אקווה

אַקְוָוה (בלועזית: אַקְוִויפֵר; מלטינית: aquifer - "נושא מים") היא מאגר מים תת-קרקעי (מי תהום) המורכב משכבות סלע (בדרך כלל סלעים קשים) נקבוביות המאפשרות מעבר מים ואגירתם על גבי שכבות סלע אטומות (אקוויקלוד). המאגר נוצר בשל היקוות מי התהום על גבי שכבות סלעים כאשר מי משקעים (גשם, שלג וכו') אשר חלחלו אל הקרקע, נלכדים בתוך שכבות סלע אטומות. אופיין הנקבובי של שכבות הסלע התת-קרקעיות מאפשר למים שנספגו לנוע בחופשיות, עד לשכבות סלע בלתי חדירות למים (דוגמת חרסית) הצמודות לאקווה מתחתיה או מצדדיה ומונעות מהמים לנוע מתוכה. כאשר הלחץ המופעל על המים הלכודים באקווה גדול מספיק הם פורצים ממנה, לרוב בצורת נביעת מעיינות. מי האקוות נשאבים ומנוצלים לצורכי האדם.

מבנה האקווה

חתך של אקוויפר ואקוויקלוד (באפור)

מתחת לפני הקרקע, מי התהום מוכלים ברובם בחללים וסדקים קטנטנים, מיקרוסקופיים ברובם, שבתוך הסלעים, כמו מים המרווים ספוג. השלד המוצק של הסלע שבתוכו החללים המתמלאים במי התהום נקרא "תווך נקבובי". מידת הנקבוביות של התווך מוגדרת בהתאם לנפח היחסי של החללים מתוך הנפח הכולל.

מידת הקישור בין החללים, גודל החללים, צורתם הגאומטרית ומידת החיכוך בדפנות החללים קובעים את יכולת הזרימה של המים בסלע. תכונה זו נקראת המוליכות ההידראולית של התווך הנקבובי.

בתחתית האקווה נמצא האקוויקלוד, שכבת סלע או קרקע אטימה למים, המונעת ממי התהום לחלחל כלפי מטה. דוגמאות לסלעים או קרקעות היוצרים אקוויקלוד: חרסית, חוואר, גבס, גרניט ומלחים שונים. המשותף לחומרים המרכיבים את שכבת האקוויקלוד היא היותם בנויים מגרגירים זעירים שביניהם מרווחים דקים מאוד, דרכם המים אינם יכולים לחלחל.

החלק התחתון של האקווה, המלא במים, מכונה האזור הרווי. החלק העליון, שבו לא כל הנקבוביות מלאות במים, נקרא האזור הבלתי רווי, או "אזור מאוורר". הגבול המפריד בין האזור הרווי לאזור הבלתי רווי, נקרא הרמה הפריאָטית (מפלס המים). הרמה הפריאָטית עולה ויורדת בהתאם לנסיבות וחילופי העונות. היא יורדת בעונות יבשות, כאשר האקווה לא מתמלאת מחדש או מתמלאת בקצב אטי יותר מקצב התרוקנותה, ועולה בעונות הרטובות.

כאשר האקווה נמצאת בקרבת הים נוצר מגע בין המים המתוקים באקווה לבין מים מלוחים המצויים מתחת לים. קו המגע בין המים המתוקים למים המלוחים נקרא פן ביני. המים המתוקים קלים יותר ולכן הם צפים מעל שכבת המים המלוחים. מיקומו המדויק של הפן הביני תלוי בנפח המים הזורמים ובגרדיאנט ההידרולגי (שיפוע מפלס מי התהום) באקווה. בישראל, לדוגמה, במצב הטבעי שבו שיפוע מי התהום הוא 1–2 פרומיל, קצה הפן הביני חודר כמה מאות מטרים מערבה (לים התיכון). אם שיפוע פני המים גדל, הפן הביני מתקדם כלפי מערב, ואם השיפוע קטן הפן הביני נסוג מזרחה. לסוגיה זו חשיבות עליונה לתכנון הניצול באקווה - שאיבות יתר עלולות להביא למעבר הפן הביני מזרחה ולכניסת מים מלוחים לאקווה של מים מתוקים.

