دراسة سبل الحد من تسرب المياه الحارة والكبريت ألمنجمي وتأثيراتها على نهر دجلة

Abstract

الخلاصة بعد توقف المشروع عام 2003 برزت الحاجة لدراسة اتجاه حركة المياه الصناعية وتأثيراتها البيئية على نهر دجلة وبعد إجراء هذه الدراسة كانت النتائج ضمن المعدل العام وان اتجاه قناة التسرب الرئيسي قد انحرف إلى جنوب الحاجز وقد وضعت توصيات للحد من هذه الظاهرة تضمنت تمديد الحاجز الهيدروليكي مع اقتراح إنشاء شبكة من الآبار عكس اتجاه الميل الهيدروليكي لغرض عمل منخفضات هيدروليكية صناعية تعمل بنفس الوقت مع الحاجز الهيدروليكي العامل وحفر آبار مراقبة لمتابعة مستويات المياه الجوفية وحركة المياه الصناعية عند بدء الإنتاج ومتابعة تراكيز الملوثات حيث ان لهذه الحواجز فوائد إضافية إذ تعمل على تخفيض درجات الحرارة وتراكيز المذابات. المفتاح : مستوى المياه الجوفية,الكبريت المنجمي,تسرب المياه الحارة,الصهر الجوفي , المسامية والنفاذية والناقلية . المقدمة تقع منطقة الدراسة في الجزء الشمالي من العراق وعلى بعد ( 45 كم ) إلى الجنوب من مدينة الموصل وعند نقطة التقاء الزاب الكبير مع نهر دجلة وعلى الضفة الغربية من النهر وتم استخراج الكبريت باستخدام طريقة الصهر تحت السطحي أو ما يسمى بطريقة فراش (Frasch method) في بداية العقد السابع من القرن الماضي وبحقن أكثر من( 200 مليون م3 ) من المياه الساخنة ما بيـــن عامـي ( 1972 و 2002) وان جزء من هذه المياه تتسرب خلال الصخور عن طريق الفراغات والشقوق والكسور مسببة مشاكل إنتاجية وبيئية. وقد كانت كمية الكبريت الخام المنتج خلال الفترة الزمنية أعلاه هو (16.9 مليون طن).إذ يقدر الاحتياطي (107) مليون طن تقريبا من الكبريت و تتميز منطقة البحث بظاهرة الكارست بسبب ذوبان الصخور الجيرية والمتبخرات مثل الجبس والانهايدرايت بتأثير حركة المياه الجوفية والسطحية التي تغور داخل طبقات تكوين الفتحة مكونه التجاويف والبالوعات Sinkholes اضافة الى تجاويف اخرى عميقة تكونت نتيجة عمليات ضخ المياه الصناعية الحارة ومما تجدر الاشارة اليه ان منطقة الدراسة تتأثر بالعوامل الباطنية (عمليات اقليمية تكتونية , عمليات محلية متمثلة بعمليات التحول والانكماش والإذابة للصخور ) اكثر من العوامل الخارجية أي عمليات التجوية والتعرية , وتتميز منطقة المشراق بطبيعة بنيوية وترسيبية خاصة وذلك باحتوائها على طية رئيسية تتجه من الشمال الغربي والى الجنوب الشرقي وبطول 11كم تقريبا وعرض 3.8 كم وبغاطس مزدوج , يظهر في منطقة البحث تكوين الفتحة الحاوي على ثلاث طبقات كبريتية بانسجه مختلفة ويحده من الاسفل تكوين الفرات الجيري وان هذا التكوين ( الفتحة) ينكشف في معظم المنطقة باستثناء مناطق محدودة حيث يغطيها