آنچه در مورد چاه آب باید بدانیم

هر چاه سرمایه‌ی ارزشمندی است و برای حفر، توسعه و بهره‌برداری از آن هزینه‌های زیادی می‌شود. به همین جهت، آشنایی با آن و داشتن آگاهی‌های لازم برای دارندگان این سرمایه ضروری است و تجربه نشان داده است که شناخت دقیق و علمی از فرآیند ایجاد و بهره‌برداری از چاه در کاهش هزینه‌ها، کارایی بیشتر و جلوگیری از هدررفت این سرمایه بسیار موثر است. این نوشتار به روند حفر یک چاه، ساختمان آن و موارد تخصصی مربوطه می‌پردازد.

بررسی‌های زمین‌شناسی

پیش از اقدام به حفر چاه، لازم است بررسی‌های ژئوفیزیکی زمین‌شناسی در منطقه‌ی حفر چاه صورت گیرد. این بررسی‌های ضروری اطلاعاتی ژئوهیدرولوژیک چون مشخصات لایه‌های زمین، جریان آب‌های زیرزمینی و کیفیت آب سفره‌ها را به دست می‌دهد. داشتن این اطلاعات تعیین می‌کند که آیا اساسا حفر چاه در منطقه در قبال هزینه‌ی هنگفتی که دارد توجیه اقتصادی دارد یا نه. به علاوه، این آگاهی‌ها به حفار کمک می‌کند که در مورد بهترین محل حفر، نحوه‌ی حفاری و عمق چاه تصمیم‌گیری کند.

حفر چاه

مولفه‌های مهمی در انتخاب روش حفاری مناسب وجود دارد، مثل نوع سازند زمین‌شناسی، دسترسی به روش حفاری و محل چاه. حفر چاه به یکی از دو روش ضربه‌ای یا چرخشی انجام می‌شود. در روش ضربه‌ای یک مته‌ی فلزی سنگین بلند، توسط کابل‌های فلزی قوی به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند و با خرد کردن خاک، سنگ و لایه‌های موجود، وارد زمین می­شود. تکه‌های خرد شده از طریق شیر و لوله‌ای که در انتهای مته تعبیه شده است، از سوراخ چاه خارج می شوند. لوله‌های جدار فلزی نیز با ضربه‌های محکم تجهیز حفاری وارد زمین می‌شوند و باعث عمیق‌تر شدن حفره‌ی چاه می‌گردند.

در روش چرخشی (یا روتاری، Rotary) مته‌ی حفاری ضمن چرخش، باعث حفر چاه در زمین می­شود. در این روش، ماده‌ای مخصوص به نام گل حفاری (Drilling Mud) در حین چرخش از داخل مته وارد حفره‌ی چاه می‌شود و از اطراف مته به سمت بالا جریان می‌یابد و از حفره خارج می­شود. این کار هم باعث خنک‌کاری نوک مته می‌شود و هم خروج ذرات خرد شده از داخل حفره‌ی چاه را انجام می‌دهد. هم‌طمان با حفاری، لوله‌های جدار چاه نیز به سمت پایین حفره هدایت می­شوند. تصویر یک مته‌ی حفاری به روش روتاری در زیر نمایش داده شده است.

به منظور شناسایی کمی و کیفی لایه‌های آبدار، نمونه‌برداری از آب، خاک و سنگ لایه‌های حفاری شده در هنگام حفاری ضروری است. برداشت نمونه در روش‌های مختلف حفاری نیازمند توجه به نکات خاصی است.

ساختمان چاه

طراحی ساختمان چاه‌های مختلف ممکن است بر اساس مطالعات ژئوفیزیک و زمین شناسی منطقه متفاوت باشد، اما ساختمان چاه به صورت کلی ساختاری مانند شکل ذبل دارد.

