אקוויפר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

אקוויפרלטינית: aquifer - "נושא מים"; בעברית אקווה [אַקְוָה]) הוא מאגר מים תת-קרקעי (מי תהום) המורכב משכבות סלע (בדרך כלל סלעים קשים) נקבוביות המאפשרות מעבר מים ואגירתם על גבי שכבות סלע אטומות. המאגר נוצר בשל היקוות מי התהום על גבי שכבות סלעים כאשר מי משקעים (גשם, שלג וכו') אשר חלחלו אל הקרקע, נלכדים בתוך שכבות סלע אטומות. אופיין הנקבובי של שכבות הסלע התת-קרקעיות מאפשר למים שנספגו לנוע בחופשיות, אולם במקביל שכבות סלע בלתי חדירות למים (דוגמת צפחה או חרסית) הצמודות לאקוויפר מתחתיו או מכל צדדיו מונעות מהמים לנוע מתוכו. כאשר הלחץ המופעל על המים הלכודים באקוויפר גדול מספיק הם פורצים ממנו, לרוב בצורת נביעת מעיינות. מי האקוויפרים נשאבים ומנוצלים לצורכי האדם.

התווך הנקבובי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מי התהום אינם מצויים בתוך מערות ענק תת-קרקעיות כפי שנוטים לעתים לחשוב. אלא נמצאים בתוך חללים וסדקים קטנטנים, מיקרוסקופיים ברובם, שבתוך הסלעים, והם מחוברים ומנותקים זה מזה. המים אגורים בסלעים, כמו מים המרווים ספוג. מבחינה פיזיקלית, המרחב בו מצויים מים אלו נקרא תווך נקבובי, שהוא השלד המוצק ובתוכו החללים. מידת הנקבוביות של התווך מוגדרת בהתאם לנפח היחסי של החללים מתוך הנפח הכולל. מידת הקישור בין החללים קובעת את יכולת מעבר המים דרך הסלע. גודל החללים, צורתם הגאומטרית ומידת החיכוך בדפנות החללים קובעים את יכולת הזרימה של המים בסלע. תכונה זו נקראת המוליכות ההידראולית של התווך הנקבובי.

עומק האקוויפר[עריכת קוד מקור | עריכה]

חתך של אקוויפר ואקוויקלוד (באפור)

האקוויפרים עשויים להימצא בעומקים שונים. אקוויפרים הנמצאים סמוך לפני השטח- סביר יותר שישמשו לאספקת מים והשקיה, אך הם גם פגיעים לזיהומים שונים. אקוויפרים מסוג כזה נמצאים בעיקר באזורים מדבריים, כגון חלקים של הרי האטלס בצפון אפריקה, סוריה, ישראל ולבנון, ג'בל אחדר בעומאן, חלקים של סיירה נבדה ודרום מערב ארצות הברית. באזורים הללו האקוויפרים רדודים מכיוון שהם מנוצלים תדיר.

האקוויפר מתחלק לאזורים:

  • האזור הרווי- נמצא מעל לשכבה האטומה, ובו המים ממלאים את נקבוביות הסלעים. הגבול העליון של אזור זה, המפריד בין האזור הרווי לאזור הבלתי רווי, הוא הרמה הפריאָטית (מפלס המים) ומשתנה בהתאם לנסיבות: יורד בעונות יבשות, כאשר האקוויפר לא מתמלא מחדש או מתמלא בקצב איטי יותר מאשר התרוקנותו. העלייה לעומת זאת, מתרחשת בעונות הרטובות.
  • האזור הבלתי רווי- מכונה גם "מאוורר", המרחב שבין מפלס המים לפני השטח, שבו לא כל הנקבוביות מלאות במים.
  • הפן הביני- המשטח הדמיוני המהווה גבול בין גוף המים המתוק מצד אחד לגוף המים המלוח (הים) מצד שני. מיקומו המדויק של הפן הביני תלוי בנפח המים הזורמים ובגרדיאנט ההידרולגי (שיפוע מפלס מי התהום) באקוויפר. בישראל לדוגמה, במצב הטבעי, שבו שיפוע מי התהום הוא 1-2 פרומיל, קצה הפן הביני חודר כמה מאות מטרים מערבה (לים התיכון). אם שיפוע פני המים גדל, הפן הביני מתקדם כלפי מערב, במידה והשיפוע קטן הפן הביני נסוג מזרחה. לסוגיה זו חשיבות עליונה לתכנון הניצול באקוויפר- שאיבות יתר עלולות להביא למעבר הפן הביני מזרחה ולכניסת מים מלוחים לקידוחים השואבים.
באר ומי התהום. איור