סוגי אקוות

קיימים מספר סוגי אקווה:

• אקווה פריאטית/חופשית (Phreatic/Free Aquifer) - אקווה אשר בינה לבין פני השטח קיימות שכבות סלע נקבובי שמים זורמים בה בחופשיות. מתחתיה שכבת סלע אטומה (אקוויקלוד) המונעת מעבר מים מטה. האקווה מתמלאת בגשמים היורדים ישירות מעליה.
• אקווה כלואה (Confined Aquifer) - אקווה אשר נמצאת בין שתי שכבות סלע אטומות (אקוויקלודים). האקווה מתמלאת רק במקום שבו חשופה שכבת האקווה על פני השטח באזור טופוגרפי גבוה הנקרא אזור המילוי החוזר, שנמצא רק במעלה האקווה. אם שואבים ממנה מים, האקווה תתמלא לאט בגלל שאזור המילוי החוזר קטן מאוד. המים באקווה כלואה נתונים בלחץ גבוה ולכן, באר שתיחפר אל השכבה הכלואה תהיה על פי רוב באר ארטזית בה המים עולים מאליהם.
• אקווה שעונה (Perched Aquifer) - אקווה חופשית מקומית בעלת השתרעות מצומצמת הנמצאת באזור הבלתי רווי האזורי. לדוגמה במקום בו יש עדשת חרסית אטומה, המים יצטברו אף על פי שהם לא בתוך האקווה עצמה.
• אקוויטרד (Aquitard) - שכבת סלע שיכולת זרימת המים בה מוגבלת. יש לה מוליכות נמוכה יחסית לאקוות אחרות. האטימות שלה לא מושלמת, אך היא גם לא אוגרת ולא אוצרת את המים, אלא היא דולפת.

עומק האקווה

האקוות עשויות להימצא בעומקים שונים.

אקוות הנמצאות סמוך לפני השטח – סביר יותר שתשמשנה לאספקת מים והשקיה, אך הן גם פגיעות לזיהומים שונים. אקוות מסוג כזה נמצאות בעיקר באזורים מדבריים, כגון חלקים של הרי האטלס בצפון אפריקה, סוריה, ישראל ולבנון, ג'בל אחדר בעומאן, חלקים של סיירה נבדה ודרום מערב ארצות הברית. באזורים הללו האקוות רדודות מכיוון שהן מנוצלות תדיר.

קידוחים ובארות

באר ומי התהום. איור

כדי לשאוב את מי התהום מהאקווה, יש צורך בחפירה באדמה ולהגיע לפחות עד מתחת למפלס מי התהום. משתמשים בבור גלילי צר קוטר הנקדח באמצעות מכונת קידוח, עד לעומק של מאות מטרים.

יש כמה שיטות קידוח:

1. טחינה באמצעות ספיראלה/אוגר כשמעוניינים בקידוחים רדודים.
2. הקשה באמצעות אזמל כבד (תלוי על כבל ומונע באמצעות גלגלת) המרסק את הסלע בבסיס הקידוח והמטחן (הרסק) נאסף בהפסקות שבין ההקשות.
3. קידוח באמצעות מכונת קדיחה סיבובית בעלת ראש קשיח, כשהמטחן מוצא באמצעות בוץ צמיג המוזרק בצינור המרכזי, עולה בהיקף החיצוני ומטייח את קירות הקידוח.

בגמר הקידוח מוכנסים לחור הקידוח צינורות דיפון למניעת קריסת הקירות. בחלקו העליון של הקידוח משתמשים בצינורות אטומים ולאורך המקטע שניתן לשאוב ממנו את מי התהום משתמשים בצינורות מחוררים (מעין מסננת). המרווח שבין קירות הקידוח לצינורות ממולא בחצץ או בחומר אטימה בהתאם לצורך.

שאיבת מי התהום נעשית כיום באמצעות משאבה אנכית היורדת לתוך חור הקידוח אל מתחת למפלס המים ומסוגלת לשאוב בקצב של מאות ואף אלפי מטרים מעוקבים בשעה.

אקוות עיקריות בישראל

בישראל קיימות מספר אקוות, והעיקריות הן: אקוות החוף, אקוות ההר, אקוות הגליל המערבי ואקוות החרמון. אקוות נוספות, האוגרות ומספקות מים בכמויות קטנות יותר, משתרעות גם באזור הגליל המזרחי, הגולן, הכרמל, מנשה, הנגב הדרומי והערבה. אקוות אלו משמשות לעיתים מקור מים בלעדי ליישובי האזור (כגון בערבה), בשל היעדר קשר למוביל הארצי החדש המחבר את מקורות המים העיקריים של ישראל.

