بیش از 96 درصد آب شیرین کره زمین (به جز برف و یخچال‏ ها) در آب زیرزمینی قرار دارد که این منبع حیاتی را به مهمترین ذخیره آب شیرین بر روی کره زمین تبدیل نموده است.

امروزه بهره‌‏برداری از منابع آب زیرزمینی برای مصارفی چون کشاورزی، صنعت و شرب توسعه زیادی پیدا کرده است.

باتوجه‏ به بحران کم آبی، راهکارهای متعددی برای رفع این بحران ارائه شده که یکی از آن‏ها اکتشاف و استفاده از منابع آب‏ های غیرمتعارف همچون آب‏ های ژرف برای مصارف مختلف است. آب‏ های زیرزمینی سرمایه‏ های استراتژیک یک کشور محسوب می‏ شوند و منابع آب ژرف نیز جز این سرمایه ها هستند.

در این مقاله مروری بر منابع آب ژرف شامل کمیت و کیفیت، عمق، توزیع مکانی و هزینه استحصال این منابع انجام شده است.

منابع آب ژرف

آب‏ های ژرف به‏ عنوان بخشی از منابع آب زیرزمینی جز سرمایه‏ های استراتژیک یک کشور محسوب می‌شود. هر نوع آب زیرزمینی که از عمقی بیش از بیشینه عمق معمول برداشت شود یا در عمقی پایین‌تر از سفره‌های معمول آب زیرزمینی منطقه باشد آب ژرف به ‏شمار می‌آید.

در تعریفی دیگر منابع آب ژرف به آب‏ های زیرزمینی عمیقی اطلاق می‌‌شود که در عمق 300 تا 1200 متر قرار داشته باشد. دانستنی‏ ها در خصوص هیدرولوژی آب‌های ژرف بسیار ناچیز است.

این منبع آب به دلیل شوری زیاد و وجود مواد جامد محلول در آب (بیشتر از 4000 میلی گرم در لیتر) اغلب برای شرب مناسب نیستند ولی برای فعالیت‏های کشاورزی مناسب هستند.

این منبع در کشورهایی که اقلیم خشک و بیابانی دارند منابع با ارزشی هستند (Shamrukh، 2012). آب‌های ژرف به دو دسته آب‌های نیمه‌فسیلی و فسیلی تقسیم می‌شوند که به شرح ذیل می‏باشد.

انواع آب ژرف

آب‌های نیمه‌فسیلی

سفره‌های آبی در اعماق زمین هستند و به این دلیل که امکان تغذیه از بارش ‏ها، آب‌های سطحی و زیرزمینی را دارند، تجدید‌پذیر و به کمک مطالعات آب‌‌‌شناسی، هیدروژئولوژی و زمین‌شناسی منطقه قابل شناسایی هستند.

تجدید‌پذیری منابع آب ژرف به تراوایی رسوبات و سازندها، میزان بارش و زمان ماندگاری آب‏ های زیرزمینی بستگی دارد.

مفهوم تجدیدپذیری آب

تجدید‌پذیری بــه معنــای تجدید هر سال آب نیست ممکــن اســت دوره تجدیــد بــه 50،100، 1000 و یا یــک میلیــون ســال برســد اما در نهایت تجدید‌پذیر اســت (Foster وLouks، 2006). برخلاف تعریف ذکر شده آبی که هر سال توسط بارش تجدید شود را تجدیدپذیر و اگر زمان تجدیدپذیری آب در مقایسه با عمر انسان بیشتر باشد تجدید‌ناپذیر نامیده می‏شود (Birka، 2018).

آب‏ های تجدید‌پذیر دو نوع هستند. آب‏ هایی که در رسوبات آبرفتی و کواترنری وجود دارند و اگر بیش از حد از آن‏ها بهره ‏برداری شود احتمال نشست زمین وجود دارد. در برنامه بهره‏ برداری از منابع آب ژرف این نوع آب مورد نظر نیست.

