Assessment of groundwater depletion rate by numerical modelling: a case study of Johar town Lahore, Pakistan

في المدن الصاخبة في جنوب آسيا، تتكشف أزمة هادئة تحت الشوارع. فالمياه الجوفية، ذلك الخزان الهائل من المياه العذبة المخفية تحت الأرض، تُسحب بسرعة أكبر مما يمكن للطبيعة تعويضه. هذا المورد الخفي ليس بئراً لا ينضب؛ بل هو حساب مصرفي تتجاوز فيه عمليات السحب حجم الإيداعات. فعندما تسقط الأمطار، تتسرب إلى التربة وتتغلغل ببطء إلى الأسفل لتعويض هذه الطبقات تحت الأرض، وهي عملية تُعرف باسم "التغذية". ومع ذلك، ومع توسع المدن، تغطي الخرسانة والأسفلت الأرض، مما يمنع المطر من الوصول إلى طبقة المياه الجوفية بالأسفل. وفي الوقت نفسه، تقوم التجمعات السكانية والصناعات المتنامية بضخ المياه بمعدل متسارع. وعندما يختل التوازن، ينخفض مستوى المياه، مما يجبر الناس على حفر آبار أكثر عمقاً، ويزيد التكاليف، ويخاطر بجودة المياه المتبقية. إن فهم السرعة التي تختفي بها هذه المياه بالضبط في أحياء معينة أمر بالغ الأهمية للتخطيط لمستقبل لا تجف فيه المدن.

في المشهد الحضري المكتظ في "جوهر تاون"، وهو حي في لاهور بباكستان، لجأ الباحثون إلى أداة رقمية لقياس هذا الانخفاض غير المرئي. استخدم الفريق، بقيادة سونيا أنوار، برنامجاً حاسوبياً متطوراً لإنشاء توأم افتراضي لنظام المياه تحت الأرض في هذه المنطقة. هذا البرنامج، المعروف باسم "Visual MODFLOW"، يعمل كخريطة تفصيلية تحاكي كيفية حركة المياه عبر طبقات التربة والصخور. ولبناء هذا النموذج، جمع الباحثون بيانات واقعية من السلطات المحلية، بما في ذلك سجلات كمية المياه التي كانت تُضخ من الآبار، وعمق مستويات المياه، وأنماط هطول الأمطار على مدار العقد الماضي. كما رسموا خريطة لمواقع كل محطة ضخ والخصائص الفيزيائية للأرض، مثل مدى سهولة تدفق المياه عبر التربة، وهي خاصية تُسمى "الموصلية الهيدروليكية". ومن خلال تغذية هذه المعلومات في الحاسوب، استطاعوا مراقبة كيفية تغير مستويات المياه بمرور الوقت في المحاكاة، مما سمح لهم فعلياً بتشغيل تاريخ السنوات الست الماضية في بيئة رقمية لرؤية ما كان يحدث حقاً تحت الأرض.

كشفت نتائج هذا التحقيق الرقمي عن اتجاه واضح وثابت. فبين عامي 2015 و2021، انخفض منسوب المياه الجوفية في "جوهر تاون" بمتوسط يقارب 0.88 متراً كل عام. وعلى مدار تلك السنوات الست، انخفض إجمالي جدول المياه بأكثر من مترين. وهذا الانخفاض ليس مجرد رقم على رسم بياني؛ بل يمثل تحولاً ملموساً في البيئة. فمع تراجع المياه، ترتفع تكلفة استخراجها، وتصبح المياه نفسها أكثر عرضة للتلوث من السطح. ووجد الباحثون أن المحرك الرئيسي لهذا الهبوط هو التوسع الحضري السريع في المنطقة. فمع استبدال المزارع والحقول المفتوحة بالمباني والطرق، تفقد الأرض قدرتها على امتصاص مياه الأمطار. وبدلاً من أن تتسرب الأمطار إلى الأرض لتغذية طبقة المياه الجوفية، فإنها تجري فوق الأسطح الصلبة، مما يترك الخزان الموجود تحت الأرض فارغاً. ويتفاقم هذا المشكل بسبب الحجم الهائل للمياه التي يتم ضخها لتلبية احتياجات السكان المتزايدة والصناعات.

ولضمان دقة نتائجهم، اختبر الباحثون نموذجهم مقابل ملاحظات واقعية. فقد قاموا بتعديل الإعدادات في المحاكاة الحاسوبية، وخاصة قيمة مدى سهولة حركة المياه عبر التربة، حتى تطابقت مستويات المياه المحاكية مع القياسات الفعلية المأخودة من الآبار في الميدان. ووجدوا أن السرعة التي تتحرك بها المياه عبر الأرض كانت العامل الأكثر حرجاً في تحديد مستويات المياه. وبمجرد ضبط النموذج ليتوافق مع الواقع، أكد أن معدل الاستنزاف كان ثابتاً وكبيراً. كما سلطت الدراسة الضوء على أنه بينما تساعد الأمطار في إعادة تغذية طبقة المياه الجوفية، فإن كمية المطر التي تسقط في المنطقة ليست كافية لمواجهة الكمية الهائلة من المياه التي يتم سحبها. وحتى في السنوات التي شهدت أمطاراً غزيرة، كان التأثير الصافي لا يزال خسارة في المياه من النظام الموجود تحت الأرض.

إن تداعيات هذه النتائج تمتد إلى ما وراء حي واحد. إذ تشير الدراسة إلى أن الطريقة الحالية لإدارة المياه في لاهور هي طريقة غير مستدامة. ويقترح الباحثون أن مجرد انتظار المطر لم يعد استراتيجية قابلة للتطبيق. بدلاً من ذلك، يوصون بتحول في كيفية تفاعل المدينة مع دورتها المائية. ويشمل ذلك تركيب الآبار المقلوبة، وهي هياكل مصممة لالتقاط مياه الأمطار وتوجيهها بعمق إلى باطن الأرض، وإنشاء المزيد من المساحات الخضراء حيث يمكن للتربة أن تتنفس وتمتص الماء. كما يدعون إلى مراقبة أكثر صرامة، مقترحين ضرورة فحص مستويات المياه شهرياً بدلاً من مرة واحدة في السنة لرصد المشكلات مبكراً. علاوة على على ذلك، يجب إلزام التجمعات السكنية الجديدة بموازنة كمية المياه التي تأخذها مع المياه التي تعيدها. والهدف هو إنشاء نظام لا تكتفي فيه المدينة باستهلاك إمداداتها المائية فحسب، بل تشارك بنشاط في تعويضها، مما يضمن ألا تجف الصنابير للأجيال القادمة.