چاه آرتزین: فواره‌های طبیعی آب از دل زمین
چاه آرتزین چگونه به وجود می‌آید؟
برای درک چاه آرتزین، ابتدا باید با مفهوم سفره‌ی آب۳ آشنا شویم. سفره‌ی آب، لایه‌ای از سنگ‌ها و خاک‌های متخلخل است که آب در فضای خالی بین آن‌ها ذخیره شده است، درست مانند یک اسفنج بزرگ. حالا تصور کنید این سفره‌ی آب بین دو لایه‌ی سفره‌ی محبوس۴ قرار گرفته باشد. این لایه‌ها مانند یک سقف و کف سفت عمل می‌کنند و اجازه نمی‌دهند آب به راحتی از سفره خارج شود.
وقتی منطقه‌ی تغذیه‌ی۵ سفره (جایی که آب از طریق بارش وارد آن می‌شود) در ارتفاعی بالاتر از خود چاه قرار داشته باشد، آب درون سفره تحت فشار قرار می‌گیرد. اگر ما در نقطه‌ای پایین‌تر چاهی حفر کنیم که به این سفره‌ی تحت فشار راه پیدا کند، فشار آب آنقدر زیاد است که خود به خود از چاه به بیرون فوران می‌کند یا حداقل تا بالای سطح سفره بالا می‌آید.
| نوع سفره | ویژگی اصلی | نتیجه حفر چاه |
|---|---|---|
| سفره‌ی آزاد۶ | لایه‌ی بالایی آن محدود کننده نیست. | آب فقط تا سطح سفره در چاه جمع می‌شود و برای برداشت نیاز به پمپ دارد. |
| سفره‌ی محبوس (تحت فشار) | بین دو لایه نفوذناپذیر قرار دارد. | در صورت وجود فشار کافی، آب به صورت چاه آرتزین فوران می‌کند. ویژگی خاص |
چاه آرتزین در زندگی روزمره و طبیعت
شاید فکر کنید چاه آرتزین پدیده‌ای نادر است، اما نمونه‌هایی از آن را می‌توان در اطرافمان یافت. در گذشته‌های دور، بسیاری از قنات‌ها۷ در اصل از قانون چاه‌های آرتزین پیروی می‌کردند. وقتی مسیر قنات به یک سفره‌ی تحت فشار می‌رسید، آب با فشار از مظهر قنات خارج می‌شد.
یک مثال ملموس دیگر، آب‌فشان‌ها۸ یا گیزرها هستند. اگرچه مکانیزم آن‌ها پیچیده‌تر و مرتبط با گرمای زمین است، اما اصل فشار برای بالا آوردن آب به سطح زمین، مشابه چاه آرتزین است. حتی وقتی با یک نی در یک بطری آبمیوه می‌نوشید، در حال استفاده از یک اصل ساده‌ی فشاری هستید!
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. تنها زمانی یک چاه، آرتزین می‌شود که به یک سفره‌ی آب تحت فشار متصل باشد و سطح آب در چاه از سطح زمین بالاتر برود. بسیاری از چاه‌های عمیق فقط به سفره‌های آزاد می‌رسند و برای برداشت آب نیاز به پمپ دارند.
پاسخ: نه لزوماً. اگر فشار آب فقط به اندازه‌ای باشد که آب را تا سطح زمین برساند، چاه به صورت یک جریان آرام از دهانه‌ی چاه خارج می‌شود. به این حالت چاه نیمه‌آرتزین۹ می‌گویند. فوران واقعی زمانی رخ می‌دهد که فشار بسیار بیشتر باشد.
پاسخ: به طور معمول خیر. تشکیل چنین چاه‌هایی به شرایط خاص زمین‌شناسی وابسته است و در هر مکانی ممکن نیست. امروزه از این چاه‌ها بیشتر برای تامین آب کشاورزی در دشت‌های وسیع یا شرب در مناطق خاص استفاده می‌شود.
پاورقی
۱ چاه آرتزین (Artesian Well): چاهی که در آن آب به دلیل فشار هیدرواستاتیک به سطح زمین میرسد.
۲ سفره‌ی آب تحت فشار (Confined Aquifer): سفره‌ی آبی که بین دو لایه نفوذناپذیر محصور شده است.
۳ سفره‌ی آب (Aquifer): لایه‌ای از سنگ یا خاک که می‌تواند آب را در خود ذخیره و انتقال دهد.
۴ سفره‌ی محبوس (Confined Aquifer): معادل دیگری برای سفره‌ی آب تحت فشار.
۵ منطقه تغذیه (Recharge Area): منطقه‌ای که آب از طریق آن وارد سفره‌ی زیرزمینی می‌شود.
۶ سفره‌ی آزاد (Unconfined Aquifer): سفره‌ی آبی که سطح بالایی آن آزاد است و مستقیماً با اتمسفر در تماس است.
۷ قنات (Qanat): یک راه‌گاه زیرزمینی برای انتقال آب از دل کوهستان به دشت.
۸ آب‌فشان (Geyser): چشمه‌ای که آب داغ و بخار را با فشار به بیرون پرتاب می‌کند.
۹ چاه نیمه‌آرتزین (Flowing Artesian Well): چاهی که آب در آن تا سطح زمین بالا می‌آید اما فوران شدیدی ندارد.