קידוחים ובארות[עריכת קוד מקור | עריכה]

כדי לשאוב את מי התהום מהאקוויפר, יש צורך בחפירה באדמה ולהגיע לפחות עד מתחת למפלס מי התהום. משתמשים בבור גלילי צר קוטר הנקדח באמצעות מכונת קידוח, עד לעומק של מאות מטרים. יש כמה שיטות קידוח: א) טחינה באמצעות ספיראלה/אוגר כשמעוניינים בקידוחים רדודים. ב) הקשה באמצעות אזמל כבד (תלוי על כבל ומונע באמצעות גלגלת) המרסק את הסלע בבסיס הקידוח והמטחן (הרסק) נאסף בהפסקות שבין ההקשות. ג) קידוח באמצעות מכונת קדיחה סיבובית בעלת ראש קשיח, כשהמטחן מוצא באמצעות בוץ צמיג המוזרק בצינור המרכזי, עולה בעיקף החיצוני ומטייח את קירות הקידוח.

בגמר הקידוח מוכנסים לחור הקידוח צינורות דיפון למניעת קריסת הקירות. בחלקו העליון של הקידוח משתמשים בצינורות אטומים ולאורך המקטע שניתן לשאוב ממנו את מי התהום משתמשים בצינורות מחוררים (מעין מסננת). המרווח שבין קירות הקידוח לצינורות ממולא בחצץ או בחומר אטימה בהתאם לצורך. שאיבת מי התהום נעשית כיום באמצעות משאבה אנכית היורדת לתוך חור הקידוח אל מתחת למפלס המים ומסוגלת לשאוב בקצב של מאות ואף אלפי מטרים מעוקבים בשעה.

סוגי אקוויפרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • אקוויפר חופשי (Phreatic/Free Aquifer)- שכבת סלע נקבובי שמים זורמים בה בחופשיות. מתחתיה שכבת סלע אטומה. האקוויפר מתמלא על ידי גשמים היורדים ישירות מעליו.
  • אקוויפר כלוא (Confined Aquifer)- שכבת סלע נקבובי המכילה מים אשר תחומים כמעט מכל הכיוונים. האקוויפר מתמלא רק במקום בו חשופה שכבת האקוויפר על פני השטח באזור טופוגרפי גבוה הנקרא אזור המילוי החוזר, שנמצא רק במעלה האקוויפר. אם שואבים ממנו מים אזור המילוי החוזר מצטמצם מאוד ויתמלא לאט. אקוויפר כלוא תמיד יימצא בין שני אקוויקלודים.
  • אקוויפר שעון (Perched Aquifer)- אקוויפר מקומי בעל השתרעות מצומצמת הנמצא באזור המאוורר. לדוגמה במקום בו יש עדשת חרסית אטומה, המים יצטברו למרות שהם לא בתוך האקוויפר עצמו.
  • אקוויטרד (Aquitard)- שכבת סלע שיכולת זרימת המים בה מוגבלת. יש לה מוליכות נמוכה יחסית לאקוויפרים אחרים. האטימות שלה לא מושלמת, אך היא גם לא אוגרת ולא אוצרת את המים, אלא היא דולפת.
  • אקוויקלוד (Aquiclude)- שכבת סלע או קרקע אטימה למים. מי התהום הזורמים לאיטם בתת-הקרקע אינם יכולים לחלחל דרך שכבה זו, ונוטים להצטבר מעל לאקוויקלוד (בתוך שכבת האזור הרווי). דוגמאות לסלעים או קרקעות היוצרים אקוויקלוד: חרסית, חוואר, גבס, גרניט ומלחים שונים. המשותף לחומרים המרכיבים את שכבת האקוויקלוד היא היותם בנויים מגרגירים זעירים, ביניהם ישנם מרווחים דקים מאוד, ולכן מים אינם יכולים לחלחל דרכם.

אקוויפרים עיקריים בישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

בישראל קיימים מספר אקוויפרים, והעיקריים בהם הם: אקוויפר החוף, אקוויפר ההר, אקוויפר הגליל המערבי ואקוויפר החרמון.