אקוות החוף ואקוות ההר מספקות כמחצית ממקורות המים המתוקים הזמינים בישראל, ובאופן תדיר נשאבות מהם כמויות גדולות של מים. מחסור במים ושנות בצורת הביאו לשאיבת יתר מן האקוות, ובשל כך התעוררה לא פעם סכנה להמלחתן ולפגיעה באיכות המים. על מנת למנוע סכנה זו מוחדרים לאקוות מעת לעת מים ממקורות אחרים. איכות המים באקוות מאוימת גם על ידי חלחול של חומרים מזהמים דוגמת דשנים חקלאים, דלקים וכדומה.

אקוות החוף

ערך מורחב – אקוויפר החוף

אקוות החוף היא מאגר מי תהום המשתרע תחת מישור החוף של ישראל על פני שטח של כ-2,000 קמ"ר, מהכרמל בצפון ועד חבל עזה בדרום, ולרוחב רצועה הנמשכת מקו החוף במערב ועד 7–20 ק"מ מזרחה. נפח המים בתוכה נאמד בכ-20 מיליארד מטר מעוקב, כשהמילוי החוזר הטבעי שלה מוערך בכ-250 מלמ"ק/שנה (כ-15% מכלל הצריכה בישראל), והיא מנוצלת במלואה במאות קידוחים הפרוסים בכל שטחו.

אקוות החוף מורכב ברובה מאבן חול גירית, המגיעה לעובי של עד כ-150 מטרים ליד הים. השכבה הולכת ונעשית דקה עד להיעלמותה בכיוון מזרח. מתחת לשכבה האוצרת מים נמצאת שכבת חרסית אטומה.

לחתך האנכי של אקוות החוף צורת משולש, המתרחב ממטרים ספורים במזרח ועד לכ-150–200 מ' במערב. צלעו העליונה מקבילה לפני השטח. צלעו התחתונה, היא בסיס האקווה, מונחת על גבי שכבות חרסית עבות ונטויה מערבה. שכבות אלו אוטמות את האקווה בבסיסה ומנתקות אותה מהאקוות העמוקות. האקווה עצמה בנויה בעיקר מסלעי חול וכורכר (אבן חול גירית) עם עדשות ושכבות דקות של חרסית. לסלעי החול מוליכוּת הידראולית ונקבוביות גבוהות. לעדשות החרסית מוליכות הידראולית נמוכה בכמה סדרי גודל. במערב האקווה שכבות החרסית מתעבות ומהוות שכבות חוצצות המחלקות את האקווה למספר תת-אקוות. הצלע השלישית של האקווה מחברת בין קו החוף (פני השטח) לבסיס האטום. צלע זו מותווית על הפן הביני.

העומק הרדוד של אקוות החוף הפך אותה לזמינה ולנוחה ביותר לניצול מחד, ולרגישה ביותר לזיהומים מפני השטח מאידך. באופן טבעי מהווה התווך הבלתי רווי "מסנן" טבעי למים המחלחלים מפני השטח. מים אלו עוברים תהליכים כימיים שונים ומגיעים לאקווה כשהם "נקיים" מזיהומים. באזורים אחדים ובעיקר במערב האקווה, התווך הבלתי רווי דק למדי, וזמן המעבר בו קצר יחסית. כך, דווקא תחת האזור המיושב והמתועש ביותר בארץ, נמצאת האקווה הרגישה ביותר. רגישות זו באה לידי ביטוי בחדירה של מזהמים ממקורות שונים, החל מתשטיפי מזבלות וכלה בדליפות דלק. נוסף על כך, מחלחלים גם עודפי השקיה משדות השלחין הממוקמים מעל אקוות החוף. עם זאת, איכות המים במחצית מהבארות השואבות באקווה החוף טובה - עם ערכים של פחות מ-250 מ"ג כלור/ליטר (ריכוז מרבי רצוי, לפי משרד הבריאות), ופחות מ-45 מ"ג חנקה/ליטר. ביתר הבארות ריכוז הכלור גבוה יותר ומגיע לכ-600 מ"ג/ליטר או שריכוז החנקה גבוה יותר ומגיע עד כ-70 מ"ג/ליטר (הריכוזים המרביים המותרים על פי משרד הבריאות) ובמיעוט הבארות הנותרים, נמצאו מים באיכות גרועה, בעיקר עקב ריכוזי חנקה הגבוהים מהמומלץ לפי משרד הבריאות. בשנה ממוצעת נאמדת תרומת המים של אקוות החוף למשק המים הישראלי בכ-240–300 מלמ"ק/שנה, ומעמידה אותה במקום השלישי לאחר אקוות ההר והכנרת. אולם, אקווה זו מהווה מאגר תפעולי חשוב מכיוון שהיא היחידה שיכולה לאגור נפח מים גדול לתקופה רב-שנתית. ואכן, בשנים ברוכות מוחדרים לאקווה בנקודות שונות מים הנאספים ממאגרים אחרים בארץ וכן מי שיטפונות.