اما آب‏های پهنه ‏های گسلی آب‏ های برون حوزه‏ای هستند که از یک حوزه دیگر وارد ایران می‏ شوند. این منابع در خارج از مرزهای ایران در عمق بیش از 700 متری زمین قرار دارند. استفاده از این آب‏ ها باعث نشست زمین و تهدیدات زیست ‏محیطی نمی ‏شود؛ زیرا استحصال آب از گسل‏ های فعال و عمیق خطر فرو نشست ندارد و این منابع در صورت عدم برداشت از کشور خارج می‏شوند (میرعربی و حسینی، 1390).

آب‌های فسیلی

آب‏ های زیرزمینی قدیمی هستند و سنی بیش از چندین هزارسال دارند؛ این منابع در سفره‌های آب کاملا محبوس هستند و از هیچ منبعی تغذیه نمی‌شوند.

به عبارت دیگر این منابع تجدید‌پذیر نیستند بلکه به نوعی ذخیره نهایی آب به حساب می‌آیند (Foster و Louks، 2006). این ذخایر آبی در برخی از کشورها مانند آفریقا، استرالیا، لیبی و… شناسایی و بهره‌برداری می ‏شوند.

اقلیم مناطقی که این آب‏ ها را تغذیه می‏ کنند می ‏تواند با اقلیم منطقه موجود این سفره‏ ها بسیار متفاوت باشد. به ‏طور مثال آبخوان دیسی که قادیسی به آن اطلاق می ‏شود به ‏عنوان یک منبع ذخیره آبی بسیار عظیم برای کشورهایی که بر روی آن قرار دارند تلقی می ‏شود.

در بسیاری اوقات آب‏ های ژرف وارد اقیانوس‏ ها می‏ شوند و تا ده ‏ها کیلومتربه اعماق زمین نفوذ می‏ کنند. باتوجه‏ به اینکه عمق سفره به شرایط هیدروژئولوژیکی محلی-ناحیه‏ ای وابسته است معیار پذیرفته و کاملی برای تفکیک سفره آب ژرف از غیرژرف نیست.

عمق منابع آب ژرف

عمق قرارگیری آب‌های ژرف در مناطق مختلف جهان متفاوت و نسبی است. در بعضی کشور‌ها مانند بنگلادش به‌‏دلیل بالا بودن سطح آب زیرزمینی منابع آب ذخیره شده در عمق بیش از150 متر جز آب‌های ژرف به ‏شمار می‏ آیند.

در کشور‌های خشک مانند اردن، لیبی و الجزایر به آب‌های ذخیره شده در عمق‌های 800 تا 1600 متر منابع آب ژرف گفته می‌شود.

در کالیفرنیا واسترالیا آبخوان ۳۰۰ تا ۵۰۰۰ متری را آبخوان ژرف می‏ نامند (رمضانی سربندی و همکاران، 1394). براساس برآوردهای صورت گرفته منابع آب سفره ‏های آب سطحی بین ۴۰۰ تا ۵۰۰ میلیارد مترمکعب و آب موجود در سفره‏ های ژرف ایران بین ۵۰ تا۶۰ هزار میلیارد برآورد شده است که بخشی از این منابع آب تجدید‌پذیر و بخشی آب‏ های فسیلی، شور و هیدروترمال هستند.

نحوه شناسایی و هزینه برداشت از منابع آب ژرف

سودان | کشف و بهره برداری از آب ژرف

علاوه ‏بر روش ‏های ژئوفیزیکی یکی از روش‏ های اکتشاف آب‏ های فسیلی استفاده از تکنیک سنجش از دور است. این تکنیک که یک روش نسبتا نوپا بوده و از طریق تجریه و تحلیل داده‏ های حاصل از رادارها، اشعه مادون قرمز و تصاویر ماهواره‏ای مناطقی که پتانسیل وجود آب فسیلی را دارند قابل اجرا است.

در شمال غرب منطقه دارفور در کشور سودان از طریق تحلیل نقشه ‏های ماهواره‏ای یک آبخوان فسیلی کشف شد و اکنون به ‏عنوان یک منبع آبی ارزشمند در اختیار اهالی دارفور قرار دارد (Oa، 1986).

