ثمین الکترونیک - تولید کننده دستگاه انحراف سنج گمانه ، شیب سنج دقیق ، اینکلاینومتر، سیستم ویدئومتری گمانه و چاه آب و ثبات دوغاب سیمان

مبانی ويدئومتري و بازيابي چاه­هاي آب

تنظیم: ثمین الکترونیک

زمستان 93

منبع:شرکت منابع مدیریت آب ایران

مقدمه:

به منظور شناخت هر چه بيشتر منابع آب زير زميني استفاده ازفن‌آوري‌هاي نوين و بررسي‌هاي اكتشافي امري كاملاً ضروري و اجتناب‌ناپذير است. پيشرفت تكنولوژي در كشورهاي توسعه يافته در زمينه بررسي منابع آب توأم با ساخت دستگاهها و ابزارآلاتي بوده كه سبب رشد و توسعه يافتگي اين كشورها شده است.

لازمه رشد و توسعه كشور ما نيز در زمينه شنات منابع آب زيرزميني استفاده از اين فن‌آوري‌ها مي‌باشد كه تحقق آن در گرو استفاده از تجارب كشورهاي خارجي و همچنين سعي و تلاش پژوهشگران و محققين اين مرز و بوم مي‌باشد.

الگوبرداري از توليدات كشورهاي پيشرفته و كوشش در جهت ساخت دستگاههاي مشابه ضمن اينكه كاري منطقي است از خروج ارز از كشور نيز جلوگيري مي‌كند. يكي از دستگاههايي كه با استفاده از الگوهاي خارجي توسط عده‌اي از پژوهشگران و محققين كشورمان ساخته شده دوربين درون چاهي (ويدئومتر) مي‌باشد. هر چند اين دستگاه از نظر ظاهر با مشابه خارجي تفاوت دارد. اما نتايج حاصل از كاركرد آن با نمونه خارجي، تفاوت چنداني ندارد.

*چاههاي آب به مرور زمان ظرفيت آبدهي اوليه خود را بنا به دلايلي كه در مباحث بعدي به آنها اشاره خواهد شد از دست مي‌دهند و با كاهش آبدهي رو به رو مي‌شوند. به منظور دستيابي به علت يا علل كاهش ظرفيت آبدهي چاه‌ها، استفاده از دوربين‌هاي درون چاهي (ويدئومتر) توصيه مي‌شود كه با فيلمبرداري از اعماق مختلف در جهات افقي و قائم و قدرت چرخش 360 درجه‌اي، عمده دلايل كاهش آبدهي را به تصوير مي‌كشد تا در مراحل بعدي با استفاده از يك يا چند روش بازيابي (Rehabilitation) نسبت به رفع مشكلات ايجاد شده و افزايش ظرفيت آبدهي چاه اقدام شود.

1- تعريف

- ويدئومتري عبارت است از مشاهده ساختمان داخلي چاه اعم از وضعيت فيزيكي لوله جدار (در چاههاي لوله گذاري شده) و وضعيت لايه‌هاي آبخوان (آبرفتي و كارستي) در چاه‌هاي لوله‌گذاري نشده مي‌باشد و دستگاهي كه قادر به ثبت و ارائه اين وضعيت‌ها به صورت فيلم مي‌باشد را ويدئومتر(دوربين درون چاهي) مي‌گويند.

چنانچه ويدئومتر مجهز به سوندهاي اندازه‌گيري قابليت هدايت الكتريكي، دما PH و... باشد مي‌توان به مؤلفه‌هاي فيزيك و شيميايي آب نيز پي برد. در واقع ويدئومتري يك عمل چاه پيمايي است كه خروجي آن را مي‌توان به صورت فيلم مشاهده كرد.

$1-       بازيابي چاه‌هاي آب (Water Well Rehabilitation):

بازگرداندن ظرفيت آبدهي چاههاي آب به حالت اوليه (زمان حفر) و يا افزايش نسبي در آبدهي چاه نسبت به حالت فعلي با استفاده از روشهاي مختلف را بازيابي چاههاي آب گويند. در واقع با استفاده از فيلم‌هاي ويدئومتري مي‌توان نسبت به كاربرد يك يا چند نوع از روش‌هاي بازيابي، در رفع مشكلات ناشي از كاهش آبدهي چاهها اقدام كرد.

2- ساختمان دستگاه ويدئومتر

يك دستگاه ويدئومتر از سه بخش به شرح زير تشكيل شده است:

2-1- جعبه اصلي(Central Box):

در جعبه اصلي وسايل الكتريكي و دستگاه الكترونيكي ويدئومتر گنجانده شده است. مانيتور كامپيوتر و يا به نوعي تلويزيون، ويدئو همراه با صفحه كليدهاي كنترل، تقويت كننده برق و فرمانبرها در اين جعبه جاي مي‌گيرد.

2-2- سنسور دستگاه:

شامل يك يا دو دوربين با توانايي فيلمبرداري در جهت افقي و قائم (دوربين افقي قدرت چرخش تا 360 درجه را دارد)، شيشه محافظ و قاب‌هاي نگهدارنده شيشه‌اي مي‌باشد. شيشه محافظ، تحمل 20 اتمسفر فشار را دارد. بدين معني كه مي‌تواند ستون آبي معادل 200 متر را تحمل نمايد.