אקוות ההר

ערך מורחב – אקוויפר ההר

אקוות ההר היא מאגר המים התת-קרקעיים הגדול של מדינת ישראל. אקוות ההר משתרעת לרגלי ההרים מהר הנגב בדרום עד למורדות הרי הכרמל. אקוויפר ההר מורכב מסלעי גיר ודולומיט, המאפשרים את חילחול המים הודות לתופעת הקרסט. מתחת לשכבה זו מצויים סלעי חוואר המהווים אקוויקלוד.

איכות המים באקוות ההר טובה ביותר: מליחות המים באזורי המחשופים היא 30–50 מ"ג כלור/ליטר והיא עולה עם ההתרחקות מאזורי המחשופים עד לכדי 200–300 מ"ג כלור/ליטר. תחת גוף המים המתוק באגן ירקון-תנינים מצוי גוף מים מלוח במגע חד. ניצול אינטנסיבי של אגן ירקון-תנינים יגרום, בין היתר, לעליית המים המלוחים לשכבות שהיום רוויות במים מתוקים. בצפון האגן נצפתה תופעה זו כתוצאה משאיבת יתר בקידוחים הממוקמים לרגלי שדרת ההר. בצפון הנגב שואבים משני גופי המים (המתוק והמלוח) במקביל על מנת למנוע את התפשטות המים המלוחים צפונה.

מקובל לחלק את אקוות ההר על פי כיוון הניקוז שלהם: אקוויפר ירקון תנינים זורם לכיוון הים התיכון, ואילו האקוויפרים המזרחיים מתנקזים לבקעת הירדן.

אקוויפר ירקון תנינים

אקוויפר זה נמצא למרגלות הרי הכרמל ומגיע עד לאזור באר שבע, ומגב הרי יהודה ושומרון במזרח ועד שפלת יהודה. במערב הוא משתרע על שטח של למעלה מ-3,500 קמ"ר.

אקוויפר ירקון-תנינים נתגלה בשנות ה-20 על ידי קידוח בקיבוץ רמת הכובש שנועד למצוא מים ליישובים חדשים באזור השרון. לפני שהתחילו לשאוב מהאקוויפר התנקזו מימיו באופן טבעי דרך שני מקומות: מעיינות ראש העין שהזינו את נחל הירקון (כ-220 מיליון מטר מעוקב לשנה מים שפירים) ומעיינות התנינים (כ-110 מיליון מטר מעוקב לשנה מים מליחים). התפתחות השאיבה מהאקוויפר גרמה לירידה במפלסים. מעיינות ראש העין התייבשו כליל בשנות השישים וגם שפיעת התנינים הושפעה בכך שירדה עד ל-25 מלמ"ש.

במשך התקופה 1951–1991 חלה ירידת מפלסים בשיעור של כ-12 מ', שמשמעותה כרייה של כמיליארד מ"ק מהאוגר. בחורף 1991–1992, שהיה גשום יחסית, המפלסים שבו לרמה בה היו בשנות החמישים, מעיינות ראש-העין חזרו לשפוע וכך גם שפיעת התנינים עלתה .

כיום שפיעת המעיינות נמצאת במגמת ירידה. גילויו של האקוויפר הביא עמו תקופה חדשה בניצול מקורות המים בארץ ישראל. אקוויפר זה נתגלה כמאגר מי התהום הגדול ביותר בארץ ישראל, ומהווה אחד המרכיבים שבונים את המערכת התלת אגנית הקשורה במוביל המים הארצי.

שכבות הסלע החיצוניות משתרעות על שטח של קצת פחות מ-1,400 קמ"ר וכמות המים המחללת דרכם נאמדת ב-360 מיליון מ"ק בשנה בממוצע. השכבות ההרריות צונחות בכיוון מערב ונעלמות בפני הקרקע. מעל לאקוויפר הסלעי ישנן שכבות מאוחרות יותר ואטומות, אשר כולאות את המים הנמצאים באקוויפר ומונעות את עלייתן כלפי מעלה ואת זרימתן אל תוך הים. מבנהו התת-קרקעי של אקוויפר הירקון הוא בצורת מרזב רחב, שקצוותיו גדולים ממרכזו. אקוויפר זה מתנקז בכיוון צפון מפני שכיוון זרימתו הטבעית היא מהדרום לצפון.

