פורטל מתכת וקבלנות משנה
פורטל איכות הסביבה, טכנולוגיות מים, בטיחות וגיהות
פורטל בריכות שחייה, ספורט וחופי רחצה
בית
 
פורטל איכות הסביבה, טכנולוגיות מים, בטיחות וגיהות
 
מניעת התפשטות זיהומים במי התהום באמצעות מחסומים הידרוליים
-בשם אומרם-

מניעת התפשטות זיהומים במי התהום באמצעות מחסומים הידרוליים

נטישת בארות מזוהמות גורמת לכך שהזיהום במי התהום מתפשט לעבר בארות פעילות אחרות, ומתוך כך להקטנת משאבי מי התהום הזמינים לצרכני המים השונים.
מאת פרופ' הלל רובין
מניעת התפשטות זיהומים במי התהום באמצעות מחסומים הידרוליים
מבוא
 
בשנות ה- 70 של המאה ה- 20 החל השירות ההידרולוגי בביצוע מעקבים אחרי תהליכי הגידול של ריכוזי הכלוריד והניטראט במקטעים מאקוויפר שפלת החוף. הגידול של המקטעים האלה נובע ממקורות שאינם נקודתיים (Non-point sources) – בעיקר מפעילות חקלאית של השקיה ודישון. בהדרגה ננטשו בארות אספקת מים שבהם הריכוזים של האניונים הנ"ל עלו על הנדרש עבור מי שתייה. בשנת 1983 התגלה זיהום נקודתי (Point sources) משמעותי מאוד של מי התהום בדרום הארץ בקרוסין (נפט) שגרם לנטישת כמה בארות אספקת מים. בהדרגה ובמקביל למתרחש במדינות מפותחות, ובמיוחד בארה"ב חל במדינת ישראל גידול בתשומת הלב לתהליכי הזיהום של מי התהום ונעשו שיפורים משמעותיים ביכולת הטכנית לניטור ולגילוי מזהמים במים באמצעות ציוד מעבדתי מתקדם. כמו-כן התברר עד כמה עלולים להיות מזהמים שונים מסוכנים לסביבה ולבריאות האדם. לדוגמה יש סיכון לחלות בסרטן עקב שתיית מים עם ריכוזים בסדרי גודל של חלקים לביליון (Parts per billion - ppb) של מתכות כבדות ו/או תרכובות כלורו-אורגאניות, שיש להן שימוש רב להמסת שומנים, בתעשיית המתכת ובניקוי יבש של מוצרי טקסטיל. התברר שבאזור תל-אביב מי התהום במקומות רבים מזוהמים בריכוזים גבוהים של תרכובות כלורו-אורגאניות. אך, במעבדות כימיות במדינת ישראל עד תחילת המאה ה- 21 לא ניתן היה לבצע מדידות של ריכוזי מזהמים נמוכים כאלה. רק בעשור האחרון נקבע תקן לאיכות מי שתייה שכולל התייחסות מלאה למיקרו-מזהמים אורגאניים ולמתכות כבדות. תשומת הלב לדרכי הטיפול האפשריות בזיהום מי התהום במדינת ישראל הייתה במידה רבה מאוד מושפעת בשלושת העשורים האחרונים של המאה ה- 20 מהפעילות המוגברת בתחום הזה בארה"ב. הסוכנות האמריקאית לשמירת הסביבה (Environmental Protection Agency - EPA) תמכה בפרויקטים רבים של הדגמת הטיפול באקוויפרים מזוהמים. ומחקרים רבים התמקדו בדרכי הטיפול בזיהומי מי התהום, ותקציבי מחקר רבים הוקדשו לפיתוח שיטות שיקום של אקוויפרים מזוהמים.  בתחילת המאה ה- 21 הוקטנו מאוד תקציבי המחקר הנ"ל, בעיקר עקב התוצאות הדלות של המחקרים. המחקרים המתמקדים בפיתוח שיטות לשיקום אקוויפרים הראו שפעולות השיקום הן יקרות מאוד, ולמעשה אינן מניבות את התוצאות המקוות.
יחד עם הממצאים המתוארים לעיל, ברור שאין להשלים עם התופעה של נטישת בארות אספקת מים עקב הירידה באיכות מימיהן. נטישת בארות מזוהמות גורמת לכך שהזיהום במי התהום מתפשט לעבר בארות פעילות אחרות, ומתוך כך להקטנת משאבי מי התהום הזמינים לצרכני המים השונים. אם כן, יש לפעול בטכנולוגיות מתקדמות ובאמצעי אכיפה למניעת זיהום של מי התהום. עבור אקוויפר שזוהם נקודתית בזיהום משמעותי, תיתכן הכלה (Containment) של הזיהום הנקודתי; ועבור זהום שאיננו נקודתי יש להקדיש מאמצים למניעת הגידול של מקטעי האקוויפר המכילים מים שאינם ראויים לשתייה.
אם האקוויפר רדוד ניתן לבצע הכלה של זיהום נקודתי באמצעות מחסומים פיסיקליים מסוגים שונים. אך, אם מפלס מי התהום נמצא בעומק רב השיטה היחידה שעשויה למנוע את התפשטות פלומת המזהמים היא השימוש במחסומים הידרוליים. מחסום הידרולי מבוסס על שימוש בבארות שאיבה (שעשויות להיות הבארות המזוהמות) והחדרה שהפעלתן מבוצעת בספיקות מינימאליות ומונעת את התפשטות פלומת המזהם באקוויפר. עבור זיהום שאיננו נקודתי יש להמשיך בשאיבה מהבארות המזוהמות ולטפל במים הנשאבים לרמת האיכות הדרושה לצרכני המים. כתוצר לוואי של הפעלת המחסום ההידרולי, לרבות השאיבה מבארות מזוהמות מושג גם שיקום הדרגתי של האקוויפר. במאמר הנוכחי מוגשת תמצית של ממצאי סדרה של מחקרים שפורסמו בכתבי עת אחדים, המפורטים בסוף המאמר ושבהם מוצגת שיטה פשטנית לתכן בסיסי של מחסומים הידרוליים מסוגים אחדים.
 
מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת בודדת
 
בציור 1 מוצג שדה הזרימה באקוויפר שזוהם על ידי מקורות זיהום המרוכזים באזור I. מקורות הזיהום, עלולים להיות על-קרקעיים ושאינם ניתנים לשליטה, או זיהומי פאזות נוזליות לא מימיות (פנל"ם), כדוגמת דלקים שחדרו אל האקוויפר ונלכדו בו. נוכחות מקורות הזיהום גורמת להיווצרות פלומת מזהמים במי התהום. הפלומה מתקדמת במורד זרימת מי התהום ומתפשטת לצדדים עקב הדיפוזיה והדיספרסיה. הבאר שואבת את מי התהום שנמצאים בפלומה הנ"ל, שאחר כך מטפלים בהם לרמת האיכות הדרושה לצרכני המים. את הפרמטרים הבסיסיים המקורבים של מיקום הבאר והספיקה הנשאבת על ידה קובעים על ידי פתרון פשטני של משוואות הזרימה והסעת מזהמים במי התהום. הפתרון הפשטני מושג על ידי חלוקת שדה הזרימה לשלושה אזורים הנמצאים בתחום פלומת המזהם: 1) אזור Iהכולל את המקורות של מזהמים, 2) חלק הפלומה הנוצר על ידי הסעה בלבד של המזהם, ו- 3) חלק הפלומה הנוצר עקב דיספרסיה.  
 
ציור 1. מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת
 ציור 1. מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת
 
מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת בודדת ובאר מחדירה בודדת
 
מחסום הידרולי המבוסס על הפעלת בארות שואבות ובארות מחדירות עשוי להיות שימושי עבור שני מקרים אפשריים: 1) כשהפעלת המחסום ההידרולי איננה באה לשרת צרכן מים אלא לחסימת התפשטות פלומת המזהם בלבד, או 2) כשבאמצעות הבאר המחדירה מסופקים לאקוויפר חומרים מאיצי שיקום (כגון חומרים פעילי שטח). עבור המקרה הראשון, המתואר בציור 2, ספיקת הבאר השואבת זהה לספיקת הבאר המחדירה. כמתואר בציור 2, בשדה הזרימה מבחינים בשלושה אזורים, כדוגמת האזורים המתוארים בציור 1. עבור המקרה השני יש לדאוג שכל הכמויות של מזהמים ממקורות הזיהום וגם אלו של החומר המאיץ שיקום המסופק בבאר המחדירה יגיעו אל הבאר השואבת. התנאי של איסוף פלומת החומר מאיץ השיקום הוא המכתיב את תנאי הפעלת המחסום ההידרולי. לפי התנאי הזה ספיקת הבאר השואבת גדולה מספיקת הבאר המחדירה. בציור 3 מוצג תיאור סכמאטי של שדה הזרימה המקיים את התנאי הנ"ל.
 