אקוויפר החוף ואקוויפר ההר מהווים יחדיו כמחצית ממקורות המים המתוקים הזמינים בישראל, ובאופן תדיר נשאבות מהם כמויות גדולות של מים. מחסור במים ושנות בצורת הביאו לשאיבת יתר מן האקוויפרים, ובשל כך התעוררה לא פעם סכנה להמלחתם ולפגיעה באיכות המים. על מנת למנוע סכנה זו מוחדרים לאקוויפרים מעת לעת מים ממקורות אחרים. איכות המים באקוויפרים מאוימת גם על ידי חלחול של חומרים מזהמים דוגמת דשני חקלאות, דלקים וכדומה.

אקוויפר החוף[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אקוויפר החוף

אקוויפר החוף מורכב ברובו מאבן חול גירית, המגיעה לעובי של עד כ-150 מטרים ליד הים. השכבה הולכת ונעשית דקה עד להיעלמותה בכיוון מזרח. מתחת לשכבה האוצרת מים נמצאת שכבת חרסית אטומה. אקוויפר החוף הוא מאגר מי התהום המשתרע תחת מישור החוף של ישראל על פני שטח של כ-2,000 קמ"ר, מהכרמל בצפון ועד חבל עזה בדרום, ולרוחב רצועה הנמשכת מקו החוף במערב ועד 7-20 ק"מ מזרחה. נפח המים בתוכו נאמד בכ-20 מיליארד מטר מעוקב, כשהמילוי החוזר הטבעי שלו מוערך בכ-250 מלמ"ק/שנה (כ-15% מכלל הצריכה בישראל), והוא מנוצל במלואו במאות קידוחים הפרוסים בכל שטחו.

לחתך האנכי של אקוויפר החוף צורת משולש, המתרחב ממטרים ספורים במזרח ועד לכ-150-200 מ' במערב. צלעו העליונה מקבילה לפני השטח. צלעו התחתונה, היא בסיס האקוויפר, מונחת על גבי שכבות חרסית עבות ונטויה מערבה. שכבות אלו אוטמות את האקוויפר בבסיסו ומנתקות אותו מהאקוויפרים העמוקים. האקוויפר עצמו בנוי בעיקר מסלעי חול וכורכר (אבן חול גירית) עם עדשות ושכבות דקות של חרסית. לסלעי החול מוליכות הידראולית ונקבוביות גבוהות. לעדשות החרסית מוליכות הידראולית נמוכה בכמה סדרי גודל. במערב האקוויפר שכבות החרסית מתעבות ומהוות שכבות חוצצות המחלקות את האקוויפר למספר תת-אקוויפרים.

הצלע השלישית של האקוויפר מחברת בין קו החוף (פני השטח) לבסיס האטום. צלע זו מותווית על הפן הביני.

העומק הרדוד של אקוויפר החוף הפך אותו לזמין ולנוח ביותר לניצול מחד, ולרגיש ביותר לזיהומים מפני השטח מאידך. באופן טבעי מהווה התווך הבלתי רווי "מסנן" טבעי למים המחלחלים מפני השטח. מים אלו עוברים תהליכים כימיים שונים ומגיעים לאקוויפר כשהם "נקיים" מזיהומים. באזורים אחדים ובעיקר במערב האקוויפר, התווך הבלתי רווי דק למדי, וזמן המעבר בו קצר יחסית. כך, דווקא תחת האזור המיושב והמתועש ביותר בארץ, נמצא האקוויפר הרגיש ביותר. רגישות זו באה לידי ביטוי בחדירה של מזהמים ממקורות שונים- החל מתשטיפי מזבלות וכלה בדליפות דלק. נוסף על כך, מחלחלים גם עודפי השקיה משדות השלחין הממוקמים מעל אקוויפר החוף. עם זאת, איכות המים במחצית מהבארות השואבות באקוויפר החוף טובה- עם ערכים של פחות מ-250 מ"ג כלור/ליטר (ריכוז מרבי רצוי, ע"פ משרד הבריאות), ופחות מ-45 מ"ג חנקה/ליטר. ביתר הבארות ריכוז הכלור גבוה יותר ומגיע לכ-600 מ"ג/ליטר או שריכוז החנקה גבוה יותר ומגיע עד כ-70 מ"ג/ליטר (הריכוזים המרביים המותרים על פי משרד הבריאות) ובמיעוט הבארות הנותרים, נמצאו מים באיכות גרועה, בעיקר עקב ריכוזי חנקה הגבוהים מהמומלץ לפי משרד הבריאות. בשנה ממוצעת נאמדת תרומת המים של אקוויפר החוף למשק המים הישראלי בכ-240-300 מלמ"ק/שנה, ומעמידה אותו במקום השלישי לאחר אקוויפר ההר והכנרת. אולם, אקוויפר זה מהווה מאגר תפעולי חשוב מכיוון שהוא היחיד היכול לאגור נפח מים גדול לתקופה רב-שנתית. ואכן, בשנים ברוכות מוחדרים לאקוויפר בנקודות שונות מים הנאספים ממאגרים אחרים בארץ וכן מי שיטפונות.