تكوين انجانة , وشمل الجزء النظري دراسة الظروف الهيدروجيولوجية لحقل كبريت المشراق قبل وبعد عملية الصهر الجوفي , كذلك الصفات الفيزياوية للصخور الحاوية للكبريت واصل تكوين الكبريت وكيفية استخراجه والنتائج التي تترتب على عملية الاستخراج كالهبوط الارضي وحركة وتسرب المياه الصناعية الحارة. الجزء العملي تضمن الجزء العملي اخذ قياسات لمستويات المياه الجوفية لابار منتخبة للحقل . تم رسم خارطة لمستوى هذه المياه واتجاه قنوات الجريان في الحقل مع حساب كمية التصريف للمياه والتي بلغت 6488 m3/day والمعاملات الهيدروليكية مثل الناقلية والنفاذية والتوصيلية الكهربائية والمقاومية المعدلية وكذلك اخذ نماذج للمياه الجوفية لآبار منتخبة و نماذج من نهر دجلة بالقرب من مناطق التسرب واجراء التحاليل المختبرية وشملت فحص المواد الصلبة والعسرة والاس الهيدروجيني وتركيز الكبريتات وغاز H2S وايونات الكاليسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والايونات السالبة CO3 , HCO3,Cl ,SO4 ورسم مخططات بذلك .وكانت النتائج كما يلي الناقلية والنفاذية على التوالي كانت تتراوح بين (24-3111) م2/ يوم و ( 0,2- 28 ) م/ يوم قبل الإنتاج مع ملاحظة وصولها لأعلى معدلاتها في الموقع XVII-8 والآبار المجاورة له حيث تقل هذه الناقلية والنفاذية كلما اتجهنا نحو الغرب و الشمال الغربي أو اتجهنا إلى الجنوب الغربي.وبعد الصهر أي عملية الانتاج ازدادت هذه الناقلية والنفاذية على التوالي بين (39-5020) م2/يوم (0,4-50,2) م/يوم حيث زادت مسامية الصخور الأولية بفعل عملية إذابة الكبريت وخصوصا بوجود الانسجة التي تساعد على مرور المياه عبر الفجوات التي تتركها بعد الصهر مثل النسيج الشريطي اضافة الى زيادة المسامية الثانوية نتيجة الفوالق الموجودة اصلا قبل الانتاج والكسور والفواصل التي تحدث بسبب تاثير عمليات الهبوط الارضي بعد الانتاج . وتتميزالطبقة (الاولى) بانها ذات ناقلية ونفاذية عاليتين على التوالي قبل عملية الصهر الجوفي اذ تتراوح الناقلية بين (5,1-653,5) م2/يوم والنفاذية بين (0,2-31,1) م/يوم حيث كانت أعلى قيمة قرب النهر عند البئر XVII-8 قرب النهر واقل قيمة عند البئر VIII-8 وبعد الصهر الجوفي ارتفعت هذه القيم بين (8-1091) م2/يوم و (0,4-52) م/يوم حيث كانت اعلى قيمة قرب النهر عند البئر XVII-8 قرب النهر واقل قيمة عند البئر VIII-8 ويمكن الاستدلال على ذلك من خلال قيم التوصيلية الكهربائية التي تتناسب طرديا مع الناقلية وقيم المقاومية المعدلية التي تتناسب عكسيا مع الناقلية حيث يلاحظ أن عملية استنفاذ الكبريت وإزاحة المواد القيرية قد أدى الى زيادة الناقلية وبالتالي زيادة التوصيلية الكهربائية وتقليل المقاومية الكهربائية .

