آب های زیر زمینی به آب هایی گفته می شود که در لایه های آبدار تجمع کرده است.این آب ها فقط حدود 4 درصد از مجموعه آب هایی را که فعالانه در چرخه آب شناختی دخالت دارند تشکیل می دهند با این وجود حدود 50 درصد مردم متکی به آب های زیر زمینی می باشند. حفاری چاه آب حفر چاه آب، حفرچاه، حفرچاه عمیق، حفاری چاه عمیق، لایروبی چاه آب نوع رایج چشمه های آشامیدن در روستای اکراین به شیپون نامیده می شوند. لایه آبدار بخشی از آب های سطحی در اثر نیرو جاذبه وارد محیط مختلف خاک شده و به سمت پایین حرکت می کند لایه های زمین از ترکیبات مختلف خاک تشکیل شده است مجموعه عواملی نظیر میزان تراکم، جنس دانه، میزان ترک خوردگی بخش های مختلف باعث می شود لایه های زمین ظرفیت متفاوتی برای ذخیره آب دارند.

لایه هایی که میزان ظرفیت بالایی برای انتقال آب دارند لایه آبخوان نامیده می شود به دلیل نفوذپذیری این لایه بخشی بزرگی از آب جذب زمین می شود. بسته به شرایط یک لایه آبدار می تواند مانند یک مخزن آب عمل کند و آب را درون زمین ذخیره می کند یا مانند یک رودخانه زمین آب را به لایه های عمیق تر منتقل می کند. ابعاد این مخزن ها می تواند از 10 هامتر تا چند صد کیلومتر باشد به دلیل وابستگی مردم به آب، آب شناسی از اهمیت بالایی برخوردار است به دلیل عدم شناخت از منابع زیر زمینی آسیب های زیادی به این منابع زیرزمینی وارد شده است و چاه های غیر مجاز و استفاده بی رویه باعث از بین رفتن آب های زیر زمینی می شود و وارد شدن بنزین و مایعات دیگر باعث خراب شدن آب زیر زمینی می شود. وارد شدن فاضلاب یا آلاینده های محل دفن زباله به درون سفره های زیر زمینی نفوذ می کنند آب های زیر زمینی از طریق زهاب حاصله از مزارع کشاورزی کود داده شده و مناطق صنعتی آلوده می شوند. صاحبان خانه ها با ریختن مواد به چاه فاضلاب یا روی زمین آب های زیر زمینی را آلوده می کنند. آب های زیر زمینی در طی روند نفوذ خود به لایه های آبدار بسته به نوع خاک و آلاینده های موجود در خاک ممکن است حاوی مواد معدنی و عالی شوند به عنوان مثال زمین های آهکی چون دارای کربنات هستند آب هایی که از این نوع زمین ها نفوذ می کنند حاوی کربنات و بی کربنات بوده و سختی آن را بالا می برد یا اینکه در اثر نفوذ مواد آلاینده نظیر آلاینده های نفتی در سطح زمین یا چاه های جذبی فاضلاب ممکن است در اثر نفوذ این مواد آب های زیرزمینی را آلوده کنند. برداشت بیش از حد از منابع زیر زمینی به صورت مستقیم و غیر مستقیم باعث می شود که از آب هایی که از بارندگی چندین سال قبل ذخیره شده است استفاده شود و بارندگی کم و عدم جایگزینی این آب ها باعث می شود به مرور زمان این آب ها تمام شود و باعث خشک سالی شود و باعث از بین رفتن تمام قنات ها و چشمه ها شود در سال 2005 کشورهای چین و هند و ایران رتبه های اول تا سوم استفاده بیش از حد از منابع زیر زمینی را دارند.

به چاه هایی که در اطراف چاه پمپاژ حفر می کنند تا تغییرات سطح آب را در حین آزمایش های پمپاژ اندازه گیری کنند چاه های مشاهده ای می گویند. گاه به چاه های پیزومتری نیز چون سطح آب آن را اندازه گیری و داده ها را مشاهده می کند نیز عنوان چاه مشاهده ای اطلاق می شود.

چاه های نیمه عمیق آب، چاه های قدیمی و دستی و از ابتدایی ترین چاه هایی به شمار می روند که در گذشته بیشتر از امروز متداول بوده و مورد استفاده واقع می شدند. در روستاهای ایران چاه های دستی زیاد می باشد و از آب آن برای مصارف شرب یا دام استفاده می شوند. چاه آب نیمه عمیق را با کلنگ و بیل تا عمق برخورد به سطح آب زیرزمینی و تا چند متری زیر آن حفر می کنند چون حفر چاه آب با دست در اعماق زیاد با مشکلات زیادی همراه است.

لذا این چاه ها را طوری حفر می کنند که عمق برخورد به آب 30 تا 40 متر باشد زیرا کندن به روش دستی در عمق بالا بسیار خطرناک است.

