أثر اعتبارات تصميم المصبات البحرية على التأثير البيئي

1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي

أ.د عادل رفقي عوض

KFAS

تصميم المصبات البحرية على التأثير البيئي علوم الأرض والجيولوجيا

أ- موقع المصب البحري: ربما كان أهم عامل في دراسة التأثير البيئي لأنظمة الصرف البحري التي تنتهي بالمصبات البحرية هو الموقع المحدد للمصب.

في منطقة يمكن الوصول إليها بسهولة يجب أن يتوضع المصب في مكان ذي أدنى درجة من التحسس البيئي environmental sensitivity أي في البحر المفتوح بالمقارنة مع مصب النهر أو الخليج. إن نقطة أو نقاط الصب والطرح يجب اختيارها بحيث تبتعد عن التسبب بأي تأثير سلبي على مصادر الاستجمام والمحارات.

بالنسبة للأنظمة الضخمة الاقتصادية فان الطرح الاجمالي يجب تقسيمه إلى نظامين أو أكثر لتجنب تركيز مكونات مياه الصرف في نقطة تصريف واحدة.

 

ب- عمق التصريف: حيث تسمح طبوغرافية البحر الطبيعية فإن التفريغ يجب أن يكون على عمق 20م أو أكثر. ويعتبر هذا الشرط مهما لسببين رئيسيين:

أولاً: حيث توجد أعماق بـ 20م وأكثر توجد طبقات صخرية هامة في عمود ماء البحر وخاصة أثناء أشهر الصيف.

وحيث توجد مناطق التطبق في الكثافة density stratification بشكل كافٍ فإن مياه الصرف الممزوجة مع ماء البحر لن ترتفع إلى سطح البحر ولكنها تبقى غاطسة في موقع متوسط. وهذا ما يوضحه الشكل رقم "3-3" في الجزء الثالث.

 

إن كثافة مياه الصرف الصحي (متوسط القيمة 0.9995) أقل من كثافة البحر الطبيعية (متوسط القيمة 1.0258)، وإذا طرحت في بيئة بحرية خالية من ظواهر التطبق stratification فإنها سترتفع إلى السطح لتشكل فوقه حقلا.

وحيث توجد ظواهر التطبق، إذا امتزجت مياه الصرف الأقل كثافة بسرعة مع ماء قاع البحر الأكثر برودة/ الأكثر كثافة فإن الناتج سيكون أكثر كثافة في طبقة السطح.

ففي ظل مثل هذه الظروف وفي مكان ما من عمود ماء البحر فإن مزيج (ماء  الصرف/ ماء البحر) سوف يصادف ماءً بنفس الكثافة، ولن يكون له مجال آخر للارتفاع.

 

وهذه الحالة الأخيرة مرغوبة جدا إذا أنها وفي المكان الذي تحصل فيه لن يكون هناك مجال لتشكل حقل على سطح البحر، والمواد التي كانت سترتفع في غير هذه الحالة إلى السطح فوق منطقة الرذاذ فهي الآن ستبقى مغمورة إما لمدة غير محددة أو لفترة من الوقت كافية لحصول انتشار اخر من التيارات البحرية، وهذا يؤدي بدوره إلى تركيزات سطحية أقل بكثير لمياه الصرف الصحي المطروحة في البحر بواسطة المصبات البحرية.

إضافة إلى ذلك فقد أظهرت الدراسات (مرجع 7) أنه لدى طرح مياه الصرف الصحي التي تتضمن مواداً طافية مثل قطع فاكهة وغيرها في عمق 20م أو أكثر، فإن الضغط اللازم يعدّل مياه الصرف بحيث لا تطفو، بل تستقر في قاع البحر.

وهكذا فإن المخلفات الطافية التي لم تستبعد في نظام المعالجة الأولية لا تعد بذات أهمية من حيث التأثير الجمالي.

 

حـ – الأجزاء الرذاذة (diffusers) والانحلال الأولي (تخفيف التركيز dilution)

إن تخطيط وتصميم نظام ناشرات مياه الصرف بواسطة أجزاء رذاذة في نهاية المصبات البحرية يلاقي اهتماما خاصاً بسبب تأثيره الإيجابي العميق على البيئة. فليست هناك من فائدة تذكر غذا تم إنشاء مصب طويل بنظام ناشرات سيء.

حيث إن هذا الجزء الصغير من جهاز الأنابيب يعطي الحماية الفضلى للبيئة من خلال الوصول إلى الانحلال الأولي الأعظمي، لذا فان من أكثر العوامل أهمية والتي تؤثر في تصميم المصب والتي هي بالغالب تعود إلى تحكم المهندس الشمرف هو الانحلال الاولي.

إذا كان الجزء الرذاذ مصمما بالشكل السليم ومركبا بالشكل الصحيح فإنه يمكن الوصول إلى قيم عالية من التمدد او الانحلال الأولي، ونحصل على حقل مياه صرف غاطس تحت سطح الماء.

 

د- التيارات البحرية

من أكثر الأمور أهمية في تخطيط المصبات البحرية الإلمام الكامل بتحركات التيارات البحرية. يجب قياس التيارات في جميع فصول السنة وفي أعماق متنوعة لتطوير المعلوات اللازمة لتحليل الدوران الساحلي العام (general coastal circulation) وعلم حركة المياه hydrodynamics.

ولتحديد الانحلال الأولي بما في ذلك اعتبارات بقاء حقل مياه الصرف الصحي تحت الماء وللتنبؤ بانحلال الملوثات في الحقل البعيد وانتقالها، وباختصار للتنبؤ باحتمالات تأثيرات حقل الصرف الصحي على البيئة البحرية.

يجب تحديد التيارات في الأعماق المختلفة, وكذلك مواقعها للتمكن من الوصول إلى التقديرات الصحيحة فيما يتعلق بالانحلال, وتوضع حقل الصرف الصحي تحت سطح مياه البحر وانتقاله.

 

فعلى سبيل المثال, عند الخروج من الرذاذ الموجود في قاع البحر فإن مياه الصرف ترتفع نتيجة قابليتها للطفو وتمتزج مع ماء البحر لتشكل حالة حالة تشبه القمع (plume) من مزيج مياه الصرف وماء البحر وهذا المزيج سيصل إلى التوازن عند نقطة ما خلال الارتفاع العمودي.

وللتنبؤ بالانحلال (التمدد) والغوص لا بد أن تكون لدينا معرفة بسرعة التيارات في الارتفاع الشاقولي vertical intercept من أرض البحر إلى المستوى الأعظمي للارتفاع.

وبعد هذا الانحلال الأولي فإن حقل مياه الخليط من مزيج ماء الصرف وماء البحر سينتقل آخذاً شكلاً قمعياً مع التيارات الموجودة عند نقطة الارتفاع الأعظمي (راجع الانتشار في الحقل البعيد من الجزء الرابع), ولاتجاهات التيارات وانتقالها نحو خط الشاطئ أهمية خاصة حيث يظهر التأثير على الاستخدامات المفيدة مثل النشاطات الاستجمامية وجمع المحار.. الخ .

يجب أن يكون طول المصب كافياً لتأمين الوقت الكافي للتخلص من العوامل الملوثة الممكنة, والتي قد تكون موجودة في مياه الصرف الصحي.

 

ويجب قياس التيارات البحرية في جميع الفترات الهامة من السنة للوصول إلى القيمة الصحيحة للسرعة التصميمية للتيار المتجه نحو الشاطئ.

إن قياس سرعة التيار اللازمة لتحديد طول المصب, تتعلق بالفترة الزمنية التي يتطلبها انتقال الملوثات من النافورة (مخرج مياه الصرف من الجزء الرذاذ) إلى مياه الشاطئ, وسرعة التيار هذه يجب ألا تزيد عن 20% من فترة انتقال الملوثات إلى الشاطئ .

عملياً فإن هذه الحالة تصح لحالة المعيار الجرثومي ب1000MPN /100مل مثلاً بحيث لا نتجاوز نسبة 20% من الفترة الزمنية.

إن المعيار الجرثومي (COLIFORM) النموذجي لمنطقة حماية مياه البحر المستخدمة للاستجمام موجود في ولاية كاليفورنيا ـــ الولايات المتحدة الأمريكية حيث من المطلوب إبقاء قيم ال ( COLIFORM) الاجمالية النهائية تحت 1000MPN  /100مل ل80% من الوقت على الأقل.

 

وللتوافق فيما بين تراكيز الCOLIFORM الناتجة عن المصب البحري والمعيار المطلوب, يتم اختيار قيمة اتجاه سرعة تيار نحو الشاطئ لتقابل قيمة الاحتمال المحددة, أي سرعة تيار محددة باتجاه الشاطئ لا تزيد عن 20% من الفترة الزمنية.

ومع أن هذا العامل يتغير حسب الموقع, فاعتماداً على جملة ملاحظات في العديد من الأنظمة في البلدان الصناعية والنامية يمكن الاستنتاج إن الاتجاه المناسب للسرعة نحو الشاطئ سيكون ضمن المدى من 0,12 إلى 0,2 متر بالثانية ومن 432 إلى 720 متر بالساعة.

بالنسبة لفترة الانتقال لحقل مياه الصرف الصحي حتى الشاطئ المقدرة عادة بحدود 3-6 ساعات, فإنه ينصح أن يكون طول المصب الفعال من 2000 إلى 3300 متر.

مع السماح بمنطقة استجمام شاطئية بعرض 300م فإن إجمالي طول المصب يجب أن يكون من 2300 إلى 3600م إضافة إلى طول الجزء الرذاذ (diffuser) كما يظهر في الشكل (6-2).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]