שימוש בסמנים טבעיים, עוקב פלורוצנטי וניטור רציף של נטיפי מערות להערכת קצבי החלחול, ומנגנוני החידור השונים, בכרמל

יובל ארבל1, נעם גרינבאום1, ינס לנג2 , לאה ויטנברג1, משה ענבר1

 

1החוג לגיאוגרפיה ולימודי סביבה, אוניברסיטת חיפה

2Institute of Hydrology, University of Freiburg, Germany

Yarbel@geo.haifa.ac.il

 

החל מדצמבר 2004 מנוטרים ונדגמים טפטופי מערות בשני אתרים בכרמל. בזמן הדיגום נמדדים הטמפרטורה, המוליכות החשמלית, ה-PH, והספיקה. הדגימות נלקחו לאנליזה כימית. במקביל מעל המערות נערך ניטור רציף של הגשם בעזרת רושמי גשם, ואחר השינויים ברטיבות הקרקע. ס"ה נוטרו 13 טפטופים  מ-3 טיפוסים: א. טפטוף שנתי (יציב יחסית) ב. טפטוף עונתי  ג.טפטוף פוסט-סופתי. השערת המחקר היא כי השינויים בטמפרטורת המים, הספיקה, והמליחות משקפים את מידת תרומתם של מנגנוני החידור השונים בכל אחד מהטיפוסים.

בנוסף, במערה בפתחת נחל אורן, נערך ניסיון ראשון מסוגו עם עוקב פלורוצנטי - אוראנין (Uranine). האוראנין הוזרק כתמיסה מרוכזת, בכיסי קרקע (28 מטר מעל גג המערה), לאחר הרטבה כמעט מלאה של כיסי הקרקע, ולפני אירוע גשם גדול. לאחר ההזרקה נוטרו ונדגמו 7 נטיפים מטיפוסים שונים עד 4 פעמים ביום ולכל אורך השנה. עקום הפריצה של ריכוזי העוקב ביחד עם ההידרוגרפים של הטפטופים מאפשר את חישוב קצבי החלחול.

תוצאות: בטפטופים השנתיים נשמרים הטמפרטורה, המוליכות החשמלית וריכוזי הכלוריד קבועים יחסית. לעומתם בטפטופים העונתיים והפוסט-סופתיים הטמפרטורה והמליחות התנודדו בעקבות אירועי גשם גדולים.

ע"פ הזמן המינימאלי להופעת העוקב הפלורוצנטי חושב קצב חלחול מקסימאלי של 58-78 ס"מ בשעה. קצב חלחול זה היה דומה לכל סוגי הטפטופים. לעומת זאת, קצב החלחול השכיח שחושב לטפטופים הפוסט-סופתיים- 37-47 ס"מ/בשעה, מהיר יותר מאשר בטפטופים העונתי והשנתי - 15-21 ס"מ/בשעה. בקצבי החלחול הממוצעים ההבדלים בין סוגי הטפטופים השונים גדולים אף יותר. קצבי חלחול מהירים אלו שחושבו מעקומות הפריצה של האוראנין מעידים על חלחול בנתיבים מועדפים אשר הזין את הנטיפים על סוגיהם השונים.

בטפטופים הפוסט-סופתיים, נרשמה עקומת פריצה חד-שיאית ולאחריה דעיכה רציפה (מעריכית) בריכוזי הנותב. בטפטופים אחרים נמצאו שיאי ריכוז נוספים, שתאמו את עליית ההידרוגרף בעקבות סופות גשם נוספות. בנוסף, נמצאה עליה ברורה בספיקת כל סוגי הטפטופים 24-72 שעות לאחר סופות גשם מבודדות. עליית ההידרוגרף בנטיפים הקדימה לעיתים את הופעת העוקב הפלורוצנטי. ממצא זה, מעיד על דחיקה של מים קודמים באזור הבלתי רווי עם התקדמות חזית ההרטבה בנתיבי החידור העוקף. מסקנה זאת נתמכת בעליית המוליכות החשמלית וריכוזי היונים עם עלית ההידרוגרפים, במיוחד בתחילת החורף.  מסקנות המחקר עד כה הם שכל טיפוסי טפטופי המערות מנקזים מנגנוני חלחול שונים, וניתן להעריך את מידת תרומתם המשתנה לטפטופים ואת קצבי החלחול באמצעות ניטור ודיגום של עוקבים מלאכותיים וטבעיים.