تحديد الفواقد من شبكات الري والطرق الهندسية لمعالجتها
السلام عليكم
وهذا موضوع آخر أقحمت فيه نفسي أيضا أرجو أن أكون قد وفقت في اختياره
وأنتم سادتي مهندسينا الأكفاء الكرام تابعوا معي وأصلحو إن كان هناك خطأ
مع تحياتي وشكري الجزيل
إن اتساع مساحة الأراضي المروية في القطر العربي ، تضع أمام الفنيين العاملين في هذا المجال مشاكل عديدة تتطلب الحلول السريعة، وإحدى هذه المشاكل هي الضياعات الكبيرة من أقنية الري عن طريق التسرب وخاصة من أقنية الري الترابية. وقد بينت معطيات الأكاديميك كوسيتاكوف أن نسبة الفواقد قد تصل إلى 70% إذا لم تتخذ الإجراءات الهندسية اللازمة. تؤدي الضياعات الكبيرة للماء من شبكات الري من الناحية الاقتصادية إلى زيادة في كلفة الإنتاج وتؤثر بشكل عام على جميع المؤشرات الاقتصادية للمشروع ككل وبالتالي ينخفض معامل الاستفادة من مياه الري وتقل الأراضي التي يمكن إرواؤها ، هذا بالإضافة إلى أن هذه الضياعات قد تكون مصدر لتغذية المياه الأرضية والجوفية، ومع مرور الزمن يرتفع منسوبها ويكون سبباً في ملوحة الأراضي وخروج مساحات شاسعة عن قيد الاستثمار مما يؤدي إلى القيام بعملية استصلاح هذه الأراضي وإنشاء شبكات الصرف المكلفة. وللأسباب المذكورة قمنا بإعداد هذه النشرة التي تضمنت:
الطرق الهندسية لتحديد الضياعات من أقنية الري الإجراءات اللازم اتخاذها للتقليل من الضياعات
ضياع الماء من الأقنية وحساباتها :
أ-تأثير العوامل المختلفة على ضياع الماء من الأقنية :
لحساب الضياعات العامة في أقنية الري يؤخذ الفرق بين كمية الماء المأخوذة من المصدر المائي والكمية الواصلة إلى الحقول بواسطة مجموعة الأقنية الحقلية الصغيرة.
وإن الأسباب الرئيسية للضياعات هي :
تسرب الماء من جوانب وقعر الأقنية والبالغ 65-70% من مجموع الضياعات. التبخر من سطح الماء الجاري في القناة والبالغ 4-5% . ضياع الماء من المنشأة القائمة على القناة (سكورة، تنظيم، مآخذ ..الخ) والبالغ 25-30% من مجموع الضياعات. وكذلك الضياعات الحتمية المتعلقة بتوزيع الماء بين مستعمليها. يتغير الضياع بالتسرب تبعاً لخصائص التربة التي تمر بها القناة، وشكل المقطع العرضي للقناة وكمية التدفق، وسرعة الجريان، ومع كمية المواد العالقة ودرجة حرارة الماء ووجود الأعشاب وطول وكبر الأقنية التي تعمل شكل مؤقت وعوامل أخرى عديدة.
تزداد الضياعات بالتسرب بعد تنظيف القناة من الأوساخ وتصليح الأماكن المهدمة منها، ولكن إذا احتوى الماء على كمية كبيرة من البقايا فإن الضياعات تستقر خلال 30-50 يوم ويكون الضياع كما قلنا أعلاه مختلفاً في الأقنية الكبيرة تبعاً للأرض التي تمر بها القناة، فمثلا القناة الرئيسية لآذوفسكي (روسيا) والتي طولها 92.2 كم تشكل نسبة الضياعات في الجزء السابع والذي طوله 27.7 كم 76% من مجموع الضياعات في الأجزاء الأخرى وسبب زيادة الضياعات في مثل هذه الأجزاء تفسر كالتالي :
النوعية السيئة للأعمال الإنشائية وعدم مراعاة القواعد الهندسية الصحيحة في البناء. مرور القناة في تربة خفيفة ذات معامل تسرب كبيرة. وجود الأعشاب في الأقنية والذي يزيد عامل الخشونة ويقلل من سرعة جريان الماء، وبهذا فإن القناة تعمل ومستوى الماء مرتفع.
