X
تبلیغات
زمین شناسی سال سوم تجربی جزوه درس و تست - فصل چهارم آب در خشکی

زمین شناسی سال سوم تجربی جزوه درس و تست

جزوه درس همراه تست

فصل چهارم آب در خشکی

 

      آب درخشکی

 آبهای جاری

حجم ناچیزی  از اب کره متعلق به آبهای جاری است .

آبهای جاری از جنبه های مختلفی اهمیت دارند  مانند

تامین آب مصرفی انسان                   2- کشاورزی               3-  صنعت       

 4-  تولید نیروی برق            5-  مرزهای طبیعی      6- ماهیگیری

رواناب عبارت است از بخشی از باران که در سطح زمین به سوی مناطق پست تر جاری می شود

عوامل موثر بر میزان رواناب  :

اگر شیب زمین زیاد باشد ، آب باران فرصت نفوذ به زمین را نداشته و رواناب افزایش می یابد .

با افزایش شدت بارندگی ، آب کمتری در زمین نفوذ می کند و رواناب افزایش می یابد .

در صورتی که تبخیر کم باشد در سطح زمین جاری می شود و رواناب افزایش می یابد

چنانچه پوشش گیاهی کم باشد ، آب کم تری در زمین نفوذ می کند و رواناب  افزایش می یابد

هرچه خاک متراکم تر باشد ، آب نمی تواند در زمین نفوذ کند و رواناب افزایش می یابد

اگر جنس بستر رودخانه از رس نفوذ ناپذیر باشد ، مقدار رواناب افزایش می یابد

هرگاه مقدار هوموس یا گیاخاک کم باشد ، مقدار رواناب افزایش می یابد

رطوبت  هوا ، با افزایش رطوبت هوا تبخیر کاهش می یابد و در نتیجه رواناب  افزایش می یابد

 

حوضه ی آبریز        

حوضه آبریز  عبارت است از منطقه ای که بوسیله ی یک رود خانه و شاخه های آن زهکشی می شود

خط تقسیم عبارت است از خطی که یک حوضه ی آبریز را از حوضه ی مجاور جدا می کند

  سرعت آب

سرعت آب رود خانه یعنی مسافتی که هر ذره آب در واحد زمان طی می کند

مقدار تخریب یک رود بیشتر به سرعت آب رود خانه بستگی دارد

عوامل موثر در مقدار سرعت آب رودخانه عبارت اند از :

1-      عوامل موثر بر رواناب

2-      شیب بستر رودخانه

3-      شکل دیواره ها و کف رود خانه

بیشترین سرعت آب رودخانه ی مستقیم ، در وسط و نزدیک کف و دیواره ها  است .

علت کم بودن سرعت آب در کف و دیواره ی رود ، اصطکاک آب با بستر و دیواره ها است

علت کم بودن سرعت آب در نزدیک سطح ، اصطکاک آب با هوا می باشد

در رودخانه ی غیر مستقیم یا انحنادار ، بیشترین سرعت آب رودخانه از وسط رودخانه به طرف دیواره ی مقعر منتقل می شود

آبدهی رود خانه «دبی»

حجم آبی که در واحد زمان از مقطع عرضی یک رودخانه عبور می کند ، آبدهی «دبی» یک رودخانه خوانده می شود.

واحد آبدهی مترمکعب در ثانیه است .

 محاسبه دبی به دو روش بدست می آید ،   1-  سرعت آب «V» × سطح مقطع رود « S» = دبی   

   2-    حجم آب تقسیم بر زمان (ثانیه)=دبی

آبدهی یک رود در تمام طول آن ثابت نیست و از بالای رود به پایین افزایش می یابد

مقدار بارندگی سالانه یک حوضه ی آبریز را از راه محاسبه می کنند

 

هر عاملی که سرعت آب رود خانه را افزایش دهد ، دبی را هم زیاد می کند

با افزایش پهنای رود ، عمق و سرعت جریان رود ، دبی افزایش می یابد

دبی یک رود خانه در طول سال تغییر می کند به طوری که در زمستان و بهار زیاد  و در تابستان و پاییز کم می شود

آب زیر زمینی

آب زیر زمینی بزرگترین ذخیره آب شیرین ، آبهای زیر زمینی هستند

آبهای زیر زمینی بخشی از منافذ خالی سنگ ها و خاک ها را در زیر زمین اشغال می کند.