2-3- وينچ:

وينچ شامل كابل، موتور و قرقره مي‌باشد. قرقره دستگاه معمولاً ظرفيت پذيرش 250 متر كابل را دارد. سنسور به سر كابل متصل و به داخل چاه فرستاده مي‌شود. اطلاعات دريافتي توسط يك كابل رابط به جعبه مركزي منتقل مي‌گردد.

3- كاربرد ويدئومتر در چاههاي آب

مشكلات عمده‌اي كه پس از گذشت چند سالي از حفر چاهها ايجاد مي‌شود متعدد هستند كه به منظور آگاهي از اين مشكلات و نحوه رفع آنها، نياز به انجام عمليات ويدئومتري مي‌باشد. عدم رعايت نكات فني در هنگام حفر و بهره‌برداري از چاه و از طرف ديگر رسوب‌زا بودن و يا خورنده بودن آب‌هاي زيرزميني، عملاً‌ منجر به كاهش شديد آبدهي چاهها و حتي از رده خارج شدن آنها مي‌شود. به منظور جلوگيري از صرف هزينه‌هاي سنگين حفر چاه جديد جايگزين و تجهيز آن، انجام عمليات ويدئومتري در چاههاي آب كه با كاهش شديد آبدهي مواجهند و يا مشكلاتي از قبيل شكستگي و پوسيدگي لوله جدار دارند، توصيه مي‌شود. چه بسا بتوان توسط ويدئومتري بسياري از مشكلات چاه را بدون تحمل اين هزينه‌ها مرتفع نمود.

بطور كلي مي‌توان دستگاه ويدئومتري را در دو دسته از چاههاي آب به شرح زير به كار گرفت:

3-1- كاربرد ويدئومتر در چاههاي لوله گذاري شده

3-1-1- تشخيص پوسيدگي و خوردگي لوله‌هاي جدار و اسكرين‌ها: اكثر لوله‌هاي جدار در تماس مستقيم با آب‌هاي خورنده، دچار خوردگي مي‌شوند. خوردگي لوله جدار در آب‌هاي با PH پايين كه عمدتاً نزديك و يا در مجاورت مناطق آتشفشاني قرار دارد، اتفاق مي‌افتد.

3-1-2- تشخيص گرفتگي شبكه‌هاي لوله‌ جدار و يا اسكرين‌هاي موجود در چاه

به منظور تسهيل ورود آب سفره به داخل چاه با توجه به تركيب ليتولوژي آبخوان قسمت‌هايي از لوله جدار را مشبك نموده و يا از اسكرين‌هاي كارخانه‌اي استفاده مي‌كنند.

شبكه‌ها واسكرين‌ها در مقابل آب‌هاي رسوب‌زا كه عمدتاً در مناطق آهكي و يا نزديك اين مناطق يافت مي‌شوند، مسدود گشته و مانع ورود آب به داخل چاه مي‌شوند كه نهايت امر كاهش آبدهي چاه را به همراه دارد. تشخيص شبكه‌ها و اسكرين‌هاي مسدود شده با استفاده از ويدئومتري بسيار آسان است.

3-1-3- تعيين دقيق متراژ لوله جدار اعم از مشبك و كور

3-1-4- تشخيص كج شدگي و انحراف لوله جدار: در زمان حفاري به علت تراز نبودن دستگاه و يا ناجور بودن مواد تشكيل دهنده زمين، امكان دارد چاه از امتداد قائم منحرف ‌شود كه در زمان لوله‌گذاري عمدتاً با مشكل مواجه مي گردد. اين انحراف چاه و يا لوله‌ها، توسط دستگاه ويدئومتري قابل تشخيص است. از طرف ديگر در برخي مناطق حركات مداوم زمين (زمين لرزه) باعث شكستگي و يا كج شدگي لوله جدار مي‌شود كه به منصوبات چاه اعم از لوله جدار و پمپ خسارت وارد مي‌كند.

3-1-5- تعيين دقيق عمق سطح آب زيرزميني در حد سانتيمتر

3-1-6- تعيين ميزان ضخامت ستون آب داخل چاه

3-1-7- اندازه‌گيري بعضي پارامترهاي فيزيكوشيميايي (درجه حرارت، PH، هدايت الكتريكي و...) بكمك سنسورهاي مربوطه.

3-1-8- تعيين حد انترفاز و زونهاي آب شور و شيرين توسط سنسور مربوطه.

3-2- كاربرد ويدئومتر در چاههاي بدون لوله

3-2-1- عمده چاههايي كه در سازندهاي سخت بويژه سازندهاي كربناته حفر گردند، به دليل استحكام زمين، لوله‌گذاري نمي‌شوند. كاربرد ويدئومتر در اين چاهها به منظور تشخيص جنس لايه‌ها و همچنين آگاهي از وضعيت درزه‌ها،‌ شكاف‌ها و پديده‌هاي انحلالي صورت گرفته، بسيار مفيد خواهد بود. عمق زون‌هاي خرد شده و كارستيك را مي‌توان با استفاده از دستگاه تشخيص داد.

3-2-2- تشخيص زون‌هاي فرار آب و لايه‌هاي آبدار: به علت ناهمگني و آنيزوتروپي سازندهاي سخت به ويژه سازندهاي كربناته، شرايط ورود آب به داخل چاه و يا فرار آب در كل ستون چاه، يكسان نبوده كه اين نا همساني را مي‌توان با استفاده از ويدئومتر در نقاط مختلف چاه تشخيص داد. وجود حفرات انحلالي در سازندهاي كربناته، گاهاً امكان فرار آب از چاه را ميسر مي‌سازد كه با كاربرد دستگاه ويدئومتري مي‌توان با ارائه راهكار مناسب نسبت به مسدود كردن محل‌هاي فرار آب و استفاده بهينه از آبخوان، اقدام كرد.

