Mapping bar-sand coastal aquifer structure and saltwater intrusion mechanisms using Electrical Resistivity Tomography: a case study fromBinh Thuan coast, south-central Vietnam

على طول حواف العديد من البلدان الاستوائية، تحتفظ الأرض بمورد ثمين وغير مرئي: عدسة من المياه العذبة تطفو فوق مياه بحر مالحة وأكثر ثقلاً. هذا الانفصال الطبيعي هش للغاية؛ فعندما يسحب الناس الكثير من المياه، أو عندما يرتفع منسوب البحر، تندفع الملوحة نحو الداخل، مما يحول الإمدادات العذبة إلى مياه غير صالحة للشرب. وفي المناطق الساحلية الرملية، لا يكون هذا الحد خطاً حاداً، بل منطقة اختلاط تتغير مع المد والجزر والفصول. إن فهم مكان استقرار المياه المالحة بالضبط وكيفية تحركها أمر بالغ الأهمية للمجتمعات التي تعتمد على هذه الخزانات الجوفية لبقائها اليومي. لطالما عرف العلماء أن الماء المالح يوصل الكهرباء بشكل أفضل بكثير من الماء العذب، وهي حقيقة فيزيائية بسيطة تسمح للباحثين بـ "رؤية" ما تحت الأرض دون حفر حفرة واحدة. فمن خلال قياس مدى سهولة تدفق الكهرباء عبر الأرض، يمكنهم رسم خرائط للطبقات المخفية من الرمال والمياه، والتمييز بين العذب والمالح.

في الساحل الجنوبي الأوسط لفيتنام، انطلق فريق من الباحثين لرسم خرائط لهذه الطبقات المخفية عبر امتداد ساحلي يبلغ طوله 95 كيلومتراً يُعرف باسم ساحل بين توان (Binh Thuan). يتكون هذا الإقليم من كثبان رملية قديمة وحواف شاطئية تقع فوق صخور بركانية أقدم. وبينما يبدو السطح كحزام مستمر من الرمال، فإن البنية التحتية للأرض معقدة، وتهديد تلوث المياه بالملوحة مرتفع. سار الباحثون على طول الشاطئ والكثبان الرملية باستخدام أداة متخصصة ترسل تيارات كهربائية في الأرض. وقد استخدموا طريقة تسمى "التصوير المقطعي للمقاومة الكهربائية"، والتي تنشئ صورة عرضية للأرض، تشبه المسح الطبي ولكن للمناظر الطبيعية. وضعوا ثمانية خطوط طويلة من الأقطاب الكهربائية، تمتد لإجمالي يقارب كيلومترين، وقاسوا مقاومة التربة على أعماق تصل إلى 57 متراً. كشفت البيانات عن صورة واضحة للعالم تحت الأرض: طبقة علوية من الرمال الجافة أو العذبة، ومنطقة انتقال وسطى، وطبقة عميقة موصلة للمياه المالحة.

أخبرت الخرائط التي أنتجتها هذه الدراسة قصة أربع طرق متميزة لغزو الملح للمياه العذبة. في بعض الأماكن، يكون التغلغل طبيعياً ومتوقعاً؛ فعند حافة المحيط وعند مصبات الأنهار، تدفع المياه المالحة نحو الداخل على شكل وتد، وترتفع للأعلى كلما تحركت في عمق الأرض، متبعة نمطاً كلاسيكياً يعرفه علماء الهيدروجيولوجيا. وهذا نتيجة مباشرة لاختلاف الكثافة بين الماء العذب والمالح، حيث تنزلق المياه المالحة الأثقل تحت المياه العذبة الأخف. ومع ذلك، وجدت الدراسة أن النشاط البشري يخلق أنماطاً أخرى من التلوث أكثر فوضوية. ففي منطقة ما، وجد الباحثون جيباً من المياه شديدة الملوحة محاصراً في منخفض خلفته عمليات تعدين قديمة. فقبل عقود، حفر المعدنون في الكثبان لاستخراج التيتانيوم، مستخدمين مياه البحر لغسل الخام. تلك المياه المالحة، المحاصرة الآن في الأرض المنخفضة، تسربت ببطء إلى الرمال المحيطة، مما خلق سحابة ملحية متبقية تستمر لفترة طويلة بعد توقف التعدين.

