מי תהום: מים השוכנים מתחת לפני האדמה

המים, מי גשמים לרוב, מחלחלים אל בטן האדמה ומגיעים אל שכבה בלתי חדירה הנקראת "אקוויקלוד". מי התהום הזורמים לאיטם בתת-הקרקע אינם יכולים לחלחל דרך שכבה זו, ונוטים להצטבר מעל לאקוויקלוד (בתוך שכבת האקוויפר הרווי - שכבה הנמצאת מעל לאקוויקלוד, שסופגת את המים המחלחלים פנימה).

 

מים עיליים (מי גשמים ונחלים) מחלחלים לתוך הקרקע, עד שהם מגיעים אל שכבה אטימה, שאינה חדירה למים, עליה הם נקווים ונאגרים. מים אלו עשויים לנבוע ולהפוך למעין (הימצאו של מעין מצביע על מאגר מי תהום מתחתיו. לכן זהו אחד האמצעים למציאת מאגרים של מי תהום).

מי התהום מהווים כ-20% ממצבור כל המים המתוקים בעולם, שהם כ-0.61% מכל כמות המים בכדור הארץ, כולל האוקיינוסים, ומצבורי המים הקפואים, הכוללים קרחונים בהרים ובקטבים. מי התהום נשאבים על ידי האדם למטרות שתייה בעיקר, אך גם להשקיה.

אל מי התהום ניתן להגיע על ידי קידוח בארות בעומקים שונים. מתקן קידוח מאפשר לצינור שאיבה להגיע אל המאגר ולמדוד את גובהו ונפחו של המאגר ובכך, לקבוע את כמות וקצב השאיבה. לאחר השאיבה, המים עוברים תהליך של בדיקה במעבדות המוכיחות כי המים לא מכילים מזהמים ורעלנים ומתאימים לצריכה. שאיבת יתר של מי תהום עלולה לדלדל את מצב האזור עד למצב של ייבוש או קריסת חלקות אדמה כלפי פנים. כמו כן שאיבה יתרה עלולה לגרום להמלחת מי תהום, עד כדי חוסר יכולת להשתמש בהם לשתייה או להשקיה.

זיהום הוא המקור הבעייתי ביותר לאחר שאיבות יתר של מי תהום. רעלים המשוחררים לאדמה עלולים לחלחל אל מאגר מי תהום ובכך, לזהמו ולהפוך את שתיית המים למסוכנת. קיימים מספר מזהמים של מי תהום:

• זיהום שנוצר בידי האנושות:
  דליפות של מזהמים הנוצרים על ידי האדם. המזהמים התעשייתיים העיקריים הם החקלאות, תחנות הדלק ושפכים עירוניים.
• זיהום ממקורות טבעיים:
  תהליכים של התפוררות ושחרור של מינרלים טבעיים לתוך מי התהום, דבר הפוגע באיכות המים.

 

מים תת-קרקעיים

מי תהום הם מים עיליים שעברו דרך הסלעים והסדקים באדמה וחילחלו מתחת לפני השטח. המים יושבים בנקבוביות, בחללים זעירים בין חלקיקי הקרקע או הסלע. מי גשמים מחלחלים אל תוך הקרקע או הסלע החדירים למים ( אקוויפר) עד הגעתם אל שכבת סלע שאינה חדירה למים (אקוויקלוד) ועליה הם נאגרים. מי התהום הם המקור העיקרי למי השתייה. כמו כן הם זורמים בנהרות ובנחלים.

אקוויפר

האקוויפר הם תוצרים גאולוגים שאוגרים ומעברים את המים למי התהום. אקוויפר – שכבת סלע (או קרקע) חדירה למים הנמצאת מתחת לפני הקרקע, אשר מי תהום יכולים להיאגר בה. דוגמאות לסלעים היוצרים אקוויפר: סלע גיר, דולומיט, אבני חול. סלעי הגיר והדולומיט חדירים למים מפני שמבנם סדוק; אבני החול חדירות למים מפני שהן עשויות גרגרים גדולים יחסית, ולכן גם הרווח שבין הגרגרים בינו גדול ומאפשר מעבר מים; המשותף לכל שכבות הסלע הללו שהן מסוגלות להחזיק בתוכן כמויות גדולות של מי תהום.

אקוויקלוד

שכבת סלע (או קרקע) אטומה למים. מי התהום הזורמים לאיטם בתת-הקרקע אינם יכולים לחלחל דרך שכבה זו, ונוטים להצטבר מעל לאקוויקלוד. דוגמאות לסלעים (או קרקעות) היוצרים אקוויקלוד: חרסית, חוואר מוצא. המשותף לשניהם היא העובדה שהם בנויים מגרגירים דקים וזעירים, כך שגם המרווחים שביניהם זעירים מאוד, ולכן מים אינם יכולים לחלחל דרכם.