3-2-3- تشخيص دانه‌بندي ستون زمين شناسي در چاه‌هاي آبرفتي: در چاههاي آبرفتي بعد از برقو زدن و قبل از لوله‌گذاري، مي‌توان به وضعيت لايه‌هاي تشكيل دهنده ستون چاه پي برد و نسبت به انتخاب لوله مشبك و يا اسكرين در اعماق مناسب اقدام كرد. اين عمل باعث كاهش هزينه تجهيز چاه مي‌شود.

3-2-4- تشخيص وجود يا عدم وجود انحراف چاه در زمان حفر. ضمناً تشخيص موارد بندهاي 3-1-5 تا 3-1-8 در چاههاي لوله‌گذاري شده، نيز در مورد اين چاه‌ها با استفاده از ويدئومتر امكان‌پذير است.

4- كاربرد ويدئومتر در گمانه‌هاي اكتشافي و مطالعاتي محل سدها

قبل از احداث سد، بررسي وضعيت سيستم‌هاي درز و شكاف و پديده‌هاي انحلالي به منظور آگاهي از تراوايي (آبگذري) سازندهاي پي سد و طراحي پرده تزريق، لازم و ضروري است كه اين امر با حفر تعدادي گمانه اكتشافي از نوع مغزه‌گيري(Core drilling)  و عمليات چاه پيمايي و آزمايش نفوذپذيري انجام ‌شود. هر چند كه از مغزه‌ها و آزمايش‌هاي مختلف مي‌توان اطلاعات ذيقيمتي به دست آورد، اما با استفاده از ويدئومتر مي‌توان از وضعيت و ميزان خردشدگي، ميزان بازشدگي درزه‌ها و وجود حفرات و كانال‌هاي انحلالي، اطلاعات بيشتري به دست آورد كه در تعيين دقيق‌تر حجم سيمان تزريقي و طراحي پرده تزريق كمك مؤثري است.

نظر به اينكه قطر حفاري اين گونه گمانه‌ها 76 و يا 110 ميليمتر است سنسورهاي مورد استفاده در اين گمانه‌ها بايستي قطري بين 2 تا 5/2 اينچ داشته باشند.

5- مشكلات چاههاي آب و عوامل ايجاد اين مشكلات

چاههاي آب تحت تأثير عوامل مختلف فيزيكي و شيميايي مثل تركيب شيميايي آبهاي زيرزميني، گازهاي محلول، PH آب،‌ سرعت جريان آب، تغييرات دما، نوسانهاي سطح آب زيرزميني و فعاليت انواع باكتري‌ها، دچار جرم‌گرفتگي و خوردگي شده كه مشكلات ناشي از اين عوامل عمدتاً به شكل كاهش بازدهي چاه بروز مي‌كند. شناخت اين عوامل و نحوه تأثير هر كدام بر ساختمان چاههاي آب مي‌تواند تا حد زيادي در كاهش بروز مشكلات حتي جلوگيري از تأثير بيشتر آنها بر چاههاي آب و افزايش طول عمق مفيد آنها مؤثر باشد.

از مهمترين مشكلات چاههاي آب مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:

5-1- كاهش آبدهي چاه: چاه‌هاي آب پس از حفر، تجهيز و بهره‌برداري تا مدتي ظرفيت آبدهي اوليه خود را حفظ مي‌كنند. با گذشت زمان بنا به دلايل متعددي آبدهي چاه كاهش مي‌يابد. از دلايل عمده كاهش آبدهي چاه مي‌توان به كاهش سطح آب زيرزميني در آبخوان، رسوب مواد محلول آب در بخش فيلتر شني (گراول پك) و شبكه‌هاي لوله جدار، رشد باكتري و نهايتاً انسداد بيولوژيكي، ماسه‌دهي و فرسوده شدن تجهيزات چاه اشاره كرد.

5-2- تغيير كيفيت آب چاه: تغيير كيفيت آب چاه مي‌تواند به سه حالت فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي باشد. در حالت فيزيكي رنگ آب مي‌تواند به دلايل مختلفي مثل وجود مواد معلق، باكتري‌ها، شن و ماسه تغيير كند كه نتيجتاً كدورت آب را در پي دارد.

تغيير كيفيت شيميايي آب مي‌تواند دلايل متعددي داشته باشد. در برخي حالات به علت برداشت بيش از حد سفره‌هاي آبدار، هجوم آبهاي شور مجاور آبخوان را به همراه دارد. اين موضوع كه در مناطق ساحلي درياها و درياچه هاي آب شور بيشتر اتفاق مي‌افتد، ناشي از افزايش مواد محلول در آب به ويژه كلريد سديم مي‌باشد.

تغيير در بو و مزه آب بيشتر به خاطر نوعي رشد بيولوژيك است. بوهاي معمولي عبارت از بوي تخم‌مرغ گنديده، بوي مواد نفتي، بوي خاك، بوي ماهي و بوي مرداب مي‌باشد و خود گاز H₂S (سولفيد هيدروژن) در آب باعث بوي تخم مرغ گنديده مي‌شود كه ناشي از فعاليت باكتري‌هاي احيا كننده سولفات در آبهاي زيرزميني است. به علت اينكه اين باكتري‌ها در زير لايه رسوبات تشكيل شده فعاليت مي‌كنند، با كلرزني از بين نمي‌روند. از بين بردن اين باكتري‌ها ابتدا مستلزم خروج مواد رسوب كرده و سپس عمل كلرزني است.