آب زیر زمینی با فرسایش ، جابه جایی و ته نشینی سبب تغییر شکل زمین می شود

توزیع آب در زیر زمین در دو منطقه ی اشباع و منطقه ی تهویه می باشد.

سطح ایستابی    

پس از هر بارندگی ، قسمتی ازآب باران به زمین نفوذ می کند . بخشی از آب نفوذی، به علت وجود نیروهای جاذبهمولکولی ، به صورت معلق در فضاهای خالی خاکها وسنگها وچسبیده به ذرات خاک یا سنگ باقی می ماند. درنتیجه منطقه ای در بالا که در آن منافذ خالی ، هم با  آب  و هم با هوا پرشده است که اصطلاحاً «منطقه تهویه » می گویند.   

منطقه تهویه  عبارت است از منطقه ای در بالای سطح ایستابی ، که در آن منافذ خالی ، هم با  آب  و هم با هوا پرشده است

منطقه ی اشباع  عبارت است از منطقه ای در زیر سطح ایستابی که تمام فضاهای خالی آن ، از آب پرشده است

سطح فوقانی منطقه ی اشباع را ، اگر با لایه ی نفوذ ناپذیری محصور نشده باشد ، سطح ایستابی گویند . به عبارت دیگر به سطح جداکننده ی منطقه ی اشباع از منطقه تهویه ، سطح ایستابی می گویند.

عمق سطح ایستابی در هرمنطقه به عوامل زیر بستگی دارد

ارتفاع محل : هرچه ارتفاع بیشتر باشد سطح ایستابی در عمق بیشتری قرار دارد . مانند سطح ایستابی در نقاط مرتفع در عمق بیشتر و در دره ها در عمق کمتر قرار دارد

بارندگی : هرچه بارندگی بیشتر باشد درعمق کمتری قرار دارد مانند  استان پرباران گیلان و مازندارن سطح ایستابی در عمق کمتر اما در کرمان ، یزد و فارس و.... سطح ایستابی در عمق بیشتر که در بعضی جاها حتی به بیش از 200 متر در عمق می رسد

میزان نفوذ آب به زمین (تغذیه ) هرچه بیشتر باشد ، سطح ایستابی در عمق کم تری قرار دارد .

میزان بهره برداری آب زیرزمینی ، هرچه بیشتر باشد سطح ایستابی پایین تراست (درعمق بیشتری قرار دارد ).

 

تخلخل و نفوذ پذیری

برای تشکیل منبع آب زیر زمینی ، لازم است که سنگ ها و رسوبات دارای فضاهای خالی باشند

این فضاها ی خالی یا (تخلخل ) منافذ اولیه هستند یا تخلخل ثانویه

تخلخل اولیه : به فضاهای خالی که از ابتدا ی تشکیل سنگ در آن وجود داشته است تخلخل اولیه می گویند  مثل : تخلخل در رسوبات آبرفتی و بیابانی

تخلخل ثانویه : به فضاهای خالی که پس از تشکیل سنگ و با گذشت زمان و توسط شکستگی ، هوازدگی ، انحلال و . ایجاد می شود ، تخلخل ثانویه می گویند مثل غار آهکی

تخلخل را به صورت درصد بیان می کنند و از رابطه ی زیر محاسبه می شود:

 فرمول کتاب

 تخلخل به عوامل شکل ، اندازه ، آرایش دانه ها ، درجه ی سیمان شدگی ، میزان هوازدگی ، تعداد درز و شکاف  بستگی دارد.

تخلخل با میزان هوازدگی و تعداد درز وشکاف رابطه ی مستقیم دارد .

در رسوبی که فضاهای خالی آن بزرگتر بوده و ارتباط  منافذ وجود دارد ، آب بیشتری نفوذ می کند .

