لجنة الزراعة و الري

حصاد مياه الأمطار والسيول Harvesting rain and Flood Water

الدكتور المهندس كنعان عبد الجبار أبو كلل _ مهندس استشاري

عضو لجنة الزراعة والري ، المنتدى العراقي للنخب والكفاءات

المقدمة :

تشكل ندرة المياه وتناقصها هاجسا كبيرا يحد من تنفيذ الخطط والبرامج المائية .وقد اثر ذلك على رفاهية المواطن وصحته وبيئته , حيث  تعتبر معدلات هطول الأمطار من اكثر الموارد الطبيعية اهمية في البيئات     في كثير من البلدان في الوطن العربي وفي المناطق الجافة وشبه الجافة , حيث تنعدم الأنهر دائمة الجريان او في المناطق التي تعاني من شحة في مواردها المائية التقليدية وتشكل الاستفادة من تجميع مياه الأمطار التي غالبا ما تهطل فيها خلال اشهر قليلة من السنة , وتزداد اهميتها في المناطق التي تنعدم او تقل فيها مصادر اخرى كالمياه الجوفية او المياه المنقولة وتصبح في هذه الحالة الوسيلة الأكثر جدوى لتأمين حياة الأنسان والحيوان والنبات .وتعد عملية حصاد المياه مفتاح استخدام مياه الأمطار على نحو افضل لغايات زراعية فهي تشكل زيادة في كمية المياه المتاحة في وحدة المساحة المحصولية, وتقلل من تأثير الجفاف ,

نظرا الى ان المياه هي من العوامل المقيدة في الزراعة , وخاصة في المنطقة العربية ,  يمكن ان يكون حصاد مياه الأمطار الحل لتزويد القطاع بمصدر اضافي للمياه . فهي تكنولوجيا تسمح بتجميع المتساقطات من اي سطح مناسب لتخزينها بغية استخدامها في وقت لاحق او استخدامها مباشرة في الزراعة او الاستخدامات المنزلية او حتى لتوفير مياه الشرب للإنسان والحيوان اذا تمت معالجتها على النحو الصحيح . وقد ثبت ان حصاد مياه الأمطار له اثار ايجابية على البيئة من خلال الحفاظ على الموارد المائية , والحد من الاستغلال المفرط لمصادر المياه التقليدية ,  والحد من تآكل التربة وتدهورها , بالإضافة الى الفوائد الاجتماعية والاقتصادية لأنه يقلل فاتورة المياه للمستهلك . وتوجد عدة انظمة لحصاد مياه الأمطار حسب نوع المستجمعات المائية وحجمها وطريقة تخزين المياه . كما وان تطبيقها يمكن ان يكون بسيطا جدا على المستويين المنزلي والتجاري , ولاسيما في قطاع الزراعة لأغراض  الري او لتوفير مصدر اضافي للمياه .

 

تأريخ حصاد مياه الأمطار :

التاريخ القديم :

1 – حوالي القرن الثالث الميلادي , استخدمت المجتمعات الزراعية في باكستان وافغانستان وايران والهند حصاد مياه الأمطار لأغراض الري .

2 – تستخدم الفليبين مياه الأمطار المحصودة لمصاطب الأرز منذ الاف السنين .

3 – في صحراء النقب في فلسطين تم جمع الجريان السطحي من سفوح التلال وتخزينه في صهاريج لاستخدامها  في الزراعة والأغراض المنزلية منذ قبل عام 2000 قبل الميلاد .

4 – بنى الرومان القدماء صهاريج تحت الأرض وبهذه الطريقة يمكن تقليل كميات فقد المياه بسبب التبخر وحماية المياه المحصودة من التلوث .

5 – حوالي 4500 سنة قبل الميلاد استعملت تقنية حصاد مياه  الأمطار كطريقة ري من قبل سكان أور

( العراق حاليا ) .

6 – اكبر خزان في العالم هو صهريج البازيليك في اسطنبول / تركيا لخزن مياه الأمطار المحصودة , تم بناؤه تحت اشراف القيصر جستنيان ( 527-565 ) ميلادية .