يؤدي عدم الدقة في إتقان تركيب الأبواب والسكورة والهوارب الواقعة تحت تأثير ضغط الماء وكذلك الحوادث غير المتوقعة إلى ضياعات تكنيكية قد تصل من 20-30% من مجموع الضياعات. إن سيلان الماء من شقوق الأبواب يكون أحياناً الأبواب يكون أحياناً من 5-10 ل/ثا وعلى المنشآت الكبيرة تصل حتى 40-60-80 ل/ثا.
من الملاحظات التي قام بها معهد الأبحاث في موسكو على المنشآت المائية في شمالي بلاد القفقاس حيث درست أكثر من 300 منشأة مائية وحوالي 1000 مهرب في وقت السقاية وبالنتيجة حددت الضياعات التالية بـ ل/ثا خلال شقوق الأبواب المغلقة والتي كانت تحت تأثير الضغط من الجانب الآخر.
-الأقنية الثلاثية والتي تدفقها 150 ل/ثا 6-7 ل/ث -الأقنية الثلاثية والتي تدفقها 300 ل/ثا 10-15 ل/ثا -الأقنية الثنائية والتي تدفقها 500 ل/ثا 20-25 ل/ثا -الأقنية الثنائية والتي تدفقها 2000-5000 ل/ثا 50-60 ل/ثا
لقد أثبتت الدراسات أن النباتات تستهلك 50% فقط من كمية المياه التي تعطى من المصدر المائي الرئيسي، والسبب في ذلك هو الضياعات الكبيرة من الأقنية الثلاثية. تقل الفواقد بالتسرب والتبخر بصورة كبيرة وتقترب من القيمة الصغرى لها وذلك بازدياد عدد الأقنية المغلقة (أنابيب) وكذلك بتبديل الأقنية الترابية بأقنية بيتونية أو بأقنية محمولة، ولكن الفواقد التكنيكية تطل كبيرة وحتى على هذه الأنظمة من الري.
ب- قوانين حسابات الضياعات من أقنية الري :
عند القيام بتحليل جميع الطرق والمعادلات المقترحة من قبل الباحثين لحساب الضياعات بالتسرب نرى أن قسما كبيرا من هذه الطرق والمعادلات لها صفة تقريبية ( بدرجات متفاوتة) نظرا لأن المعادلات والمذكورة قد استنتجت في حالات خاصة وظروف محدودة وكذلك كثرة العوامل المؤثرة على هذه الضياعات، وهذا من ناحية ومن ناحية أخرى عدم وجود دراسات متكاملة حول تأثير كل عامل على حدة ومدى تأثيره على نسبة الضياعات ، وإنما تدرس مجموعة الضياعات للماء من الأقنية دون تجزئتها إلى أقسام مستقلة وبدون عزل تأثير العوامل الخاصة.
لقد بينت مشاهدات مختلف الباحثين العاملين في مجال دراسة الضياعات من مشاريع الري في الولايات المتحدة والهند والاتحاد السوفييتي، إن نسبة الفواقد تشكل وسطيا 50% حيث تتأرجح بين 30-60% أي أنه عمليا تضيع نصف كمية الماء المأخوذة من المصدر الرئيسي للري بدون فائدة ، مما ذكر يتبين أن الضياعات بواسطة التسرب تشكل نسبة عالية، أمام هذا الواقع يجب الاستفادة من التجارب المحلية في هذا المجال وكذلك من المعادلات التجريبية التي توصل إليها الباحثون في ظروف خاصة ومحددة.
وأكثر المعادلات استعمالا لحساب الضياعات بالتسرب عند تصميم منشآت الري هي معادلة الأكاديميك كوستياكوف الذي حصل تحليلياً على عامل الضياع بالتسرب لأقنية الري الدائمة لجريان في ظروف التسرب الحر وانعدام الضغط البيزومتري وعندما تكون المياه الجوفية على أعماق كبيرة من قعر القناة ويحسب عامل الضياع من المعادلة (1) وذلك كنسبة مئوية من التدفق من أجل 1 كم.