کمبود آب ایران | آب‌شیرین‌ کن یا استفاده از منابع ژرف

رمضانی سربندی و همکاران (1394) امکان استفاده و وجود آب‌های فسیلی در فلات مرکزی ایران را در مقایسه با فلات عربستان بررسی نمودند. هزینه اکتشاف و بهره ‏برداری از منابع آب ژرف از هزینه انتقال بین حوزه‏ای و یا شیرین‏ سازی آب با نمک‏ زدایی و یا انتقال آب در مسیرهای طولانی کمتر است.

اکتشاف و استحصال یک چاه آب ژرف با میانگین 1000 تا 1200 متر عمق حدود 300 میلیارد ریال و هزینه‏ های نگهداری سالانه آن کمتر از یک میلیارد ریال برآورد شده است (آریامنش، 1396).

اقدامات انجام شده در خصوص منابع آب ژرف در ایران

در ایران بحث اکتشاف منابع آب‌ ژرف مورد توجه است. سازمان زمین‏‏شناسی گسل‏ های فعال و اصلی کشور را شناسایی نموده است. از آن جمله می‏توان به گسل‏ هایی مانند گسل کَلمرد، شتری طبس و اسفندیار، نایبند و زاگرس، تهران و میامی در استان سمنان اشاره نمود.

ردیابی آب ژرف بر اساس اطلاعات همسایگان!

در کویر ایران این گسل‌ها پراکنده هستند. در مناطقی مانند دشت لوت که خشک و کویری است گسل‏ هایی شناسایی شده است. ازآنجایی‏ که اطلاعات کاملی از منابع آب فسیلی در کشور موجود نیست برای ردیابی اولیه این منابع ارزشمند در کشور از طریق تشابهات زمین شناسی و … با آبخوان‌های فسیلی کشورهای همسایه اقدام شده است.

کویر عربستان دارای حجم عظیمی از آب‏ های فسیلی است؛ اکثر کشور‌هایی که در این کویر قرار دارند از جمله عربستان، اردن، قطر، امارات و بحرین از این آب‌ها استفاده می‏نمایند. این کشورها تشابه زمین‏شناسی، سنگ‏شناسی، تکتونیکی با محیط ‏های رسوبی ایران تا اواخر دوران دوم زمین‏شناسی را دارند (آقانباتی، 1383).

همکاری روسیه در اکتشاف آب ژرف

در استان فارس، استان‏ های ساحلی و در بستر خلیج فارس و دریای عمان، استان‏ های آذربایجان، گیلان، خراسان جنوبی، یزد، کرمان، سیستان و بلوچستان و رشته کوه‏های زاگرس و البرز احتمال رسیدن به آب ژرف وجود دارد؛ لذا مطالعه و شناخت این منابع بسیار ضروری است.

طرح مطالعاتی منابع آب ژرف ایران با مشارکت و سرمایه‌گذاری روس‌ها درحال انجام است. مطالعات در دو منطقه هزار مسجد خراسان و زابل سیستان‌ و بلوچستان شروع شده است.

بر اساس مطالعات انجام شده و اکتشافات اخیر مشخص شد در سیستان امکان استخراج از آب‌های ژرف وجود دارد. عملیات حفاری آب‏ های ژرف در دشت سیستان از سال 1396 آغاز شد (دهمرده، 1396).

مطالعات آب‌های ژرف در سیستان در تیرماه 1397 با استحصال آب از عمق دو هزار و پانصد متری ادامه یافت و وزیر کشور در نشست شورای اداری منطقه با اشاره به استخراج آب از این چاه بیان نموداستحصال آب از این منابع نتایج خوبی به همراه دارد (رحمانی فضلی، 1397).

اقدامات سایر کشورها در خصوص منابع آب ژرف

تاکنون حوزه‌های متعددی در مناطقی از آسیا و آفریقا در کشور‌هایی مانند سومالی، سودان، مصر، لیبی، توباگو و بوستوانا شناسایی شده‌اند.

در مطالعه اکتشافی این آب‌ها آنالیز داده‌های مختلف مانند میزان بارش، توزیع بارش، میزان نفوذ و در مجموع بیلان آب منطقه و ساختار ناحیه‏ای و جنس سازند‌های زمین‌شناسی اهمیت زیادی دارد. در بسیاری از کشور‌ها مانند سودان، الجزایر، اردن، استرالیا، مصر، عربستان، لیبی، آمریکا و انگلیس از سال‌‌ها پیش مطالعات آب‌های ژرف آغاز شده و در مواردی به مرحله بهره‌‌برداری رسیدند.

