الموازنة المائية

الدكتور المهندس كنعان عبد الجبار أبو كلل _ مهندس استشاري

عضو لجنة الزراعة والري ، المنتدى العراقي للنخب والكفاءات

المقدمة :

تقدر مياه الكرة الأرضية بحوالي 1.46 مليار كيلو متر مكعب ومن هذه الكمية يتبخر سنويا ما يقرب من 520 الف كيلو متر مكعب , اي بنسبة تصل الى حوالي 0.037 % من مجموع مياه الكرة الأرضية , ترجع هذه المياه مرة اخرى الى سطح الأرض على هيئة تساقطات بأشكالها المختلفة , ولذا لم يتغير منسوب مياه الكرة الأرضية في البحار والمحيطات خلال تلك العملية . غير ان كمية المياه المفقودة والواردة تختلف باختلاف مكونات سطح الأرض ومساحتها .

مفهوم ميزانية المياه water budget means :

 ينص قانون توازن المياه على ان التدفقات الى اي نظام او منطقة مائية تساوي التدفقات الخارجة بالإضافة الى التغيير في التخزين خلال فترة زمنية . في الهيدرولوجيا , يمكن استخدام معادلة توازن الماء لوصف تدفق الماء داخل وخارج النظام المائي . يمكن ان يكون النظام واحدا من عدة مجالات هيدرولوجية او مائية , مثل عمود من التربة او حوض تصريف او منطقة ري او مدينة . يمكن ان يشير توازن الماء ايضا الى الطرق التي يحافظ بها الكائن الحي على الماء في الظروف الجافة او الساخنة . غالبا ما تتم مناقشته في اشارة الى النباتات او المفصليات , التي لديها مجموعة متنوعة من آليات الاحتفاظ بالمياه .

الميزانية المائية هي اداة هيدرولوجية تستخدم لقياس تدفق المياه داخل وخارج النظام المائي بمعنى آخر , هو عبارة عن حساب لجميع المياه المخزنة والمتبادلة على سطح الأرض ( الأنهار والبحيرات ) , والتحت السطحية ( طبقة المياه الجوفية والمياه الجوفية ) والغلاف الجوي ( هطول الأمطار والتبخر ) .

المفهوم الكامن وراء ميزانية المياه هو ان معدل تغير المياه المخزنة في منطقة ما يتم موازنته بكمية ومعدل تدفق المياه الى تلك المنطقة وخارجها, يستخدم هذا المفهوم من قبل المهندسين الهيدرولوجيين لتشكيل الأساس الفعال لاستدامة الموارد المائية والإدارة والتخطيط البيئي .

يمكن التعبير عن ميزانية المياه بعدة طرق ودائرة المسح الجيولوجي للولايات المتحدة الأمريكيةUSGS تعرف الميزانية المائية لمستجمعات المياه الصغيرة على النحو التالي :

P + Qin = ET + CHANGE IN QUANTITY OF WATER STORED + Qout

حيث ان :

ET  – كمية التبخر النتحي من التربة والمياه السطحية والنباتات .

Qout – مجموع المياه الخارجة من مستجمع المياه .

Qin   – مجموع المياه الداخلة الى مستجمع المياه .

P   – مجموع السقيط المطري .

ملاحظة : ان جميع الكميات هي بوحدات الحجوم (متر مكعب ) او وحدات العمق ( ملم ) فوق مساحة معلومة .

في حين ان ميزانية المياه هي مفهوم بسيط نسبيا , الا انها ضرورية لحساب وتقييم موارد المياه المتاحة للاحتياجات البشرية والبيئية . لذلك من المهم للمهندسين وصناع القرار ان يفهموا هذه الأداة .

يمكن استخدام التغيرات في ميزانية المياه في منطقة معينة بمرور الوقت لتقييم آثار الأنشطة البشرية وتغير المناخ على موارد المياه الحالية . ايضا , من خلال مقارنة ميزانيات المياه من مناطق مختلفة , يمكن للباحثين تحديد تأثير العوامل , مثل الغطاء النباتي والجيولوجيا وظروف التربة على الدورة الهيدرولوجية .

كيف يتم استخدام ميزانيات المياه في المشاريع الهندسية :

من حيث المشاريع الهندسية واسعة النطاق , تعتبر ميزانيات المياه ضرورية لتحليل وتصميم الخزانات والسدود وانظمة آبار المياه الجوفية . في حين ان هذه الأنظمة جزء لا يتجزأ من البنية التحتية لإمدادات المياه في المنطقة ( تجهيز المياه ) , فمن المعروف ان لها اثارا سلبية على النظم البيئية المائية والطبيعية .