باكتري‌هايي مثل اكتينومايست و استروپتومايست عامل ايجاد بوي خاك در آب مي‌باشند. به علت اينكه اين باكتري‌ها توليد هاگ مي‌‌كنند از بين بردن آنها مشكل است ولي با چند بار استفاده از مواد شيميايي مي‌توان هم باكتري‌ها و هم هاگ‌هاي تازه روييده شده اين باكتري‌ها را از بين برد.

بوي مواد نفني در نمونه آب چاه چنانچه ناشي از نشت هيدروكربن‌ها به آب زيرزميني نباشد مي‌تواند به دليل وجود نوعي باكتري‌ به نام سودوموناسب باشد.

5-3- جرم گرفتگي تجهيزات چاه‌هاي آب (Well Incrustation): رسوب و تجمع مواد ارگانيك و غيرارگانيك بر روي لوله جدار، اسكرين‌ها و فضاي بين عناصر تشكيل دهنده لايه آبخوان اطراف چاه را كه تحت شرايط مناسبي به وقوع مي‌پيوندد، جرم گرفتگي يا پوسته‌بندي مي‌گويند.

رسوبات حاصل ابتدا با ايجاد ناهمواري‌هايي در محل‌هاي ورودي آب به چاه، افزايش موضعي سرعت جريان و تلاطم و آشفتگي آب را به همراه داشته و نهايتاً باعث كاهش آبدهي چاه مي‌شوند. جرم گرفتگي مي‌تواند از نوع شيميايي، بيولوژيكي و فيزيكي باشد.

5-3-1- جرم‌گرفتگي شيميايي  (Chemical Incrustation): چنانچه تغييري در درجه حرارت و فشار گاز دي اكسيد كربن محلول در آب ايجاد شود برخي تركيبات شيميايي محلول مثل بي‌كربنات‌ كلسيم [Ca(HCo3)₂] و بي كربنات آهن [Fe(HCo3)₂] به مواد نامحلول مثل كربنات كلسيم (CaCo3) و كربنات آهن FeCo3 تبديل شده و به صورت پوسته‌اي بر روي لوله جدار، شبكه‌ها (اسكرين‌ها) و گراول‌هاي پشت لوله جدار رسوب مي‌كنند و نتيجتاً باعث كاهش آبدهي چاه مي‌‌شوند.

تركيبات آهن در اكثر چاه‌هاي آب با غلظت‌هايي متفاوت يافت مي‌شود. با افزايش ميزان غلظت اين تركيبات امكان تشكيل رسوب نيز بيشتر مي‌شود. رسوب آهن چنانچه به دلايلي از محل رسوب كرده جدا شود، به نوعي در تغيير رنگ آب مؤثر است به طوري كه رنگ آب را به سمت قهوه‌اي تا قرمز تغيير مي‌دهد. اين موضوع غالباً در مراحل اوليه پمپاژ در چاه ديده مي‌شود و ممكن است پس از چند دقيقه يا در چند ساعت، آب صاف گردد و به رنگ طبيعي برسد. اين موضوع مشكلاتي را به ويژه در چاههاي آب شرب به وجود مي‌آورد. جدا شدن رسوب آهن مي‌تواند به دليل مكش وروشن و خاموش كردن پمپ به دفعات باشد.

5-3-2- جرم گرفتگي بيولوژيكي (Biological Incrustation): رسوب مواد حاصل از فعاليت باكتري‌هاي احيا كننده سولفات و باكتري‌هاي آهن‌خوار جرم گرفتگي باكتريايي يا بيولوژيكي ناميده مي‌شود كه شامل رسوبات ژله‌اي سفت و بقاياي موجودات ذره‌بيني و همچنين لجن حاصل از عملكرد موجودات تك ياخته‌اي است كه از آمونياك و مواد آلي تغذيه مي‌كنند.

باكتري‌هاي طبيعي آهن موجود در چاه باعث آلودگي آب نمي‌شوند، وقتي چاه حفر مي‌گردد در حققيت مجراي فعالي در زمين ايجاد مي‌شود كه از طريق آن اكسيژن به اعماق زمين يعني جايي كه قبلاً ‌اكسيژني وجود نداشته است نفوذ مي‌كند. با بهره‌برداري از چاه،‌ ميكروارگانيزم‌هاي طبيعي موجود شروع به فعاليت در اطراف چاه مي‌كنند. هر چقدر ميزان بهره‌برداري بيشتر باشد، ‌مقدار بيشتري مواد آلي و غير آلي وارد محيط آبهاي زيرزميني مي‌شود كه مي‌تواند پتانسيل رشد باكتري و رسوب مواد را افزايش دهد. به طور كلي بايستي به اين نكته اشاره كرد كه باكتري‌ها به طور طبيعي در چاه وجود دارند كه فراواني آنها توسط عواملي از قبيل كربن آلي قابل دسترس، نيتروژن، فسفر، گوگرد، رطوبت، اكسيژن، PH گيرنده‌هاي الكترون، خورده شدن توسط موجودات شكارچي‌، مهاجرت و همچنين عوامل زمين‌شناسي مثل قابليت هدايت هيدروليكي آبخوان، تركيب ليتولوژي لايه آبدار، نوع كاني، توزيع اندازه ذرات و بافت لايه آبدار كنترل مي‌شود.