אקוויפר ההר[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אקוויפר ההר

אקוויפר ההר הוא הגדול במאגרי המים התת-קרקעיים של מדינת ישראל. אקוויפר ההר משתרע לרגלי ההרים מהר הנגב בדרום עד למורדות הרי הכרמל. מקובל לחלק את אקוויפר ההר על פי כיוון הזרימה, באופן הבא:

ירקון תנינים (ירת"ן)- בחלק המערבי והדרומי: מתנקז מערבה לכיוון הים התיכון באמצעות מעיינות התנינים והירקון. אקוויפר זה הוא הגדול מבין מאגרי אקוויפר ההר, ומשתרע על שטח של כ-3,000 קמ"ר. נפח המים בו נאמד בכ-30 מיליארד מטרים מעוקבים. תרומתו למשק המים נאמדת בכ-600 מלמ"ק בשנה, דהיינו כ-30% מהצריכה הכוללת. האקוויפר ניזון ממי הגשם היורדים על גבי מחשופי הגיר והדולומיט של חבורת יהודה (שהוא מקור מים עיקרי בישראל) (מגיל אלביאן-טורון) ועל שדרת ההר וזורמים לאזורי הניקוז הטבעיים. פוטנציאל המים של אגן ירקון תנינים הוא כ-360 מלמ"ק בשנה בממוצע, וכיום הוא מנוצל במלואו במאות קידוחים. מוצאיו הטבעיים של אגן ירקון-תנינים היו שני מעיינות גדולים- מעיינות הירקון, באזור תל אביב (כ-220 מלמ"ק בשנה) ומעיינות התנינים, באזור קיסריה (כ-100 מלמ"ק בשנה). כיום מנוצל האגן באופן אינטנסיבי ועקב כך דעכו נביעות הירקון כמעט לחלוטין ושפיעת מעיינות התנינים פחתה בכ-70%. על מנת למנוע תופעות המלחה שונות, עקב השאיבה האינטנסיבית, קבעה רשות המים רמות מפלס מינימאליות שאין לעבור אותן. עקב גודלו של האגן הוא משמש גם מאגר לקליטת עודפי מים ממאגרים אחרים, והחל משנת 1970 הוחדרו אליו בממוצע כ-16 מלמ"ק/שנה (כאשר בעשר השנים האחרונות הכמויות הממוצעות ירדו מתחת ל-2 מלמ"ק/שנה).

אגן שכם-גלבוע- בחלק הצפוני: אגן שכם-גלבוע מתנקז מאזור העיר שכם צפונה, אל עבר ג'נין ובית שאן. האקוויפר ניזון גם מגשמים היורדים על אקוויפר חבורת עבדת (מגיל איאוקן), נוסף למי הגשם היורדים על חבורת יהודה. פוטנציאל המים של האגן הוא כ-140 מלמ"ק/שנה, כאשר שפיעתו כיום במוצאיו הטבעיים, במעיינות הנובעים למרגלות הגלבוע, בעמק בית שאן ובצפון הבקעה היא כ-70 מלמ"ק/שנה. נוסף על כך מנוצל האגן בעשרות קידוחים רדודים המרוכזים במוקדי אוכלוסייה באזור ההר וכן באזור המוצאים בסך כולל של כ-76 מלמ"ק/שנה. במהלך השנים נצפו באקוויפר ירידות מפלסים בצד הקטנת שפיעת המעיינות, והמלחת המים במוצאים.