عند تقييم هذه البنى التحتية يجب اخذ العديد من العوامل في الاعتبار , على سبيل المثال , هل فوائد هذه الأنظمة تفوقها الآثار السلبية عل البيئة المحيطة ؟ هل ستؤثر العمليات على صحة النظم البيئية الواقعة على ضفاف الأنهر؟ كيف سيؤثر سحب المياه الجوفية على المياه السطحية والكائنات الحية التي تعتمد عليها ؟.

ان موازنات المياه التفصيلية هي في الأساس لاتخاذ قرارات مستنيرة في التصميم والهندسة والإدارة لمعالجة القضايا المذكورة اعلاه . سينظر المهندسون الهيدرولوجيون عادة في العديد من المعايير , بما في ذلك معدلات هطول الأمطار ومعدلات المناخ والتبخر والجيولوجيا والغطاء النباتي ومعدلات تصريف الجداول من بين عناصر اخرى , لتحديد جدوى مشاريع البيئة التحتية المائية . ولغرض عمل الموازنة المائية في المستقبل , من المستحسن مراعاة الديناميكية السنوية للطلب على المياه , والموارد المائية وحركتها السنوية للموازنة المائية طويلة الأمد وخصائصها المساحية , والتمييز بين المناطق الهيدرولوجية والاقتصادية والطبيعية .

كيفية اعداد الموازنة المائية لحوض النهر :

تعتمد الموازنة المائية على مقارنة الإيراد المائي بالمتطلبات ويتطلب الأمر التقييم المستمر للموارد المائية ورصد تغيراتها وتغيرات الطلب عليها , وفي ضوء ذلك سيتم وضع سياسة مائية سليمة تعتمد على التخطيط للمتطلبات بما يتلاءم مع الإيراد المؤمن من المياه .

في كل نظام بيئي يتطلب حساب توازن المياه في الدورة الهيدرولوجية بتقديرات دقيقة للعمليات المختلفة ومكونات تدفقات المياه . لتلبية هذه الحاجة , يحتاج اولا الى مناقشة مفهوم الدورة الهيدرولوجية والتوازن المائي على مستويات مختلفة ( من الأرض الى العالمية –القارية ) , يتم تحليل مكونات –تدفقات الدورة الهيدرولوجية , مع التركيز بشكل خاص على الغلاف الجوي , المياه السطحية والجوفية : اخيرا , يتم تقديم نظرة عامة على الأساليب المختلفة لحساب توازن الماء, بما في ذلك طرق القياس في الموقع وكذلك النمذجة الهيدرولوجية .

 الموازنة المائية المناخية :

يطلق على مصطلح الموازنة المائية المناخية على العلاقة الكمية بين التساقط وكمية التبخر النتحي لمعرفة الفائض او العجز المائي , وتتأثر الموازنة بشكل اساسي ببعض العناصر المناخية وخاصة كمية التساقط ودرجات  الحرارة التي من خلالها يمكن معرفة مقدار التبخر وخاصة بالطرق الرياضية ويربط القسم الأكبر من احتياجات المحاصيل الزراعية .  

 

ان معرفة وتحليل  الموازنة المناخية لمنطقة الدراسة تفيد في تحديد فترات الفائض والعجز المائي في الجانب الزراعي اعتمادا على المعدلات الشهرية لدرجات الحرارة العظمى والصغرى ومعدل سرعة الرياح وعدد ساعات الشمس المشرقة .يعطي منهجية في امكانية التوصل لتقدير الاحتياج المائي الفعلي والنظري والرطوبة النسبية وتطبيق برنامج الاحتياجات المائية الاحتياجات للمحاصيل الزراعية اعتمادا على المعطيات المناخية وقيم معامل المحصول تسهم في تحديد خصائص المنطقة وبالتالي تقدير كمية المياه بطرائق رياضية لاحتساب احتياجات الري الصافية والكلية وصولا الى تحديد كمية المقنن المائي وبالتالي يساعد في تقليل اختلال التوازن بين الحاجة للمياه والمتوافر منها لتخطيط  الإدارة المثلى لمياه الري وتقييم الإنتاج في ظل الظروف المطرية المتغيرة .