 

تطور حصاد مياه الأمطار  Water Harvesting  Development :

1 – لقد تطورت استعمالات تقنيات حصاد المياه حاليا حيث استعملت اولا في استراليا وحاليا استخدمت لأغراض مياه الشرب والأستعمالات المنزلية والثروة الحيوانية ومشاريع ري وتغذية المياه الجوفية .

كذلك تم استعمالها في كل من الصين والبرازيل والولايات المتحدة الأمريكية والمكسيك واليابان وفيجي . وفي عام 1980 استخدمت في تايلند , حيث تم بناء خزانات لخزن 10 ملايين متر مكعب من مياه الأمطار المحصودة في شمال وشرق تايلند .

2 – تم في عام 1970 تطوير تقنية جديدة لتجميع مياه الأمطار حيث تم تخزين مياه الأمطار في احواض مختلفة الأحجام وتم استخدام طبقة رقيقة من الطين الأحمر لتبطين قاع البرك لمنع التسرب وزرعت الأشجار حول البرك لمنع التبخر المفرط ,حيث تم بناء اكثر من 40000 من هذه الأنظمة في هضبة اللوس في الصين .

3 – في ولاية تاميل نادو في الهند , اصبح الزاميا حصاد مياه الأمطار لكل مبنى لتجنب نضوب المياه الجوفية ,لقد اثبتت نتائجها الممتازة في غضون خمس سنوات ارتفاعا بنسبة 50% في مستوى المياه الجوفية وتحسنت جودة المياه بشكل كبير .

 

حصاد مياه الأمطار في العراق عبر التاريخ :

يعتقدان تقنيات حصاد مياه الأمطار نشأت في العراق , مهد الزراعة , منذ اكثر من 5000 عام . لدى الشعب العراقي تأريخ طويل في اعتراض المياه وجمعها وتخزينها , تتجلى في مهاراتهم في حصاد المياه من خلال بعض التقنيات التي لاتزال قيد التشغيل حتى اليوم , والبعض الآخر تشهد عليه الأنقاض التي لاتزال باقية . ومن امثلة ذلك ؛

1 – سهاريج , صهاريج اسم محلي يطلق على كهف يخزن فيه ماء الجريان السطحي , من خلال هذه التقنية , يتم اعتراض جريان مياه  الوادي وتوجيهه الى كهف قريب . عرف ذلك في القرن الخامس .

2 – الكهاريز : يعود تأريخها الى الفترة الأشورية في العراق ( 1300-600 قبل الميلاد ) . الهدف من هذه التقنية هو اجبار المياه الجوفية على التدفق من سطح الأرض بنفس المسافة الى اسفل المنحدرات وعلى نطاق واسع , كما في السليمانية وكركوك واربيل وسنجار .

3 – نظام الفياضة  Fayadah system : المنطقة المسطحة للوادي التي يتم جمع المياه فيها تسمى محليا مثلا وادي تبال في الصحراء الغربية .

4 – خبرات  Khabrat : هو نوع من البرك الاصطناعية التي من خلالها يتم جمع مياه الأمطار في المواقع المنخفضة , ومن الأمثلة على ذلك مثلا بركة حصاد المياه التي تم تطويرها بالقرب من واحة على بعد 160 كيلومتر على طول الطريق الدولي السريع بين العراق والأردن .

5 – السدود الصغيرة : وهي حكومية تم  بنائها لتقطع الوديان في منطقة الصحراء الغربية ومثال على ذلك سد الرطبة وسد ام الطرفات وسد شبيجة وغيرها .

54

مفهوم حصاد المياه :

تعريف حصاد المياه : تعرف عملية حصاد مياه الأمطار والسيول بأنها تلك التقنية التي تستخدم في حجز وتخزين مياه الأمطار والسيول في فترات سقوطها بطرق تختلف باختلاف الغاية من تجميعها ومعدلات هطولها واعادة استخدامها عند الحاجة اليها سواء للشرب او للري او لتغذية المياه الجوفية .