باكتري‌ها به دو دسته هوازي و غير هوازي تقسيم مي‌شوند. بيش از 90 درصد باكتري‌هاي موجود در آبخوان‌ها هوازي هستند كه يا از اكسيژني كه مستقيماً از طريق حفر چاه در آبخوان وارد شده استفاده مي‌كنند و يا از ساير پذيرنده‌هاي اكسيژن مثل نيترات، گاز كربنيك، سولفات و اكسيد كاني‌ها به جاي اكسيژن استفاده مي‌كنند. باكتري‌هاي آهن‌خوار از نوع بي‌هوازي (به جز باكتري‌هاي احيا كننده سولفات) به اندازه باكتري‌هاي هوازي مشكل‌ساز نيستند، هرچند كه اين باكتري‌ها مسائلي را در زمينه خوردگي لوله جدار و بو و مزه آب ايجاد مي‌كنند، اما مقدار رسوبي كه ازاين باكتري‌ها (غيرهوازي) ايجاد مي‌شود به مراتب كمتر از رسوب ناشي از فعاليت باكتري هاي هوازي است.

5-3-3- جرم گرفتگي فيزيكي (Physical Incrustation): گرفتگي يا انسداد بخش مشبك لوله جدار يا اسكرين‌ها و فضاهاي خالي بين دانه‌هاي تشكيل دهنده آبخوان توسط مواد دانه ريز مانند ماسه، سيلت و يا گل حفاري باقي مانده در چاه، شكل عادي و معمول جرم گرفتگي فيزيكي مي‌باشد كه معمولاً جرم گرفتگي راكد ناميده مي‌شود. اتلاق اين عبارت به اين دليل است كه ذرات ماسه و سيلت در مقابل پاك كننده‌هاي شيميايي مقاوم بوده و مي‌تواند مشكلات زيادي را در آبدهي چاهها ايجاد نمايند. علت اين جرم گرفتگي را مي‌توان به عدم توجه كافي در هنگام شستشو و توسعه چاه پس از حفر و يا عدم رعايت اندازه دانه‌ها در زمان گراول پكينگ و همچنين ماسه دهي چاه‌ها مرتبط دانست.

5-4- خوردگي تجهيزات چاههاي آب (well corrosion)

انحلال فلزات و ساير تجهيزات چاه‌ها را خوردگي، پوسيدگي و يا فرسودگي مي‌نامند. خوردگي مي‌تواند از نوع الكتروليتي، ‌الكتروشيميايي و ميكروبيولوژيكي باشد.

5-4-1- خوردگي الكتروليتي (Electrolitic corrosion)

اين نوع خوردگي وقتي به وجود مي‌آيد كه چاه يا پمپ به عنوان قطب زمين واقع ‌شود. اگر يك خط انتقال نيرو با ولتاژ بسيار زياد از بالاي چاه عبور كند تجهيزات چاه به صورت قطب زمين عمل كرده و به سرعت خوردگي پيدا خواهند كرد. راه حل اين مسئله استفاده از اتصالات دي الكتريك و يا فلنج‌هاي عايق است.

5-4-2- خوردگي الكتروشيميايي (Electrochemical corrosion):

بيشتر خوردگي‌ها وقتي آغاز مي‌شود كه يك سلول الكتروشيميايي يا پيل الكتريكي در اطراف چاه تشكيل شود. وقتي دو فلز مختلف درچاه وجود داشته باشد، يكي از آنها آند و ديگري كاتد مي‌شود و يك سلول الكتروشيميايي شكل مي‌گيرد. فعاليت اين سلول تحت تأثير ميزان كل مواد محلول (T.D.S) آب قرار مي‌گيرد. مقدار T.D.S روي سرعت انتقال الكتريسيته اثر مي‌گذارد. مواد ديگري نيز وجود دارند كه باعث تشكيل سلول الكتروشيميايي مي‌شوند. براي مثال وجود H₂S (سولفيد هيدروژن)، كلرورها، سولفاتها، نيتراتها، بي‌كربناتها، دي‌اكسيد كربن و اكسيژن سبب شدت خورندگي آب مي‌شوند. كليه يونهاي موجود در آب به علت آن كه در ميزان هدايت الكتريكي آب مؤثرند، واكنشهاي شيميايي را تحت تأثير قرار مي‌دهند و ممكن است سبب رسوبگذاري و يا حل آنها شود كه خود بر عمل خورندگي تأثير مي‌گذارند.

برخي از فعاليتهاي شيميايي در آب مثل تركيب يون هيدروكسيد (OH^-) با آهن دوظرفيتي (Fe⁺⁺) تشكيل هيدروكسيدفرو يا Fe(OH)₂ مي‌دهد كه در صورت وجود اكسيژن محلول در آب اين ماده به صورت هيدروكسيدفريك Fe(OH)₃ ظاهر مي‌شود كه غير محلول است و در آب رسوب مي‌كند. تركيب يون كلسيم با بي‌كربناتها نيز نهايتاً منجر به تشكيل رسوب كربنات كلسيم مي‌شود. رسوبات به وجود آمده در برخي حالات باعث جلوگيري از خوردگي تجهيزات چاه مي‌شوند.

لازم به ذكر است كه خوردگي فيزيكي ناشي از مكش پمپ و حركت مواد ريزدانه به داخل چاه، به نوعي در تشديد و افزايش خوردگي شيميايي چاهها تاثيرگذار مي‌باشد.

