المياه فى الطبيعة

موضوع: المياه فى الطبيعة 2/2/2012, 14:34

يغطى الماء ثلثى سطح الكرة الأرضية . يتواجد الماء فى حالات المادة الثلاث فيكون غازى فى صورة بخار فى الهواء و بين مسام التربة و يكون سائل فى ماء المطر و الأنهار و البحيرات و البحار و المياة الجوفية و يكون صلبا فى ثلوج المناطق القطبية و الثلاجات و الثلوج المتساقطة فى المناطق الباردة و يمكن للماء التحول من السيولة للغازية بالتبخر و بالعكس بالتكثف و يمكن تحول الماء من السيولة للصلابة بالتجمد و العكس يحدث بالذوبان كما ينتقل الماء من الصلابة للغازية مباشرة بالتسامى . و يغطى تواجد الماء نطاقات الأرض الثلاثة الغازية و السائلة و اليابسة و يتحرك الماء بين النطاقات الثلاثة .
و يقدر العلماء أجمالى حجم جميع أنواع المياة بالعالم بمقدار 1400 مليون كيلومتر مكعب . ما مقدارة 97 % من ماء الأرض عبارة عن ماء مالح بالمحيطات و البحار و تتوزع ال 3 % الباقية فوق و تحت سطح الأرض ليكون 75 % منها على شكل مياة متجمدة و ثلاجات فى المناطق القطبية و 24 % منها يتواجد تحت سطح الأرض و 0.3 % فى البحيرات و 0.06 % تكون رطوبة التربة و 0.03 % يتواجد فى الأنهار .

دورة المياة فى الطبيعة ( الدورة الهيدرولوجية )

يطلق على حركة المياة من نطاق الى نطاق و تحولها من حال الى حال دورة المياة فى الطبيعة . تتلخص الدورة الهيدرولوجية فى تبخر كميات هائلة للمياة بتأثير حرارة الشمس من البحار و المحيطات و البحيرات و الأنهار و من سطح الأرض و من سطح النبات و من المياة الجوفية التى على عمق قليل . يندفع الماء المتبخر الى طبقات الجو العليا و تحت ظروف معينة يتكاثف فى شكل سحاب و بعد ذلك يتساقط على هيئة أمطار أو ثلوج فوق سطح البحار و المحيطات و فوق سطح الأرض لتعاود التبخر من جديد مرة أخرى . المطر المتساقط على اليابسة يأخذ ثلاثة مسارات فيتبخر جزء منة أثناء التساقط بينما الجزء الأكبر فى شكل أنهار و نهيرات و بحيرات و جزء من المطر يتسرب و يترشح خلال طبقات الأرض مكونا المياة الجوفية و مغذيا لها . تأخذ الأنهار طريقها للبحار و المحيطات فتقوم بعملية هائلة من برى و حمل و ترسيب و أذابة كميات من الأملاح تصب فى البحار و المحيطات و تسبب ملوحتها . المياة الجوفية بدورها تأخذ طريقها للبحار و المحيطات كما تغذى الأنهار و البحيرات كما يمكن حدوث العكس فتغذى البحار المياة الجوفية خاصة فى المناطق الساحلية و كذلك الأنهار و البحيرات .ينسحب الجزء الذى يتجمد على شكل ثلوج بالمناطق القطبية من دورة المياة و يضاف أليها الماء الذائب من الثلوج القطبية . حركة المياة من سطح الأرض و البحار و المحيطات الى الغلاف الهوائى و العكس لها أهميتها فى تكوين موارد المياة .

العوامل المؤثرة على حركة المياة من و الى الغلاف الجوى ( التساقط و التبخر )

1 - درجة حرارة الهواء و الضغط الجوى و سرعة و أتجاة الريح .

كلما أرتفعت درجة الحرارة يزيد التبخر و كلما أنخفضت يقل التبخر حتى تصل الى نقطة الندى فيحدث العكس و يتكثف الندى . تسبب أختلافات الضغوط الجوية حركة الهواء التى تؤثر على التبخر أما تزايد بخار الماء بالهواء فيكون سبب أنخفاض الضغط الجوى . تدل سرعة و أتجاة الريح على سرعة و أتجاة حركة بخار الماء .