وفي مواقع أخرى، كان مصدر الملح نشطاً ومستمراً. فقد حددت عملية المسح مناطق ذات مقاومة منخفضة تقع مباشرة تحت وبالقرب من مزارع الروبيان. تستخدم هذه المزارع، المنتشرة على طول الساحل، مياه البحر لتربية مخزونها. لاحظ الباحثون أن المياه المالحة تتسرب من أحواض المزارع وتتدفق في الأرض، أو يتم تصريفها عبر قنوات مفتة تصب مباشرة في طبقة المياه الجوفية الضحلة. وفي حالة محددة، سار خط قياس موازٍ للشاطل، وكان طرفاه على مسافة متساوية من البحر. أظهر أحد الطرفين مياهاً عذبة، بينما أظهر الآخر شذوذاً مالحاً عميقاً. كان الفرق الوحيد هو أن الطرف المالح يقع مباشرة فوق نظام تصريف مزرعة روبيان؛ مما أثبت أن التلوث لم يكن قادماً من المحيط، بل من المزرعة نفسها، حيث يتسرب إلى الأرض من الأعلى.

ظهرت الصورة الأكثر تعقيداً عند مصب نهر سونغ فان (Song Phan). هنا، بدا القسم الجوفي بأكمله موصلاً للكهرباء بشكل كبير، مما يشير إلى خليط من الملح والماء العذب. وقد استنتج الباحثون أن هذا لم يكن بسبب سبب واحد، بل نتيجة تضافر ثلاثة عوامل تعمل معاً. أولاً، تدفق النهر منخفض خلال موسم الجفاف، مما يسمح للمد والجزر بدفع المياه المالحة بعيداً نحو المنبع. ثانياً، الأرض في هذا الموقع تحديداً مكونة من الطين والطمي بدلاً من الرمال النقية، وهي مواد توصل الكهرباء بشكل أفضل طبيعياً وتخفض قراءة المقاومة بغض النظر عن ملوحة المياه. ثالثاً، وجود مزارع روبيان نشطة في مكان قريب تقوم بتصريف مياه مالحة في نفس المنطقة. والنتيجة هي تأثير مركب حيث تجتمع المد والجزر الطبيعية، والتصريف البشري، ونوع التربة لخلق منطقة تلوث شديدة يصعب فك تشابكها.

كما أكدت الدراسة شكل عدسة المياه العذبة نفسها. ففي المناطق التي تكون فيها الكثبان الرملية سميكة ومرتفعة، تستقر المياه العذبة في العمق وتكون مستقرة، محمية بغطاء ثقيل من الرمال الجافة. في هذه البقاع، يتم دفع وتد المياه المالحة إلى أسفل طبقة المياه الجوفية، مما يحافظ على سلامة الطبقات العليا للشرب. وجد الباحثون أن سمك طبقة المياه العذبة هذه يختلف بشكل كبير على طول الساحل، اعتماداً على ارتفاع الكثبان والمسافة من مصبات الأنهار. ومن خلال مقارنة خرائطهم الكهربائية مع عينات المياه المأخوذة من الآبار القريبة، تحققوا من دقة طريقتهم؛ حيث أظهرت عينات المياه أنه حيث كانت مقاومة الأرض عالية، كانت المياه عذبة، وحيث كانت المقاومة منخفضة، كانت المياه مالحة.

يوفر هذا العمل طريقة واضحة وغير جراحية (بدون حفر) لرؤية المعركة الخفية بين المياه العذبة والمالحة. وهو يوضح أنه بينما تملي القوانين الفيزيائية الطبيعية الشكل العام لوتر المياه المالحة، فإن الأنشطة البشرية مثل التعدين وتربية الروبيان تخلق جيوب تلوث محلية تتبع قواعد مختلفة. وتشير النتائج إلى أن إدارة هذه الموارد تتطلب ما هو أكثر من مجرد مراقبة المد والجزر؛ فهي تتطلب فهماً للتاريخ المحدد للأرض، من حفر المناجم القديمة إلى قنوات التصريف الحديثة. وتعمل الخرائط الكهربائية كخط أساس، أي لقطة للحالة الراهنة لطبقة المياه الجوفية يمكن استخدامها لمراقبة التغييرات بمرور الوقت. وبالنسبة للمجتم comunidades التي تعيش على هذا الساحل، فإن معرفة مكان وجود الملح بالضبط وكيف وصل إلى هناك هو الخطوة الأولى نحو حماية المياه العذبة التي يعتمدون عليها.