣( و) ١١.٣٢(ن كال املعـادلتني بأ أثبت Hantush) 1964(ولكن . فورشيمر

,Marino and Luthin( من القيمة املقاسة ٪٢ - ٪١دقيقتني يف حساب التصرف بنسبة

أكرب rأي أن ( r>1.5hoاليت تكون فيها بأن املسافات Bear (1979)وقد أوضح ). 1982توزيـع دقيقة يف حساب) ١١.٣٣( املعادلة رقم تكون) من ارتفاع التدفق مبرة ونصف

.الضاغط البيزومتريميكن من الناحية العملية حساب معامل الناقلية للطبقة احلاملة غري احملصـورة

مبتوسط مسك اجلزء املشبع من الطبقة احلاملة اهليدروليكيمعامل التوصيل بواسطة ضرب جيـب أن يكـون ). Bear, 1979(وذلك على ضوء القياسات املأخوذة من آبار املراقبة

خنفاض قليالً بالنسبة لسمك اجلزء املشبع من الطبقة احلاملة غري احملصورة لغرض تطبيق اال .هذه الطريقة

٦٤٩ املياه اجلوفية واآلبار

)١١.٣( رقم مثالغري أنه خيص حالة الطبقة احلاملة غري ١١.٢هذا املثال يشبه املثال السابق رقم

يدروليكيـة تتكون مادة الطبقة غري احملصورة من احلصى اخلشن، موصليتها اهل. احملصورةجراء بعض التجارب على آبار يف إيوم، مت احلصول على هذه القيمة من /م ١٨٠تساوي

متر فوق حدود ٥٠وكان مستوى املاء االستاتيكي قبل بدء الضخ . نفس الطبقة احلاملةيـوم كـان /٣م ٢٧٢٥الطبقة الصماء اجلامثة أسفل الطبقة احلاملة، وعند الضخ مبعدل

كم يكـون . م١.٢٦م من مركز البئر يساوي ١٢٠عد مسافة معدل االخنفاض على ب متر من بئر الضخ؟ ٢٠االخنفاض يف بئر مراقبة يقع على مسافة

احلل :تستخدم املعادلة التالية اخلاصة بالطبقات احلاملة غري احملصورة

( ) ( )

−π=

1

2

21

22

r

rln

hhKQ

:حيول االخنفاض إىل ضاغط بيزومتري كما يليshh 0 −=

m26.1m0.50shh 202 −=−= m74.48h2 =

:بالتعويض عن هذه القيم يف املعادلة حنصل على

( ) ( ) ( )

−π=

m20

m120ln

hm74.48d/m180d/m2725

21

23

( ) ( )

π−=

m20

m120ln

d/m180

d/m2725m74.48h

322

1

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٥٠

( ) m95.2367h 21 =

m65.48h1 =

:حيسب مقدار االخنفاض املتوقع كما يلي

m65.48m00.50hhs 101 −=−=

m35.1s1 =

تعليق على مستوى التحليلاخلاصة بالتدفق حنو اآلبار يف الطبقـات احلاملـة اهليدروليكية إن التحليالت

نظم واضحاحملصورة وغري احملصورة اليت تناوهلا هذا الفصل هي أساسية، وتشتمل بشكل موصليتها اهليدروليكية مل يتناوهلا هـذا فمثالً، النظم املتباينة يف . تدفق املياه اجلوفية فقط

الفصل، ومل يتناول أيضاً النظم اليت قد تتداخل مع خطوط سريان التدفق حنو البئر مثـل اآلبار املتقاربة اليت تتداخل فيها خماريط االخنفاض أو التدفق من بعض ااري اليت تؤدي

تتعامل املعادالت السابقة . البئرإىل بعض املعوقات احلدودية يف حالة التحليل للتدفق حنو أيضاً مع حالة اجلريان املستقر الذي قد يستغرق وقتاً طويالً للوصول إىل هذه احلالـة يف

.الطبقات احلاملة احملصورةمت تناول هذه املواضيع وغريها بدرجات متفاوتة من التعقيد يف مراجع أخـرى

Todd, 1980; Marino and(ياه اجلوفية متخصصة يف التحليالت اهليدروليكية لنظم تدفق امل

Luthin, 1982; bear, 1979; Freeze and Cherry, 1979.( دف املواضيع اليت متت مناقشتها ضمن هذا الفصل إىل تطوير فهـم واضـح

للتحاليل األساسية للتدفق حنو اآلبار حبيث يتمكن القارئ من مواصلة تطبيق هذه املفاهيم يف حسابات حجم اآلبار، وتصميم مصفاة البئر، واختبار وفحـص يف الفصول القادمة

فاملفاهيم ومعادالت التحكم اليت ورد ذكرها ضمن سياق هذا الفصـل قـد مت . اآلباراختبارها ومقارنتها مع النتائج احلقلية كي تصبح صاحلة لالستخدام على نطاق واسـع

٦٥١ املياه اجلوفية واآلبار

قل من مصادر املياه اجلوفية، كمـا حلل املشاكل املتنوعة ذات العالقة بتجهيز املاء يف احلأا قد تستخدم بثقة عالية حلاالت التدفق البسيطة، أما بالنسبة لتحليل مصـادر امليـاه اجلوفية على نطاق جغرايف شاسع أو لنظم أكثر تعقيداً أو اليت تكون فيها حالة اجلريـان

تلـك الـيت مت غري مستقر جيب عندئذ أن تستخدم هلا طرق حتليل أكثر تعقيـداً مـن .استعراضها ضمن هذا الفصل

طرق حفر اآلبار وإنشاؤها ١١.٣

طرق احلفرطرق احلفر املختلفة اليت ميكن استخدامها حسب ) ١١.٤(ل رقم دويوضح اجل

قدمياً كانت اآلبار حتفـر . نوع التكوين اجليولوجي وأعماق اآلبار وأقطارها وإنتاجيتهاحليوانية، وهذه الطرق ما زالت تستخدم يف بعـض بأدوات بسيطة وباستخدام القدرة ا

تكون اآلبار اليت حتفر يدوياً أقطارها كبرية ). ١١.٧الشكل رقم (املناطق لغاية يومنا هذا كي تستوعب أثناء احلفر حفار أو أكثر، كما أا تكون ضحلة العمق ألنه من الناحيـة

ففي مثل . املاء األرضي بكثري العملية يستحيل االستمرار باحلفر لعمق أدىن من مستوى . هذه اآلبار تكون عادة سعة الضخ منها حمدودة من حيث معدل التدفق وزمن الضـخ

فاآلبار احملفورة يدوياً جيب أن تترك لعدة ساعات بعد كل عملية ضخ كي تتاح الفرصة اليـوم ثانية للمياه للتدفق حنو البئر، وأحياناً ال ميكن الشروع يف ضخ املياه منـه إال يف

هذا النوع من اآلبار عادة ال تستغل الكفاءة اهليدروليكية اخلاصة خبواص الطبقـة . التايل . احلاملة واإلمكانات اجليدة يف اخنفاض املاء يف اآلبار العميقة

الطرق السائدة املستخدمة يف حفر آبار الري متوسطة احلجم والكـبرية هـي تعد الطرق السلكية من النوع الوقائي، بينما . ةالطرق السلكية، وحفارة الطني، والدوار

الطرق الطينية والدوارة حتتاج إىل رؤوس حفر مع توفر مياه إلزاحة املواد احملفورة مـن بينما تعتمد الطريقة الدوارة الوقائية على احلفر بواسطة الـدق بصـدمات . حفرة البئر

ري شائعة االستخدام يف آبـار هذه الطريقة غ. متعاقبة تزود من خالل سلك احلفر الدوار

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٥٢

ختتلف الطرق السلكية والدوارة يف إمكانية استخدامها حسب نوعيـة التكـوين . الري ، أمـا اجلـدول رقـم )١١.٤(اجليولوجي وقطر البئر كما هو موضح يف اجلدول رقم

يبني بعض املعلومات اإلضافية خاصة بطرق احلفر املعمول ا وكذلك السرعة ) ١١.٥(فيما يلي شرح لألمور األساسـية . لحفر ملدى واسع من التكوينات اجليولوجيةالنوعية ل

.ألهم ثالثة طرق شائعة االستخدام يف حفر آبار الري

بئر ذات قطر كبري حمفورة يدوياً يف وسط تونس .)١١.٧(شكل رقم

٦٥٣ املياه اجلوفية واآلبار

)U.S. Conservation Service, 1969ن ع. (طرق حفر اآلبار وتطبيقاا .)١١.٤(جدول رقم

الطريقة

املادة األفضل

ارتفاع املـاء األرضي للمادة

األفضل، م

أقصى عمق معتاد، م

مدى القطر االعتيادي

سم

مادة التغليف االعتيادية

املســـتخدم بشكل مألوف

النتاجيةا يوم/٣م

مالحظات

احلفر برمية يدوية

طني، سلت، رمل، احلصى سم٢أقل من

حملي، ائح معدنيةصف ٢٠ - ٥ ١٠ ٩ - ٢ صرف

. فعالة جداً يف اختراق الطني وإزالته ٢٥٠- ١٥. سم٢حمددة باحلصى بقطر أكرب من

حباجة إىل تغليف إذا كانـت املـادة رخوة

القدرة برمية

طني، سلت، رمل، احلصى

سم٥أقل من

خرسانة، فـوالذ أو ٩٠ - ١٥ ٢٥ ١٥ - ٢أنبوب من احلديـد

املطاوع

حملي، ري، صرف

سـم، أو ٥حمددة باحلصى أكرب من ٥٠٠- ١٥ .كما يف طريقة الربمية اليدوية السابقة

آبار مدقوقةيدوياً، باهلواء،

رقةباملط

سلت، رمل، حصى أقل من

سم٥

حملي، أنبوب وزنه قياسي ١٠ - ٣ ١٥ ٥ - ٢ صرف

مناسبة ألعماق املاء األرضي الضحلة ٢٠٠ - ١٥ .بدون وجود حصى كبري احلجم

آبار البثق، حفارة خفيفة نقالة

ــلت، ســـرمل،حصى أقل

سم٢من

حملي، أنبوب وزنه قياسي ٨ - ٤ ١٥ ٥ - ٢ صرف

ألعماق املاء األرضي الضحلة مناسبة ١٥٠ - ١٥ .بدون وجود حصى كبري احلجم

آبار حمفورة أداة سلكية

غري متماسكة ومتماسكة ــطة متوسـ

الصالبة وصخر صلب

فوالذ أو أنبوب من ١٦ - ٨ ٤٥٠ غري حمددة بعمق احلديد املطاوع

مجيع االستخدامات

تتطلـب . فعالة الستكشاف امليـاه ١٥٠٠٠- ١٥جمهزة . يف حالة املادة الرخوة تغليف

بوعاء حلمل الطني وقضيب جمـوف برأسه الطواحني حلفر الرسـوبيات

غري املتماسكة .الدقيقة إىل املتوسطة

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٥٤

)U.S. Conservation Service, 1969ن ع. (طرق حفر اآلبار وتطبيقاا .)١١.٤(جدول رقم تابع