ان حصاد مياه الأمطار هي جمع وادارة مياه الفيضانات او جريان مياه الأمطار لزيادة توافر المياه للاستخدام المنزلي والزراعي وكذلك دعم النظام البيئي .

وتستخدم تقنيات حصاد المياه عادة في المناطق التي يبلغ متوسط سقوط الأمطار فيها عادة اكثر من 200 ملمتر .

وكما ذكر اعلاه يشير حصاد المياه الى جمع وتخزين مياه الأمطار وايضا الأنشطة الأخرى التي تهدف الى حصاد المياه السطحية والجوفية , ومنع الخسائر من خلال التبخر والتسرب وجميع الدراسات الهيدرولوجية الأخرى , التي تهدف الى الحفاظ على الموارد المائية المحدودة واستخدامها بكفاءة مثل مستجمعات المياه . بشكل عام , حصاد المياه هو نشاط الجمع المباشر لمياه الأمطار , يمكن تخزين مياه الأمطار المجمعة للأستخدام المباشر او اعادة شحنها في المياه الجوفية . ولم يحظ مفهوم تجميع مياه الأمطار في السابق الا بالقليل من الاهتمام خاصة لأغراض مياه الشرب في المشاريع الكبيرة التي تمول من قبل المانحون , ولكن في الآونة الأخيرة مع تزايد الضغط على موارد المياه المتاحة ظهر اهتمام متجدد .

تتضمن عملية تجميع مياه الأمطار جمع مياه الأمطار وتخزينها بمساعدة انظمة مصممة بشكل مصطنع تتدفق المياه بشكل طبيعي او مناطق مستجمعات من صنع الأنسان مثلا على السطوح ,والهياكل , وسطح الصخور , ومنحدرات التلال , والأراضي التي تم تسويتها واصلاحها بشكل سطح مصطنع غير نفاذ او شبه نفاذ .

تلعب عدة عوامل دورا حيويا في كمية المياه التي يتم حصادها , بعض هذه العوامل هي :

– كمية الجريان السطحي .

– مميزات المستجمعات المائية .

– التأثير على البيئة .

– توفر التقنية.

– سعة الخزانات  .

– انواع الأسطح ومنحدرها وموادها .

– تواتر وكمية ونوعية هطول الأمطار .

– السرعة والسهولة التي تخترق بها مياه الأمطار باطن الأرض لإعادة تغذية المياه الجوفية .

 

مكونات نظام حصاد مياه الأمطار والسيول :

1 – مستجمع المياه ( منطقة حجز المياه ) Catchment area :

ويقصد بها حجز المياه بشكل مؤقت تمهيدا لنقلها الى منطقة التخزين , وهو السطح الذي يتلقى المتساقطات ويسمح بتجميع جريان مياه الأمطار بواسطة حوض ترشيح او نظام تجميع وتحويله لاحقا الى الاستخدام النهائي . ويمكن ان يكون مستجمع المياه اي سطح يتلقى المتساقطات مثل التربة والصخور وسطح منشأة (مبنى , منزل , مزرعة , والطرق , وظل الشجر , والأغطية البلاستيكية وغيرها ).

2 – نظام النقل او التصريف :Conveyance system:

حيث تتطلب انظمة حصاد المياه في بعض الأحيان نقلها من منطقة الحجز الى منطقة التجميع عن طريق قنوات او اخاديد , ويتكون النظام من المرازيب او انابيب التصريف او الأنابيب او القنوات الترابية التي تجمع المياه من المستجمع المائي وتوصلها للاستخدام النهائي او الخزان .

3 – نظام التخزين Collection device  :

وهو المكان الذي تحتجز به المياه من وقت جمعها وحتى استخدامها .وتختلف احجام هذه الأماكن تبعا لكمية الهطول المطري السنوي . وهذه الخزانات هي مثل خزان ماء او بركة او سدود صغيرة او خزانات بلاستيكية او حفر تحت الأرض او خزانات خرسانية وغيرها , حيث يتم تخزين مياه الأمطار المجمعة لاستخدامها في وقت لاحق . ويمكن ان تكون خزانات التخزين موجودة فوق او تحت الأرض .