5-4-3- خوردگي ميكروبيولوژيكي (Microbiological corrosion)

تعدادي از موجودات تك سلولي مثل باكتري‌هاي آهنخوار و باكتري‌هاي سولفات خوار انرژي خود را از تركيبات محلول در آب، اكسيداسيون فلزات و احياء سولفاتها به دست مي‌آورند. برخي از آنها از تركيبات ارگانيك تغذيه كرده و پاره‌اي در محيط‌هاي داراي هيدروژن و يا اكسيژن رشد مي‌كنند.

حاصل عملكرد اين باكتريها توليد رسوب هيدروكسيد آهن قرمز مايل به قهوه‌اي، سولفيد آهن و لجن مي‌باشد.

5-4-3-1- باكتري‌هاي آهن خوار (Iron reducing bacteria)

اين باكتري‌ها هوازي بوده، از انرژي حاصل از اكسيداسيون و تجزيه بي‌كربناتهاي آهن (HCo3)₂Fe تغذيه مي‌كنند. در اين عمل آهن دو ظرفيتي با هيدروكسيد (OH) موجود در آب توليد محلول هيدروكسيد فرو مي‌كند كه پس از واكنشي ديگر به رسوب هيدروكسيد فريك تبديل مي‌شود.

رشد اين باكتري‌ها در آبهاي كم عمق با درجه حرارت كمتر از 24 درجه سانتيگراد و با مجموع املاح كمتر از 1000 ميليگرم در ليتر، بهتر و سريعتر است. آبهايي كه مقدار اكسيژن آنها بين 3/0 تا 9 و مقدار آهن آنها كمتر از 02/0 ميليگرم در ليتر است، محيط مناسبي براي رشد اين باكتريها مي‌باشد. توليد لجن در چاه نيز حاصل فعاليت باكتري‌هايي است كه از اكسيژن آزاد موجود در آب چاه استفاه مي‌كنند. لجن توليد شده به صورت پوششي بر روي سطح لوله جدار و شبكه‌هاي لوله مشبك رسوب مي‌كند كه نهايتاً محيطي غيرهوازي در زير اين پوشش لجني ايجاد شده كه شرايط مساعدي جهت رشد باكتريهاي غيرهوازي را به وجود مي‌آورد.

باكتريهاي آهن‌خوار به سه دسته تقسيم مي‌شوند كه عبارتند از:

الف: كوكسيهاي كپسول‌دار كه تنها يك جنس آن به نام سيدروكاپسا(Sidero capsa) شناخته شده است. پيرامون كپسول اين باكتري را رسوبهاي سخت و قهوه‌اي رنگ هيدروكسيد فريك پوشانده است.

ب: باكتري هاي چسبنده: اين گروه به دليل شكل تاب‌دار و مجعد خود شبيه نوار و يا حلقه‌هاي زنجير هستند. مهمترين باكتري اين گروه، گاليونلا (Gallionella) است كه داراي زايده‌هاي نواري شكل از جنس هيدوركسيد آهن مي‌باشد. رشد اين باكتري درحضور مقادير زيادي مواد آلي كاهش مي‌يابد. محدوده دمايي نسبتاً پايين براي رشد اين باكتري سبب شده است كه گاليونلا در آب سرد چاهها و يا در هنگام زمستان، غالب‌ترين نوع باكتريها در منابع آب باشد. به همين جهت گفته مي‌شود كه اين باكتري مهمترين باكتري آهن در چاههاي آب است.

ج- باكتريهاي رشته‌اي: اين دسته از باكتريها از چهار جنس سرونوتريكس (Crenothrix) اسفاروتيلوس (Spharotilus)، كلونوتريكس (Colonothrix) وليپتوتريكس (Leptothrix) تشكيل شده‌اند.

5-4-3-2- باكتريهاي سولفات خوار (Sulphate reducing bacteria)

اين باكتريها غيرهوازي يا بي‌هوازي بوده و در محيطهاي فاقد اكسيژن فعاليت مي‌كنند. ماده غذايي اصلي آنها اسيدهاي آلي ساده و هيدروژن مولكولي است كه از تجزيه مواد آلي طبيعي ساده به دست مي‌آيد. حاصل فعاليت اين باكتريها هيدروژن سولفورو (H₂S) بوده كه عامل اصلي اثرات مخرب اين ميكروارگانيزمها مي‌باشد كه ماده‌اي بد بو و سمي است و سبب آلودگي آب مي‌شود. رسوب سولفيد آهن (Fes) نتيجه اين فعاليت است. وجود آبهاي سياه، قرمز و يا زرد رنگ و بوهاي متعفن و ناهنجار را مي‌توان به فعاليت اين باكتريها نسبت داد. اين باكتريها كه در اغلب چاههاي آب يافت مي‌شود ماده‌اي به رنگ سبز متمايل به آبي توليد مي‌كنند.

5-4-4- انواع مختلف خوردگي

معمولترين و رايج‌ترين خوردگيهايي كه در چاههاي آب پديد مي‌آيند عبارتند از:

الف: خوردگي شيميايي مستقيم

بر اثر اين پديده سطح فلز يا لوله جدار چاه به طور يكنواخت از بين مي‌رود و لذا موجب گشادشدن شبكه‌هاي لوله مي‌گردد. در بسياري موارد علت پديد آمدن اين نوع خوردگي مربوط به عوامل فيزيكي، شيميايي و يا تركيب هر دو عامل مي‌باشد.