(1) A 1.16 K
حيث:
K = معامل النفاذية م / يوم Q = التدفق (التصريف) م3/ثا V = السرعة م/ثا M = اس في قانون التسرب أصغر من الواحد، يتعلق بقيمة الضغط h وعمق التسرب ويتغير بحدود (0-0.5). F = عامل تصحيح للامتصاص الشعري للمياه في جوانب F (1.1-1.4) وذلك تبعاً للخصائص الشعرية للتربة . M = الميول الجانبية بالنسبة للأفق. C = p حيث b عرض قاع القناة، h عمق الماء، وفي حالات عديدة عندما تكون المياه الجوفية عميقة يمكن اعتبار m = 0
عند تحليل هذه العلاقة يتبين من نسبة الفواقد بالتسرب تزداد مع نقصان قدرة القناة على إمرار الماء (تدفق القناة). بناء على الدراسات النظرية للأكاديميك كوستياكوف حول موضوع الضياعات بالتسرب تم وضع ثلاثة منحنيات توضح العلاقة بين كمية الفواقد المئوية للكيلومتر الواحد من القناة ونفاذية التربة، وبعد الدراسات الدقيقة لهذه المنحنيات في ظروف مختلفة للتربة تمكن من الوصول إلى وضع ثلاثة معادلات تجريبية وذلك لتقدير القيمة الأعظمية للضياعات بالتسرب من الأقنية المختلفة % من التدفق / 1 كم. وتأخذ الشكل التالي:
التربة الخفيفة ذات النفاذية العالية وتحسب من المعادلة (3) (3) q°.5 A التربة المتوسطة النفاذية وتحسب من المعادلة (4) (4) q°.4 A التربة الثقيلة السيئة النفاذية وتحسب من المعادلة (5) (5) q°.5 A
يمكن استعمال معادلات كوستياكوف التجريبية (3،4،5) لتحديد الضياعات بشكل تقريبي من الأقنية (الثلاثية والثنائية). من أكثر المعادلات النظرية استعمالاً لحساب الضياعات هي معادلات : (KOZIN, KOSTIAKOV, PAVLOVSKI, AVERIANOV) والتي سنوردها مع تحديد أفضل الظروف لاستعمالها في تقدير الضياعات من منشآت الري.
لقد نشرت معادلتين نظريتين حصل عليها العالم (KOZIN) في عام 1931 لتحديد التدفق الضائع بالتسرب من الأقنية ذات المقطع العرضي ( شبه المنحرف أو المقطع المكافئ) والمعادلات لها الشكل التالي:
Q= K ( B + 2h) (6Q2) = K ( B + 2h) 7 حيث :
Q = كمية الضياعات من المتر الطولي للقناة م3/ثا K = معامل نفاذية التربة ، م/ ثا. h = العمق الاعظمي للماء في القناة، م B = عرض القناة عند سطح الماء، م
تستعمل المعادلة (6) عندما تكون المياه الجوفية على عمق كبير نظريا 00 ـــــTحيث T = عمق المياه الجوفية عن قعر القناة. تستعمل المعادلة (7) عندما تكون المياه الجوفية قريبة من قعر القناة أي 0 ــــــTوعندما يكون الانتشار الجانبي للمياه المتسربة من القناة كبيراً. لحساب الفواقد على الكيلومتر الطولي للقناة كما هو متبع في التصاميم العملية تأخذ المعادلتين (6-7) الشكلين التاليين:
(8) Q1 = 0.0116K ( B + 2h (9) Q2 = 0.0116K ( B 2h
حيث :
Q = كمية الضياعات من 1 كم طولي للقناة م3/ثا K = عامل النفاذية للتربة م/يوم h = العمق الأعظمي للماء في القناة م. B = عرض القناة عند سطح الماء م. يمكن حساب عامل الضياعات (A) كنسبة مئوية من التدفق (Q) المار في الكيلومتر الطولي للقناة من المعادلتين:
1.16k(b+2h) A
( 10q =a)
(1.16k(b2h (11) q
في عام 1934 نشر العامل VEDERNIKOV معادلته المشابهة لمعادلة (KOZIN) على افتراض أن المنسوب الطبيعي للمياه الجوفية يقع في اللانهاية وحركة تيار الماء المتسرب مستقرة اعتمادا على الحل الهيدروميكانيكي للمسألة استطاع أن يحصل على العلاقة المذكورة أدناه لتحديد الضياعات من المتر الطولي للقناة ( عندما تكون المياه الجوفية عميقة جداً) التي مقطعها على شكل شبه منحرف:
تحديد الفواقد من شبكات الري والطرق الهندسية لمعالجتها 
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)