4 – نظام المعالجة Treatment System  :

يمكن ان تختلف المعالجة بشكل كبير تبعا للاستخدام النهائي للمياه وجودتها المطلوبة . ويمكن ان تكون المعالجة من خلال مرحلة فلترة بسيطة , او مرحلة ترسيب داخل الخزان او ترشيح , او تعقيم المياه او غيرها من طرق المعالجة .

5 – نظام التوزيع Distribution System :

يشمل هذا النظام التوصيلات والقنوات وخطوط الأنابيب والمضخات اللازمة لتوصيل المياه من الخزان الى نقطة الاستخدام .

6 – المنطقة المستهدفة :

هي نقطة الاستخدام النهائي للمياه المجمعة ( الاستخدام المنزلي والمحاصيل المزروعة والحيوانات ..الخ).

 

العوامل المؤثرة على كميات الحصاد المائي :

من العوامل المؤثرة بشكل رئيسي على كميات تخزين مياه الأمطار مايلي :

ا- خصائص سطح التربة  , ب – نوع التربة  , ج – خصائص الهطولات المطرية

أ –  خصائص سطح التربة :

تؤثر خصائص سطح التجمع بشكل مباشر على كمية ومعدل المياه المخزنة من خلال العوامل التالية :

1 – الميل : عند اختيار منطقة الحجز يجب ان لايتجاوز ميل سطح الحجز بمقدار 5% وفي حالة زيادة الميل عن ذلك سوف يؤدي الى عمليات انجراف التربة .

2 – طول السطح : يؤثر طول السطح (التربة ) بشكل مباشر على مساحة سطح التخزين وعلى الفترة الزمنية اللازمة للتخزين .

3 – الغطاء النباتي : يؤثر الغطاء النباتي من خلال :

– يزيد من الناقلية الهيدروليكية .

– يزيد من ظهور ظاهرة البقع المائية وبالتالي تزيد عملية التبخر .

– تشكل حواجز امام المياه وبالتالي زيادة كمية الماء المتبخر .

ويمكن ان تساهم عمليات رص التربة على تحسين عملية حصاد المياه بشكل ملحوظ وبتكلفة قليلة.

 

ب – نوع التربة :

يؤثر نوع التربة التي تتساقط عليها الأمطار على كمية المياه المحجوزة ويلعب قوام التربة دورا رئيسيا في ذلك , فقوام التربة يؤثر على معدل الأرتشاح والناقلية الهيدروليكية للتربة حيث التربة الرملية والحصوية يزيد فيها معدل الأرتشاح مقارنة بالتربة الطمية والطينية . كما ان وجود فراغات (مسام ) وبقايا جذوع الأشجار يؤثر على عملية الأرتشاح .

 

ج – خصائص الهطولات المطرية :

تؤثر خصائص الهطولات المطرية بشكل رئيسي او اساسي على معدلات الأرتشاح وبالتالي على كمية المياه المحجوزة . ومن اهم خصائص الهطولات المطرية ما يأتي :

1- كمية الهطولات Rainstorm amount  :

ويقصد بها كمية الهطولات المطرية لمرة واحدة خلال فترة زمنية معينة والتي تحدث بشكل متتابع في منطقة حجز معينة وتقاس بالملمتر ماء . ومع زيادة كمية الهطول المطري تزداد رطوبة التربة ويمكن ان تتحول فيما بعد الى مياه مخزنة .

2 – شدة هطول المطر Rain Intensity  :

ويقصد بها كمية الهطل المطري في مدة معينة وتقاس بالملمتر ماء لكل ساعة وذلك خلال فترة زمنية معينة .وعادة ما تكون شدة الهطل قليلة في البداية ثم تزداد مع الزمن .فاذا ما تجاوزت شدة الهطل معدل الترشيح فان ذلك يزيد من امكانية حصاد المياه .

3 – توزيع الهطولات المطرية Rainstorm Destribution :

يتأثر توزيع الهطولات المطرية بوجود رطوبة مسبقة في تربة مكان حجز الماء . وغالبا ما يحدث ذلك عند الفترات المطرية المتباعدة على ارض جافة مما يسبب تسرب هذه المياه خلال الشقوق وبالتالي نقص كمية المياه المحجوزة بها .