سنگی که تخلخل بالایی دارد ممکی است نفوذپذیری نداشته باشد ، مثل رس ، سنگ پا و چوب پنبه

رس ها به علت ریز بودن منافذشان ، با آن تخلخل بالایی دارند ولی قادر به عبور آب از خود نیستند

نفوذ پذیری توانایی یک سنگ یا رسوب را برای عبور آب نشان می دهد .

نفوذ پذیری  به دو عامل بستگی دارد

1- اندازه ی منافذ          2-    ارتباط منافذ

آبرفت ها برای احداث چاه آب مناسب اند زیرا ، آبرفت ها معمولاً تخلخل و نفوذپذیری زیادی دارند

ارتباط  منافذ بین رسوبات با هم ، نقش مهمی در نفوذپذیری آن دارد

حرکت آب زیرزمینی

آب زیر زمینی تقریباً  در همه جا در حرکت است ، ولی این حرکت خیلی کندتر از آب رودخانه هاست  حرکت آب در منطقه اشباع مخازن آب زیرزمینی از کمتر از 1 تا بیش از 500 متر در سال تغییر می کند

آب  از جایی که ارتفاع و فشار بیشتری دارد به سمت نقطه ای که ارتفاع و فشار کمتری دارد حرکت می کند

آب زیرزمینی از سطح ایستابی بالاتر به طرف سطح ایستابی پایین تر حرکت می کند و معمولاً جهت حرکت آب های زیرزمینی به طرف رودخانه ها ، دریاچه ها و دریاها است.

حرکت آبهای زیرزمینی بیشتر منحنی شکل است و گاهی مسیر آب زیرزمینی به سمت بالا برمی گردد تا وارد دریاچه ها یا رودخانه ها شود زیرا آب می خواهد ازجایی که فشار بیشتر ی دارد به سمت نقطه ای که فشار کم تر حرکت کند

آبخوان  (لایه ی آبدار)

آبخوان  لایه ی آبدار یا سفره ی آب زیرزمینی عبارت از لایه یا لایه هایی از رسوبات با سنگ های نفوذپذیر اشباع از آب ، در زیرزمین است که آب بتواند به آسانی در آن حرکت کند

سفره ی آب زیر زمینی در چه سنگ هایی می تواند تشکیل شود ؟        رسوبات سخت نشده  ماسه ، شن ، ریگ و... معمولاً از نظر تشکیل آبخوان بسیار مناسب اند (زمین های آبرفتی)

بعضی از انواع سنگ ها مثل آهک ، ماسه سنگ  و سنگ آذرین و دگرگون شده می توانند توسط عوامل زیر  به آبخوان تبدیل شوند

۱- منافذ انحلالی                2    - شکستگی                  3- هوازدگی

رس ها به دلیل نفوذناپذیری شان نمی توانند آبخوان تشکیل دهند

انواع آبخوان

۱- آبخوان آزاد                 2- آبخوان تحت فشار

 

آبخوان آزاد :

زمانی که بخش بالای منطقه ی  اشباع ، از یک لایه نفوذ پذیرمانند شن / ماسه / آبرفت بین لایه های نفوذ ناپذیر مانند : رس کائولن شیل محصور می شود.

      ویژگی آبخوان آزاد

سطح ایستابی همان سطح فوقانی منطقه ی اشباع است .

مقدار فشار درسطح ایستابی برابر با فشار اتمسفر است

سطح ایستابی سفره ی آزاد با مقدار تغذیه و یا تخلیه ، آزادانه نوسان می کند

سطح چاه همان سطح ایستابی است

ویژگی آبخوان تحت فشار

لایه ابدار بین دو لایه نفوذناپذیر قرار دارد

مقدار فشار آب چاه ، بیش از فشار اتمسفر است

گاهی آب از چاه احداث شده دراین لایه آبدار فوران می کند که به آن چاه آرتزین می گویند

سطح پیزومتریک: وقتی چاهی دریک سفره ی تحت فشار حفر شود آب در آن بالا می آید را سطحی فرضی درنظر می گیرند که به آن سطح پیزومتریک گویند

هرگاه سطح پیزومتریک بالاتر از سطح زمین باشد ، آب خود به خود از دهانه ی چاه بیرون می ریزد ، این نوع چاه را چاه آرتزین گویند.