2 - درجة رطوبة الهواء .

تعتبر درجة تشبع الهواء بالرطوبة العامل الثانى الهام و المكافئ لدرجة حرارة الهواء فى تأثيرة على حركة الماء من و الى الغلاف الهوائى .
3 - درجة التبخر .

التبخر هو تحول الماء من الحالة السائلة للحالة الغازية بتأثير حرارة الشمس . يقصد بالتبخر من غلاف اليابسة ثلاثة أشياء هى التبخر من سطح مياة البحيرات و الأنهار و التبخر من التربة و حتى العمق الحرج الذى لا يحدث بعدة تبخر و التبخر الناتج عن عمليات النبات الفسيولوجية و يقصد بها النتح .

المياة السطحية .

المياة على سطح البابسة من أنهار و بحيرات تكونت من المطر و الجزء الأكبر منه يجرى فى أنهار و نهيرات مكونا ما يسمى ( بالتيار السطحى )و تؤثر فية أربعة عوامل هى حجم حوض النهر و مساحة المنطقة المعرضة للمطر و كذلك الظروف المناخية من حيث كم المطر و أيضا مسامية الصخور فكلما قلت قل تسرب الماء لباطن التربة و زاد السريان السطحى و أخيرا عامل طبوغرافية الأرض الهام فكلما زادت الميول و المنحدرات قلت فرص التبخر و الترشح لباطن التربة و زادت سرعة جريان الماء بتأثير جاذبية الأرض التى هى سبب جريان الماء .

علاقة التيار السطحى بالتيار الجوفى .

تبعا للظروف المناخية و الطبوغرافية و مسامية التربة يحدث أن تغذى المياة الجوفية الأنهار و يحدث العكس فى جزء آخر من حوض النهر .

المياة فى باطن التربة ( المياة الجوفية ) .

توجد المياة الجوفية فى الطبقات الحاملة للمياة فى المسام بين حبيبات الصخور أو التربة أو توجد فى الفجوات أو الشقوق التى بالصخور . و تتواجد المياة الجوفية تحت الأرض على أعماق تتراوح بين عدة أمتار أو ألاف الأمتار تحت سطح الأرض . المياة الجوفية تحتويها طبقات أو خزانات مائية مساحتها محدودة جدا أو تصل الى ملايين الكيلو مترات المربعة . تختلف الصفات الطبيعية و الكيميائية للمياة الجوفية من منطقة لأخرى أختلافا كبيرا تبعا للظروف الطبيعية التى تتواجد بها المياة .

=================================

لكى أحفر بئر مياة فلابد أن يسبق ذلك المعرفة . المياة الجوفية فى باطن التربة لا تراها العين ألا لو تفجرت ينابيع طبيعة بدون حفر و مع ذلك فلابد من معرفة ما لا تراة العين و هو :
1 - هل يوجد ماء جوفى فى المنطقة التى أريد حفر بئر بها ؟
2 - ما هو العمق الذى تتواجد بة المياة الجوفية تحت سطح الأرض ؟
3 - ما هى كمية المياة الجوفية الموجودة و مدى كفايتها للزراعة ؟ و ما هى المساحة التى يمكن زراعتها ؟ و كم من الزمن يمكن أن تتوفر المياة للزراعة ؟ و هل هذا الخزان الجوفى تغذيتة بالمياة متجددة أم لا ؟
4 - هل نوعية المياة جيدة صالحة للزراعة أم لا ؟
التسلسل المنطقى و العلمى أن نعرف أجابة الأسئلة السابقة و بناء على ذلك نقرر حفر البئر أم لا . لا توجد أى وسيلة تحدد أتخاذ قرار حفر البئر غير معرفة أجابة الأسئلة السابقة .
كيف نعرف أجابة الأسئلة السابقة ؟
تقوم الجهات المتخصصة بدراسة تواجدات المياة الجوفية فى المناطق المختلفة و معرفة خصائص خزانات المياة و رسم خرائط لهذة الخزانات .
كيف التصرف لو لم توجد دراسات على المياة الجوفية بمنطقتى ؟
يمكن اللجوء لمعهد الدراسات المائية بالقناطر الخيرية التابع لوزارة الرى لعمل الدراسة اللازمة . مع ذلك فهذا ليس هو الأسلوب الأمثل بالنظر لتكلفة الدراسات و ثانيا و هو الأهم أنة يجب عمل هذة الدراسات على المستوى القومى و تجهيزها لجميع أراضى الدولة و ذلك هو الأفضل .
البديل الأخير هو محاولة معرفة تلك المعلومات من خلال جيران قاموا بحفر بئر أو محاولة معرفة أى دراسات سابقة للأسترشاد بها .
و سيتم أدراج موضوع بالمنتدى عن أستكشاف المياة الجوفية حتى تكون لدينا فكرة عامة عن كيفية أتمام دراسات المياة الجوفية

