الآبار المحفورة

في جميع أنحاء العالم، تمد مئات الآلاف من الآبار المحفورة يدويًا لسكان الريف المياه لاغراض الزراعة، والصناعة و الاستخدام المنزلي. الحفر بطرق يدوية لآبار المياه للاستخدام المنزلي والإنتاجي يعد أمرًا شائعًا جدًا في معظم أنحاء بنجلاديش وعلى طول سهول الجانج في الهند. وفي أجزاء من أمريكا اللاتينية وأفريقيا، وقد أدخلت مؤخرًا تقنيات الحفر باليد. وفي بعض الحالات، كما في النيجر ونيجيريا، أصبح الحفر اليدوي جيدًا إلى حد ما (DANERT 2009). وعلى الرغم من الإمكانات الهائلة لتقنيات الحفر اليدوية لتوفير المياه بتكلفة منخفضة، إلا أنها غير مستغلة ومعروفة جيدًا لدى العديد من المهنيين في قطاع المياه والصرف الصحي والنظافة الصحية، وفي بعض الاحيان  لا تعتبر مقبولة (DANERT 2009). الحفر اليدوي أيضًا جاذب للأستثمار حيث يمكن القيام به من قبل الشركات المحلية الصغيرة.

إلى جانب الحفر بطرق يدوية، يمكن أيضًا حفر الآبار ميكانيكيًا. تتراوح معدات الحفر بين آلات البسيطة والمتطورة جدًا والتى لديها القدرة على  الحفر لاكثر من 200 متر في العمق (SMET & WIJK 2002).

خاصة في المناطق التي تعاني من ندرة مواد البناء والمعدات والقدرة المالية والمعرفية، فإن الحفر بطرق الميكانيكة  يلعب دورا بسيطا فقط لأنه لا يختصر الوقت اللازم للبناء ولا يوفر الحلول منخفضة التكلفة.

الحفر اليدوي (الحفر بالقرع) في النيجر. المصدر: NWFL (n.y.)

المبدأ الرئيسي للآبار المحفور بسيط: حيث يتم انشاء  حفرة تصل الى مستوى  المياه الجوفية و بعد ذلك يتم تجميع المياة المرتشحة داخل الحفرة  بمساعدة مضخة سواء كانت  يدويةl أو آلية. وبالمقارنة مع الأبار التقليدية، فإن أقطار الآبار المحفورة أصغر بكثير: وفي المناطق الريفية، تكون الآبار عادة قطرها 50 مم، في حين تتطلب الإمدادات الحضرية العالية التجريد ثقوبًا ذات قطر يصل إلى 300 مم (DANERT 2009; SMET & WIJK 2002). ومن حيث العمق ، ييتراوح عمق الآبار المحفورة يدويًا  من الناحية الفنية  ما يصل إلى 200 متر، على الرغم من أن الحد الأقصى لعمق الآبار المحفورة يدويًا والأكثر شيوعًا هو 35 مترًا. بالنسبة للآبار التي يتراوح عمقها أكثر من 50 مترًا، فإن الحفر اليدوي عمومًا لم يعد خيارًا مجديا مما يجعل الحفر بالطرق الميكانيكية  ضرورياً.

ويعتمد أداء البئر من حيث الكمية على عمقه وقطره، وقدرة تغذية طبقة المياه الجوفية، وتطوير البئر. وبما أن المياه الجوفية هي عادة من المصادر الطبيعة لمياه الشرب، فإن المعالجة غالبًا  لا تكون مطلوبة. ومع ذلك، تكون الآبار المحفورة عرضة للتلوث ما لم يتم تشغيلها وصيانتها وحمايتها بشكل صحيح .

أيضًا، يجب الاهتمام الجاد  لمعدل سحب المياه من البئر . فيمكن أن يؤدي السحب على المكشوف إلى تأثيرات بيئية متنوعة :

•           من الممكن ان يودى الى انخفاض مستوى المياة الجوفية  بعيدًا عن متناول الآبار الموجودة المجاورة 

•           وقد تجف الأرض الرطبة

•           فقدان الضغط الهيدروليكي يمكن أن يسبب انهيار الأرض وتشكيل الحفر مما يجعل الاستخدام الزراعي مستحيلًا

•           قد يحدث تسريب لمياه البحر داخل المنسوب الجوفي اذا كان البئر موجودًا في المناطق الساحلية

آثار سحب المياه الجوفية على الآبار المجاورة. المصدر: SMET & WIJK (2002)

مبادئ التصميم

تقييم مبدئي

قبل البدء في تصميم وتطوير أي نوع من مصادر المياه، يجب إجراء تقييم أولي من أجل إدارة المصادر المائية وتطويرها بفعالية وكفاءة. ويشمل هذا التقييم تقدير ميزان المياه (أي جمع البيانات الهيدرولوجية، وتحديد الوضع الحالي واتجاهات إمدادات المياه، وتحليل المدخلات والمخرجات، وتحليل تدفق المياه والمصادر ) و تقييم موارد المياه (أي التقييم والدراسة المنهجية لموارد المياه فيما يتعلق بالتأثير البشري، مثل تقييم الطلب، وتحديد المجاري المائية ، وتحليل استخدام المياه والجودة المطلوبة ). وعند تحليل جانب الطلب، تلعب قضايا تخصيص المياه دورًا حيويًا. وفي النهاية، يمكن أن يتطور هذا التقييم إلى خطة لتنمية مصادر المياه التى  تصف حالة المصادر المائية وإدارتها وتطورها في المستقبل في منطقة معينة أو مستجمعات المياه.