الطريقة

املادة األفضل

ارتفاع املاء ضي للمادة األر

األفضل، م

أقصى عمق معتاد، م

مدى القطر االعتيادي

سم

مادة التغليف االعتيادية

املستخدم بشكل مألوف

االنتاجية يوم/٣م

مالحظات

ــلت، الدورانية ســـ رمل،حصى

سم؛ ٢أقل من صخورلينة إىل

صلبة متماسكة

فوالذ أو أنبوب من ٤٥ - ٨ ٤٥٠ غري حمددة بعمق احلديد املطاوع

يع مج االستخدامات

١٥ -١٥٠٠٠

طريقة سريعة يف مجيع احلاالت مـا عادة ال حتتاج . عدا للصخور الصلبةفعالة ملتسرب . إىل تغليف أثناء احلفر .احلصى احمليط باآلبار

الدوران العكسي

ســلت، رمــل، حصى

.كبري وصغري

فوالذ أو أنبوب من ١٢٠ -٤٠ ٦٠ ٣٠ - ٢ احلديد املطاوع

الري، ي،صناع

بلدية

٢٥٠٠ -٢٠٠٠٠

فعال يف الرسوبيات غري املتماسـكة إىل متماسكة جزئيـاً ذات ثقـوب

حتتاج إىل كميـات . أقطارها كبرية فعالة ملتسرب . كبرية من املاء للحفر .احلصى احمليط باآلبار

الدورانية والنقر

ــلت، ســـ رمل،حصى

سم؛ ٥أقل من صخور لينة إىل

صلبة متماسكة

فوالذ أو أنبوب من ٥٠ - ٣٠ ٦٠٠ بعمقغري حمددة احلديد املطاوع

الري، صناعي، بلدية

٢٥٠٠ -١٥٠٠٠

. تستخدم اآلن يف التنقيب عن الزيتتستخدم كال الطـريقتني الدورانيـة

، وتـزال )احلفـر بـاهلواء (والنقر ميكـن أن . املخلفات بواسطة اهلواء

.تكون اقتصادية آلبار املياه العميقة

٦٥٥ املياه اجلوفية واآلبار

ـ . (أداء طرق احلفر يف خمتلف التكوينـات اجليولوجيـة .)١١.٥(جدول رقم Speedstarن ع

Division( طريقة احلفر

طريقة الطريقة الدوارة الطريقة السلكية نوع التكوينالنقر الدوراين

ال يوصى سريعة صعبة كثبان رملية = = صعبة رمل مفكك وحصى

صعبة ما عدا يف الشريط الرقيق، رمل رخو تطلب سلك إلدخال األنبوبي

= =

صخور مفككة يف طبقات طميية أو عروق من صخور جليدية

صعبة، بطيئة ولكن يسيطر عليها بإدخال األنبوب

صعبة وكثرياً ما تكون مستحيلة

=

= سريعة بطيئة طني وسلت = = سريعة طبقات من الصلصال الصلب = = بطيئة طبقات من الصلصال اللزج

= = سريعة ن الصلصال اهلشطبقات م = بطيئة بطيئة حجر رملي ضعيف التماسك

= = = حجر رملي قوي التماسك = = سريعة عقد من صخور صوانية

سريعة سريعة = صخور كلسية = بطيئة = صخور كلسية مع عقد صوانية

= = صخور كلسية متشققة عبةصبطيئة إىل = صخور كلسية متكهفة

سريعة سريعة = دولوميت، حيتوي على الرخام = بطيئة =طبقات رقيقـة مـن البازلـت

سريعة = بطيئة طبقات مسيكة من البازلت = = = صخور متحولة

= = = الغرانيت

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٥٦

الطريقة السلكيةية املوقع لتفتيت مادة تعتمد هذه الطريقة الوقائية على ارتطام رأس احلفارة بأرض

التكوين مث إزالتها من احلفرة، جتهز الصدمة على أرضية احلفرة من خالل سلك معدين رسم ) ١١.٨(يبني الشكل رقم . معلق بواسطة بكرات الذي يرفع وخيفض على التوايل

توضيحي حلفارة سلكية منطية تشتمل على رأس احلفارة، وساق احلفارة، وأجزاء .صورة حلفارة سلكية منطية) ١١.٩(ة احلبل، كما ميثل الشكل رقم التصادم، وجلب

ن ع(رسم ختطيطي يبني آلة احلفر السلكية ومعداا .)١١.٨(شكل رقم

Marino and Luthin, 1982(

٦٥٧ املياه اجلوفية واآلبار

.أورغن-آلة حفر سلكية يف املوقع بوادي والالميت .)١١.٩(شكل رقم

ألجزاء التكوين، وهو عادة مصنوع يقوم رأس احلفارة بالتقطيع الفعلي عادة

م، تعتمد درجة حدا ٢.٥و ١الوزن، يتراوح طوله ما بني ةثقيل يةديدحمن مادة تعمل جلبة احلبل على ربط السلك باحلفارة . على مدى صالبة التكوين الذي تفتته

لحفارة بالدوران حبرية، وأثناء عملية لاألنبوب الذي يسمح بداخلباستخدام ممسك األسفل فإن فعل الدوران احملوري العشوائي يؤمن دفعها إىل احلفارة إىل األعلى و حبس

تكوين حفرة دائرية الشكل بواسطة رأس احلفارة، كما أن وجود املاء يعد ضرورياً للغاية بداخل احلفرة لغرض مزج املادة الرخوة وحتويله إىل مالط سائل، قد يكون مصدر املاء

.أو يتم ضخه يف احلفرة من اخلارجمن املاء األرضي،

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٥٨

وبعد اختراق التكوين مبتر واحد تقريباً جيب إزالة خملفات احلفر، مث يرفع سلك احلفارة من احلفرة ويدخل بدله أنبوب إفراغ أو مضخة الرمل باستخدام خط الرمل كما

٩ و ٣يتراوح عادة طول أنبوب اإلفراغ ما بني ). ١١.٨(هو مبني يف الشكل رقم جتاه واحد، وعند إدخاله يف ذو إ) عدم رجوع(إقفال متر، جمهز من األسفل مبحبس

احلفرة يفتح احملبس باجتاه واحد نتيجة قوة السائل املسلط إىل األعلى فيمتلئ أنبوب بواسطة احململ مبادة القطع، مث يسحب إىل األعلى خارج احلفرة )الوحل( التفريغ باملالط

تشبه مضخة الرمل أنبوب التفريغ ما عدا أا حتتوي على مكبس . رغأنبوب الرمل، مث يف .تعد مضخة الرمل أكثر فاعلية يف إزاحة خملفات احلفر. يعمل على سحب املالط بداخله

تتطلب احلفرة تغليفها مبصفاة على امتداد عمق البئر يف التكوينات غري ى املصفاة باستخدام املماسك املتماسكة املعرضة إىل التجويف، أما عملية الطرق عل

. امللحقة بساق احلفارة يؤدي إىل ضرورة إنزال املزيد من أطوال املصفاة بداخل البئر .ميكن وقاية املصفاة من التلف بتجهيزها مبلحقات خاصة من األسفل واألعلى

ميكن أن تستخدم احلفارة السلكية يف مجيع أنواع التكوينات على الرغم من أا سبياً يف التكوينات غري املتماسكة مثل الرمل أو الصخور الرملية أو يف الطبقات بطيئة ن

ميكن استخدام هذه الطريقة . شديدة التماسك مثل صخور اجلرانيت أو الصخور املتحولةحلفر اآلبار الضحلة أو العميقة بأقطار خمتلفة على الرغم من أا أكثر مالئمة لآلبار

م اليت تتراوح أقطارها ما بني املتوسطة والكبرية ٥٠ق األقل من الضحلة نسبياً أو لألعماحتتاج هذه الطريقة إىل وجود قليل من املاء أثناء عملية احلفر، كما أن .سم ١٥ابتداًء من

تكلفة املعدات ا أنمكأن تنفذ بدقة خالل أعمال احلفر، ميكن عملية جس احلفرةتكوينات تعد متواضعة إذا ما قورنت مع طرق األولية وأعمال احلفر لكثري من أنواع ال

.احلفر الدوارة

٦٥٩ املياه اجلوفية واآلبار

الطرق الدوارةإن مبدأ عمل كال الطريقتني الدوارتني، الطينية واهلوائية،وهيدروليكيتهما

متشاة، غري أن الفرق الرئيس بينهما هو أن نوع السائل املستخدم يف عملية احلفر إما يصنع الطني الصناعي بواسطة مزج مادة . أن يكون من الطني الصناعي أو هواء

البنتونايت مع املاء، علماً بأن ليونة الطني ختتلف حسب كثافة خملفات احلفر املراد إزالتها . من احلفرة ، فاجلزيئات األثقل وزناً حتتاج إىل طني يكون فيه تركيز البنتونايت عايل

رحها يف هذا اجلزء من لكون خطوات عمل طريقيت احلفر الدوارة متشاتني سيتم ش .الفصل

تشتمل طريقة احلفر الدوارة على أجزاء رئيسية مثل مضخة لضغط السائل، وأنابيب حفر لنقل السائل املضغوط، ورأس حفارة جموفة لتفتيت مكونات التكوين ومترير طني احلفر، وحوض ترسيب يسمح بتجمع املخلفات احململة بالطني وترسبها فوق

حالة احلفر بالطريقة الدورانية االعتيادية يجرب سائل احلفر املضغوط بأن أما يف. أرضيتهمير من خالل رأس احلفارة مباشرة بعد بدء احلفر ومحل املخلفات إىل األعلى من خالل