المياة الجوفية بمنطقة الواحات البحرية

المياة الجوفية بصخور الحجر الرملى النوبى فى منطقة الواحات البحرية ظلت تستغل لفترة طويلة بحفر الأهالى لآبار بعمق مابين 30 و 60 متر و قد وصل عدد هذة الآبار عام 1962 الى 398 بئر تنتج 400000 متر مكعب / يوم ( 14,6 مليون متر مكعب / عام ) و بعد ذلك قامت الدولة فى آطار مشروع الوادى الجديد بحفر عدد من الآبار العميقة . الأنتاجية الفعلية للواحات البحرية المقدرة من حوالى 25 عام كانت 30 مليون متر مكعب / عام بينما الأنتاجية المتاحة 180 متر مكعب / عام .
طبقات الحجر الرملى النوبى فى الواحات البحرية تتواجد على شكل ثلاثة تكوينات رئيسية حاملة للمياة يفصلها عن بعضها البعض طبقات من الطفل .يبلغ سمك سلسلة الصخور النوبية فى الواحات البحرية 1800 متر و السمك المشبع بالمياة الجوفية 1000 - 1500 متر .يتراوح عمق المياة بين صفر و 20 متر تحت سطح الأرض . نوع هذة الخزانات من النوع شبة الحبيسة . معامل نفاذية الصخور 10 - 15 متر / يوم و معامل ناقلية الماء 500 - 10000 متر مكعب / يوم .درجة حرارة المياة المنتجة 28 - 33 درجة مؤية . ملوحة المياة نادرا ما تتجاوز 300 جزء فى المليون ( ملليجرام / لتر ) و النوع الكيميائى السائد هو المياة البيكربوناتية الصودية و أقل شيوعا المياة الكلوريدية الصودية .
تعليق :
البيانات السابقة الناتجة عن دراسة المياة الجوفية توفرت لسببين هما أولا أن تواجدات المياة الجوفية بهذة المنطقة ذات أهمية فتمت عليها دراسات تفصيلية و ثانيا كان من حظ هذة المنطقة أن دخلت ضمن مشروع الوادى الجديد الذى نفذتة الدولة من منتصف خمسينات الى منتصف ستينات القرن العشرين و هى الفترة التى تسمى العصر الذهبى لأستصلاح الأراضى فى مصر .لذلك ألفت نظر الأخوة الى أن مثل هذة البيانات لا يتوفر لكافة المناطق التى يمكن أن يستفسر عنها أحد الأخوة الكرام .
من البيانات السابقة يمكننا معرفة توفر كميات كبيرة من المياة ما يستغل منها لا يزيد عن ربع أجمالى ما يمكننا أستخدامة . صلاحية المياة تنافس صلاحية مياة نهر النيل . الخواص الهيدروليكية للصخور الحاملة للمياة ( المسامية - النفاذية - الناقلية - التخزين ) و هى العامل المحدد الأساسى لما يمكن ضخة من ماء الآبار جيدة و تسمح لنا بضخ الكميات التى نرغب فيها . رخص أستغلال تلك المياة حيث تتواجد على أعماق تقل عن 20 متر و بالتالى ستقل تكاليف الحفر و سيقل ضغط الطلمبة اللازم لرفع الماء فيما لو كان بعيد العمق مما يوفر هذا الضغط لدفع الماء فى شبكة الرى و يزيد كمية ضخ الماء التى تتناسب عكسيا مع الضغط فى تنافس على القدرة التى تبذلها المضخة كما أن تكاليف تشغيل الطلمبة ستكون أقل .