المناقشة والاستنتاجات من خلال دراسة الخرائط الخاصة بالنفاذية والناقلية لموقع الدراسة قبل عملية الصهر الجوفي وبعده أي قبل الانتاج وبعده وملاحظة خرائط النفاذية والناقلية والتوصيلية الكهربائة والمقاومية المعدلية يتبين ان هناك بؤرتين رئيسيتين ذات ناقلية ونفاذية وتوصيلية كهربائية عالية ومقاومية واطئة بسبب تاثرها بالنشاط التكتوني الناجم عن تاثير فالق حضر بخمة والمسبب لتكوين الفوالق والفواصل الموازية لهذا الفالق الرئيسي والتي تتقاطع مع الفواصل الناتجة عن تكون الطيات والموازية لمحور طية المشراق الرئيسية ونقطة تقاطع كلا النظامين تعتبر نقطة التسرب الرئيسية وقد زاد هذه البؤر توسعا انشاء المواقع الانتاجية على مركز هذه البؤر وحولها مما زاد في زيادة معاملاتها اعلاه . ان للفوالق المذكورة أعلاه بانواعها دور كبير في حركة المياه للخزان وهذه الفوالق تأخذ اتجاهين رئيسيين هما شمال شرق – جنوب غرب وشمال غرب – حنوب شرق وهذه الفوالق بشكل عام هي قنوات طبيعية لحركة المياه باتجاه الشرق أي الى النهر حيث تزداد هذه الناقلية عند هذه الفوالق في منطقة البحث حيث المنخفض الهيدروليكي, في حين تقل هذه الناقلية والنفاذية كلما اتجهنا الى الغرب والشمال الغربي وسبب ذلك يعود الى تناقص تحول الجبس الى صخور كلسية حاوية للكبريت كلما ذهبنا بهذين الاتجاهين وان عملية التحول هذه يصاحبها انكماش في حجم هذه الصخور مما يزيد في نفاذيتها وناقليتها . اضافه الى ان صخور الجبس الغير متحولة ذات مسامية اولية قليلة مما ينعكس على نفاذيتها وناقليتها اضافة الى قلة الفوالق في غرب وشمال غرب موقع البحث. إن الطبقة الأولى تحتوي ضغط هيدروليكي اقل من الطبقتين الثانية والثالثة والذي يساعد في صعود المياه منها إلى الطبقة الأولى حيث مسامية الطبقة الأولى العالية وكذلك قلة تحملها للضغط المسلط عليها من طبقات الغطاء التي تعلوها ويمكن ملاحظة أن حركة المياه بشكل عام تتجه إلى الشرق في وسط الترسب حيث أدنى مستوى للمنخفض الهيدروليكي والذي هو على اتصال هيدروليكي مع النهر حيث تتجه مياه الخزان من كل الاتجاهات الى مركز مخروط الانخفاض ثم يذهب إلى النهر . وقد امكن ملاحظة تاثير الهبوط من خلال الكسور التي امكن تميزها على السطح وقياس اطوالها واتجاهاتها. وعلى ضوء ماسبق تم الاستنتاج الى امكانية وضع خطة مستقبلية لانتشار المواقع الانتاجية باماكن بعيدة عن قنوات تسرب المياه الصناعية الى النهر وتلافي حدوث انتقال الملوثات اليه بحيث تؤمن الانتاج باعلى مستوى واقل كلف نتيجة الخسائر بالمياه الصناعية ومعالجات التلوث البيئي رغم ان المطروحات الحالية الى النهر نتيجة الدراسة أوضحت انها ضمن المعدل العام المقبول .

المصادر 1- الجريسي ، بشار عزيز محمود ، (2006) ، دراسة مقارنة للخصائص الجيوكهربائية لحقل كبريت المشراق (M-1) ، شمال العراق ، أطروحة دكتوراه غير منشورة ، كلية العلوم ، جامعة الموصل. 2- محمد علي ، عامر عبد الرحيم ، (1989) ، دراسة هيدروجيولوجية لحقل كبريت المشراق ، رسالة ماجستير غير منشورة ، كلية العلوم ، جامعة الموصل. 3- Al-Noori, M. Y., (1976), The effect of geological conditions of Mishaq sulphur deposits of the result of underground smelting of the deposits and on the post exploitation surface deformation, Ph. D. Thesis, Geology & Prospecting Faculty, The Stanislaw Stazic University.

خارطة النفاذية للخزان قبل عملية الصهر الجوفي خارطة النفاذية للخزان بعد الصهر الجوفي

خارطة الناقلية للخزان قبل عملية الصهر الجوفي خارطة الناقلية للخزان بعد الصهر الجوفي