بعد ضخ هذه املواد إىل اخلارج . الفراغ احملصور ما بني أنابيب احلفارة وجدران احلفرةمن املخلفات بواسطة مرور طني احلفر يف جمموعة يكون بذلك قد أزيل جزء كبري

ميثل الشكل رقم . أحواض الترسيب، مث بعد ذلك يعاد تدوير طني احلفر بواسطة املضخة) ١١.١٢(و )١١.١١(رسم ختطيطي يوضح طريقة احلفر، أما األشكال رقم ) ١١.١٠(

بشكل عام .فهما ميثالن صور فوتوغرافية للحفارة الدوارة وحوض الترسيب املزدوجميكن حفر اآلبار باستخدام طريقة الطني الدوارة دون استخدام مصفاة للبئر حىت يف حالة التكوينات غري املتماسكة نتيجة للضاغط اهليدروليكي الناشئ بداخل احلفرة الذي مينع

.حدوث التجويفالذي يتم حفره، ألرضييعتمد اختيار رأس احلفارة على صالبة التكوين ا

رأس حفارة دوارة مكونة من ثالثة خماريط، رأس احلفارة ) ١١.١٣(الشكل رقم يوضح وساقها وأنبوب احلفر فيها مجيعها جمهزة بوصالت مسننة، وعادة تصنع أنابيب احلفر من

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٦٠

مم أو أكثر، كي تؤمن هذه ٨.٥٦مادة احلديد عالية الصالبة، ومعدل مسك جدراا يدار كل. فة القوى املسلطة عليه خالل عملية احلفراملتانة قدرة األنبوب على حتمل كا

من سلك احلفر ورأس احلفارة إما بتدوير القاعدة الدوارة املوجودة يف أسفل احلفارة أو ) ١١.١٠(الرسم التخطيطي يف الشكل رقم . تدوير الرأس الدوار من أعلى سلك احلفارة

توضح يف بعض ) ١١.١١(ل رقم يوضح القاعدة الدوارة، بينما احلفارة املبينة يف الشك .املناطق رأس الدوار

رسم ختطيطي حلفارة دورانية طينية ومعداا الالزمة .)١١.١٠(شكل رقم

)Marino and Luthin, 1982ن ع. (للتشغيل

٦٦١ املياه اجلوفية واآلبار

. صورة حلفارة دورانية يف املوقع بوسط تونس .)١١.١١(شكل رقم

)Cuenca, 1986ن ع(

رسيب ثنائي الوظيفة يستخدم يف احلفر الدوراين حوض ت .)١١.١٢(شكل رقم

)Cuenca, 1986ن ع. (للطني

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٦٢

ثالثية تستخدم للطحن خالل طبقة -رأس حفارة خمروطية .)١١.١٣(شكل رقم

. الطني بطريقة احلفارة الدورانية

ية كما رضتعترب طريقة احلفر الدوارة سريعة نسبياً يف العديد من التكوينات األ ، ميكن معاجلة الطبقات املتعاقبة من املواد الرخوة ) ١١.٥(اجلدول رقم هو موضح يف

والصلبة املوجودة يف احلفرة بفاعلية أكرب بطرق احلفر الدوارة مقارنة بالطرق السلكية، ولكن من الصعب احلصول على عينات متثل التكوين بسبب كون املادة تتهشم بسهولة

. ختلفة وامتزاجها بسائل احلفر وتداخلها فيما بينهاخالل عملية حفر وتقطيع الطبقات املتتطلب طريقة الدوران الطينية إىل كميات مائية كبرية نسبياً مقارنة مع الطرق السلكية، خاصة يف التكوينات الصخرية و الصخور املتصدعة، كما متت اإلشارة إليه يف اجلدول

احلجر اجلريي املتكهف تكون بطيئة بأن احلفر بالطريقة الدوارة الطينية يف ) ١١.٥(رقم فالطرق الدوارة اهلوائية قد . أو قد تكون مستحيلة نتيجة لتسرب السائل إىل باطن احلفرة

تكون أكثر مالئمة للتكوينات اليت ال تناسبها طريقة الدوران الطينية، ألن هذه الطريقة .قد تستخدم سائل رغوي بدالً من سائل احلفر

٦٦٣ املياه اجلوفية واآلبار

يالت على الطريقة الدورانية االعتيادية حيث أصبحت لقد أجريت بعض التعدتعمل طريقة الدوران العكسي . تشتمل على طرق الدوران العكسي وطرق احلفر بالدق

بنفس املبادئ األساسية للطريقة الدوارة االعتيادية، غري أن سائل احلفر يدور حنو األسفل وب احلفر مث يضخ إىل اخلارج من خالل الفراغ الدائري احملصور بني جدار احلفرة وأنب

بواسطة مضخة السحب، هذه الطريقة تناسب حفر اآلبار ذات األقطار الكبرية يف . التكوينات غري املتماسكة

هو استحداث صدمات مؤثرة جتعل الدوارة إن مبدأ عمل طريقة احلفر بالدق فارة إىل رأس احلفارة بأن حيطم التكوين،تنتج هذه الصدمات نتيجة لرفع سلك احل

األعلى وإسقاطه حنو األسفل، إما يف حالة التكوينات الصلبة أو وجود مواد صلبة يف التكوين اليت يصعب حفره بالطريقة الدوارة ميكن استخدام طرق خاصة ملثل هذه

طريقة احلفر بالدق الدوارة ال تعترب سريعة مقارنة مع الطريقة الدوارة و. التكويناتيوضح طريقة الدق الدوارة يف التكوينات اجليولوجية ) ١١.٥(رقم االعتيادية، اجلدول

.املختلفة

معايري اختيار حجم البئر واملصفاة ١١.٤ طرق تنفيذ اآلبار توجد ثالث طرق أساسية مستخدمة يف تنفيذ اآلبار كما هو موضح يف الشكل

ظام يف التكوينات ، يف النوع األول تكون احلفرة غري مبطنة، يتبع هذا الن)١١.١٤(رقم يف هذه احلالة يكون . املتماسكة وطبيعة مادا مستقرة غري قابلة لاليار بداخل البئر

.نصف قطر البئر مساوٍ إىل نصف قطر احلفرةأما يف احلالة الثانية تتم عملية تنفيذ حفر البئر يف التكوينات غري املتماسكة، لذا

ربة الطبقة احلاملة بداخل البئر، يف هذه احلالة جيب أن تبطن البئر ملنع حدوث ايار ت أيضاً يوضح الشكل رقم. يكون نصف قطر البئر مساوي إىل نصف قطر احلفرة

بأنه يف حالة تساوي التصرف يوجد هناك فاقد إضايف يف الضاغط نتيجة ) ب ١١.١٤(

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٦٤

على نوع مصفاة يعتمد مقدار الفاقد . لضاغط االحتكاك بسبب تدفق املاء عرب املصفاة .البئر وطبيعة تصميمها

بئر مبطنة باحلصى، يف ) ١١.١٤(متثل احلالة الثالثة املوضحة يف الشكل رقم سم، وهذا الغالف يؤدي إىل ٥هذه احلالة تغلف املصفاة بطبقة من احلصى بسمك

زيادة النفاذية ضمن منطقة البئر، وبالتايل تقلل من مقدار االخنفاض عند نفس معدل الغالف احلصوي هذا يؤمن ثبات التربة احمليطة باملصفاة، وبالتايل . تصرف من البئرال

تسهل من عملية تصميم املصفاة، ولكنه من الصعب حتديد نصف قطر البئر املغلف مبادة ولكن الطريقة شائعة االستخدام هي حتديد نصف القطر الفعال بواسطة مد خط . احلصى

الشكل رقم ( نظريإىل أن يقطع منحين االخنفاض ال أفقي يبدأ من مستوى االخنفاضغالباً ما يكون نصف القطر الفعال أكرب من نصف قطر البئر يف حالة زيادة . ( ج١١.١٤

سياق هذا نفاذية الطبقة احلاملة ااورة للبئر أثناء عمليات التطوير، ستناقش الحقاً يف .اآلبار )تنمية( كيفية تطويرالفصل

مغلفة، حفرة غري ) أ: (طرق تنفيذ اآلبار يف طبقة حمصورة .)١١.١٤(شكل رقم

)Bear, 1979ن ع. (بئر حماط باحلصى ( ج(بئر جمهز مبصفاة، ) ب(

٦٦٥ املياه اجلوفية واآلبار

مربرات جتهيز اآلبار باملصايفح أن نوعية مادة املصفاة وتصميمها يؤثران على منسوب يضتولقد سبق

ب عليه أثناء الضخ، لذا ترافق هذه العملية فاالخنفاض ال بد من التغل. االخنفاض يف البئرتكلفة إضافية عند كل عملية تشغيل للبئر، فإنه ملن الواضح متاماً بأنه ميكن تقليص تكلفة

. تشغيل البئر إذا ما مت تقليل معدل االخنفاضيرتبط االخنفاض مباشرة مبقدار فاقد االحتكاك عرب املصفاة، فهو يعترب دالة ملربع

ففي حالة ثبات التصرف وطول املصفاة والقطر فإن سرعة . فق حنو البئرسرعة التدالتدفق حنو البئر تكون دالة ملساحة فتحات املصفاة، أي ذلك اجلزء املخرم من املصفاة الذي مير من خالله السائل، إن زيادة نسبة مساحة الفتحات يقلل من سرعة السائل

.ثبوت العناصر األخرى وبالتايل يقل مقدار فاقد الضاغط يف حالةتستخدم عدة أنواع من املواد يف صناعة املصفاة، وكذلك ختتلف أشكال

فتحاا، فمنها على هيئة شقوق طولية موزعة على جدراا، مت عملها بواسطة مشعل اللحام، ومنها أيضاً على هيئة فتحات دائرية، مت خترمي جدران املصفاة بواسطة أدوات

كون شكل الفتحات أشبه بفتحات التهوية يف أجهزة التربيد، كما أا حادة جداً، وقد يوبالعودة ملا جاء . قد تكون على هيئة سلك ملفوف حول إطار طويل ذو مسك متجانس

يف الفقرة السابقة بأن االخنفاض يقل كلما زادت نسبة مساحة الفتحات يف حالة ثبوت الذي يوضح مقارنة لنسبة مساحة ) ١١.١٥(العناصر األخرى وباالستعانة بالشكل رقم