آبهای زیرزمینی به صورت چشمه هم از زیر زمین خارج می شوند

چشمه نوعی تخلیه ی طبیعی آب زیرزمینی است که به صورت متمرکز رخ میدهد  


ترکیب شیمیایی آب های زیرزمینی

آبهای زیرزمینی عمدتاً حاوی کلریدها ، سولفات ها و بی کربنات ها هستند

ترکیب آب زیرزمینی از جایی به جای دیگر تغییر می کند

غلظت نمک های محلول در آب زیرزمینی بستگی به عوامل زیر دارد:

جنس سنگ هایی که آب در آنها جریان دارد

مقدار نمک های محلول در آبهای زیر زمینی موجود در سنگ های آذرین ، دگرگونی و آبرفتی معمولاً کم است . بنابراین آب  آن ها برای آشامیدن و مصارف دیگر مطلوب است

آب موجود در سنگ های تبخیری مثل سنگ نمک و سنگ گچ ( قابلیت انحلال زیادی دارند ) املاح فراوانی دارد و برای آشامیدن نامناسب است

آب موجود در سنگ های کربناتی که از نوع آبهای سخت است یعنی یون Caو Mg بالایی دارد ، با صابون کف نمی کند ، درلوله ها و ظرف ها رسوباتی ته نشین میکند  بنابراین استفاده از آنها در صنعت محدودیت دارد.

آبهای موجود در حوضه های بسته مانند دشت قم که در آنها محلی برای خروج وجود ندارد ، املاح فراوانی دارد و برای آشامیدن نامناسب است

سرعت نفوذ آب در زیر زمین

هرچه سرعت نفوذ آب های زیرزمینی کم تر باشد ، فرصت بیشتری برای حل کردن کانی های مسیر خود دارد، پس املاح آن بیشتر است

بنا به دلیل بالا ، چون سرعت حرکت آب های زیرزمینی کم تر از آب رودخانه ها ست پس املاح آب های زیرزمینی معمولاً بیشتر از آب رودخانه ها ست

مسافت طی شده توسط آب زیرزمینی

در یک لایه آبدار هر چه از محل تغذیه به طرف محل تخلیه نزدیک شویم ، شوری آب زیرزمینی بیشتر می شود . پس هرچه مسافت طی شده بیشتر باشد ، احتمال وجود و حل شدن نمک ها در مسیر ، بیشتر و املاح بیشتر است

هرچه دمای آب زیرزمینی بیشتر باشد قدرت انحلال نمک های آن بیشتر و درنتیجه غلظت املاح بالاتر است

تعداد چاه های عمیق یک منطقه باید محدود باشد زیرا حجم آب های زیرزمینی یک منطقه تقریباً یک مقدار ثابتی است و با بهره برداری بیش از حد باعث ایجاد مشکلاتی در آن منطقه می شود

آب های زیرزمینی از نظر آلودگی میکروبی کم خطرتر و از نظر املاح با غلظت بیشتری نسبت به آبهای رودخانه می باشند

یخچال

یخچال ها بخش کوچکی از آب کره ی جامد هستند . حدود 2درصد آبهای روی زمین به صورت یخ ، 10 درصد از آبهای سطح خشکی ها را تشکیل می دهند

بزرگ ترین پوشش یخی زمین ، در قطب جنوب است  که 86 درصد یخچالهای زمین را تشکیل می دهد . یخچالهای جزیره گرینلند 10 درصد یخچالهای زمین را تشکیل می دهد

یخچالها در شرایطی تشکیل می شود که ریزش سالیانه ی برف بیش از مقدار ذوب و تبخیر آن باشد بنابراین برای تشکیل آن ها دو شرط لازم است

۱-  درجه ی حرارت کم                                      2- ریزش برف کافی (برف دائمی بماند)

شرایط تشکیل یخچال در دومنطقه فراهم است

عرض های جغرافیایی بالا                            2- کو ه های مرتفع زمین

مراحل تشکیل یخچال

برف   تراکم             یخ برفی (نوه)   تراکم         یخ حباب دار    تراکم              یخ بلورین (یخچال )

 

 

 

دریاچه

دریاچه ها ، آب های ساکن داخل خشکی ها هستند که ارتباط مستقیمی با دریاها ندارند . این آب ها   در فرو رفتگی ها و نواحی پست و حتی در فله ی کوه ها ، می تواند تشکیل شوند.