ب: خوردگي انتخابي

در اين نوع خوردگي يكي از فلزات موجود در آلياژ زودتر از سايرين خورده مي‌شود و از تركيب آن خارج مي‌گردد. لذا آلياژ به شكل اسفنج درآمده و ضعيف و سست مي‌گردد.

ج: خوردگي گالوانيك يا دو فلزي

هر گاه دو فلز با دو جنس مختلف در محلولي هادي قرار گيرد تشكيل يك پيل الكتريكي داده و با برقراري جريان الكتريكي بين دو فلز عمل خوردگي بوجود مي‌آيد.

د: خوردگي باكتريايي يا سلولي

ه: خوردگي جداري فلز ناشي از تماس با بتون

و: خوردگي ناشي از ترك يا شكاف برداشتن لوله جدار

5-4-5- مشكلات ناشي از خوردگي در كاهش عمر مفيد چاههاي آب

الف: گشاد شدن شبكه‌هاي لوله جدار و در نتيجه ورود تدريجي مواد ريزدانه به چاه و آغاز ماسه دهي و نتيجتاً ريزش ناگهاني ديواره چاه و خراب شدن ساختمان چاه.

ب: كاهش مقاومت لوله جدار در مقابل فشار طبقات و در نتيجه تخريب چاه.

ج: رسوب مواد ناشي از پديده خوردگي شيميايي و در نتيجه انسداد شبكه‌هاي بخش مشبك لوله جدار و كاهش تدريجي ظرفيت بازدهي چاه.

5-4-6- عوامل مؤثر در خوردگي

-  PH آب: هر قدر ميزان PH كمتر از 7 باشد، ميزان فرسايش و خورندگي آن افزايش مي‌يابد.

- اكسيژن محلول در آب: افزايش ميزان اكسيژن محلول در آبهاي اسيدي، خنثي و يا آبهاي با قليائيت كم، خوردگي را تشديد مي‌كند.

- دي اكسيد كربن محلول در آب: اگر ميزان دي اكسيد كربن موجود در آب به بيش از 50 ميلي‌گرم درليتر برسد، حتي درصورت عدم وجود اكسيژن محلول، عمل خوردگي افزايش مي‌يابد.

- املاح محلول در آب: افزايش ميزان املاح آب چاه، با ميزان خوردگي رابطه مستقيم دارد و چنانچه اين ميزان به بيش از 1000 ميليگرم در ليتر برسد بر شدت خوردگي افزوده مي‌شود.

- كلرورهاي محلول در آب: اگر ميزان يونهاي كلرور محلول در آب به بيش از 300 ميليگرم در ليتر برسد در شرايطي كه آب اسيدي باشد، با نفوذ به قشر محافظ فلزات و در هم شكستن آنها، پتانسيل فرسايش و خوردگي را تشديد مي‌كند.

- دماي آب: به طور كلي سرعت واكنشهاي شيميايي با افزايش درجه حرارت تشديد مي‌شود. چون حرارت سبب كاهش خاصيت چسبندگي آب گشته و از اين رو درجه پراكندگي اكسيژن در آب بيشتر شده و موجبات خوردگي شيميايي و فعاليت باكتريهاي هوازي را فراهم مي‌كند.

- اسيدهاي آلي: حضور اسيدهاي آلي موجب تشديد خوردگي مي‌شود.

- سولفات آهن: حضور سولفات آهن نيز سبب افزايش و تشديد خوردگي آب مي‌شود.

- وجود باكتريهاي آهن‌خوار و باكتريهاي سولفات‌خوار (در مباحث قبلي به تفصيل شرح داده شد).

- هيدروژن سولفوره، دي اكسيد گوگرد و گازهاي مشابه: حضور و افزايش مقدار آنها در آب سبب افزايش اسيديته آب شده و در نتيجه خاصيت خورندگي شيميايي آب را افزايش مي‌دهند.

6-روشهاي شناسايي مشكلات چاه‌هاي آب

وقتي علل مشكلات چاههاي آب در مورد انسداد و كاهش ظرفيت

 بررسي مي‌شود، اطلاعات قبلي موجود در اين زمينه بسيار كمك مي‌كند. اگر هيچگونه اطلاعي راجع به ظرفيت آبدهي چاه وجود ندارد، معياري هم براي ارزيابي عمليات بازيابي و ميزان آن وجود نخواهد داشت. عمليات بازيابي براي چاهي كه 10 درصد ظرفيت مفيد آن باقي مانده با چاهي كه مثلاً 30 درصد ظرفيت مفيد آن باقي مانده فرق مي‌كند. اطلاعات مربوط به سطح آب زيرزميني، ميزان پمپاژ، نتايج تجزيه شيميايي آب چاه، آزمايشهاي بيولوژيكي، لوگ حفاري و لوله‌گذاري و همچنين تصاوير و فيلم‌هاي ويديويي در شناخت مشكلات چاههاي آب مؤثر مي‌باشد.