الفتحات لثالثة أنواع من املصايف، من هذا الشكل ميكن مالحظة بأن املساحة املفتوحة يف حالة السلك امللفوف أكرب من سبعة أضعاف املساحة الناجتة من املصفاة املزودة

املصايف ضعف للمساحة املفتوحة يف حالة ٢١بفتحات أشبه بفتحات التهوية، وأكثر من املزودة بالشقوق الطولية، ينتج عن هذا خفض معنوي يف معدل االخنفاض يف حالة ثبوت التصرف ونوع الطبقة احلاملة عند استخدام مصفاة من النوع اهز بفتحات أشبه

ما تبقى من هذا اجلزء من الفصل سوف يركز على . بفتحات التهوية أو الشقوق الطولية

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٦٦

ها للمصفاة من النوع السلكي امللفوف، ألنه يزيد من الكفاءة املواصفات الالزم توفر .اهليدروليكية واالقتصادية للمصفاة يف آبار الري

تصنع عادة املصايف السلكية امللفوفة بواسطة لف سلك حول هيكـل معـدين ، تثبت حبيـث تواجـه Vطويل، تكون فتحات هذا النوع من املصفاة على هيئة شكل

مح جلزيئات الطبقة احلاملة اليت تكون أقطارها مساوية أو أقـل مـن مركز البئر مما يس أقطار الفتحات من الدخول يف املصفاة، مث تزال هذه اجلزيئات خالل عمليـة تطـوير

كما أن نفاذية الطبقة احلاملة احمليطة باملصفاة مباشرة قد تزداد، وهذا ينتج . اآلبار )تنمية( .ملاء ااور للبئرعنه تقليل يف معدل اخنفاض منسوب ا

.رسم يوضح مقدار مساحة الفتحات لثالثة أنواع خمتلفة من مصايف اآلبار .)١١.١٥(شكل رقم

مواصفات غالف البئر وأبعاد املصفاة

تعترب أبعاد غالف البئر الفعلية مبثابة دالة لعوامل خمتلفة كثرية، مثل امتداد الطبقة يف الطبقات احلاملة غري احملصورة، وتوزيع جزيئات احلاملة، ومعدل االخنفاض املتوقع

للطبقة احلاملة، والتصرف املطلوب معامل التوصيل اهليدروليكيالتربة للطبقة احلاملة، ووغالباً ما يعتمد االختيار النهائي ألبعاد املصفاة على مقدار التدفق بني . ضخه من البئر

.للطبقة احلاملة وتكلفة املصفاة )ةالفيزيائي( الطبيعية صائصالتصرف الالزم، واخل

٦٦٧ املياه اجلوفية واآلبار

على مواصفات غالف البئر املوصى باستخدامها، ) ١١.٦(يشتمل اجلدول رقم يوضح اجلدول أيضاً القطر . وكذلك على أبعاد املصفاة اليت تعترب دالة للتصرف من البئر

مناقشة سيتم الحقاً. التقرييب الالزم املالئم للمضخة الذي ميكنه من ضخ التصرف الالزمميكن ) ١١.٦(من اجلدول رقم . اآلبار ضمن هذا اجلزء من الفصل) تنمية(طرق تطوير

مالحظة بأن قطر املصفاة أقل من قطر الغالف كي يسمح بإدخال املصفاة من خالل .الغالف إىل املوقع املقابل لسطح املاء يف الطبقة احلاملة

U.S. Bureau ofن ع. (املوصى اأقطار غالف اآلبار واملصايف .)١١.٦(قم جدول ر

Reclamation, 1977( قطر الغالف السطحي

احلد األدىن لتغليف البئر إنتاجية املضخة

آبار مطورة طبيعياً

احلد األدىن لقطر آبار مغلفة باحلصى التغليف

)سم( )سم(قطر التغليف )يوم/٣م(٥ ٤٥ ٢٥ ١٥ >٢٧٠ ١٠ ٥٠ ٣٠ ٢٠ ٦٨٠- ٢٧٠ ١٥ ٥٥ ٣٥ ٢٥ ١٩٠٠- ٦٨٠

٢٠ ٦٠ ٤٠ ٣٠ ٤٤٠٠- ١٩٠٠ ٢٥ ٦٥ ٤٥ ٣٥ ٧٦٠٠- ٤٤٠٠ ٣٠ ٧٠ ٥٠ ٤٠ ١٤٠٠٠- ٧٦٠٠

٣٥ ٨٠ ٦٠ ٥٠ ١٩٠٠٠- ١٤٠٠٠ ٤٠ ٩٠ ٧٠ ٦٠ ٢٧٠٠٠- ١٩٠٠٠

يعتمد طول الغالف على سرعة الدخول املسموح ا، وكذلك علـى مسـك

كذلك على التصرف الالزم الطبقة احلاملة، ومساحة فتحات املصفاة لكل وحدة طول، وإن فتحات املصفاة الفعلية قد تقلص إىل النصف بسبب االنسداد الناتج مـن . من البئر

وكذا البكتريا حترك جزيئات الرمل واحلصى واملواد العالقة احملمولة بالسائل حنو املصفاة عادة يراعى عند اختيار سرعة دخول السائل بأن تكون مناسبة للحـد مـن . املتكونة

االنسداد ومنع تكون القشرة، فاملواد العالقة واحملمولة تترسب عـادة نتيجـة للتفاعـل

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٦٨

. الكيماوي وزيادة سرعة التدفق والنقص يف الضغط أثناء مرور السائل مـن املصـفاة عامـل التوصـيل املسموح ا كدالـة مل ات الدخوليبني سرع) ١١.٧(اجلدول رقم املسموح ا وأكثر حتفظاً اتجد هناك بعض السرعللطبقة احلاملة، كما تو اهليدروليكي

عامل التوصيل اهليـدروليكي ملوألي قيمة ث/سم ٣السرعة مما هو عليه يف اجلدول مثل ) National Water Well Association, 1981(يـوم /م ١٢٠اليت قد تساوي أو أكرب من

.تطرفاً كي متثل أشد احلاالت ث/سم ٣الفصل ستستخدم أقصى سرعة هذا ففي ) Walton, 1962ن ع. (قيم سرعة دخول املاء من خالل الفتحات .)١١.٧(جدول رقم

سرعة الدخول خالل فتحات املصفاة للطبقة احلاملة معامل التوصيل اهليدروليكي )دقيقة/قدم( )ثانية/سم( )٢م/يوم/الونج( )يوم/م(

٢ ١ >٥٠٠ >٢٠ ٣ ١.٥ ٥٠٠ ٢٠ ٤ ٢ ١٠٠ ٤٠ ٦ ٣ ٢٠٠ ٨٠ ٨ ٤ ٣٠٠ ١٢٠ ٩ ٤.٥ ٤٠٠ ١٦٠ ١٠ ٥ ٥٠٠ ٢٠٠ ١١ ٥.٥٠ ٦٠٠ ٢٤٠ ١٢ ٦ <٦٠٠ <٢٤٠

حتدد سعة فتحات شقوق املصفاة حسب نتائج التحليل امليكانيكي لتربة الطبقة

يبني . احلاملة، واملقصود بسعة الفتحة هو أقل عرض للفراغ ما بني لفات سلك املصفاةمنوذج لبيانات توضح نتائج التحليل ) ١١.١٦(لشكل رقم و ا) ١١.٨(اجلدول رقم

فالقطر الفعال قد استخدم كمؤشر . امليكانيكي وما متثله من منحىن توزيع حبيبات التربةمن مادة الطبقة ٪٩٠لنعومة املادة املكونة للطبقة احلاملة، فحجم اجلزيئات اليت متثل

سم يف عينة ٠.٠٢٥وهذا يساوي لغاية احلاملة هي األخشن ويطلق عليها القطر الفعال، .البيانات

٦٦٩ املياه اجلوفية واآلبار

مثال لسجل الوزن التجميعي من بيانات حتليل املنخل .)١١.٨(جدول رقم نسبة جمموع املتبقي )غم( جمموع الوزن املتبقي )سم( فتحة املنخل٦ ٢٤ ٠.١٦٥ ١٨ ٧٢ ٠.١١٧ ٣٥ ١٤٠ ٠.٠٨٤ ٥٥ ٢٢٠ ٠.٠٥٨ ٧٥ ٣٠٠ ٠.٠٤١ ٨٦ ٣٤٤ ٠.٠٣٠ ٩٣ ٣٧٢ ٠.٠٢٠

١٠٠ ٤٠٠ املتجمع يف العلبة السفلى

توزيع حجم حبيبات التربة باالعتماد على البيانات .)١١.١٦(شكل رقم

).١١.٨(املتوفرة يف اجلدول رقم

يعرف معامل انتظامية الطبقة احلاملة بأنه ميثل نسبة حجم اجلزيئات اليت يكون

.الفعال اتيئزحلاملة أخشن بالنسبة إىل حجم اجلة امن مادة الطبق ٪٤٠ فيها)١١.٣٤(

90

40

d

dUC =

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٧٠

مثال من منوذج البيانات)١١.٣٥( 0.3

cm025.0

cm076.0UC ==

يتم عادة UC≤ 5. بالنسبة للتكوينات اليت تتكون من مادة ناعمة نسبياً ومنتظمة، أي أن

تآكـل إذا كان املاء اجلـويف ال يسـبب ال d40ل اختيار حجم فتحات املصفاة اليت متثأما التكوين املتجانس املكـون . تآكليف حالة كون مصدر املاء اجلويف يسبب ال d50و

من تربة رملية خشنة وحصوية، فتتراوح يف هذه احلالة سعة فتحات الشقوق املوصى ا .ل عامالرملية بشك ة، وهذه تناسب الترب d50و d30 ما بني

، فتكون فتحات املصفاة UC>5بالنسبة ملادة الطبقة احلاملة غري املنتظمة، أي أن ذلك يف حالة كون مادة الطبقة اجلامثة فوق الطبقة احلاملة مستقرة ، d30املوصى ا هي

أي أا غـري (يف حالة كون مادة الطبقة الفوقية غري مستقرة ومعرضة للتجويف d50 و ا مبدأ اختيار قطر املصفاة يف الطبقات غري املنتظمة يرتكز على السـماح أم). متماسكة