البئر و المضخة

بفرض أقصى عمق للماء هو 20 متر فالحفر سيتم لما بعد ذلك أولا لحوالى 5 متر كمقدار متوقع للهبوط ( يمكنك تحديدة بدقة من أقرب الآبار أليك و تقيسة بعد الضخ ببفترة لأن الهبوط يحدث بالتدريج خلال فترة زمنية و لا يحدث مرة واحدة ) و ثانيا سنواصل الحفر بترك مسافة أمان أسفل الهبوط لن تزيد فى أقصى حالة عن 8 - 10 متر و هنا سيتم تعليق مضخة الأعماق بداخل البئر لنواصل ثالثا الأستمرار بالحفر لمسافة أمان أخرى تضمن وجود الطلمبة بداخل غلاف البئر لا تزيد عن 8 - 10 متر و بذلك يبلغ طول غلاف البئر ( أنبوبة مصمتة عديمة الفتحات ) مجموع المسافات السابقة و هو 45 متر أو أقل ثم سيستأنف تواصل الحفر ما شاء لك الله و بحسب التمويل المتيسر لأن الجزء الباقى تحت الغلاف تركب فية المصافى و فتحاتها هى التى يدخل منها الماء الى داخل البئر و بالتالى تعتبر هى العامل الثانى المؤثرة فى أنتاجية البئر من بعد خواص الصخور الهيروليكية و بذلك يتراوح أجمالى عمق حفر البئر لديك من 70 متر و حتى 90 متر أو أكثر . العامل الثالث فى ما المؤثر فى ما يمكن ضخة من ماء هو قطر البئر و لكن تأثير قليل ( كلما زاد القطر زاد مسطح المصافى المنفذة للماء بداخل البئر ) لكننا لن نتناول قطر البئر من هذة الناحية لكن سننظز لجانب أهم هو أنة منطقيا لابد أن يكون قطر البئر أكبر من قطر المضخة التى ستركب بداخلة و عادة يقاس قطر كل من البئر و المضخة بالبوصة و طبقا للحسابات فأنة يوصى بأن يزيد قطر البئر عن قطر المضخة بمقدار 2 بوصة على الأقل و هى زيادة كافية وحدها على أية حال و لما كان أكبر قطر لمضخة يمكن أستخدامها على الأغلب هو 8 بوصة فسيكون قطر البئر المطلوب فى هذة الحالة هو 10 بوصة و هنا نشير لمعلومة غاية فى الأهمية بالنسبة لأستخدام أنابيب البى فى سى كغلاف و مصافى للبئر حيث يقاس قطر هذة الأنابيب من الخارج بمعنى أن القطر الداخلى سيقل على حسب سمك الجدار الذى يختلف بأختلاف الضغوط المصمم أن تتحملها الأنبوبة .
الحفر الميكانيكى يتم بحفار رحوى أو حفار دقاق و هو الأوسع أنتشارا و الأرخص فى ثمنة و تكلفة حفرة و هو كافى لأننا لن نحفر عميقا يحتم أستخدام حفار رحوى و الحفار الدقاق يتميز بحفر ذى قطر أكبر . سيستفاد من زيادة قطر الحفر عن قطر المصافى و الغلاف فى وضع غلاف حصوى من الزلط من أحجام متساوية أو متدرجةصغبرة الحجم بحيث يكون قطرها أكبر من فتحات المصافى هذا الغلاف الحصوى لة وظيفتين أولهم يعمل كمرشح يجز و يمنع الرمل من الدخول الى البئر و ثانيا هو يعمل نفس وظيفة المصافى فالمسام التى بين حبيبات الزلط هى التى تمرر الماء الى داخل البئر و تمنع الرمل عنة .
هل يمكن عدم عمل غلاف حصوى ؟