اهمیت دریاچه ها بیشتر از نظر نوع رسوبات تبخیری و کانی های باارزش اقتصادی که در انها تشکیل می شود ، میباشد مثل نمک طعام (هالیت ) ، کربنات سدیم ، سولفات سدیم  ، گچ ( ژیپس ) و زغال سنگ

فراوان ترین عنصر محلول موجود در آب دریاچه ها ، سدیم (Na) می باشد

راه های تشکیل دریاچه ها

حرکت پوسته ی زمین

فرو افتادگی قسمتی از زمین  مثل دریاچه ی بایکال در روسیه

باقی مانده ی دریاهای قدیمی مثل دریاچه ی خزر ( مازندران ) که بزرگترین دریاچه ی جهان است

فعالیت یخچال ها

بر اثر عمل فرسایش و رسوب گذاری یخچال ها در گذشته ، مثل دریاچه های شمال اروپا و امریکا مانند دریاچه های فنلاند ، سوئد ، نروژ  و دریاچه های 5 گانه امریکا

ریزش و لغزش کوه  ومسدود شدن مسیر رود

گاهی ریزش و لغزش تودهای توده های سنگ در دره ی  یک رودخانه موجب تشکیل یک سد طبیعی و یک دریاچه می شود ، مثل تار ، ولشت ، لاسم

آتش فشانی

در دهانه ی پاره ای از آتش فشان های خاموش نیز دریاچه تشکیل می شود ، مثل دریاچه ی سبلان

فعالیت انسان

انسان با ساختن سد در مسیر رودخانه ، دریاچه ی مصنوعی به وجود می آورد

 

ترکیب شیمیایی آب دریاچه ها

آب دریاچه ها از نظر مقدار نمک های محلول ، بسیار متفاوت هستند و ممکن است شیرین یا بسیار شور باشد

شورترین دریاچه ی ایران دریاچه ی سبلان است ،به دو دلیل :

منبع آب آن ذوب برف است .

جنس بستر آن آذرین و نامحلول است

نوع ترکیب آب دریاچه ها و میزان شوری آن ها  به عوامل زیر بستگی دارد

جنس سنگ هایی که آب رود ها  و آب های زیرزمینی برای تغذیه دریاچه از روی آنها عبور می کنند و همین طور جنس بستر دریاچه

میزان تبخیر

هرچه تبخیر  بیشتر ، شوری آب دریاچه بیشتر .( عرض های جغرافیایی 25 درجه ی شمالی و 30 درجه ی جنوبی )

میزان آب های  ورودی و خروجی

اگر میزان آب های خروجی توسط رودخانه زیاد باشد ، آب دریاچه تعویض دایمی دارد ، بنا براین شوری کم تر است.

اگر میزان زهکشی و خروج آب کم باشد ، با تبخیر به مرور زمان ، نمک ها افزایش یافته و به حد اشباع می رسند.

پوشش گیاهی منطقه

هرگاه پوشش گیاهی منطقه  زیاد  با شد ، یعنی منطقه از میزان رطوبت  و بارندگی زیادی برخوردار بوده پس بارندگی بیش از تبخیر است . بنابراین  شوری آبهای ورودی به دریاچه کم تر است . ضمناً گیاهان برای رشد خود املاح خاک را می گیرند

با افزایش سن دریاچه ، مقدار شوری آن نیز افزایش می یابد مگر آن که آب های شیرین به رودخانه وارد شده و توسط رودخانه از دریاچه ، آب خارج شود .

 

 

 

 

 

+ نوشته شده در  جمعه بیست و پنجم آذر 1390ساعت 18:56  توسط خسرونژاد دهمیانی  |