إزالة هذه املـواد ئها يتمأثنا واليتللجزيئات الناعمة بدخول البئر خالل عمليات التطوير حول منفذةأما املادة األكثر خشونة تتراكم حول املصفاة مكونة بذلك طبقة . من البئر

معامـل التوصـيل غالف طبيعي من احلصى يزيد مـن البئر، يؤدي ذلك إىل تكوين .لطبقة احلاملة األصليةعنه يف حالة اللبئر بعدة أضعاف ااوراهليدروليكي

بالنسبة لآلبار املغلفة اصطناعياً باحلصى يوصى بأن تكون أحجـام جزيئـات

، عادة يستخدم التغليف باحلصـى يف الطبقـات d90احلصى املستخدمة على أساس احلاملة الرملية اليت يتعني يف مثل هذه احلالة ختصيص شقوق صغرية احلجم يف جـدران املصفاة لألغراض العملية، يعتمد القطر الالزم ملادة احلصى على معامل انتظامية الطبقـة

على املعايري اخلاصة بقطر احلصى كما أوصت ا ) ١١.٩(يشتمل اجلدول رقم . احلاملة .ريكيةدائرة االستصالح األم

٦٧١ املياه اجلوفية واآلبار

U.S. Bureau ofن ع( تغليفمعايري اختيار مادة احلصى لل). ١١.٩(جدول رقم

Reclamation, 1977( معامل انتظامية

)UC (الطبقة احلاملة حجم فتحات املصفاة موصفات حصى التغليف

)UC (> ٢.٥ )أ(UC من حجمه ال ٪٥٠، و٢.٥ - ١بنيمن حجم ٪٥٠أضعاف ٦يكون أكرب من

.طبقة احلاملةمادة ال

من ٪١٠ ≤حجم فتحات املصفاة حجم حصى التغليف املـار مـن

املنخل، ميكـن )أ(إذا مل يتوفر مـا جـاء يف ) ب(

، ٥ - ٢.٥بـني UCاالستعاضة مبقـدار ٩من حجمه ال يكون أكرب مـن ٪٥٠و

من حجـم مـادة الطبقـة ٪٥٠أضعاف .احلاملة

من حجمه ٪ ٥٠و ٢.٥ – ١ما بني UC)أ( ٥ - ٢.٥من ٪٥٠أضعاف ٩ال يكون أكرب من حجم مادة التكوين

من ٪١٠ ≤حجم فتحات املصفاة حجم حصى التغليف املـار مـن

املنخل، ميكـن )أ(إذا مل يتوفر مـا جـاء يف ) ب(

، ٥ - ٢.٥بـني UCاالستعاضة مبقـدار ١٢من حجمه ال يكون أكرب مـن ٪٥٠و

من حجـم مـادة الطبقـة ٪٥٠أضعاف .لةاحلام

)UC ( <٥ )من حجم مادة الطبقة ٪٣٠تضرب نسبة )أومث بالرقم ٦احلاملة املارة من املنخل بالرقم

، وبعدها حدد هذه النقاط على الرسم ٩البياين اخلاص بتوزيع حجم حبيبات التربة

.على نفس اخلط األفقي

من ٪١٠ ≤حجم فتحات املصفاة حجم حصى التغليف املـار مـن

املنخل

رسم خط من خالل هذه النقاط موازي ا)ب( للخطوط اليت متثل املادة اليت تكـون فيهـا

UC ≥ ٢.٥

تار مادة التغليف اليت تقع بني اخلطنيخأ( ج(

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٧٢

بعد اختيار حجم الشق املناسب للمصفاة ميكن حتديد طول املصفاة الـالزم، تحـات املصـفاة الـيت مت وهذا يعتمد على مقدار التصرف املطلوب، ونسبة مساحة ف

خالل اختيارها، باإلضافة إىل بعض االعتبارات العملية اخلاصة بسمك التكوينات احلاملةفنسبة مساحة الفتحات يف املصفاة تعترب دالة لسعة فتحة الشق، ونـوع . الطبقة اجلوفية

ـ وعادة تتوفر هذه املعلومات على هيئة جدول يوفرها . املصفاة املنتقاة، وقطرها نعوا مص .ميثل عينة ملثل هذه املعلومات) ١١.١٠(واجلدول رقم . املصايف

مت تطوير املعادلة التالية لتحديد أبعاد املصفاة كدالة لتصرف البئر الالزم ولسرعة :الدخول املسموح ا كما يلي

)١١.٣٦( ( ) PLd c1v0864.0Q sss π−=

:حيث Q =يوم/٣تصرف البئر، م

Vs =ث/ املصفاة ، سمسرعة الدخول يف c =معامل االنسداد ds =قطر املصفاة، سم Ls =طول املصفاة، متر

P =نسبة مساحة فتحات املصفاة

مـن ٪٥٠كمعامل انسداد، وهذا املقدار يفترض بأن ٠.٥٠يستخدم املقدار .البئر )تنمية( املة بعد عملية تطويراحلت املصفاة ستغلق مبادة الطبقة مساحة فتحا

من الناحية العملية قد يكون العامل احملدد لنسبة مساحة فتحات املصفاة هـو ، وفيما يلي بعض املعايري املقترحة من قبـل يف اخلزان اجلويف مسك الطبقة احلاملة للمياه ):National Water Well association, 1987(اجلمعية الوطنية ملياه اآلبار

٦٧٣ املياه اجلوفية واآلبار

من مسك ٪٨٠يف حالة الطبقة احلاملة احملصورة جيب أن ختترق املصفاة على األقل ) أ(الطبقة وأن تكون متمركزة يف التكوين احلامل كي تعمل على تصفية املياه قبل

.دخوهلا يف البئرو ٪٣٣يف الطبقة احلاملة غري احملصورة جيب تصفية املياه من عمق يتراوح ما بني ) ب(

من مسك الطبقة احلاملة، على أن توضع املصفاة يف اجلزء األسفل من العمق ٪٥٠ .الالزم

.ث/سم ٣ويف مجيع األحوال جيب أن ال تزيد سرعة دخول املاء يف املصفاة عن

من النوع السلك Vمساحة مآخذ مصفاة البئر اهز بفتحات على هيئة .)١١.١٠(جدول رقم . )ساحات بالسنتمتر مربع لكل متر طول من املصفاةيعرب عن امل. (امللفوف

احلجم األدىن

اتفتح ١٠ طولية

فتحة ٢٠ طولية

فتحة ٤٠ طولية

فتحة ٦٠ طولية

فتحة ٨٠ طولية

فتحة ١٠٠ طولية

فتحة١٥٠ طولية

فتحة ٢٥٠ طولية

٠.٠١٠ للمصفاة بوصة

٠.٠٢٠ بوصة

٠.٠٤ بوصة

٠.٠٦ بوصة

٠.٠٨ بوصة

٠.١٠ بوصة

٠.١٥ بوصة

٠.٢٥ بوصة

)مم٦.٢( )مم٣.٧( )مم٢.٥( )مم٢.٠( )مم١.٥( )مم١.٠( )مم٠.٥٠( )مم٠.٢٥( )سم(١٧٣٦ ١٥٤٥ ١٣٧٦ ١٢٤٩ ١١٠١ ٨٦٨ ٥٥٠ ٣١٨ ٧.٦ ٢٠٩٦ ١٨٦٣ ١٠٣٦ ١٤٨٢ ١٢٩١ ١٠٣٧ ٦٥٦ ٣٨١ ٨.٩ ٢٤٣٤ ٢١٣٨ ١٨٦٣ ١٧١٥ ١٥٠٣ ١٢٠٧ ٧٤١ ٤٢٣ ١٠.٢ ٢٧٣١ ٢٤١٣ ٢١١٧ ١٩٤٧ ١٦٩٣ ١٣٥٥ ٨٤٧ ٤٨٧ ١١.٤ ٢٧٩٤ ٢٣٧١ ٢٣٧١ ٢١٥٩ ١٩٠٥ ١٥٢٤ ٩٥٣ ٥٥٠ ١٢.٧ ٣٣٦٦ ٢٩٨٥ ٢٦٠٤ ٢٣٩٢ ٢٠٩٦ ١٦٧٢ ١٠٣٧ ٥٩٣ ١٤.٣ ٣٣٠٢ ٢٧٩٤ ٢٣٧١ ٢١١٧ ٢٢٤٤ ١٧٩٩ ١١٢٢ ٦٣٥ ١٥.٢ ٤١٠٧ ٣٣٨٧ ٣١٥٤ ٢٨١٥ ٢٣٩٢ ١٨٤٢ ١٠٨٠ ٥٩٣ ٢٠.٣ ٥١٤٤ ٤٢٣٤ ٣٩٣٧ ٣٥١٤ ٢٩٨٥ ٢٢٨٦ ١٣٧٦ ٧٦٢ ٢٥.٤ ٥٦١٠ ٥٠١٧ ٤١٢٨ ٣٦٢٠ ٣٠٢٧ ٢٧٥٢ ١٦٣٠ ٨٨٩ ٣٠.٥ ٦١٨١ ٤٩١١ ٣٩١٦ ٣٤٠٨ ٢٧٩٤ ٢٠٥٣ ١٤٣٩ ٧٨٣ ٣٥.٦ ٦٩٢٢ ٥٥٢٥ ٤٤٠٣ ٣٨١٠ ٣١٣٣ ٢٢٨٦ ١٢٧٠ ٨٨٩ ٤٠.٦ ٧٩٣٨ ٦٣٠٨ ٥٠١٧ ٤٣٦١ ٣٥٧٧ ٢٦٢٥ ١٤٦١ ٧٦٢ ٤٥.٧ ٧٧٤٧ ٥٩٢٧ ٥٥٨٨ ٤٨٤٧ ٤٠٠١ ٢٩٤٢ ١٦٣٠ ٨٦٨ ٥٠.٨ ٩٥٠٤ ٧٢٦١ ٥٦١٠ ٤٧٨٤ ٣٨٥٣ ٢٧٧٣ ٢٣٩٢ ١٢٩١ ٦١.٠ ٩٩٧٠ ٧٦٢٠ ٥٨٨٥ ٥٠١٧ ٤٠٤٣ ٢٩٢١ ٢٤٩٨ ١٣٣٤ ٦٦.٠ ١١٦٨٥ ٨٩٣٣ ٦٨٨٢ ٥٨٨٥ ٤٧٤٢ ٣٤٠٨ ٢٩٢١ ١٥٨٨ ٦٧.٢ ١٣٣١٥ ١٠١٨٢ ٧٨٥٣ ٦٧١٠ ٥٣٩٨ ٣٨٩٥ ٣٣٢٣ ١٧٧٨ ٩١.٤