האקוות המזרחיות

מספר אגנים קטנים בחלק המזרחי: מתנקזים במעיינות עמק בית שאן, בקעת הירדן והמעיינות שלאורך שפת ים המלח. כמות המים הניתנת לניצול ממקורות אלו היא כ-260 מלמ"ש.

האזור המשתרע ממזרח לשדרת ההרים, מכפר ברדלה בצפון, דרך רמאללה, ירושלים וחברון ועד בקעת ערד בדרום, מתנקז למספר אגנים קטנים בבקעת הירדן ובים המלח. בחלקו הצפוני, מוצאיו הטבעיים הם מעיינות קטנים בוואדיות המוליכים לבקעה: ואדי אל-מליח, נחל תרצה (פריעה), פצאל וקלט (באזור יריחו) וזרימת עודפים מועטה אל אפיק נחל הירדן. בחלקו הדרומי, מוצאיו הטבעיים הם מעיינות גדולים לשפת ים המלח: צוקים (65 מלמ"ק/שנה), קנה וסמר (35 מלמ"ק/שנה) ועין גדי (כ-3 מלמ"ק/שנה), וכן נביעות תת-ימיות בלתי מנוטרות, צמוד לחוף ים המלח עצמו. האגנים הקטנים בבקעת הירדן מנוצלים בקידוחים בעיקר בשני אזורים: אזור גב ההר (בחלק מן המקומות, כמו באזור הרודיון, בצורה אינטנסיבית ביותר) ובאזור יריחו, כאשר השאיבה נעה בין כ-31 לכ-42 מלמ"ק/שנה.

אגן שכם-גלבוע - בחלק הצפוני: אגן שכם-גלבוע מתנקז מאזור העיר שכם צפונה, אל עבר ג'נין ובית שאן. האקווה ניזונה גם מגשמים היורדים על אקוות חבורת עבדת (מגיל איאוקן), נוסף למי הגשם היורדים על חבורת יהודה. פוטנציאל המים של האגן הוא כ-140 מלמ"ק/שנה, כאשר שפיעתו כיום במוצאיו הטבעיים, במעיינות הנובעים למרגלות הגלבוע, בעמק בית שאן ובצפון הבקעה היא כ-70 מלמ"ק/שנה. נוסף על כך מנוצל האגן בעשרות קידוחים רדודים המרוכזים במוקדי אוכלוסייה באזור ההר וכן באזור המוצאים בסך כולל של כ-76 מלמ"ק/שנה. במהלך השנים נצפו באקווה ירידות מפלסים בצד הקטנת שפיעת המעיינות, והמלחת המים במוצאים.

אקוות החרמון

ערך מורחב – אקוויפר החרמון

אקוות החרמון מצויה בתוך שכבות סלע הגיר שמהן בנוי הר החרמון. אזור החרמון הוא העשיר ביותר במשקעים בישראל, ובכל שנה הוא מתכסה בשלג. המים מחלחלים דרך הסדקים שבגיר ונובעים בשולי החרמון, בסוריה במזרח ובישראל במערב, וכן במעיינות של הנחלים דן, שניר ובניאס בדרום. מעיינות אלה הם המקורות המרכזיים של נהר הירדן, והם מזרימים מדי שנה כ-500 מלמ"ק מים אל הכנרת.

אקוות הגליל המערבי

מי התהום באזור הגליל המערבי הם, בדרך כלל, באיכות גבוהה אך חשופים ביותר לתהליכי זיהום. כמות המים הניתנת לניצול מאקווה זאת מוערכת בכ-140 מלמ"ש.

לאחרונה הוחל בהקמת מתקני סינון למעיינות כברי והגעתון, במטרה לצמצם סיכונים של זיהום ולהתאים את עכירות המים לנדרש בתקנים גם בזמני גשמים ועלית ריכוז חומר מרחף במים.

לקריאה נוספת

• חיים גבירצמן, משאבי המים בישראל, יד יצחק בן צבי: ירושלים, 2002.
• ירדן מקיטן, מקורות ההמלחה של מי התהום בדרום אקוויפר ירקון-תנינים, האוניברסיטה העברית בירושלים, 2006.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא Aquifers בוויקישיתוף

• מאיר ברק, מה זה אקוויפר?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009
• מידע על אקוויפרים באתר של המשרד להגנת הסביבה
• The USGS Water Science School
• Environment Agency\UK
• אקווה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• אקויפרים, דף שער בספרייה הלאומית