האקוויפרים המזרחיים- מספר אגנים קטנים בחלק המזרחי: מתנקזים במעיינות עמק בית שאן, בקעת הירדן והמעיינות שלאורך שפת ים המלח. כמות המים הניתנת לניצול ממקורות אלו היא כ- 260 מלמ"ש. אקוויפרים נוספים, האוגרים ומספקים מים בכמויות קטנות יותר, משתרעים גם באזור הגליל המזרחי, הגולן, הכרמל, מנשה, הנגב הדרומי והערבה. אקוויפרים אלו משמשים לעתים מקור מים בלעדי לישובי האזור (כגון בערבה), בשל היעדר קשר למפעל הארצי המחבר את מקורות המים העיקריים של ישראל. האזור המשתרע ממזרח לשדרת ההרים, מכפר ברדלה בצפון, דרך רמאללה, ירושלים וחברון ועד בקעת ערד בדרום, מתנקז למספר אגנים קטנים בבקעת הירדן ובים המלח. בחלקו הצפוני, מוצאיו הטבעיים הם מעיינות קטנים בואדיות המוליכים לבקעה: ואדי אל-מליח, נחל תרצה (פריעה), פצאל וקלט (באזור יריחו) וזרימת עודפים מועטה אל אפיק נחל הירדן. בחלקו הדרומי, מוצאיו הטבעיים הם מעיינות גדולים לשפת ים המלח: צוקים (65 מלמ"ק/שנה), קנה וסמר (35 מלמ"ק/שנה) ועין גדי (כ-3 מלמ"ק/שנה), וכן נביעות תת-ימיות בלתי מנוטרות, צמוד לחוף ים המלח עצמו. האגנים הקטנים בבקעת הירדן מנוצלים בקידוחים בעיקר בשני אזורים: אזור גב ההר (בחלק מן המקומות, כמו באזור הרודיון, בצורה אינטנסיבית ביותר) ובאזור יריחו, כאשר השאיבה נעה בין כ-31 לכ-42 מלמ"ק/שנה. מאז שהחלו להפיק את מי התהום בקידוחי הערבה, ירד מפלס מי התהום באזור וההתאדות ואובדן המים התמעטו רבות. בתנאים טבעיים לפני שהחלו בקידוח ושאיבה, מי התהום שנאגרו בערבה זרמו בתת-הקרקע והתקנזו לים המלח ולמפרץ אילת. כיום הזרימה התת-קרקעית למפרץ אילת ולים המלח הצטמצמה ביותר ומי התהום נשאבים באמצעות עשרות בארות, כאשר הם מוזרמים לעיר אילת ולעשרות קיבוצים ומושבים בסביבה.

איכות המים באקוויפר ההר טובה ביותר: מליחות המים באזורי המחשופים היא 30-50 מ"ג כלור/ליטר והיא עולה עם ההתרחקות מאזורי המחשופים עד לכדי 200-300 מ"ג כלור/ליטר. תחת גוף המים המתוק באגן ירקון-תנינים מצוי גוף מים מלוח במגע חד. ניצול אינטנסיבי של אגן ירקון-תנינים יגרום, בין היתר, לעליית המים המלוחים לשכבות שהיום רוויות במים מתוקים. בצפון האגן, נצפתה תופעה זו כתוצאה משאיבת יתר בקידוחים הממוקמים לרגלי שדרת ההר. בצפון הנגב שואבים משני גופי המים (המתוק והמלוח) במקביל על מנת למנוע את התפשטות המים המלוחים צפונה.

אקוויפר הגליל המערבי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מי התהום באזור הגליל המערבי הם, בדרך כלל, באיכות גבוהה אך חשופים ביותר לתהליכי זיהום. כמות המים הניתנת לניצול מאקוויפר זה מוערכת בכ- 140 מלמ"ש.

לאחרונה הוחל בהקמת מתקני סינון למעיינות כברי והגעתון, במטרה לצמצם סיכונים של זיהום מיקרוביאלי ולהתאים את עכירות המים לנדרש בתקנים גם בזמני גשמים ועלית ריכוז חומר מרחף במים.

אקוויפר החרמון[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אקוויפר החרמון

אקוויפר החרמון מצוי בתוך שכבות סלע הגיר שמהן בנוי הר החרמון. אזור החרמון הוא העשיר ביותר במשקעים בישראל, ובכל שנה הוא מתכסה בשלג. המים מחלחלים דרך הסדקים שבגיר ונובעים בשולי החרמון, בסוריה במזרח ובישראל במערב, וכן במעיינות של הנחלים דן, שניר ובניאס בדרום. מעיינות אלה הם המקורות המרכזיים של נהר הירדן, והם מזרימים מדי שנה כ-500 מלמ"ק מים אל הכנרת.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • חיים גבירצמן, משאבי המים בישראל, יד יצחק בן צבי: ירושלים, 2002.
  • ירדן מקיטן, מקורות ההמלחה של מי התהום בדרום אקוויפר ירקון- תנינים, האוניברסיטה העברית בירושלים, 2006.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]