ביבליוגראפיה
 
פירוט מלא של ממצאי המחקר, לרבות פיתוח שיטת התכן הפשטני של המחסומים ההידרוליים המתוארים במאמר הנוכחי מוצג במאמרים הרשומים להלן:
הלל רובין, (2005). "תכן ותפעול בסיסיים של מחסומים הידרוליים, חלק א' (מתוך ארבעה חלקים): פיתוח המודלים הבסיסיים," מים וסביבה, גיליון 64, 17, 67 – 71
הלל רובין, (2005). "תכן ותפעול בסיסיים של מחסומים הידרוליים, חלק ב' (מתוך ארבעה חלקים): תפעול מחסום הידרולי המבוסס על שאיבה מבאר בודדת," מים וסביבה, גיליון 65, 26 - 33
הלל רובין, (2005). "תכן ותפעול בסיסיים של מחסומים הידרוליים, חלק ג' (מתוך ארבעה חלקים): תפעול מחסום הידרולי המבוסס על שימוש בבאר שואבת ובאר מחדירה בעלות ספיקות זהות," מים וסביבה, גיליון 66, 11 - 20, 54 – 55
הלל רובין, (2006). "תכן ותפעול בסיסיים של מחסומים הידרוליים, חלק ד' (מתוך ארבעה חלקים): תפעול מחסום הידרולי המבוסס על שימוש בבאר שואבת ובאר מחדירה בעלות ספיקות שונות," מים וסביבה, גיליון 67, 13 - 19, 55 – 57
Rubin, H., Shoemaker, C.A., and Köngeter, J., (2008). "Screening of one-well hydraulic barrier design alternatives," Ground Water, 46(5), 743-754
Rubin, H., Shoemaker, C.A., and Köngeter, J.,(2008). "Screening of one-well hydraulic barrier design: mathematical details of the screening method," Ground Water (the journal website)
Rubin, H., Shoemaker, C.A., and Köngeter, J., (2009). "Implementing a method of screening hydraulic barrier design alternatives," Ground Water, 47(2), 306-309
Rubin, H., Shoemaker, C.A., and Köngeter, J., (2009). "Software BARRIER: a screening method for one-well hydraulic barrier design alternatives," Ground Water (the journal website)
 
ציור 2. הפעלת מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת ובאר מחדירה בספיקות זהות
 
ציור 2. הפעלת מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת ובאר מחדירה בספיקות זהות
 

 ציור 32.הפעלת מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת ובאר מחדירה בספיקות שונות

 
ציור 32. הפעלת מחסום הידרולי המבוסס על באר שואבת ובאר מחדירה בספיקות שונות


 מאת
פרופ' הלל רובין
הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית
הטכניון – מכון טכנולוגי לישראל
חיפה 32000
כתבות נוספות שיעניינו אתך

סקירת הטכנולוגיות לטיפול בתרכובות אורגניות נדיפות ביישומים תעשייתיים

ברמה התעשייתית, פליטות VOC מהוות גורם סיכון שברובו אינו מטופל כראוי. הפליטות שכיחות בעיקר בבתי דפוס, במעבדות ובתעשיות הרפואיות, כימיות ופטרוכימיות. לכתבה המלאה

הקשר בין צריכת מים וצמיחה כלכלית

עקב עלייה בצריכת המים הגלובלית ובאי הוודאות הגוברת בכמות המשקעים בעתיד, מחסור המים העולמי מהווה סכנה בריאותית, כלכלית, ואף ביטחונית (2009UN ). לכתבה המלאה

תמרוץ קיימות בעסקים: שילוב מדדי סביבה בשכר מנהלים

אם ניהול סביבתי מוביל לרווחים כספיים, מדוע תחום זה אינו נפוץ ומפותח יותר במגזר העסקי? לכתבה המלאה

מי אנחנו תנאי שימוש פרטיות מפת האתר פרסם באתר
כל הזכויות שמורות © 1996-2020