یکی از موضوعات مهم بعد از حفر چاه، جلوگیری از ریزش چاه به درون است. اغلب چاه‌های عمیق که با هدف برداشت آب استفاده می‌شود، با یک جدار تجهیز می‌شود تا از ریزش خاک سست، سنگ‌ها، ذرات درشت و آلاینده‌ها به داخل چاه جلوگیری کند. علاوه بر این، جداره چاه از پمپ و سایر تجهیزات قرار گرفته در چاه آب نیز حفاظت می‌کند. جنس جدار چاه‌های آب معمولا فولاد یا UPVC است که از سطح زمین تا سفره‌ی آب زیرزمینی امتداد پیدا می‌کند. برای اطمینان از عدم نفوذ آلاینده‌ها به چاه آب، لازم است جدار چاه به لوله‌ی تهویه و سرپوش مجهز باشد. سرپوش جدار باید طوری طراحی شود تا از عبور هوا و حشرات به داخل چاه جلوگیری کند.

تعیین جنس مناسب جدار چاه بستگی به عوامل مختلفی، از جمله روش حفاری، نوع زمین و کیفیت آب زیرزمینی دارد. جدارهای فولادی چاه برای روش حفاری ضربه‌ای و یا در مواقعی که نیاز به مقامت بالا در برابر فشار وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. جدارهای UPVC سبک‌تر و در مقابل خوردگی آب و مواد شیمیایی مورد استفاده برای ضدعفونی، مقاوم هستند. جدار چاه از هر جنسی که انتخاب شود، باید حداقل تا عمق ۴ تا ۵ متر در داخل زمین قرار داده شوند و کاملا آب بندی شوند.

ورود آب زیرزمینی به درون چاه از طریق فضای تعبیه شده روی جدار انجام می‌شود که به آن مشبک (اسکرین، Screen) می‌گویند. مشبک‌ها انواع مختلفی دارند که در ساده‌ترین نوع، شیارهایی هستند که روی جدار ایجاد می‌شوند. در انواع مدرن‌تر، لوله‌های دارای مشبک طوری ساخته می‌شوند که استحکام لازم را داشته باشند. در تصاویر شکل زیر که حاصل از عملیات ویدیومتری هستند، چند نوع مشبک نشان داده شده است.

مشبک جدار UPVC

مشبک جانسون

مشبک هوا برش روی جدار فولادی

پس از لوله‌گذاری چاه، در اطراف قسمت‌های مشبک‌دار جدار، قشری از گراول ايجاد می­کنند که به آن گراول پک می‌گویند. وجود گراول باعث افزايش قطر مؤثر چاه، جلوگيری از ورود ذرات ریزدانه به درون جدار، جلوگیری از خالی شدن پشت جدار و حفاظت لوله‌ی جدار می­شود.

توسعه‌ی چاه

در عملیات توسعه‌ی چاه ماسه، گل حفاری باقیمانده و سایر مواد ریزدانه از لابه‌لای توده‌های تشکيل دهنده‌ی لايه‌ی آبدار اطراف چاه خارج می‌شوند و به داخل چاه حرکت  می‌کنند. سپس اين ذرات توسط گل کشی يا پمپ از چاه خارج می‌گردد. توسعه‌ی چاه باعث افزايش قطر مؤثر، آبدهی و عمر چاه می‌شود.

تاسیسات چاه

مهم‌ترین تاسیسات چاه پمپ و لوله‌های آبده هستند. در نوع شناور پمپ‌ها، الکتروموتور تامین کننده‌ی توان مورد نیاز پمپ همراه آن در عمق مناسب درون چاه قرار می‌گیرد. در نوع دیگر که امروزه کمتر از آن استفاده می‌شود، توان توسط یک الکتروموتور یا موتور دیزل که در سطح قرار گرفته است تولید و توسط یک شافت (که درون غلافی تعبیه شده است) به پمپ درون چاه منتقل می‌گردد.

در گذشته برای حفظ و استقرار تابلوهای برق و موتور چاه در سطح، اتاقک طراحی و ساخته می‌شد. امروزه با پیشرفت فناوری و استفاده از الکتروپمپ‌های شناور، در برخی موارد هنوز ساخت اتاقک انجام می‌شود.