چرخه آب

آب زیرزمینی حدود ۳۰ درصد از منابع آب شیرین جهان که تقریباً ۰/۷۶ درصد از کل آب جهان که شامل اقیانوس‌ها  و یخ‌های دائمی است را تشکیل می‌دهد. ذخایر آب زیرزمینی جهان تقریباً برابر با کل میزان آب شیرین ذخیره شده در مناطق برفی و یخی از جمله قطب‌های شمال و جنوب می‌باشد. این امر، آب زیرزمینی را به منبعی مهم تبدیل می‌کند که به‌عنوان یک ذخیره طبیعی عمل کرده و در کمبود آب سطحی مانند مواقع خشکسالی می‌تواند مؤثر باشد.

 بسته به شرایط احاطه‌کننده آن، یک لایه آب‌دار می‌تواند مانند یک مخزن زیرزمینی آب را ذخیره یا مانند یک رودخانه زیر زمینی آب را به لایه‌های مجاور و عمیق‌تر منتقل نماید. ابعاد این مخازن یا رودخانه‌های زیرزمینی می‌توانند از چند ده متر تا چند صد کیلومتر متفاوت باشد.

آب زیرزمینی از طریق نفوذش، رطوبت خاک را تغذیه می‌کند و بسیاری از پوشش‌های گیاهی حداقل برای بخشی از سال مستقیماً به آب زیرزمینی یا رطوبت خاک نفوذ یافته بالای آبخوان وابسته هستند.

  

 آبخوان لایه‌ای با بستر متخلخل و حاوی آب زیرزمینی است که آن را انتقال می‌دهد. هنگامی که آب مستقیم جریان یابد، آبخوان آزاد است. ما بین سطح و ناحیه اشباع شده آبخوان به‌دلیل وجود نیروی گرانش که باعث جریان رو به پایین آب می‌شود، بخش‌های عمیق‌تر آبخوان‌های آزاد، معمولاً اشباع‌تر هستند. سطح بالایی این لایه اشباع شده از آبخوان آزاد، سطح ایستایی یا سطح آب اشباع نامیده می‌شود. زیر سطح ایستابی، جایی که همه منافذ کاملاً از آب اشباع شده‌اند، منطقه آب اشباع است. لایه‌ای با تخلخل کم که امکان انتقال محدود آب زیرزمینی را فراهم می‌کند تحت عنوان آبخوان شناخته می‌شود. آبخوان لایه‌ای است با تخلخل بسیار کم که در واقع نسبت به آب زیرزمینی غیرقابل نفوذ است.



 

نمودار کاهش حجم مخزن آبخوان‌های زیرزمینی از سال آبی 1343 الی 1402

چاه

چاه‌های آب در ایران از دیرباز یکی از مهم‌ترین منابع تأمین آب برای کشاورزی و شرب در مناطق مختلف کشور بوده‌اند. ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی و اقلیم خشک و نیمه‌خشک خود، همواره با کمبود منابع آبی روبه‌رو بوده است. در نتیجه، استفاده از چاه‌ها به عنوان یکی از راه‌های دسترسی به آب زیرزمینی در این کشور رواج زیادی داشته است.

تاریخچه چاه‌های آب در ایران

چاه‌های آب در ایران از دوره‌های باستان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از قدیمی‌ترین سیستم‌های آبیاری در ایران که به حدود ۳۰۰۰ سال پیش بازمی‌گردد، سیستم قنات (کاریز) است. قنات‌ها نوعی چاه‌های زیرزمینی هستند که آب را از منابع زیرزمینی به سطح زمین می‌آورند و برای مصارف کشاورزی و شرب استفاده می‌شوند. قنات‌ها نقش حیاتی در تأمین آب در مناطق خشک و بیابانی ایران ایفا می‌کردند و هنوز هم در برخی مناطق مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پراکندگی چاه های موجود با شعاع کاربری 500 متر

 

در ایران، چاه‌های آب به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

چاه‌های دستی: این نوع چاه‌ها به صورت سنتی و با استفاده از ابزارهای دستی حفر می‌شوند. عمق این چاه‌ها معمولاً کم است و بیشتر در مناطق روستایی و برای تأمین آب شرب و کشاورزی محلی استفاده می‌شوند.

چاه‌های عمیق و نیمه‌عمیق: این چاه‌ها با استفاده از دستگاه‌های حفاری پیشرفته و به عمق بیشتری نسبت به چاه‌های دستی حفر می‌شوند. چاه‌های عمیق معمولاً برای استخراج آب از سفره‌های آب زیرزمینی در عمق‌های زیاد استفاده می‌شوند و منبع مهمی برای تأمین آب در مناطق شهری و صنعتی به شمار می‌روند.
تعداد چاه‌های عمیق و میزان برداشت

تعداد چاه‌های نیمه عمیق و کم عمق و میزان برداشت

تغییرات تعداد چاه‌های عمیق و نیمه عمیق
( منبع: شرکت مدیریت منابع آب کشور)

مدیریت و چالش‌های چاه‌های آب در ایران

استفاده بی‌رویه از چاه‌های آب، به ویژه چاه‌های عمیق، در دهه‌های اخیر منجر به کاهش سطح آب‌های زیرزمینی و فرونشست زمین در بسیاری از مناطق ایران شده است. این موضوع باعث نگرانی‌های زیادی درباره آینده تأمین آب در کشور شده است.

دولت ایران تلاش‌هایی برای مدیریت بهتر منابع آب زیرزمینی از طریق مقررات‌گذاری و محدودیت در حفاری چاه‌های جدید انجام داده است. با این حال، چالش‌هایی همچون کاهش بارندگی، تغییرات اقلیمی و افزایش جمعیت، فشار زیادی بر منابع آبی کشور وارد کرده است.

برای مقابله با بحران آب، ایران به دنبال راهکارهایی مانند استفاده بهینه از منابع آبی موجود، توسعه سیستم‌های آبیاری مدرن، بازیافت آب، و استفاده از منابع آب غیرمتعارف مانند آب‌شیرین‌کن‌ها است. همچنین، آموزش و ترویج فرهنگ مصرف بهینه آب در بین مردم و کشاورزان از جمله اقداماتی است که می‌تواند به حفظ منابع آبی کشور کمک کند.

به طور کلی، چاه‌های آب همچنان نقش مهمی در تأمین آب در ایران دارند، اما برای حفظ و استفاده پایدار از این منابع، نیاز به مدیریت دقیق و هوشمندانه آن‌ها وجود دارد.
نقشه اولویت‌بندی کاربری غیر مجاز

 

چاه آرتزین:
 آبخوان تحت فشار، سفره آبی است که توسط یک لایه نسبتاً غیرقابل نفوذ از سنگ یا بستری مثل آبخوان پوشیده شده‌است. اگر یک آبخوان محدود از منطقه تغذیه خود به یک لایه پایین‌تر جریان یابد، آب زیرزمینی در مسیر جریان خود تحت فشار قرار می‌گیرد. این امر به ایجاد چاه‌های آرتزین منجر می‌شود که آب در آن‌ها آزادانه و بدون نیاز به پمپ، جریان می‌یابد و به ارتفاع بالاتری نسبت به سطح ایستابی استاتیک آبخوان آزاد واقع در بالای خود فواره خواهد زد.

 ویژگی‌های آبخوان‌ها از نظر زمین‌شناسی و ساختار و توپوگرافی لایه‌ای که در آن شکل می‌گیرند، متفاوت است. به‌طور کلی، آبخوان‌های پرآب‌تر در سازه‌های رسوبی ایجاد می‌شوند. در مقایسه، سنگ‌های کریستالی هوازده و شکسته شده مقدار کمتری آب زیرزمینی را در خود جا می‌دهند. مواد آبرفتی که رسوبات اصلی در دره‌ها هستند و در دره‌های اصلی رودخانه جمع شده‌اند، از پربارترین منابع آب زیرزمینی هستند.
 

 حجم آب زیرزمینی یک آبخوان با اندازه‌گیری سطوح آب در چاه‌های محلی و با بررسی سوابق زمین‌شناسی ثبت شده از چاه‌های حفاری به‌منظور تعیین میزان، عمق و ضخامت رسوبات و سنگ‌های حامل آب، تخمین زده می‌شود. قبل از سرمایه‌گذاری در چاه‌های بهره‌برداری، چاه‌های آزمایشی حفر می‌شوند تا عمق‌هایی که در آن به آب می‌رسیم اندازه‌گیری شده و نمونه‌های خاک، سنگ و آب برای آنالیزهای آزمایشگاهی جمع‌آوری شوند. همچنین آزمایشات پمپاژ در چاه‌های آزمایشی برای تعیین ویژگی‌های جریان آبخوان انجام می‌شود.

 

چاه آرتزین  گونه‌ای چاه (ساخته انسان) است که یک جریان آب  دائمی را تأمین می‌کند. در چاه آرتزین، آب با فشارمربوط به موازنه آب‌های ساکن (فشار هیدروستاتیک) مجبور به بالا آمدن از دهانه چاه می‌شود بدون اینکه نیاز به وارد آوردن نیرویی دیگر  باشد.                                                                                                                                                                                        

این فشار به‌علت مخرج چاه است که در عمقی زیر سطح منبع آب قرار دارد (سطح پیزومتریک).

چاه‌های آرتزین به‌ویژه برای آبیاری مناطق نیمه‌خشک با ارزش هستند. همچنین عمق چاه‌های آرتزین متفاوت است.

هرگاه ارتفاع آب در داخل چاه بالاتر از سطح لایه آبدار اطراف آن باشد یا تحت فشار از چاه بیرون بریزد چاه آرتزین گویند. 

در چاه آرتزین، آب به‌صورت یک چشمه‌ی گرم از مخازن زیرزمینی به بالا فوران می‌کند.

نام آن از اسم محلی به نام آرتوا در شمال فرانسه اقتباس شده، زیرا اولین چاه اروپایی از این نوع پیش از ۸۰۰ سال پیش در آن‌جا حفر شده بوده است.

 چاه‌های آرتزین در شرایط معینی به‌وجود می‌آیند. مثلاً باید حتماً یک طبقه‌ی شن یا سنگ خلل و فرج‌دار بین دو طبقه سنگ سخت که مانع عبور آب شود وجود داشته باشد.

 

 

چشمه

  هر جا که سطح ایستایی، سطح زمین را قطع نماید، آب به‌صورت جریان سطحی تخلیه می‌شود. چشمه نوعی تخلیه طبیعی آب زیرزمینی است که بصورتی متمرکز رخ می‌دهد.

 اگر مقدار تخلیه کم یا در سطح وسیعی پخش شده‌ باشد «سطح تراوش» ایجاد می‌شود. آب های زیرزمینی بصورت «چشمه» نیز از زمین خارج می‌شوند.

در شرایطی که یک لایه نسبتا قابل نفوذ آبدار در روی یک لایه تقریبا غیر قابل نفوذ، که توسط سطح زمین قطع گردیده، قرار بگیرد، چشمه تشکیل می‌شود. همچنین وقتی یک سفره آب زیرزمینی به وسیله یک مجرا به سطح زمین راه یابد، چشمه تشکیل می‌شود.

آب‌های زیرزمینی موجود در سنگ‌های آهکی، که گاهی منابع بسیار بزرگی را تشکیل می‌دهند، ممکن است چشمه‌های پر آب به‌وجود آورند.

تقسیم‌بندی چشمه‌ها

چشمه‌های ثقلی:

آن‌هایی هستند که در شرایط مناسب، بر اثر جریان آب به‌وسیله نیروی گرانشی، در سطح زمین ظاهر می‌شوند. وقتی سطح ایستایی به ‌هر علتی به‌وسیله سطح زمین قطع شود ممکن است یک چشمه تشکیل شود. از این رو به چشمه‌های ثقلی «چشمه‌های سطح ایستایی» هم می‌گویند.
 

میزان تخلیه و تعداد چشمه‌ها

 
 

چشمه‌های غیرثقلی :

چشمه‌های غیر ثقلی یا چشمه‌های آرتزین آن‌هایی هستند که آب با فشاری بجز فشار هیدرواستاتیک به خارج رانده می‌شود. منبع تامین فشار در این چشمه‌ها معمولا فرآیندهای درونی زمین است. آب این نوع چشمه‌ها معمولا گرم‌تر از چشمه‌های معمولی و حاوی مواد معدنی بیشتر است. به‌همین جهت به «چشمه‌های آبگرم» یا «چشمه‌های معدنی» نیز معروف‌اند.  چشمه‌های آب معدنی در ایران فراوان‌اند. نوعی از چشمه‌های آبگرم به آبفشان معروف‌اند. آب آبفشان‌ها به تناوب و با نیروی زیاد به بیرون می‌جهد. از انواع چشمه‌ها می‌توان از چشمه آب گرم و چشمه آب معدنی نام برد. در برخی زمین‌های ماسه‌ای و مسطح، مانند زمین‌های هلند، آب‌های زیرزمینی از نقاطی نزدیک به هم به روی زمین می‌جوشد که یه این پدیده، چشمه‌های نشتی گفته می‌شود. آب چشمه‌ها غالباً پس از طی مراحلی از لایه‌های مختلف زمین عبور می‌کند و از محلی به نام مظهر چشمه به خارج جریان می‌یابد. منطقه خروج آب معمولاً در نقاط پایین دست مانند کف دریاها یا مجاور بستر رودخانه‌ها است؛ ولی بعضی چشمه‌ها نیز در ارتفاعات زیاد دیده شده‌اند. به‌هرحال وجود کوه‌های فراوان، چین‌خوردگی‌ها و به‌خصوص شکستگی و گسل‌ها از عوامل مهم خروج آب چشمه‌ها هستند. اغلب این آب‌ها در هنگام خروج از خود رسوباتی به جای می‌گذارند یا در مورد آب‌های آهن‌دار به ایجاد رگه‌های فلزی منجر می‌شوند که گاه به رنگ‌های مختلف در می‌آید و منظر بسیار زیبایی را به‌وجود می‌آورد. وجود گل و لای نیز در اغلب چشمه‌های معدنی سبب کاربرد درمانی می‌شود.

آبفشان و گل فشان( چشمه های غیر ثقلی)

چشمه‌های آب شیرین در دریای عمان و خلیج فارس

چشمه‌ها از نخستین سرچشمه‌های آبی هستند که نخستین فلات ایران، از آن‌ها بهره‌برده‌اند و از روزگاران کهن ساده‌ترین راه بهره‌گیری از آب‌های زیرزمینی بوده و راهنمای انسان، در پی‌بردن به سفره‌های آبدار زیرزمینی، گردیده است. آب شیرین کف خلیج فارس، از کوه‌های زاگرس سرچشمه گرفته و پس از گذشتن از زیر خلیج فارس در آن‌سوی، ایجاد چشمه‌های بسیار پر آبی می‌کند. یک جریان دائمی از آب شیرین، در زیر خلیج فارس و از سوی ایران به عربستان و دیگر کشورهای خلیج فارس، وجود دارد. هرجا که در اثر فعالیت‌های  تکتونیک، لایه‌های دارای آب شیرین، دچار شکستگی می‌شوند، می‌توان شماری از این چشمه‌ها را از قطر در جنوب  خلیج فارس تا شمال کازرون در ایران دید؛ بنابرین، می‌توان گفت که پیدایش این چشمه‌ها، در اثر گسل‌خوردگی  لایه‌های دارای آب شیرین در کف خلیج فارس است.

موقعیت چشمه های آب شیرین در دریای عمان و خلیج فارس

تاورنیه جهانگرد فرانسوی که از سال ۱۶۳۲ الی ۱۶۶۸ میلادی از بصره به بندر لنگه سفر کرده در سفرنامه خود می‌نویسد؛ (در خلیج فارس چندین جزیره وجود دارد که در همه آن‌ها آب بسیار بد است و به وضع بسیار غریبی تحصیل آب شیرین می‌کنند.
اشخاصی که می‌خواهند آب خوب داشته باشند غواص مخصوص دارند که صبح می‌روند به قدر دو سه تیررس تفنگ وسط دریا، آن‌جا به قعر دریا رفته و چند کوزه سفالین از آب پر کرده و سرشان را محکم می‌بندند و از ته آب بالا می‌آیند و آن آب بسیار خوب و گوارا است.)

همچنین تاورنیه در بخشی دیگر از سفرنامه خود می‌نویسد؛ (در کرانه‌های دریای عمان و اقیانوس هند که هیچ‌جا آب شیرین یافت نمی‌شود وقتی آب دریا به جزر عقب می‌نشیند زنان کوزه‌های خود را برداشته و به آب نزدیک می‌شوند، شن‌ها را کنده و از آب میان شن با ظرف کوچکی برداشته و کوزه‌ها را پر می‌کنند و آن آب شیرین و گوارا است.)

 

قنات

قنات کانال آب زیرزمینی است که آب را از اعماق زمین در بالا دست به سطح زمین در پایین دست انتقال می‌دهد. این جوی یا کانال در عمق زمین برای ارتباط دادنِ رشته ‌چاه‌هایی است که از مادرچاه سرچشمه می‌گیرد. مادرچاه‌ها معمولاً یک چشمه زیرزمینی هستند. سیستم آبرسانی قنات در ایران ابداع شده است. عمده مناطق ایران گرم و خشک هستند. ایرانیان با استفاده از قنات توانسته اند نیاز خود با آب را رفع کنند و صحراهای خشک را آباد کنند. قدمت قنات زارچ را مربوط به ۲ تا ۳ هزار سال پیش و دوران پیش از اسلام و دوره ساسانی می‌دانند. قنات در اردستان تنها قنات دو طبقه جهان است که حدود ۸۰۰ سال پیش احداث شده‌است. قنات‌ها به‌منظور هدایت آب و مدیریّت آن برای کشاورزی و سایر مصارف به کار گرفته می‌شوند. این کانالِ قنات ممکن است تا رسیدن به سطح زمین چندین کیلومتر طول داشته باشد و به محل خروجیِ آب دهانه کاریز یا سر قنات می‌گویند.

بر اساس آمار وزارت نیرو در حدود 36300 قنات در ایران شناسایی شده اند.

 

پراکندگی قنات‌های کشور

آب زیرزمینی به‌صورت چاه، چشمه و قنات ظاهر می‌شود. بیش از 90درصد آب زیرزمینی کشور در بخش کشاورزی به‌مصرف می‌رسد. بر اساس آماربرداری دوره دوم وزارت نیرو در (سال آبی 88-1387) منابع آب زیرزمینی به‌شرح زیر می‌باشد:
 

تعداد135760 دهنه چشمه با تخلیه سالانه 18.3میلیارد مترمکعب
تعداد 37240 رشته قنات با تخلیه سالانه 6.7 میلیارد مترمکعب
تعداد 640899 حلقه چاه باتخليه سالانه 48.8 ميليارد مترمكعب
مجموع تخليه از منابع آب زیرزمینی73.8 میلیارد مترمکعب است.

پراکندگی قنات های کشور

اهداف ساخت سدهای زیرزمینی

•تامین آب مصرفی
•مدیریت منابع آب مانند مسدود کردن چند چشمه یا قنات و هدایت آب آن‌ها به چشمه‌های اصلی یا مادر چاه قنوات
•اهداف زیست محیطی مانند جلوگیری از پخش آلودگی‌ها و...
•جلوگیری از پیشروی آب شور

انواع سد زیرزمینی

سدهای زیرزمینی از لحاظ وضعیت قرارگیری در زمین به شکل زیر تقسیم بندی می‌شوند:

سد زیرزمینی طبیعی:

لایه‌های نفوذ ناپذیر از سنگ یا رس تشکیل شده‌اند که حرکت آب در برخورد با آن­ها با کندی مواجه شده و یا قطع می‌شود. این لایه‌ها همانند سطح زمین دارای پستی و بلندی می‌باشند که حاصل حرکت گسل­ها، آتشفشان­ها، حرکت‌های پوسته‌ای و… هستند. هنگامی که آب­های زیرزمینی در هنگام حرکت در شیب زمین به یک لایه نفوذ ناپذیر بلند با ارتفاع زیاد برخورد می‌کنند از حرکت باز ایستاده و در پشت لایه نفوذ ناپذیر که به عنوان سد زیرزمینی عمل می‌کند، جمع می‌شوند.

سدهای زیرزمینی مصنوعی:

سدهایی هستند که ساخته دست بشر هستند و به دو دسته مدفون و نیمه مدفون تقسیم می‌شوند:

سدهای مدفون: این نوع سدها شامل دیواره‌ای هستند که به‌طور کامل داخل زمین قرار گرفته‌اند و مخزن آن در داخل آبرفت بالادست تشکیل می‌گردد. اکثر سدهای زیر زمینی از این نوع هستند. سدهای مدفون به دو دسته نزدیک سطح زمین و در اعماق زمین تقسیم می‌شوند.

سدهای نیمه مدفون: در سدهای نیمه مدفون دیواره نفوذناپذیر غالباً تا ارتفاع بالاتری از سطح زمین نیز امتداد پیدا می‌کند که این نوع سدها می‌توانند علاوه بر یک مخزن زیرزمینی با ایجاد یک مخزن معلق سطحی و رسوب‌گیری جریان رودخانه یا سیل بر حجم مخزن زیر سطحی خود بیفزاید و آن را توسعه دهد بنابراین برای کنترل سیل نیز مناسب خواهند بود.

۷ مزیت سدهای زیرزمینی
 

1)هزینه ساخت بسیار پایین‌تر نسبت به سدهای سطحی

2)عدم کاهش آب به‌علت تبخیر سطحی

3)نزدیک‌تر بودن سد به محل مصرف

4)برای همیشه ساخته و طراحی می‌شوند.

5)ذخیره آب برای مدت طولانی در دسترس می‌باشد در حالیکه در سدهای سطحی حجم مخزن به‌دلیل رسوبگذاری و… کاهش می‌یابد.

6)عدم اشغال زمین در بالا دست نسبت به سدهای سطحی که سطح وسیعی از زمین بالادست اشغال می‌گردد.

7)سد زیرزمینی مانند سدهای سطحی در معرض خرابی ناشی از سیل قرار نمی‌گیرد.

روش‌های استخراج آب ذخیره شده توسط سدهای زیر زمینی

عملیات استخراج و بهره‌برداری از آب به دو صورت ثقلی و حفر چاه انجام می‌شود.

اگر محل بهره‌برداری مردم در منطقه پایین‌دست سد باشد و شرایط توپوگرافی نیز فراهم باشد امکان استخراج آب از مخازن به‌صورت ثقلی وجود دارد. در این روش از طریق لوله که از بدنه سد می‌گذرد و نیروی ثقل آب را به مناطق پایین‌دست هدایت می‌کنند. چاهی که آب را از سدهای زیرزمینی استخراج می‌کند در مخزن قرار می‌گیرد و برای جلوگیری از تخریب توسط سیلاب آن را نزدیک به کناره رودخانه‌ها حفر می‌کنند.

 

معایب سدهای زیرزمینی

• حجم آب کمتری را در مخزن خود ذخیره می‌نماید.
•عدم تعداد کاربری نسبت به سدهای سطحی تخمین صحیح آب ذخیره شده و قابل برداشت بسیار مشکل است و به‌عوامل متعددی بستگی دارد.
•در این نوع سدها به‌علت غیر قابل رویت بودن کار، کنترل عملیات اجرایی، کنترل کیفیت ساخت دیواره آب‌بند و همچنین کنترل آب‌گذاری از مرزها بسیار مشکل می‌باشد و نیاز به دقت و مطالعه زیادی دارد.
•در صورتی که عمق بدنه سد از ۷۰ متر بیشتر باشد پروژه از لحاظ اجرایی و تهیه دستگاه حفاری مناسب و مسائل اقتصادی با مشکل مواجه خواهد شد.

 

عوامل طبیعی مؤثر در احداث سدهای زیرزمینی

توپوگرافی

وضعیت توپوگرافی ازنظر امکان احداث سد آب زیرزمینی و همچنین دستیابی به مخازن بزرگ با شرایط تغذیه مناسب و تلفات نشت کمتر، تا حد زیادی تعیین‌کننده می‌باشد.

 مخزن ذخیره آب در پشت سد می‌تواند بر روی سنگ بستر و یا سازندهای سست‌تر ولی بانفوذ پذیری کمتر قرار گیرد. به‌طور کلی محل احداث این‌گونه سدها بهتر است در دره‌ها و یا رودخانه‌های باریک و یک‌دست انتخاب شود.

 در مناطق کوهستانی با شیب تند، امکان یافتن رابطه قابل قبولی بین حجم ذخیره و ارتفاع سد مشکل است.

اساسی‌ترین دلیل احداث سد زیرزمینی، افزایش ذخیره سفره آب زیرزمینی از طریق جریان طبیعی آب زیرزمینی است. به‌طور کلی در شرایط طبیعی، شیب سطح ایستابی و همچنین میزان جریان آب تابع شیب توپوگرافی منطقه است، بنابراین برای احداث سد زیرزمینی باید حداقل شیب توپوگرافی که مرتباً با شرایط هیدرولوژیکی محل تغییر می‌کند، موجود باشد.

 

اقلیم

احداث سدهای آب زیرزمینی با هدف افزایش کمی یا بالا بردن سطح ایستایی آبخوان یا تغذیه سفره‌های مجاور و تحتانی در مناطقی که آب در تمام سال وجود دارد، نیز صورت می‌گیرد.

 همچنین اکثر طرح‌های اجراشده در مناطق مختلف دنیا مربوط به اقلیم‌های خشک، موسمی و حاره‌ای خشک و مرطوب است.

اساس ایده ساخت سد زیرزمینی باهدف ذخیره‌سازی، متوقف کردن جریان طبیعی آب زیرزمینی است و قضاوت راجع به مفید بودن سد، نیازمند تخمین اندازه جریان، شرایط نفوذپذیری و اندازه شیب سطح ایستابی است.

 

رسوبات

مبحث رسوبات در سدهای زیرزمینی کاملاً متفاوت با سدهای سطحی است. به‌عنوان‌ مثال در نوعی از سد زیرزمینی که ضخامت آبخوان آن ۵ تا ۶ متر است رسوب‌گذاری یک مزیت تلقی می‌شود و هر چه رسوب بیشتر باشد آبخوان سد بزرگ‌تر می‌شود.

 منشأ رسوبات حوضه، سازندهای سنگ مادر موجود در بستر حوضه است که در اثر هوازدگی متلاشی می‌شود و پس از این که ذرات توسط فرسایش از هم جدا شدند، توسط آب حمل می‌شوند و سرانجام در مخزن ذخیره، ته‌نشین می‌گردند.

هوازدگی مکانیکی و شیمیایی اثر زیادی بر روی خصوصیات رسوب دارد.

هوازگی فیزیکی و شیمیایی

  

فرونشست

فرونشست وقتی اتفاق می‌افتد که مقدار زیادی آب از زیر زمین برداشت شود، فضای زیر سطح بالایی خالی و درنتیجه باعث فروپاشی زمین می‌شود. نتیجه این اتفاق در نقاطی از زمین، شبیه دهانه‌های آتشفشان قابل مشاهده است. دلیل فرونشست این است که، در حالت تعادل طبیعی، فشار هیدرولیکی آب زیرزمینی، در منافذ آبخوان، مقداری از وزن رسوبات پوشاننده را تحمل می‌کند.

هنگامی که آب زیرزمینی آبخوان‌ها با پمپاژ بیش از حد حذف می‌شود، فشارهای منافذ در آبخوان افت می‌کند و فشرده‌سازی و تراکم آبخوان رخ می‌دهد. اگر فشارها برگردند، این تراکم تا حدی قابل بازیابی است اما اکثر آنها قابل بازیابی نیستند. هنگامی که آبخوان متراکم شود، باعث فرونشست زمین، پایین رفتن یا افت سطح زمین می‌شود. شهرهایی که در دلتای رودخانه‌ها واقع شده‌اند از جمله ونیز در ایتالیا و بانکوک در تایلند فرونشست را تجربه کرده‌اند؛ مکزیکوسیتی که در بستر یک دریاچه ساخته شده‌است، درجاتی از فرونشست تا ۴۰ سانتی‌متر در سال را تجربه کرده‌است.

اول، راهکارهای کاهش سیل، که به‌منظور حفاظت از زیرساخت‌های ایجاد شده بر روی دشت‌های سیلابی به‌کار گرفته می‌شوند، پیامد ناخواسته‌ای بر کاهش تغذیه آبخوان به‌همراه دارند.

دوم، کاهش و تخلیه طولانی مدت آب زیرزمینی در آبخوان‌های وسیع به فرونشست زمین وآسیب‌های زیرساختی منجر می‌شود.

سوم، تداخل آب شور. چهارم، زهکشی خاک‌های حاوی اسید سولفات که اغلب در دشت‌های ساحلی کم عمق وجود دارند، به اسیدی شدن و آلودگی جریان‌های رودخانه ای منجر می‌شود.

فروچاله‌های ایجاد شده ناشی از برداشت بی رویه از آبخوان و افت سطح آب زیرزمینی