نعم لكن يوصى بة فى الأراضى الرملية أذن هو أفضل و أضمن للمحافظة على كفاءة البئر ( الضخ ) .
هل يمكن عدم عمل كل من غلاف البئر و المصافى ؟
نعم يمكن لكن يتم هذا فى حالتين :
الآبار الضحلة قليلة العمق ( كالمستخدمة لخدمة المنازل فى المناطق الرطبة ) .
الآبار المحفور فى طبقات أرض متماسكة .
لكن الأراضى الرملية تحتاج لغلاف و مصافى تدعم جدران البئر و تحميها من الأنهيار .
هل يمكن الأستغناء عن الغلاف العازل المنشأ حول البئر بالأسمنت أو الطين بداية من فوق سطح الأرضى و حتى عمق مناسب ؟
نعم يمكن و لا حاجة لنا بة لأنة ينشأ فى المناطق الرطبة القريبة من مصادر التلوث كعادم المصانع لحماية ماء البئر من التلوث و هذة الظروف غير موجودة فلا حاجة لهذا العازل .
الخامات التى تستخدم فى غلاف و مصافى البئر .
الحديد و الصلب و يعيبها أنها تصدأ و يحدث بها أنهيارات و تعيق دخول الماء للبئر فتقل كفائتة أو يتوقف أنتاجة .
الصلب غير قابل للصدأ ستانليس ستيل ممتاز جدا و هو الأفضل لكن أرتفاع سعرة يحد من أستخدامة .
البلاستيك ( البى فى سى ) رخيص و لا يصدأ لكن بة عيبين هما عدم تحملة للضغوط العالية و عدم تحملة لدرجات الحرارة العالية . كذلك عملية تثقيبة لأستخدامة كمصافى تتوقف على مدى تحملة مع العلم أن الأفضل ألا تقل فتحات المصافى عن 5 % من مساحة سطح المصافى و ألا فسيقل دخول الماء الى داخل البئر و بالتالى تتأثر كفائتة .
سنتكلم عن البى فى سى لأنة المستخدم فعلا فى مصر . لتلافى عيوبة فلابد من وجود أنواع منة عالية النقاوة معاملة لتحمل الضغوط و الحرارة . عمليا ما يحدث فى مصر هو النزول الى السبتية و شراء أنابيب الرى و تقوم ورش هناك بتثقيبها . أرجوك أن تولى أهتمامك لتلك المسألة و لا تترك لمقاول أو قائم بالحفر الأنفراد بتوليها . أختار أفضل أنواع أنابيب البى فى سى و يا حبذا لو كانت من نوع يتحمل الضغط مقاوم للحرارة أن وجد . أستخدام أنابيب الشركات الكبيرة المشهورة بجودتها ( حتى هذة تدور بلاستيك الفمامة فى أنتاجها لكن بنسب أقل من الشركات الرديئة الأرخص ) . أستخدم أنابيب الأقصى تحملا للضغوط أى ذات الجدار الأكثر سمكا و هى الأغلى طبعا .
المضخة
هناك نوعين ذات الأكسات و الغاطسة ذات المحرك الكهربى الغاطس و هى الأرخص و الأكثر أنتشارا.
المضخات مستوردة كلها عدا مضخة أكسات تنتجها شركة المعادى للصناعات الهندسية مصنع 54 الحربى الموجودة على كورنيش النيل بالمعادى فى القاهرة و هى طلمبة قطر 8 بوصة . كل من هب و دب يبيع طلمبات و كلهم غير موثوق فيهم لكنى أرشح لك شركة المهندس محمد فريد حسنين ( المشهور و رئيس نادى الترسانة الرياضى سابقا و لدية مصانع فريد الوايلر فى مدينة العاشر من رمضان تنتج طلمبات الوايلر الألمانية بترخيص لكنها لا تنتج طلمبات آبار ) ستذهب لمقر الشركة فى وكالة البلح و هى مشهورة هناك و يمكن لهم أن يشرحوا لك الطلمبات الممكن أستخدامها كما أنهم يقوموا بخدمة البيع و التركيب . أحذر الأنزلاق مع المحلات التجرية .