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٧٤

)١١.٤( رقم مثاليف طبقة حاملة حمصورة حتتوي على ماء مصدره ال يـؤدي إىل ء بئرإنشا يراد

ضخ من عدة آبار أخرى ضمن نفـس ، علماً بأن سجل البئر ونتائج اختبارات التآكلال معامل التوصيل اهليـدروليكي متر، و ٣٠الطبقة احلاملة تشري إىل أن مسك الطبقة احلاملة

يوم، وكمثال للعينة فإن نتائج حتليل توزيع جزيئات مادة التكوين مدرجـة /م ١٨٠هلا ومن حتليـل هـذه ، )١١.١٦(والشكل رقم ) ١١.٨(ومبينة يف كل من اجلدول رقم

: لبيانات مت احلصول على ما يليا UC=3.0

d90 = 0.025 cm d40 = 0.076 cm

البئر يف هذا املثال ال تتطلب مصفاا بأن تغلف باحلصى، والتصرف الالزم من هذه البئر يوم، املطلوب حتديد قطر الغالف وابعاد املصفاة، والتأكد مـن مـدى /٣م ٥٠٠٠هو

اخلـاص ) ١١.١٠(ميكن االستعانة باجلدول رقـم . هذه الطبقةإمكانية تنفيذ البئر يف .ببيانات نسبة مساحات الفتحات اهزة من قبل املُصنع

احللحلالة املـادة املنتظمـة UC< 5أي أن -باالعتماد على معيار معامل االنتظامية

: يكون حجم الشق مساوياً إىل ما يلي -ومصدر املاء ال يسبب صدأً Ss = d40 = 0.076 cm = 0.030 in

للطبقة احلاملة وعلى البيانات من اجلدول معامل التوصيل اهليدروليكيوباالعتماد على

: تكون سرعة الدخول املسموح ا تساوي) ١١.٧( رقم Vs = 4.5 cm/s

يف مواصفات اجلمعية ففي هذا املثال سيستخدم معيار السرعة األكثر حتفظاً املنوه عنه :الوطنية ملياه اآلبار

Vs-max = 3.0 cm/s

٦٧٥ املياه اجلوفية واآلبار

يكون أقل قطر للمصفاة ) ١١.٦(واستناداً للتصرف الالزم ومن بيانات اجلدول رقم :مساوياً إىل

ds =25 cm

:يف هذا املثال افترضنا بأن معامل االنسداد يساوي

C = 0.50

يف حالة P إلجياد قيمة) ١١.١٠(تستخدم عادة البيانات املبينة يف اجلدول رقم

= Ss كون املصفاة من نوع الشبيه بالتلسكوب، ففي هذه احلالة يكون حجم الشـق

0.76 mm (0.03 in) ولكن خنتار من اجلدول احلجم األصغر واألقرب املتوفر فعلياً الذي ، ، ومن نفس اجلـدول بالنسـبة إىل )Ss = 0.020 in( ٢٠ي يف هذه احلالة يساوي يساو

تكـون مسـاحة ) بوصـة ١٠تقريباً (سم ٢٥وقطرها ٢٠مصفاة حجم الشق فيها :الفتحات فيها تساوي

Aopen=1376 cm2/m مساحة املصفاة املصطلح لكل متر يقصد به لكل متر على امتداد طول املصفاة، وحبساب

:لكل متر طول حنصل على ما يلي Atotal= πds(100 cm/m)

Atotal= 7854 cm2/m

:نسبة مساحة فتحات املصفاة تساوي

100A

AP

total

open

=

100m/cm7854

m/cm1376P

2

2

=

%5.17P=

:للتصرف) ١١.٣٦(التعويض عن هذه القيمة يف املعادلة رقم ب( ) PLdc1v0864.0Q sss π−=

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٧٦

( )( ) ( ) ( )5.17Lcm2550.01s/cm0.30864.0d/m5000 s3 π−=

:بإعادة الترتيب للحصول على طول املصفاة حنصل على ما يلي

178

d/m5000L

3

s =

m1.28L s =

:متر، إذن ٣٠يساوي bمبا أن مسك الطبقة احلاملة

%80937.0b

L s >=

وهذا يتوافق مع معايري التصميم، غري أنه من الناحية العملية يفضل وضع املصفاة حبيث .كامل مسك الطبقة احلاملة قختتر

تركيب مصايف اآلباربغض النظر عن طريقة احلفر املتبعة، فإن أسهل طريقة لتركيب املصـفاة هـي

، ذه الطريقة ميتد الغالف كي يغطي عمق pull-back methodطريقة السحب التراجعية ب الغالف إىل األعلى حاحلفرة بأكملها، مث تنزل املصفاة بداخل الغالف، وبعد ذلك يس

ليفسح اال للمصفاة بأن تواجه جدار البئر، مث تنزل فتحة احلماية يف طـرف بدايـة نع دخول جزيئـات املصفاة لتشكل بذلك قمة مصفاة البئر، وتكون حمكمة حبيث أا مت

أما اجلزء الزائد من الغالف، فيتم قطعه حبيث يبقى جـزء منـه .الرمل إىل غالف البئر .سم تقريباً فوق سطح البئر، تتم عملية القطع باستخدام مشـعل اللحـام ٦٠يساوي

جلريان السطحي حنو البئر، فالشـكل يعمل هذا اجلزء الظاهر فوق سطح البئر على منع ا ضح اخلطوات الرئيسة لطريقة السحب التراجعية، أما الشـكل رقـم يو) ١١.١٧(رقم

ميثل صورة فوتوغرافية تبني عملية تركيب املصفاة وكيفية إنزاهلـا بـداخل ) ١١.١٨( .غالف البئرميكن تركيب مصفاة البئر إما بطريقة إفراغ املاء أو بالغسل حنو األسفل يف حالة

أو عندما تكون مادة الطبقة احلاملة غري متماسـكة، استحالة استخدام طريقة السحب

٦٧٧ املياه اجلوفية واآلبار

ذه الطريقة حتفر احلفرة لغايـة . ففي هذه احلالة ميكن إزالة هذه املادة على هيئة مالط ملصـفاة فا. )١١.١٩شكل رقم (يف موقعه الدائم أعلى الطبقة احلاملة، مث يثبت الغالف

فريغ املاء أو بطريقة الغسل ينـزل إىل بواسطة ت هاوتثبيت هاتركيب مع ةاملناسب ات السعةذاألسفل لغاية أن يصل إىل أعلى الطبقة احلاملة، بعد ذلك تنزل املصفاة خمترقـة الطبقـة

فاهلدف هو إزالة املادة . أو خط الغسل أسفل املصفاة bailerاحلاملة باستخدام املغرفة رار يف موقعهـا احملـدد غري املتماسكة من أرضية احلفرة كي تتمكن املصفاة من االستق

بطريقة الغسل باجتاه األسفل جيهز السائل بواسطة خط الغسـل . بداخل الطبقة احلاملةالذي يقوم بالدوران حول املصفاة من اخلارج لغرض إزالة املادة غـري املتماسـكة إىل

. السطح، وبعد الوصول إىل العمق املطلوب يزال خط التفريغ أو خط الغسل من احلفرةعقب االنتهاء من تثبيت املصفاة اهزة باملغرفة تغلق فتحتها من الطرف األسفل وعادة

. بإحكام بسدادة خشبية، أما تلك اهزة بنظام غسل من القاع فعادة تكون ذاتية الغلقوبعد إزالة ورفع أنبوب التفريغ أو خط الغسل تستخدم فتحة احلماية إلحكام املصـفاة

.املوجودة يف غالف البئر

رسم يوضح طريقة تركيب مصفاة البئر باستخدام طريقة .)١١.١٧(شكل رقم

) Marino and Luthin, 1982ن ع. (السحب

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٧٨

.مصفاة بئر تنزل داخل غالف البئر باستخدام احلفارة السلكية .)١١.١٨(شكل رقم

ـ .)١١.١٩(شكل رقم ل باجتـاه رسم يوضح طريقة تركيب مصفاة البئر باستخدام طريقة الغس

)Marino and Luthin, 1982ن ع. (األسفل

٦٧٩ املياه اجلوفية واآلبار

اآلبار )تنمية( تطويرتعترب عملية تطوير البئر اخلطوة النهائية يف عملية تنفيذ اآلبار، وهـي عمليـة

ضرورية للغاية ألا جتعل من البئر أن يعمل بشكل كفء، وتنفذ هذه العملية لتحقـق :هدفني رئيسني، ومها

طبقة احلاملة كي تصبح بنفس القدر الذي كانت عليه قبـل البـدء نفاذية ال زيادة) أ(بأعمال احلفر، ألن النفاذية تقل نتيجة أعمال الرص أو نتيجة انسداد الفراغات البينيـة

. جلدران احلفرة بسبب أعمال احلفرإزالة املادة الدقيقة جداً ااورة للبئر مباشرة والسماح هلا بالدخول مـن خـالل ) ب(

ت مصفاة البئر كي يتمكن البئر من العمل دون أن يكون حممـالً بالرمـل حتـت فتحا .ظروف العمل العادية

يتم تطوير البئر بواسطة حركة املاء السريعة يف الطبقة احلاملة يف املنطقة احمليطة

مباشرة باملصفاة، هذه احلركة ختلخل اجلزيئات الناعمة وتتسبب يف انتقاهلا إىل داخل البئر أمـا طـرق . ث ميكن إزالتها بالضخ أو باستخدام املغرفة املناسبة بالطريقة السلكيةحي

:التطوير شائعة االستخدام فهي ثالث، وهي الفجائيالغلق ) أ( إزاحة اهلواء) ب( البثق ( ج(إن املعيار الرئيس للتطوير اجليد هو اإلثارة الشديدة للتكوين ااور للمصـفاة

املصفاة إىل البئر بسرعة عالية، وهذا يتم بواسطة طريقـة اإلغـالق وإمرار املاء خالل أما طريقة إزاحة اهلواء تتطلـب . باستخدام كتلة متذبذبة من احلفارة السلكية فجائيال