به‏ طوری‏که در حوضه آبریز Sahara با مساحت یک میلیون کیلومتر مربع که بین کشورهای لیبی، الجزایر و تونس مشترک است 8800 حفاری انجام شده که 6500 مورد در الجزایر، 1200 مورد در لیبی و 1100 مورد حفاری در جنوب تونس می‌باشد. در 30 سال اخیر سالانه 6/0 تا 5/2 بیلیون مترمکعب آب از این حوضه استخراج شده است (Mamou و همکاران، 2006).

80 درصد آب این حوضه آبریز برای کشاورزی مصرف می‌شود با افزایش برداشت از منابع آب ژرف در برخی مناطق نظیر جنوب کشور تونس کیفیت این آب‌ها کاهش یافته و شوری آب به حدود 6 گرم در لیتر رسیده است.

تامین بیش از 66 درصد آب مورد نیاز عربستان در سال 2000

  مطالعات منابع آب ژرف در کشور عربستان نیز انجام شده است. در این کشور به ‏دلیل بارش سالانه 25 تا 150 میلی‏متر و میانگین تبخیر سالانه 2500 تا 4500 میلی‏متر استفاده شدید از منابع آب زیرزمینی به ‏خصوص منابع آب ژرف مورد توجه قرار گرفته است.

در دهه‏ های اخیرافزایش رشد جمعیت عربستان افزایش تقاضای آب را به همراه داشته است. به ‏طوری‏که آب‌شیرین‌ کن‌ها و منابع آب ژرف در سال‏ های اخیر سهم زیادی در تامین این آب داشته‏ اند.

آب‏ های ژرف حدود 66 درصد از کل نیازهای ملی را درسال 2000 تامین کرد. حجم این آب‏ها از سال 1980 تا 2000 حدود 260 میلیارد مترمکعب بوده است که حدود 12 درصد کل مخازن آب زیرزمینی با عمق بیش از 300 متر بوده است (Foster وLouks ، 2006).

ملاحظات خاص در استخراج منابع آب‌ژرف

• درصورتی‌که امکانات مهندسی، کارشناسی و بررسی‌های اقتصادی اجازه می‏ دهد ضروری است منابع آب ژرف مطالعه، بررسی و پهنه‏ بندی شوند. به‏‌دلیل پیچیدگی اکتشاف منابع آب ژرف باید در مطالعات منابع آب‌ ژرف از تخصص‌های مختلف بهره گرفته شود. تخصص‌های هیدروژئولوژی، هیدرولوژی، هیدروژئوشیمی، تکتونیک، ژئوفیزیک، ژئومورفولوژی، چاه‌نگاری، آمار و حفاری مواردی هستند که باید در مطالعه منابع آب ژرف استفاده شوند.
•  به ‏دلیل وجود آلودگی در برخی از منابع آب‌‌ژرف ازجمله آلودگی‌های اتمی و یا شوری بیش از حد این منابع قابل استفاده نیستند. باتوجه ‏به اهمیت مباحث اقتصادی در استحصال آب باید پس از ارزیابی این موارد حفاری انجام شود. برهم خوردن بیلان آب شور و شیرین و زیست‏بوم منطقه از جمله پیامدهای این تفکرات در برخی پروژه ‏های استخراج آب‌های ژرف است.
• ایجاد و یا احتمال وجود گازها از فاکتورهایی است که استحصال آب و نمونه برداری از این‏گونه منابع را پیچیده می‏ سازد. آبخوان ممکن است در حین پمپاژ، تحت‏ فشار و گازها و میکرو ارگانیسم‏ های موجود آن ناشناخته سمی و یا قابل اشتعال باشند (William  و همکاران، 2014).