با استفاده از نتايج تجزيه شيميايي آب مي‌توان پتانسيل ايجاد رسوب را بررسي كرد. به عبارت ديگر با استفاده از ميزان غلظت كاتيونها و آنيونها مي‌توان تشخيص داد كه احتمالاً چه موادي رسوب خواهد كرد. از طرف ديگر با استفاده از نتايج آناليز شيميايي مي‌توان به شرايط قليائيت، سختي كل، PH درجه حرارت و ميزان سولفاتها، ‌فسفاتها و سيليكاتها پي برد. با تجزيه رسوب ته‌نشين شده روي لوله جدار و تجهيزات پمپ مي‌توان دقيقاً مشخص كرد با چه نوع رسوبي سر و كار داريد و بهترين راه حل چيست؟ البته بايد در اين مورد دقت نمود رسوب مورد نظر ممكن است بيانگر تمام مشكلات چاه نباشد ولي به هر حال بهتر از اين است كه به صورت حدس و گمان عمل كنيد.

آزمايشهاي بيولوژيكي نيز يكي از روشهاي شناخت مشكلات چاهها است كه مي‌توان با توجه به شناسايي آنها عامل انسداد چاه را بررسي كرد. با استفاده از آزمايش بيولوژيكي روي نمونه آب چاه مي‌توان به نوع و تعداد باكتريهاي آهن‌خوار، باكتريهاي احيا سولفات و باكتريهاي تشكيل دهنده رسوب لزج و غيره پي برد.

استفاده از لوگ حفاري چاههاي آب براي تشخيص انسداد شبكه‌هاي لوله مشبك، مهم است. نوع آبخوان نيز در مسئله انسداد بايد مشخص شود زيرا پتانسيل انسداد مكانيكي در آبخوانها متفاوت است.

بررسيهاي مشاهد‌ه‌اي چاههاي آب (ويدئومتري) شايد مهمترين وسيله جهت تشخيص مشكلات چاههاي آب باشد. كاربرد اين روش در تشخيص مسائل چاههاي آب در بند 3 به طور كامل شرح داده شد.

7- روشهاي بازيابي چاههاي آب

به لحاظ سنگين بودن هزينه‌هاي حفر و تجهيز چاههاي آب، راهكارهاي مختلفي به منظور افزايش عمر مفيد و جلوگيري از خوردگي و جرم گرفتگي چاههاي آب به كار برده مي‌شود. هيچ راه حل منحصر به فردي براي بازيابي تام چاهها وجود ندارد. كاربرد روشهاي بازيابي بايد متناسب با وضعيت چاه، جزئيات كامل آن (نوع اسكرين و شبكه‌ها، شرايط فيلتر شني Gravel pack پشت لوله جدار ، نوع و بافت آبخوان) علت انسداد باشد. امروزه در كشورهاي پيشرفته نگهداري و حفظ چاه آب از مهمترين مسائل فني صنعت آب است كه از شروع عمليات حفاري آغاز مي‌شود و پس از تكميل عمليات مقدماتي با انجام تكنيكهاي توسعه و شستشو و در طول مدت بهره‌برداري طي يك برنامه صحيح و دقيق و بالاخره سرويس به موقع چاه انجام مي‌شود.

در مرحله حفر و تجهيز چاه بايستي تمهيداتي به منظور افزايش عمر مفيد چاهها به كار گرفته شود كه مي‌تواند موارد زير را شامل شود.

$1-    دقت در لوله‌گذاري: در هنگام لوله‌گذاري چاه بايستي دقت شود لوله به راحتي در چاه نصب شود تا خراش، فرورفتگي و يا شكستگي در آن ايجاد نشود.

$1-       استفاده از لوله‌هاي ضخيم با آلياژهاي ضد زنگ (اگر ضخامت لوله جدار دو برابر شود، عمر آن در برابر پوسيدگي چهار برابر مي‌شود).

$1-       تزريق مواد شيميايي به منظور جلوگيري از پوسيدگي و خوردگي.

$1-       استفاده از لوله‌هاي جدار متناسب با كيفيت شيميايي آب و عمق چاه.

$1-       در صورت استفاده از لوله‌هاي فلزي، ايجاد پوشش حفاظتي بر روي لوله‌ (اين پوشش مي‌تواند از نوع روي، كادميوم و يا نيكل باشد).

$1-       استفاده از لوله‌هايي با پوشش حفاظتي مواد آلي مثل موم، قير و يا مواد پلاستيكي.

$1-       ضد عفوني كردن آب داخل چاه (روش معمول آن كلرزني است).

$1-       تجهيز چاه به نحوي كه ورود جريان آب به چاه با حداقل مقاومت انجام شود.

$1-    بهره‌برداري از چاه بايستي آنقدر تعديل گردد تا آنكه افت سطح آب به منظور ايجاد كمترين تغييرات شرايط فيزيكي داخل چاه به حداقل ممكن تقليل يابد.

$1-       حتي‌الامكان سعي شود استحصال آب به طور مستمر و بدون وقفه انجام شود تا تغيير شرايط فيزيكي محيط چاه به حداقل كاهش يابد.

$1-    به منظور جلوگيري از نفوذ هوا و نتيجتاً افزايش اكسيژن محلول كه سبب فعاليت باكتريها مي‌شود درب چاه حتي‌الامكان توسط توپي مسدود گردد.

چنانچه فرض را بر اين بگذاريم كه كليه موارد فوق رعايت شود باز مسئله خوردگي و جرم گرفتگي پس از مدتي‌(دير يا زود) رخ خواهد داد. از اين رو بازيابي چاههاي آب بنا به توصيه كارشناسان هر سه تا پنج سال با كاربرد يكي از روشها و يا تلفيقي از روشهاي بازيابي ضروري و الزامي است.

به طور كلي روشهاي بازيابي در چاههاي لوله‌گذا