وجود مولدة هواء فوق السطح، وطريقة البثق تعتمد على استخدام مضخة مائية تضـخ يضخ املاء مـن . قع البئر بشكل مؤقتاملاء حتت ضغط عايل، عادة تنقل املضخة إىل مو

خالل فتحات بسرعة عالية ليتدفق من خالل مصفاة البئر مما يؤدي إىل ختلخل جزيئات

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٨٠

ولكن قد تكون طريقة البثق األكثر جناحاً مقارنة بالطرق األخرى، . مادة الطبقة احلاملة .علماً بأن مجيع الطرق األخرى أيضاً أثبتت جناحها

وير مكتملة عندما يثبت بأن البئر أصبح قادراً على جتهيز مـاء تعترب عملية التط خايل من الرمل أو الشوائب األخرى وبتصرف يساوي على األقل معدل أكرب من مقدار التصرف التصميمي، وهذا املعدل من الناحية العملية هو األفضل، كما أن التدفق اخلايل

الشوائب لكل لتر أثناء الضخ من البئـر من الرمل يعين بأن املاء ال حيتوي على قليل منأما املعايري األخرى اخلاصة بالظروف املالئمة للحصول على ماء خـال . مبعدالت عالية

من الرمل فهي مدرجة ضمن املواصفات اليت اقترحتها اجلمعية الوطنيـة مليـاه اآلبـار )١٩٨١.(

اختبار اآلبار ١١.٥ اهلدف اللتزام بإجراء اختبار لكل بئر كخطـوة الري يطلب من متعهدي إنشاء آبار ا

لتقـدير اخلـواص ) أ: (ائية يف عملية اإلنشاء، جترى االختبـارات عـادة لغرضـني أما الطريقتني شـائعيت . لتقدير خواص التشغيل للبئر) ب(اهليدروليكية للطبقة احلاملة،

ذا اجلزء من الفصـل يف ه. االستخدام يف االختبار مها السعة النوعية والضخ مبعدل ثابتسيتم توضيح التطبيقات املباشرة هلاتني الطريقتني، مع التنويه إىل أن طرق اختبار اآلبار األخرى وحتليالا حتت ظروف متباينة وحاالت هيدروليكية معقدة متوفرة يف مراجـع

).Kruseman and de Ridder, 1983(أخرى

اختبار السعة النوعيةاملاء من البئر مبعدالت تصرف خمتلفة لفترات زمنية مساوية ذا االختبار يضخ

إىل الزمن املتوقع لتشغيل البئر، غري أنه من الشائع أن يبدأ االختبار بضخ املـاء مبعـدل لغاية الوصـول بـه إىل % ٢٠من التصرف التصميمي، مث زيادته بنسبة ٪٢٠يساوي

٦٨١ املياه اجلوفية واآلبار

رف الستخدامه يف رسـم يقاس معدل االخنفاض لكل مستوى من معدل التص. ٪١٢٠وعادة يتم تثبيت زمـن ). ١١.٢٠(منحىن خواص البئر كما هو موضح يف الشكل رقم

الضخ مبا يتناسب مع زمن التشغيل املتوقع حبيث ميكن استخدام نتائج اختبـار السـعة .النوعية يف تقدير االخنفاض املتوقع لتصرف معني

النوعية للطبقة احلاملـة الـيت من نتائج هذا االختبار يتم احلصول على السعة خيترقها البئر، والسعة النوعية تعرف بأا نسبة تصرف البئر إىل معدل االخنفاض حتـت

ميكن أن يكون هذا العامل مهم جداً يف إجياد اخلـواص . السطح البيزومتري االستاتيكياملوجودة الالزمة لتشغيل املضخة، ولتحديد مدى إمكانية تداخل خماريط اخنفاض اآلبار

اخلطوط غري . يف نفس املنطقة، وكذلك يف إجراء التحاليل االقتصادية إلدارة عمل اآلبارقد حتدث عندما يصـادف وجـود شـروط ) ١١.٢٠(املتصلة املبينة يف الشكل رقم

واألمثلة على مثل هذه الظـروف . حدودية غري تلك اليت مت التنويه عنها يف هذا الفصلخماريط االخنفاض أو تغذية الطبقة احلاملة بدفق مـن اـاري عديدة، منها مثل تداخل

.السطحية املوجودة ضمن منطقة دائرة تأثري البئر

مثال على منحين خواص البئر مت تطويره مـن بيانـات مت .)١١.٢٠(شكل رقم

. احلصول عليها من نتائج اختبارات أجريت على بئر معني حتت تصرفات خمتلفة

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٨٢

دل ثابتاختبار الضخ مبعيتم إجناز اختبار الضخ بعدل ثابت بقياس التغرب يف مستوى االخنفاض بالنسبة

للزمن بثبوت التصرف عند حد معني، فإذا كان املراد عمل اختبار أحادي النوع مبعدل ثابت جيب عندئذ أن يكون معدل التصرف مساو للتصرف التصميمي للنظام، أما إذا

ركبة النوع ومبعدالت ثابتة، فالتصرف يف هذه احلالة ميكن كانت االختبارات املطلوبة ممن التصرف التصميمي، كما ٪١٢٥و ٪٦٠أن يكون متغرياً ومقداره يتراوح ما بني

ساعة أو ٢٤دقيقة وأن يستمر ملدة ١٠٠أنه جيب أن يستمر االختبار ملدة ال تقل عن لضخ مبعدل ثابت ملدة تساوي ولكن ميكن من الناحية العملية أن يستمر اختبار ا. أكثر

.على األقل فترة تشغيل النظامإن مبدأ عمل اختبار الضخ الثابت يعتمد على زيادة االخنفاض عند ضخ املـاء

ميكن توضيح ذلـك . مبعدل ثابت، هذا يف حالة كون زمن الضخ طويل مبا فيه الكفايةص اهليدروليكيـة للطبقـة فاخلوا). ١١.٢١(بالعودة إىل البيانات املبينة يف الشكل رقم

احلاملة يكون من السهل تقديرها بواسطة حتليل البيانات لدورة لوغارمثية واحدة من بدء وعادة تقاس اخلواص بإعادة ترتيـب املعـادالت املسـتخدمة يف حتليـل . زمن الضخ

ـ لذا فإنه من املمكن تقدير . هيدروليكية اآلبار للطبقـة Transmissivity ةمعامل الناقلي :املة باستخدام املعادلة التاليةاحل

)١١.٣٧( s4

Q30.2T

∆π=

:حيث T= يوم/٢الناقلية، م معامل Q =يوم/٣تصرف البئر، م ∆s =االخنفاض خالل دورة لوغارمثية واحدة من زمن الضخ، متر

٦٨٣ املياه اجلوفية واآلبار

، storativityاحلاملـة الطبقـة معامل ختزينتوجد هناك معادلة أخرى تستخدم يف إجياد :وصيغة هذه املعادلة هي

)١١.٣٨( 20

r

tT25.2S=

:حيث S =معامل التخزين to =عندما يكون انات اختبار البئر مع حمور الزمتقاطع اخلط املستقيم املار ببي

منسوب االخنفاض يساوي صفر، يومr =املمتدة بني بئر الضخ وبئر املراقبة، متر املسافة الشعاعية

مثال على منحين من بيانات مت احلصول عليها من .)١١.٢١(ل رقم شك

.نتائج اختبار على بئر جترييب وضخ املاء منه مبعدالت ثابتة

منحنيات ختطيطية ناجتة عن بيانات مت احلصول عليها مـن ) ١١.٢١(ميثل الشكل رقم املعادلـة رقـم يستلزم استخدام معامل التخزينأن تقدير . مثل هذا النوع من االختبار

مث تعوض ) ١١.٣٧(من املعادلة رقم Tالذي يتطلب أوالً تقدير قيمة الناقلية ) ١١.٣٨(

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٨٤

ويف املثال التايل تطبيقات عن كيفية اسـتخدام املعـادالت . النتيجة يف املعادلة السابقة .للطبقة احلاملة معامالت الناقلية والتخزيناخلاصة بتقدير

)١١.٥(رقم مثال

نتائج اختبار بئر يف طبقة حاملة ) ١١.٢١(البيانات املبينة يف الشكل رقم متثلحمصورة باستخدام طريقة الضخ الثابت، مت قياس معدل االخنفاض يف الطبقة احلاملة من

علماً بأن معدل التصرف من البئر أبقـي ثابتـاً . متر من بئر الضخ ٦٠بئر مراقبة يبعد هلـذه الطبقـة معامالت الناقلية والتخزين كل من أوجد قيمة. يوم/٣م ٢٥٠٠مبعدل .احلاملة

احلل :الناقلية من اختبار الضخ الثابت كما يليمعامل إلجياد ) ١١.٣٧(تستخدم املعادلة رقم

s4

Q30.2T

∆π=

( )( )m60.04

d/m250030.2T

3

π=

d/m763T 2=

تخزينمعامل الإلجياد ) ١١.٣٨(استخدم املعادلة رقم

20

r

tT25.2s=

( )( )

( )2

2

m60

h24

d1

min60

h1min42.0d/m76325.2

s

=

000139.0=s

٦٨٥ املياه اجلوفية واآلبار

املراجعREFERENCES

BEAR, J., Hydraulics of Groundwater. New York: MeGraw-Hill, 1979. CUENCA, R. H., "Energy Requirements for Well Installation," in Energy and Water

Management in Western Irrigated Agriculture, ed. N. K. Whittlesey. Boulder, Colorado: Westview Press, 1986, pp. 223-256.

DARCY, H., Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon. Paris: V. Dalmont,

1856. FREEZE, R. A., and J. A. CHERRY, Groundwater. Prentice-Hall, Englewood

Cliffs, New Jersey, 1979. HANTUSH, M. S., "Hydraulics of Wells," in Advances in Hydroscience, ed. V. T.

Chow. New York: Academic Press, 1964, pp. 281-432. JOHNSON, A. I., "Specific Yield-Compilation of Specific Yield for Various

Materials," U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 1662-D, 1967. KRUSEMAN, G. P., and N. A. DE RIDDER, Analysis and Evaluation of Pumping

Test Data. Wageningen, The Netherlands: International Institute for Land Reclamation and Improvement, 1983.