برای آینده آب ژرف در ایران چه باید کرد؟

قبل از برنامه ‏ریزی برای استخراج آب‏ های ژرف لازم است موارد ذیل مورد توجه قرار گیرد:

• بهره‏ وری و استفاده بهینه از منابع آب موجود افزایش یابد.
• باید به تجارت آب مجازی به ‏عنوان راهکاری جهت ذخیره آب در سطح جهان توجه نمود؛ زیرا ممکن است آب مجازی هر محصول در مکان و زمان ‏های مختلف متفاوت باشد. همچنین واردات محصولات آب‏ بر به صرفه ‏جویی منابع آبی کشور کمک خواهد نمود.
• استفاده و بهره ‏برداری از منابع آب ژرف در دستور کار قرار گیرد؛ با این وجود مطالعه، شناخت و توسعه فناوری‏ های مرتبط با منابع آب ژرف ضروری است.
• اگر هزینه استخراج منابع آب ژرف در مقایسه با هزینه نمک‏زدایی و انتقال آب دریا کمتر باشد استفاده از منابع آب ژرف، آب دریا و آب شور (به‏صورت مستقیم یا پس از نمک‏زدایی) مشروط به استفاده پایدار و خردمندانه برای توسعه و بهبود معیشت مردم امری عقلایی و ضروری است.
•  اقدامات برخی کشور‌ها از جمله تونس به‏عنوان الگو استفاده شود. تونس با میانگین بارش حدود 207 میلیمتر درسال و 100میلیمتر، بخش‏ های جنوبی آن دچار کم‌‌آبی است و منابع آبی آن نیز کیفیت پایینی دارد. این کشور توانسته با سیاست‏ های مناسب در امور زیربنایی در سال 2015 به بالاترین میزان دسترسی به خدمات آبرسانی و بهداشت در کشورهای خاورمیانه و شمال آفریقا دست یابد. از سال 1960 مطالعات استفاده مجدد از فاضلاب را انجام داده و درحال حاضر 7000 هکتار کشت از فاضلاب تصفیه شده آبیاری می‌شود. میزان اتصال به شبکه‌های فاضلاب در مناطق شهری تونس در سال 2007 به 6/81 درصد افزایش یافته است (Omrani،2009 ).
•  در مرز ایران و افغانستان، مرز ایران و پاکستان و مناطق دیگر گسل‏ های زیادی وجود دارد که با حفر چاه‌های 300 تا 400 متری در پهنه ‏های گسلش هیچ آسیبی وارد نمی‌شود. در صورت عدم استخراج این آب‏ ها از مرز خارج می‏شوند (آریامنش، 1396).
•  راه‏ حل‏های پیشنهادی برای کاهش مشکل کمبود آب در کشور از جمله استخراج منابع آب ژرف، انتقال آب از دریای عمان و خلیج فارس به مرکز کشور و شیرین کردن آب، انتقال آب از دریای خزر و غیره اغلب راه‏ حل‌های سازه‏ ای است که با هزینه‌های هنگفت همراه است. راه‏ حل اصلی برای عبوراز مشکل کم‌آبی کشور تغییر شیوه مدیریت منابع آبی به ‏وسیله اصلاح الگوی مصرف، مدیریت و کاهش مصرف آب، تنظیم کلیه واردات و صادرات مبتنی بر آب مجازی پیشنهاد می‏شود.
• منابع آب ژرف منابع تقریباً تجدید‌‌ناپذیر هستند بنابراین برای حفظ عدالت بین نسل‏ ها پیشنهاد می‌شود این منابع تنها در شرایط خشکسالی شدید به ‏عنوان آخرین گزینه استحصال شود.

در صورت استخراج منابع آب ژرف به‏ منظور پایداری اجتماعی معیارهای زیر در نظر گرفته شود:

• استخراج این منابع منجر به بهبود وضعیت اجتماعی و اقتصادی شود.
• بیلان بین منافع و مضرات اقتصادی و اجتماعی در دراز مدت و کوتاه‌مدت مثبت باشد.
• استراتژی کشور درصورتی‏که آبخوان کاملا تخیله شود، تبیین شود.
• موضوع عدالت بین نسل‏ها در نظر گرفته شود.

منبع : مجله آب و توسعه پایدار (با کسب اجازه)

نویسندگان : فاطمه کیخایی، فریبرز عباسی