آب این مایه حیات آدمی از ضروری ترین عناصری است که برای به دست آمدن آن از دل زمین نیازمند حفر چاه آب هستیم. مخصوصاً در ایران که در طول تاریخ حفاری یکی از مهم ترین راه های دستیابی به آب، حفاری چاه آب بوده است و حال حفاری چاه آب به چه معناست؟ به گودال هایی که به صورت دستی و یا با استفاده از دستگاه های پیشرفته امروزی به صورت کاملاً عمودی و استوانه ای شکل و البته با هدف رسیدن به آب حفر می شود حفر چاه آب گفته می شود.

حفاری چاه را می توان یکی از مهمترین و البته پرکاربردترین نیازها برای جامعه بشری دانست. این فرآیند(حفاری چاه آب) کمک می کند تا افراد به آب های زیرزمینی و یا معادن و مایعاتی که در لایه های زیرین پوسته زمین هستند دسترسی داشته باشند و این برای کشاورزان ساختمان ها و صنایع مختلف از اهمیت زیادی برخوردار است.

نوع منطقه، نیاز کارفرما و ... همگی از فاکتورهایی هستند که بر نوع حفر چاه آب و عمق چاه آب و ساختار آن اثر می گذارند.

دستگاه حفاری ضربه معمولا سوار بر کامیون ماک و یا زیل ارتش و یا ماشین های قدیمی و استاولی می باشد. بعضی از این دستگاه ها با ماشین خودشان جابه جا می شوند.این دستگاه ها معمولا ماشین هایی که دستگاه بروی آن نصب است دارای پلاک ملی می باشد و دستگاه هایی که دارای پلاک ملی نباشند با کمرشکن جا به جا می شوند.

دستگاه های حفاری دارای دفترچه تردد می باشند و برای جابه جایی آنها باید این دفترچه توسط سازمان آب که در آن محل حفر چاه جدید ذکر شده است پر شوند و اگر این دفترچه توسط سازمان آب پر نشود دستگاه حفاری توسط سازمان آب توقیف و جریمه دارد.دستگاه حفاری وقتی به محل حفر چاه رسید باید به محل حفر چاه نزدیک شود نمی توانند مانند جرثقیل از راه دور نیز کار کند.وقتی دستگاه به محل چاه رسید شرکت حفار باید کارشناس امور منابع آب را بیاورد که چرخ دستگاه حفاری را پلمپ کند لازم به ذکر است که در زمان حرکت دستگاه و بردن به محل چاه جدید کارشناس امور آب دکل آن را پلمپ می کند که مبادا کار غیر مجاز و حفاری غیر مجاز انجام نشود.وقتی چاه به اتمام رسید کارشناس امور آب چاه را متر می کند و چاه را به صاحب ملک تحویل می دهد.

حفاری چاه به روش ضربه ای معمولا در آبرفت ها اقدام می شود ولی در سنگ های سست و خرد شده هم می توان از این روش برای حفاری چاه استفاده کرد به دلیل سرعت کم به کارگیری روش ضربه ای در حفاری سنگ های سخت معمول نیست سرعت حفاری ضربه ای در آبرفت های نسبتا نرم و سخت شده به چندین متر در روز ولی در سنگ های سخت به نیم متر در روز می رسد . دستگاه حفاری ضربه ای معمولاً روی کامیون نصب می شود و معمولا با موتور تراکتورکار می کند درحفر چاه های عمیق بایستی به عمود بودن چاه توجه شود تا برای قراردادن پمپ مشکل ایجاد نشود. به طور معمول در هر 10 متراز عمق چاه 5 سانتی متر انحراف از محور قائم مجاز می باشد وقتی حفاری در آبرفت انجام می شود به منظور جلوگیری از ریزش لوله گزاری انجام شود به روش حفاری ضربه ای می توان چاه هایی به عمق ده ها متر درمواردی بیش از صد متر و نیم متر انجام شود. نوع پیشرفته تر این حفاری، حفاری چکشی نام دارد در این روش به جای بلند کردن مته از مته چکش استفاده می شود که سرعت آن بالاتر است .
مزایای روش حفاری ضربه ای
• نمونه گیری بدون گل انجام می شود
• با تغییر جنس لایه ها مقطع زمین شناسی تهیه می گردد
• تغییرات سطح ایستایی قابل اندازه گیری است
• هنگام عبور از لایه های آبدار می توان نمونه گیری کرد

معایب روش حفاری ضربه ای
• سرعت حفاری کم است
• عمق حفاری کم است
• عمق حفاری محدود می باشد وبا افزایش حفاری با بالا رفتن عمق بیرون کشیدن لوله هاو لوله گذاری مشکلاتی ایجاد می کند