מים עיליים

מקורות למים אלו הם המים הזורמים על פני הקרקע ומגיעים לנחלים, לנהרות ולאגמים. מקור המים המתוקים שאנו משתמשים בהם הוא במי גשמים ובהפשרת שלגים. חלק מהם מתאדים, וחלק הופכים למי נגר עילי הזורמים על פני השטח ומתנקזים אל אגני היקוות עיליים או מחלחלים והופכים למי-תהום.

בישראל מעט מאוד מקורות מים עיליים שאפשר לנצל.

מערכת שווי משקל בין מים עיליים לתחתיים

החיבור בין מים עיליים לתת קרקעיים מתבצע באמצעות האקוופרים. המים הזורמים בנחלים ובנהרות מהווים את מערכת הניקוז הטבעית של מקום ההיקוות שבו המים מתחתרים. הנחלים מסיעים מים וסחף תוך שמירה על שיווי משקל דינאמי בין ספיקת המים, השיפוע האורכי וחומרי הסחף בהתאם לאופיים . בשאיבת מים תת-קרקעיים מפלס המים באזור יורד. השינוי בגובה מפלס המים של האקוופר באזור המסוים יוצר שיפוע המאפשר זרימת מים טובה יותר לכיון המבוקש. ככל ששואבים יותר נוצרת צורה של חרוט הפוך המציג את ההבדל בין המפלס לפני והמפלס אחרי השאיבה. קיימים גורמים רבים המשפעים על תנועת הזרימה והמהירות ביניהם :עומד הידראולי (hydraulic head), שיפוע הידראולי (hydraulic gradient), ומהירות הזרימה המבוטאת על ידי חוק דרסי. העומד ההידראולי הוא מדד לאנרגניה המכנית הגורמת לזרימת מי התהום. ניתן לחשבו בשתי דרכים:

1. בעזרת סכום הלחץ ההידרוסטאטי (hp) וגובה תחת נקודת המדידה של מפלס מי התהום (Z).
2. בעזרת ההפרש של גובה פני הקרקע (H) ועומק מי התהום מפני הקרקע (d).
   $${\displaystyle h=H-d}$$

    
3. שיפוע הידראולי הוא ההפרש בין העומד ההידראולי המדוד בשתי נקודות מחולק במרחק שבין נקודות המדידה.
   $${\displaystyle {\frac {\Delta h}{\Delta L}}}$$

    
4. קיימים שני סוגים של שיפוע – אופקי ואנכי. שיפוע אופקי הוא השיפוע של פני מי התהום בין שתי נקודות מדידה בשטח.
   $${\displaystyle \left({\frac {\Delta h}{\Delta L}}\right)={\frac {h_{2}-h_{1}}{L}}}$$

    
5. שיפוע אנכי הוא ההפרש בין העומד ההידראולי שנמדד בשתי נקודות מחולק להפרשי הגובה של נקודות מדידה אלו.
   $${\displaystyle \left({\frac {\Delta h}{\Delta L}}\right)={\frac {h_{2}-h_{1}}{z_{2}-z_{1}}}}$$

    
6. מהירות הזרימה (V) היא מדד המאפיין את מהירות זרימת מי התהום בין שתי נקודות. מחשבים אותה על פי הערכים של מוליכות הידראולית ושיפוע הדראולי. (K- מוליכות, n- נקבוביות הקרקע).
   $${\displaystyle V=\left({\frac {K}{n}}\right)\times \left({\frac {\Delta h}{\Delta L}}\right)}$$

    

הפרמטרים המצוינים הם אלו המשפיעים על שיווי המשקל בשימוש בין מים עיליים ותחתיים.

רמת הקידוח בישראל היא בעומק רדוד יחסית. במישור החוף ובבקעת הירדן מגיעה רמת הקדיחה לעומק של עד 650 מטר. עומקי המים הגדולים נמצאים ברכסי ההרים ובאזורי המדבר, והקטנים יותר בעמקים ובמישור החוף.

בישראל מצויים שלושה מאגרים עיקריים של מי תהום: אקוויפר החוף, אקוויפר ההר ואקוויפר החרמון.

• זיהום מים
• המלחת מי תהום
• השפלת מי תהום

  מדיה וקבצים בנושא מי תהום בוויקישיתוף

• [1], אתר מידע (GROUNDWATER)
• [2], אתר מידע (HYDROLOGIC)
• [3], קובץ מידע
• [4] (אורכב 03.03.2016 בארכיון Wayback Machine), קובץ מידע
• [5], קובץ מידע
• מי תהום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)