 

فوائد نظام حصاد مياه الأمطار :

  • اقل تكلفة .
  • يقلل من الطلب على المياه .
  • يساعد في تقليل فاتورة الماء .
  • يقلل من الحاجة الى المياه المستوردة .
  • يعزز ترشيد استهلاك المياه والطاقة .
  • يحسن نوعية وكمية المياه الجوفية .
  • لا يتطلب نظام ترشيح لري الأرض الطبيعية ( landscape ).
  • هذه التقنية بسيطة نسبيا وسهلة التركيب والتشغيل .
  • يقلل من تآكل التربة وجريان مياه الأمطار والفيضانات وتلوث المياه السطحية بالأسمدة والمبيدات الحشرية والمعادن وغيرها من الرواسب .
  • مصدر ممتاز لمياه الري بدون مواد كيمياوية واملاح مذابة وخالية من جميع المعادن

فيها .

  • في مناطق شبكات الصرف المشتركة يكون خفض مستوى الجريان السطحي مهم جدا لتخفيض الضغط على محطات الصرف الصحي والقدرة الاستيعابية لها وخصوصا في اوقات الذروة التي يكون مستوى الهطول أعلى ما يمكن .

عيوب نظام حصاد مياه الأمطار:

بالإضافة الى الفوائد العظيمة , فان نظام حصاد مياه الأمطار فيه القليل من العيوب مثل عدم التنبؤ بالسقيط المطري , عدم توفر نظام التخزين المناسب .

المدرجة ادناه هي بعض عيوب حصاد مياه الأمطار :

  • تتطلب صيانة دورية .
  • يتطلب بعض المهارات الفنية لنصبها ( للتثبيت ) .
  • يمكن لمحدودية هطول الأمطار وعدم هطولها ان تحد من امدادات مياه الأمطار .
  • اذا لم يتم نصبها وتثبيتها بشكل صحيح , فقد يجذب البعوض والأمراض الأخرى التي تنقلها المياه .
  • احد العوائق المهمة لنظام حصاد مياه الأمطار هو حدود التخزين . حيث يتطلب بان تكون السعات التخزينية المستعملة في النظام كبيرة بما يكفي لسد الاحتياجات اليومية للمياه في مواسم الجفاف .

طرق تجميع مياه الأمطار :

اولا – حصاد مياه الجريان السطحي  Surface Runoff Water Harvesting   :

يعتبر حصاد مياه الجريان السطحي امرا شائعا في المناطق الحضرية . انها عملية جمع وحفظ ومعالجة وتخزين مياه الجريان السطحي للاستخدام الحالي والمستقبلي .قد يجمع هذا النهج الكثير من الماء بشكل فعال اذا تم تطبيق التقنية الصحيحة . ومع ذلك, حيث يمكن ان تحتوي  مياه الجريان السطحي على ملوثات معينة , يجب ايضا اجراء معالجة مناسبة .

فوائدها :

  • يمكن جمع المياه باستخدام هذه التقنية للري والاستخدام الزراعي .
  • يمكن استخدام المياه التي يتم جمعها بشكل فعال لإنتاج سلع اخرى ودعم مستلزمات الحياة .
  • هذه الطريقة لتجميع مياه الأمطار صديقة للبيئة .
  • يمنع المياه العذبة من التبخر في المحيطات والبحار .

 

ثانيا – حصاد مياه الأمطار على الأسطح  Rooftop Rainwater Harvesting  :

انها تقنية لجمع مياه الأمطار من مصدرها . ينطوي الحصاد على الأسطح على جمع مياه الأمطار من سطح المنزل او المنشآت الأخرى باستخدام السقف كمستجمعات المياه

اما انه قد يتم توجيهه الى نظام اعادة شحن اصطناعي ا  لى  المياه الجوفية ا و يمكن الاحتفاظ به في خزان  بشكل. اذا تم استخدامها بشكل صحيح , فهذه الاستراتيجية تكون اقل تكلفة ومفيدة للغاية .( كمثال بان الأمطار التي تسقط على سطح وبعمق بمقدار 2.54 سنتمتر وكانت مساحة السطح السكني مقدارها 185 متر مربع تولد 4.57 متر مكعب  من المياه التي يمكن اعادة استخدامها ).