MARINO, M. A., and J. N. Luthin, Seepage and Groundwater. New York:

Elsevier, 1982. National Water Well Association, Committee on Water Well Standards, Water Well

Specifications. Berkeley, California: Premier Press, 1981. Speedstar Division, Well Drilling Manual. Enid, Oklahoma: Koehring Co., (No

date). TODD, D. K., Groundwater Hydrology. New York: John Wiley and Sons, 1980. U. S. Bureau of Reclamation, Ground Water Manual, U. S. Dept. of the

Interior, 1977. U. S. Soil Conservation Service, Engineering Field Manual for Conservation

Practices, Washington, D.C. 1969.

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٨٦

مسائل

:اشرح واذكر أمثلة على ما يلي من أنواع الوسط املسامي -١١.١ متجانس ومتشابه) أ( متجانس ومتباين) ب( غري متجانس ومتشابه ( ج( غري متجانس ومتباين) د(

هكتار، مستوى املـاء ١٠٠٠حمصور، مساحته وادي طيين فيه تكوين حر غري -١١.٢

مليون متر ٢٥فعند إضافة . متر من سطح األرض ٢٠األرضي فيه على عمق أوجد . متر ١٠مكعب من املاء إىل الطبقة احلاملة ارتفع منسوب املاء األرضي

.مقدار االنتاج النوعي للطبقة احلاملة

هكتار، االنتاج النوعي ١٠٠٠ه وادي طيين فيه تكوين حر غري حمصور، مساحت -١١.٣ . ٠.٢٠ملادة التكوين

اخلزان إذا خفض مستوى املاء األرضي يعطيهما مقدار املاء الذي ميكن أن ) أ( .متر ٤

افترض بأن الطبقة احلاملة حماطة جبدران رأسية غري نفاذة ومستوى املـاء ) ب(ه ما مقدار كميـة امليـا . متر من سطح األرض ١٥األرضي على عمق

متر؟ ٨الواجب إضافتها كي يرتفع املاء األرضي

متر مكونة من رمل متجانس، متوسط قطـر ٢٠طبقة حاملة حمصورة مسكها -١١.٤متر جمهزة مبصفاة، تضخ ٠.٣ختترق هذه الطبقة بئر قطرها . مم ١.٢جزيئته هل اجلريان بالقرب من البئر خيضع لقانون دارسي؟. يوم/٣م ١٠٠٠٠مبعدل

٦٨٧ املياه اجلوفية واآلبار

حقنت طبقة حاملة بصبغة ملونة عند بدايتها لغرض مراقبـة زمـن تقـدمها -١١.٥وظهورها يف اية الطبقة، فوجـد بـأن متوسـط سـرعة اجلريـان كـان

. لكـل كيلـومتر ٠.٣علماً بأن احندار السطح البيزومتـري . يوم/م٠.٠١٥للطبقة احلاملة إذا كانت مسامية الوسـط معامل التوصيل اهليدروليكيأحسب

.٪٢٣امي املس

متشاة ذات مسك منتظم، يضخ املاء منها -ختترق بئر طبقة حمصورة متجانسة -١١.٦مبعدل ثابت حىت حتقق التدفق املستقر، حتت هذه الظروف انتقلت الصبغة من

أحسب الزمن الـذي تسـتغرقه . ساعة ٤٠بئر املراقبة أ إىل البئر ب خالل ، علماً بأن اآلبـار أ ، ب ، ج البئر ج الصبغة لالنتقال من بئر املراقبة ب إىل

املسافة من بئر الضـخ إىل أ . تقع على نفس اخلط القطري بعيداً عن بئر الضخ .م ٧.٦٢ م، وإىل ج ١٢.١٩م، وإىل ب ١٨.٢٩

متشاة تصل إىل الطبقة الصماء -سم ختترق طبقة حرة متجانسة ٣٠بئر قطرها -١١.٧

١٦.٧بعد الضخ مبعدل . ء األرضي الساكنم أسفل منسوب املا١٨عند عمق ثانية أصبحت حالة التدفق مستقرة، واخنفض منسوب املاء يف آبار املراقبـة /لتر

م ٥.٥٦٧و ٢.٦٢٠م مبقـدار ٨٠م و ١٤اليت تبعد عن بئر الضخ مبسافة للطبقـة احلاملـة معامل التوصيل اهليـدروليكي املطلوب إجياد . على التوايل

استخدم متوسط مسك . يوم/٢م) Transmissivity(مل الناقلية معايوم و/باملتر .التدفق إلجياد معامل الناقلية

م أسفل سـطح املـاء ٣٢.٩٢سم ختترق طبقة حاملة لعمق ٣٠بئر قطرها -١١.٨

متشاة حرة، وأرضية البئر تصل - األرضي الساكن، الطبقة احلاملة متجانسةثا لفتـرة طويلـة تكفـي /لتر ٢٢.١٠ل وبعد الضخ مبعد. إىل الطبقة الصماء

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٨٨

للوصول باجلريان إىل حالة التدفق املستقر وجد بأن مقدار االخنفاض يف آبـار م ٠٢.٥٦م و ٣.٦٥٨م من بئر الضخ ٤٥.١٠م و ١٧.٤٠املراقبة اليت تبعد

يوم باالعتمـاد علـى /٢لطبقة بوحدات ممعامل الناقلية لأحسب . على التوايل .متوسط مسك التدفق

حتت ظـروف اجلريـان ث/لتر ٣.٢تصرف قدره سم تنتج ٣٠بئر قطرها -١١.٩

وهذه البئر متتد لغايـة . م ١.٨٢٩املستقر، هذا عندما كان االخنفاض يف البئر م أسفل منسوب املاء األرضي، والطبقة احلاملة هي حـرة ٣٢الطبقة الصماء

الخنفاض ث/لترر تصرف هذه البئر بوحدات الأوجد مقدا. متشاة-ومتجانسة. سـم ٤٠) ب(سـم؛ ٢٠) أ(قطر البئر يساوي كان م إذا ١.٨٢٩مقداره

. م لكليت احلالتني ٧٦٠افترض بأن تصف قطر دائرة التأثري

حقنت بئر مباء ممزوج مبادة مشعة بداخل طبقة حمصـورة، منسـوب املـاء -١١.١٠م ٢٠٠ى بعد بئر أخرى عل. م فوق الطبقة الصماء األفقية ٢٦الساكن فيها

من البئر األوىل باجتاه حركة املاء ختترق نفس الطبقة احلاملة وفيها منسـوب الطبقة مكونة مـن احلجـر . م فوق نفس مستوى املقارنة ١٩املاء الساكن

مخن مسك الطبقـة . يوم/٢م ٢٤.٨ ومعامل ناقليتهاالرملي متوسط احلجم، .ن تصل إىل البئر األخـرى رق املادة املشعة ألغباملتر مث أحسب كم يوم تست

.٪٢٣علماً بأن مسامية الطبقة احلاملة تساوي

يوم، الطبقة /٣م ٣٠٠٠أجري فحص لبئر يف طبقة حرة بضخ املاء منها مبعدل -١١.١١معامل مكونة من رمل ناعم إىل متوسط، أوضحت الفحوصات السابقة بأن

مراقبة على امتداد وتوجد هناك أيضاً بئري. يوم/م ٨.٥ التوصيل اهليدروليكي. م من بئر الضخ علـى التـوايل ٢٤٠م و ٤٠اخلط القطري تبعدان مسافة

٦٨٩ املياه اجلوفية واآلبار

أحسـب . م فوق الطبقة الصـماء ٦٥البئرين تامستوى املاء الساكن يف كلمقدار االخنفاض املتوقع باملتر يف البئر البعيدة إذا علمت بأن االخنفاض يف البئر

.م ٢.٣٥القريبة من بئر الضخ يساوي

يراد إنشاء بئر يف طبقة حمصورة متكونة من رمل ناعم موصليته اهليدروليكية -١١.١٢ولقد أظهرت نتائج . وتقرر أن يوضع ضمن غالف من احلصى. يوم/م ٢.٥

:حتليل توزيع حجم حبيبات تربة الطبقة احلاملة ومادة احلصى البيانات التالية

)مم(قطر منخل احلصى )مم(عم قطر منخل الرمل النا )بالوزن(نسبة احملجوز ٥٠ ٠.٤٠٠ ١٠ ٢٨ ٠.٢٥٠ ٣٠ ٢١ ٠.٢٠٠ ٤٠ ١١ ٠.١٨٠ ٦٠ ٠.٩٥ ٠.٠٨٥ ٩٠

من مسك ٪٨٠م، والبئر ستجهز مبصفاة على امتداد ١٨مسك الطبقة احلاملة

وبسبب حمدودية احلفارة يكـون . الطبقة احلاملة باستخدام مصايف متداخلةأحسب أقصـى تصـرف للبئـر بـاملتر . مس ٢٥أقصى قطر ملصفاة البئر

. كمعامل انسداد ٠.٥يوم بافتراض /مكعب

أجريت جتربة على ختفيض منسوب املاء ببئر معينة على عدة مراحل متعاقبة، -١١.١٣فنتج عن ذلك دالة خطية توضح العالقة بني االخنفاض والتصرف مبيل مقداره

علمت بأن البئر تعمل يوم إذا/٣أوجد التصرف م). يوم/٣م/(م ٠.٠٠١٨٥م، ٩٧م، يشكل الضاغط االستاتيكي ١١٥بضاغط ديناميكي كلي مقداره

افتـرض بـأن . م ٨.٥م وضاغط الضاغط الالزم ٢.٥وضاغط االحتكاك .ضاغط السرعة مهمل

"املنظور اهلندسي"نظم الري

٦٩٠

٢٤يوم ملدة /٣م ٣٥٠٠أجريت جتربة على بئر بضخ ماء مبعدل ثابت مقداره -١١.١٤مير من البيانات يشري إىل أن مقـدار الـتغري يف وأفضل خط مستقيم . ساعة

م لكل دورة لوغارثيمية زمنية، واخلط القاطع يشري أيضـاً ٠.٥٥االخنفاض كما أن التجـارب . دقيقة ١.٥إىل أن االخنفاض يساوي صفر عند الزمن

للطبقة احلاملة تسـاوي )storativity( معامل التخزينالسابقة أوضحت بأن وب إجياد املسافة القطرية باملتر من بئر الضخ لغاية بئـر املطل. ٠.٠٠٠٠٧٦

.املراقبة الذي أخذت منه البيانات