روش حفاری روتاری
حفاری چرخشی به دلیل سرعت بالا معمولا برای چاه های اکتشافی مورد استفاده قرار می گیرد . سرعت حفاری دورانی به سختی سنگ، مقاومت سنگ، اندازه و نوع مته، سرعت چرخشی مته، خواص گِل حفاری و فشار گِل در ته چاه وابسته است. سرعت حفاری در رسوبات سخت شده ممکن است به 100 متر برسد ولی در سنگ ها و رسوبات سخت شده به چند متر در روز می رسد. در زمین های سخت بنتونیت استفاده می شود که باعث کم شدن آب چاه می شود
مزایای حفاری چرخشی
• سرعت بالای حفاری
• عدم احتیاج به لوله جدار در بیشتر مواقع
• عدم انحراف قائم چاه
• امکان حفاری درانواع مختلف سازنده ها
معایب حفاری چرخشی
• هزینه بالای حفاری و تجهیزات، درنتیجه نداشتن صرفه اقتصادی در بیشتر موارد
• لزوم استفاده از گِل حفاری
• دشوار بودن حمل و نقل تجهیزات در راه های

حفاری چاه آب با دستگاه به روش های مختلف تقسیم می شود که در زیر به آن اشاره شده است:

• چاه های حفاری شده با مته کابلی /در این نوع حفاری یک مته فلزی سنگین بلند توسط کابل های فلزی قوی به سمت بالا و پایین حرکت کرده و با خرد کردن سنگ ها و رسوبات وارد زمین می شود.سنگ های خرد شده از طریق شیر و لوله ای که در انتهای مته قرار گرفته است از آن خارج می شود.غلاف فلزی با ضربه های محکم این دستگاه وارد زمین شده و باعث عمیق تر شدن حفره چاه می شود.
• چاه های حفاری با مته چرخشی /در این روش یک مته فلزی بزرگ حفاری علاوه بر چرخش باعث حفاری چاه در زمین می شود .در این روش که لوله های قوی به نام سوزن که در نوک آن مته مخصوص دستگاه روتاری قرار گرفته است که از لقمه هایی تشکیل شده است که در کف آن الماسه وجود دارد.موتور دستگاه باعث چرخش سوزن ها و مته می شود و زمین را حفر می کند.گل موجود از حفاری نیز به وسیله پمپ گل قوی از چاه خارج می شود.
• چاه های نقطه ای/در این نوع از حفاری لوله های فلزی با قطر حدود1.41 اینچ به هم متصل شده و به وسیله ضربه یا چرخش به داخل زمین نفوذ می کند تا وارد سفره زیر زمینی از طریق صفحه مشبک انتها لوله وارد آن می شود.
• چاه دستی/در این روش از مته های مخصوص چاه به روش دستی استفاده شده و پس از حفر چاه و برداشت خاکهای آن دیواره چاه را با سیمان بتن و یا پوشش فلزی پوشانده و مستحکم می شود.قطر این چاه ها معمولا به چندین فوت رسیده و تا جایی حفر می شود که به بستر آب زیر زمینی دسترسی پیدا کنند.در گذشته از انواع آجر سنگ و چوب برای ساختن دیواره استفاده می شد.

کلیه خدمات کندن زمین جهت رسیدن به اهدافی مانند نفت-گاز-آب و غیره را حفرچاه می گویند.عملیات های حفاری اصولا تا سرعت بسیار زیادی امکان پذیر است.زیرا استفاده از دکل حفاری به مدت طولانی بسیار پرهزینه است.قبل از انجام حفاری چاه باید بهترین نقطه را انتخاب کنیم برای این کار انجام آزمایش ژوفیزیک بهترین راه حل است که ابزارهای پیشرفته نشان می دهد که کدام منطقه دارای آبدهی بیشتری می باشد.

در بعضی از نقاط اگر حفاری بیش از حد عمیق باشد باعث شوری آب می شود.آزمایش ژئوفیزیک نشان می دهد که تا چه عمقی حفاری ادامه پیدا کند و همچنین نشان می دهد در چه عمقی امکان ورود آب فاظلاب به چاه امکان پذیر است که برای جلوگیری از ورود آب فاضلاب باید در کنار لوله جدار یک جدار بزرگتر قرار داده و در کنار آن بتون ریخته شود که آب فاضلاب به داخل چاه وارد نشود.

لایروبی چاه در چاه های عمیق که لوله جدار در آن استفاده شده است به وسیله دستگاه حفاری ضربه ای و تراکتوری و برقی امکان پذیر است دستگاه روتاری به دلیل افزایش قطر حفاری نمی تواند در داخل لوله جدار عملیات لایروبی را انجام دهد. در روش دستی نیز به مرور زمان با ریختن کول های فرسوده یا خاک و شن به دلیل سستی زمین عملیات لایروبی چاه انجام می شود در روش دستی یا همان سنتی مقنی به داخل چاه رفته و گل و شن را به بالا می آورد و عملیات لایروبی را انجام می دهد هر چقدر چاه به روش لایروبی تمیز شود عمر پمپ چند برابر می شود.