ولحساب كميات المياه  الشهرية التي يمكن جمعها من حصاد الأمطار تستعمل العلاقة التالية :

الكمية الشهرية لمياه الأمطار التي يتم جمعها    =

= مساحة المستجمع المائي ( مساحة السطح ) بالأقدام المربعة× الهطول المطري الشهري (بالبوصة) × عامل تحويل × عامل الجمع

عامل الجمع :  عامل الجمع هو عامل يتم تطبيقه على اجمالي امكانية الحصاد الشهري لحساب الخسائر في النظام . يوصى في دليل تكساس الأمريكي حول حصاد مياه الأمطار باستخدام قيمة 75% و90% , اعتمادا على مدى كفاءة نظام حصاد مياه الأمطار في جمع الأمطار.

 

عامل  التحويل  : هو عامل قيمته 0.62  يستخدم لتحويل اجمالي كمية المطر (بالبوصة) التي تسقط على مساحة السطح الى اجمالي جالونات ( Gallons  ) من الإمكانية المحصودة من الأمطار .

ثالثا – مستجمعات المياه على السطح  Rooftop ( Catchment ) :

في حصاد مياه الأمطار , يعمل السطح كمستجمعات المياه . المستجمع , او السطح الذي تسقط فيه مياه الأمطار مباشرة , هو جزء من نظام حصاد مياه الأمطار الذي يمتص الأمطار على الفور . قد تكون شرفات المباني او اسطحها بمثابة مستجمعات المياه . باختصار , تعمل مستجمعات المياه كمصدر للأنظمة للمياه .

استنتاجات بخصوص الموارد المائية في العراق وتنمية الموارد المائية غير التقليدية :

مما جاء اعلاه ولكون ان العراق يعاني من تناقص حاد في موارده المائية , بسبب السياسات  التعسفية  التي تتبعها دول الجوار بخصوص الملف المائي وعدم الأعتراف بحقوقنا وحصصنا المائية من قبل تركيا بالنسبة لنهري دجلة والفرات وكذلك الحال مع ايران بالنسبة لحقوقنا معها بالنسبة للأنهر والوديان الموسمية الحدودية المشتركة معها , مما يتطلب من الجهاتن المسؤولة عن ادارة الموارد المائية العراقية اعداد برامج عملية وتنفيذ هذه البرامج على الأرض فيما يخص تنمية الموارد المائية غير التقليدية ومنها استثمار المياه المالحة في المصب العام والمبازل الرئيسية الأخرى وكذلك استثمار مياه الصرف الصحي بعد معالجتها وتدويرها واقامة السدود الصغيرة على الوديان الموسمية , وحيث ان كميات كبيرة من مياه الأمطار الموسمية تهدر ولايتم الأسنفادة منها وتسبب فيضانات في المدن الرئيسية وفي مناطق عديدة من البلاد وكما حدث هذا العام وفي الأعوام السابقة مما يتطلب وقفة جدية من قبل الجهات المعنية بالموارد المائية لوضع برامج تفصيلية واعداد دراسات مفصلة لأستثمار موارد المياه الغير تقليدية المهدورة ووضعها قيد التنفيذ , مع ضرورة تحسين ادارة الموارد المائية في العراق ووقف الهدر في المياه  والأستمرار بكل جدية وباصرار للحصول على حقوقنا المائية من دول الجوار وهي دول المنبع واعادة النظر في طرق الأرواء لدينا والأتجاه الى طرق ري مرشدة للمياه وتحسين ادارة المنظومات المائية بما فيها السدود والخزانات .

واقترح استحداث ادارة خاصة لتتولى دراسات وتنمية الموارد المائية غير التقليدية ووضع برامج لتنفيذه قبل فوات الأوان حيث سبقتنا العديد من الدول العربية والمجاورة لنا في هذا المجال .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى