Hydrogeophysical assessment of groundwater potential and aquifer characteristics using vertical electrical sounding in Okuokoko, Southern Nigeria
استخدمت هذه الدراسة السبر الكهربائي الرأسي لتوصيف الطبقات الجيوالكهربائية وخصائص طبقات المياه الجوفية في أوكوكوكو، جنوب نيجيريا، مما كشف عن إمكانات مياه جوفية مواتية في معظم المواقع مع تسليط الضوء على قدرة حماية طبيعية ضعيفة بشكل عام ضد الملوثات السطحية.
تخيل الأرض تحت أقدامنا ليس كصخر صلب، بل ككعكة إسفنجية عملاقة متعددة الطبقات. بعض الطبقات مكونة من إسفنج هش وجاف يسمح للماء بالتدفق من خلاله بسهولة؛ وأخرى من طين كثيف ولزج يحبس الماء بقوة أو يمنعه تماماً. إن العثور على الماء تحت الأرض يشبه محاولة العثين على القطعة المثالية من هذه الكعكة دون قطعها. يستخدم العلماء أداة تسمى "المقاومة الكهربائية" للقيام بذلك. فكر في الكهرباء مثل شعاع مصباح يدوي؛ عندما تسلطه عبر الأرض، فإنه ينتقل بسهولة عبر الرمال المبللة والمالحة (مقاومة منخفضة)، ولكنه يتعثر أو يتباطأ بسبب الصخور الجافة أو الطين (مقاومة عالية). ومن خلال قياس مدى صعوبة مرور الكهرباء عبر الأرض في أعماق مختلفة، يستطيع العلماء رسم خريطة لمكان اختباء الماء ومدى سمك طبقات "الكعكة". وهذا أمر بالغ الأهمية لأننا، رغم أننا قد نرى المطر وهو يتساقط، إلا أننا بحاجة لمعرفة ما إذا كانت الأرض قادرة بالفعل على التقاط وتخزين ذلك الماء بأمان لمنازلنا ومزارعنا، وما إذا كانت التربة فوقه سميكة بما يكفي لتعمل كدرع ضد النفايات أو المواد الكيميائية من السطح.
في دراسة حديثة، قررت باحثة تدعى كارين أوسينيكونا أنينيي إلقاء نظرة فاحصة على "الكعكة الإسفنجية" في مكان يسمى أوكوكوكو، وهو مجتمع متنامٍ في ولاية دلتا، نيجيريا. أرادت الإجابة على سؤالين كبيرين: هل يوجد ما يكفي من المياه الجيدة هناك بالأسفل، وهل الأرض فوقها قوية بما يكفي للحفاظ على نظافة المياه؟ وللقيام بذلك، قامت بإعداد ست نقاط استماع مختلفة عبر البلدة واستخدمت طريقة تسمى "الجس الكهربائي الرأسي" (VES). تخيل إرسال إشارة مباشرة إلى أسفل الأرض من كل نقطة، مثل نبضة سونار في أعماق البحار، لسماع ما هي المواد التي تتكون منها الطبقات.
رسمت النتائج صورة واضحة للعالم الموجود تحت الأرض. وجد الفريق أن الأرض تتكون من حوالي ثلاث إلى أربع طبقات مختلفة، تتكون في الغالب من تربة سطحية، وطين رملي، ورمل مبلل سميك. أظهرت قياسات الكهرباء أن طبقات الرمل الحاملة للمياه كانت مقاومة للغاية، مما يعني أنها على الأرجוי تكون نظيفة ومليئة بالماء. في الواقع، وجدت الدراسة أن أربع نقاط من أصل ست (VES 1، 2، 4، و6) هي أماكن ممتازة للحفر بحثاً عن الماء، حيث تحتوي على طبقات رملية سميكة يمكنها حمل الكثير منه. وكانت إحدى النقاط، وهي VES 2، هي "النجم المتألق"، حيث أظهرت أعلى إمكانية لتدفق المياه. أما النقطتان الأخريان (VES 3 و5) فكانتا لا تزالان جيدتين، لكنهما "متوسطتان" فقط في قدرتهما على حجز الماء.
ومع ذلك، كان هناك عقبة، وهي عقبة كبيرة. فبينما كان الماء موجوداً، كان "الدرع" الذي يحميه ضعيفاً. قام الباحثون بحساب قيمة تسمى "الموصلية الطولية" لمعرفة مدى قدرة الأرض فوق الماء على منع التلوث. ووجدوا أنه في كل نقطة، كانت هذه القيمة منخفضة جداً (تتراوح بين 0.0050 إلى 0.0679 مللي سيمنز/متر). وباللغة البسيطة، هذا يعني أن التراب والرمل الموجود فوق الماء رقيقان جداً أو مساميان جداً بحيث لا يعملان كمرشح (فلتر) جيد. فإذا قام شخص ما بإلقاء النفايات أو المواد الكيميائية على السطح، يمكن لتلك الأشياء السيئة أن تتسرب بسهولة وتلوث إمدادات المياه.
لذا، فإن الحكم النهائي هو مزيج من الأخبار الجيدة والتحذير الجاد. تمتلك أوكوكوكو الكثير من المياه التي تنتظر الاستخراج، خاصة في المناطق ذات الطبقات الرملية السميكة. ولكن نظرًا لأن الحماية الطبيعية ضعيفة، فإن المياه معرضة للخطر بشكل كبير. تشير الدراسة إلى أنه إذا أراد الناس استخدام هذه المياه، فلا يمكنهم مجرد حفر حفرة وتمني الأفضل. بل يحتاجون إلى بناء آبارهم بعناً شديد، وإغلاقها بإحكام لمنع دخول أوساخ السطح، ويحتاجون إلى اختبار المياه بانتظام للتأكد من بقائها نظيفة. إنه تذكير بأن العثور على الماء ليس سوى نصف المعركة؛ فالحفاظ عليه آمناً هو النصف الآخر.
ملخص تقني: التقييم الهيدروجيوفيزيائي لإمكانات المياه الجوفية وخصائص طبقات المياه الجوفية في أوكيوكوكو، ولاية دلتا، نيجيريا
بيان المشكلة على الرغم من وفرة الأمطار والمياه السطحية في محور واري بمنطقة دلتا النيجر، تواجه مجتمعات مثل أوكيوكوكو تحديات في الوصول إلى مياه جوفية آمنة ومستدامة. وقد أدى التوسع الحضري السريع والنمو السكاني إلى تكثيف الطلب على المياه، ومع ذلك، فإن تطوير المياه الجوفية غالباً ما يعوقه نقص المعلومات تحت السطحية. وتؤدي هذه الفجوة المعرفية إلى سوء تحديد مواقع الآبار، وانخفاض إنتاجية الآبار، وفشل عمليات الحفر. علاوة على ذلك، فإن تعرض طبقات المياه الجوفية الضحلة للملوثات المشتقة من السطح بسبب ممارسات التخلص السيئ من النفايات يشكل مخاطر بيئية وصحية عامة كبيرة. كما أن طرق الاستكشاف التقليدية، مثل الحفر الاستكشافي، غالباً ما تكون مكلفة للغاية وغير نافذة لتكون أدوات أساسية لتوصيف التباين المكاني لأنظمة طبقات المياه الجوفية غير المتجانسة في هذه المنطقة.
المنهجية لمعالجة هذه التحديات، استخدمت هذه الدراسة طريقة المقاومة الكهربائية، وتحديداً المسح الكهربائي الرأسي (VES)، لتقييم إمكانات المياه الجوفية وخصائص طبقات المياه الجوفية في أوكيوكوكو. تم إنشاء ست محطات للمسح الكهربي الرأسي (VES) عبر المجتمع باستخدام تكوين أقطاب شلمبرجير (Schlumberger).
جمع البيانات: تم جمع بيانات المقاومة الظاهرية باستخدام مقياس مقاومة قياسي. تراوح نصف المسافة بين الأقطاب للتيار (AB/2) من 1 إلى 100 متر للمحطات من 1 إلى 5، ومن 1 إلى 65 متراً للمحطة 6. وتم ضبط نصف المسافة بين أقطاب الجهد (MN/2) بشكل منهجي (من 0.25 م إلى 2.5 م) للحفاظ على فروق جهد قابلة للقياس.
معالجة البيانات: تم تحويل قيم المقاومة الميدانية إلى مقاومة ظاهرية باستخدام عوامل هندسية. تمت معالجة البيانات وتفسيرها باستخدام برنامج WinResist (Vander Velpen 2004) لإجراء انقلاب أحادي البعد، مما أدى إلى توليد نماذج جيوالكتريك لطبقات المقاومة والسمك تحت السطحي.
تحليل المعلمات: تم حساب معلمات دار-زاروك (Dar–Zarrouk)، وتحديداً الموصلية الطولية (S) والمقاومة المستعرضة (T)، من الطبقات الجيوالكتريكية المفسرة. استُخدمت الموصلية الطولية لتقييم القدرة الحمائية لطبقة المياه الجوفية، بينما استُخدمت المقاومة المستعرضة للاستدلال على إمكانات المياه الجوفية ونفاذية طبقة المياه الجوفية.
المساهمات الرئيسية والنتائج حددَت الدراسة البنية الجيوالكتريكية تحت السطحية وشخّصت نظام طبقات المياه الجوفية ضمن تكوين بنين (رمال السهل الساحلي).
التتابع الطبقي الجيوالكتريكي: كشف التفسير عن ثلاث إلى أربع طبقات جيوالكتريكية عبر منطقة الدراسة، تتكون من التربة السطحية، والرمل اللاتيري، والرمل الطيني، والرمل المشبع، والتكوينات الرملية المتماسكة. تباينت قيم المقاومة الظاهرية بشكل كبير، حيث تراوحت بين 29.2 إلى 11,940.6 Ω⋅m، مما يعكس الاختلافات الليثولوجية وظروف تشبع المياه الجوفية.
تقييم إمكانات المياه الجوفية: بناءً على التقييمات المتكاملة لمقاومة طبقة المياه الجوفية، والسمك، والعمق، والمقاومة المستعرضة، تم تصنيف إمكانات المياه الجوفية كما يلي:
إمكانات عالية: المحطة 1، المحطة 2، المحطة 4، والمحطة 6. تتميز هذه المواقع بطبقات مائية رملية سميكة ونفاذة ذات خصائص مقاومة مواتية. سجلت المحطة 2 أعلى مقاومة مستعرضة (98,442.6 Ω⋅m²)، مما يشير إلى أفضل قدرة على النفاذية والتخزين.
إمكانات متوسطة: المحطة 3 والمحطة 5. أظهرت هاتان المحطتان تكوينات حاملة للمياه، ولكنها اتسمت بمقاومة مستعرضة أقل وتغاير ليثولوجي موضعي، مما يشير إلى إنتاجية أقل نسبياً.
القدرة الحمائية لطبقة المياه الجوفية: أشار تحليل دار-زاروك إلى أن جميع المحطات الست تمتلك قدرة حمائية ضعيفة لطبقة المياه الجوفية. تراوحت قيم الموصلية الطولية بين 0.0050 إلى 0.0679 م/Ω، وكلها تقع تحت عتبة 0.1 م/Ω للوقاية الكافية. تشير هذه النتيجة إلى أن المواد الغطاء توفر ترشيحاً طبيعياً محدوداً، مما يجعل طبقات المياه الجوفية الضحلة غير المحددة معرضة بشدة للملوثات المشتقة من السطح.
الأهمية والادعاءات توفر الدراسة بيانات هيدروجيوفيزيائية بالغة الأهمية لتوجيه تطوير المياه الجوفية، وتحديد مواقع الآبار، والإدارة المستدامة لموارد المياه في أوكيوكوكو. تكمن الأهمية الأساسية للنتائج في التوصيف المزدوج للمنطقة:
توافر الموارد: تمتلك المنطقة ظروف مياه جوفية مواتية، لا سيما في المناطق ذات الوحدات الرملية متوسطة المقاومة والكافية السمك، مما يجعلها صالحة لأغراض الإمداد بالمياه المنزلية وما يتصل بها.
تحذير من الانكشاف: يسلط انخفاض الموصلية الطولية المستمر الضوء على ضعف حرج. وتدعي الدراسة أنه بينما تتوفر وفرة في المياه الجوفية، فإن ذلك لا يرتبط بالضرورة بمقاومة التلوث. وبناءً على ذلك، يؤكد المؤلفون أن الاستغلال المستدام في أوكيوكوكو يتطلب استراتيجيات تخفيف محددة، بما في ذلك التصميم المناسب للآبار، والختم الصحي الكافي، والمراقبة المنتظمة لجودة المياه الجوفية لتقليل مخاطر التلوث.
تتماشى النتائج مع الدراسات الإقليمية السابقة في ولاية دلتا (مثل Babasola و Infeanyi 2025؛ Okonkwo و Emmanuel 2026)، مما يعزز ملاحظة أن ضعف القدرة الحمائية للغطاء هو سمة متكررة لطبقات المياه الجوفية الضحلة في تكوين بنين، مما يستلزم ممارسات هندسية وإدارية دقيقة لتطوير المياه الجوفية في المنطقة.