يجب تقييم موقع البئر كخطوة أولى لبناءه. حيث أن تحديد موقع جيد للبئر يعد أمرًا حاسمًا لنجاحه واستدامته على المدى الطويل. ولا يتحدد الموقع عن طريق العوامل الفيزيائية فقط (مثل الجيولوجيا ، والهيدرولوجيا، والقرب من موقع الاستخدام الفعلي)، ولكن أيضًا بالعوامل المجتمعة  "اللينة " (مثل القبول المجتمعى، وقدرات تشغيل وصيانة للبئر بما في ذلك المضخة، ونوع استخدام المياه، والعادات المحلية، وما إلى ذلك). ولهذا الغرض توجد العديد من الأساليب التي تتراوح بين حلول البسيطة والحلول التقنية الفائقة . ويمكن أن يكون اهل القرى وأفراد المجتمعات المجاورة مصدرًا جيدًا للحصول على معلومات عن وجود المياه الجوفية والمنسوب الجوفى بالمنطقة .  كما يمكن أن تشير أنواع معينة من النباتات (مثل نباتات الموز والبقول وقصب السكر ونخيل التمر) إلى وجود المياه الجوفية (COLLINS 2000). وكثيرًا ما تشير الآبار الموجودة على مقربة شديدة إلى وجود المياه الجوفية. وفي حالة توفر المعدات التقنية، يمكن أن يوفر اختبار "بورينج " للتربة  معلومات مفصلة عن مستوى المياه الجوفية. لمزيد من المعلومات التفصيلية انظر: CARTER et al. 2010.

من أجل الوصول إلى المياه الجوفية، يجب انشاء الحفرة وتركيب غطاء دائم لها . ويجب أن يشمل الحفر على :

•           كسر أو قطع مكونات التربة 

•           إزالة المواد المقطوعة من الحفرة، وإذا لزم الأمر،

•           تدعيم جدران الحفرة، لمنع الانهيار أثناء الحفر (WAL 2010).

•           تشغيل اختبارات الضخ  الاولية و تطوير البئر.

ولذلك، يوجد عدد كبير من التقنيات المختلفة. وعموما، هناك أربعة أنواع متميزة من الحفر اليدوي وهي: التثقيب، والقرع، وترسيب الطين ، والتدفق. (Cf. WAL 2010). وعلى نحو متزايد، تستخدم أكثر من تقنية أو اثنتين (DANERT 2009). ومع ذلك، من المهم أن ندرك أن حفر الآبار على العمق المطلوب  وصولا الى طبقة المياه الجوفية وتطويرها بشكل صحيح سيكون مثمرًا  بغض النظر عن طريقة الحفر (UNICEF 2010: التمويل).

شجرة العائلة لطرق الحفر اليدوى المصدر: DANERT 2009(دليل الحفر اليدوي)

لا يعتمد اختيار تقنية الحفر الأمثل في الغالب على الظروف الجيولوجية والهيدرولوجية فقط، ولكن أيضًا على خبرة وتمويل المجتمعات المحلية أو مقاولي الحفر.

اختيار تقنية الحفر الأنسب. المصدر ELSON & SHAW (1995)

(مقتبس من WAL 2010)

يتكون المثقاب اليدوي من قضيب صلب قابلة للتمديد، يتم تدويره بواسطة مقبض. وهناك عدد من المثاقيب الصلبة المختلفة تدخل (تجويف الحفر) و يمكن تركيبها في نهاية قضبان الحفر. يتم تدوير بريمات الحفر في الأرض حتى يتم ملؤها، ثم يتم رفعها من البئر ليتم تفريغها.

واعلى مستوى المياة الجوفية ، تبقى فوهة البئر مفتوحة عمومًا دون الحاجة إلى الدعم. ويمكن استخدام جدار مؤقت لتثبيت و منع انهيار البئر تحت مستوى المياة . يستمر الحفر داخل الجدار المؤقت باستخدام نازح ( جردل او ما شابه) حتى يتم الوصول إلى العمق المطلوب. ثم يتم تثبيت جدار البئر الدائم ويجب إزالة الجدار المؤقت. يمكن استخدام بريمات حفر تصل إلى عمق حوالي 15-25 متر، اعتمادًا على جولوجية التربة . تتراوح الأقطار بين 50 إلى 200 ملليمتر.

المصدر: ELSON & SHAW (1995)