الرى و شبكات الرى بالرش و بالتنقيط .
يمكنك أستخدام كلا نوعى الرى قياسا على أنخفاض ملوحة المياة .
أختيارك للتركيب المحصولى للمزرعة سيحدد نوع الرى الأكثر ملائمة لة و عموما زراعة المحاصيل الكيفة مثل محاصيل الأعلاف تحتاج للرى بالرش و لا يصلح لها رى التنقيط .
سيتم مد شبكة رى مكونة من أنابيب مختلفة الأقطار كل قطر يناسب تصرف ( كمية مياة معينة خلال زمن معين ) معين و يتدرج طول أقطار الأنابيب تناقصيا حتى قطر 16 ملليمتر ( نصف بوصة ) الذى تركب علية النقاطات .
التصميم الهندسى لشبكة الرى بالرش أو التنقيط تعتمد فكرتة على نقطتين هما التصرف و الضغط .
التصرف يحدد لنا أقطار الأنابيب التى نستخدمها .
بالنسبة للضغط فأن دفع الماء خلال الشبكة يحتاج الى ضغط كما أن الرشاشات يلزمها ضغط تشغيل و كذلك النقاطات التى لا تحتاج لأكثر من نصف ضغط جوى ( ضاغط عمود مياة أرتفاعة 5 متر ) . عندما يمر الماء خلال وصلات أنابيب الشبكة و المحابس و الكيعان و وصلا حرف تى و غير ذلك يتم فقد ضغط الماء بالأحتكاك مع جدران الأنابيب و الوصلات . توجد جداول تحسب فقد الضغوط للمتر الطولى لكافة أقطار الأنابيب و كذلك لكافة أنواع الوصلات و يتم حساب مجموع الفقد فى الضغوط على طول الشبكة أضافة لضغط الرشاشات أو النقاطات أضافة للأرتفاعات التى تمر عليها الشبكة فى الأراضى المرتفعة و مجموع كل ذلك مطروحا منه الأرتفاعة التى بالمنخفضات يكون هو ضغط التشغيل المطلوب للشبكة . أذا سنحتاج لمضخة توفر ضغط تشغيل شبكة الرى و لو أستخدمنا المضخة المركبة على البئر فمطلوب منها أن توفر ضغط يساوى الضغط اللزم لرفع الماء من البئر ( عمق الماء بالمتر ) مضافا ألية الضغط اللزم لتشغيل شبكة الرى ( 1 ضغط جوى = 10 متر تقريبا أى الضغط الناشئ عن عمود مياة أرتفاعة 10,5 متر تقريبا ) .

موضوع: رد: المياه فى الطبيعة 2/2/2012, 16:19

مقال رائع وجميل

مع الشكر للمعلومات القيمة

موضوع: رد: المياه فى الطبيعة 2/3/2012, 14:10

شكرا لمرورك الكريم أستاذ عثمان
قال الله تعالى "وجعلنا من الماء كلّ شيء حيّ" صدق الله العظيم

موضوع: رد: المياه فى الطبيعة 2/3/2012, 14:21

معلومات قيمة جدا شكرا لك عزيزتي

» جمال الطبيعة الطبيعة مع لمسات بشرية صور طبيعية رائعة فن النحت بالأشجار والزهور
» مجلة الهندسة والفنون العدد75
» صنبور ذكى لتوفير المياه
» المياه الغازيه والسرطان
» مجلة الهندسة والفنون عدد خاص بالتقنيات الخضراء العدد123