كيفية حدوث تيارات المد والجزر وطرق حسابها

1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي

أ.د عادل رفقي عوض

KFAS

تيارات المد والجزر علوم الأرض والجيولوجيا

أ- عموميات: 

تتشكل تيارات المدّ والجزر بواسطة الجذب الثقلي لحركة القمر والشمس في المحيطات العميقة. ويعادل تأثير الشمس على تشكيل هذه التيارات تقريبا  من تأثير القمر.

في حالات موجات المد والجزر يتغير بشكل دوري مكان القمر النسبي إلى الشمس. في حالة القمر البدر (الكامل) فإن قوى الجذب للشمس والقمر تعمل معاً مشكلة تيارات عالية للمد والجزر التام. (Spring Tides). وفي هذه الحالة يكون الجذب الشمسي مؤازراً للجذب القمري.

في الربع الأول والثالث من القمر فإن قوة التجاذب المشتركة لكل من الشمس والقمر تتناقص وتكون تيارات المد والجزر أقل، وتشكل ما يسمى بالمد أو الجزر الناقص (neap tides) وفيها يكون جذب الشمس متعامداً مع جذب القمر.

 

إن تيارات المد التي تدفع المياه باتجاه الشاطئ تسمى بتيارات المد الفائضة. بينما يشكل تراجع المياه عملية الجزر.

وطالما كانت قوى التجاذب متناسبة طرداً مع عمق المياه فإن المدّ والجزر سيتولد في أعماق المحيطات ولهذا فإن التيارات المتشكلة في المناطق الساحلية والخلجان تكون هامشية قياساً بالذي يجزي في أعماق المحيطات.

إن ارتفاع الموجة المدية أو الجزرية في المحيط تكون فقط حوالي (2/1) متر. في حالة المعطيات المحلية فإن التحاليل المتجانسة أو المنسجمة سوف تسمح بالتنبؤ بارتفاع وانخفاض سطح المياه، ومثل هذه التنبؤات يمكن أن توجد في جداول المد والجزر المنشورة بشكل سنوي، ويفترض أن تعمم على كل المرافئ العالمية المهمة.

وعادة فإن العناصر نصف الدورية اليومية والغالبة تحصل مرة في حالة المياه المرتفعة (HW) ومرة في حالة المياه المنخفضة (LW) والتي تحصل كل 12.4 ساعة. وعلى كل حال فإن المد والجزر اليومي بمدة 25 ساعة يكون موجوداً.

 

ب- تيارات المدّ والجزر:

إن سرعة انتشار (انتقال) الموجه المدية أو الجزرية (C) تكتب نظرياً على الشكل التالي.

ويحدد طول الموجة بالعلاقة التالية:

حيث T مدة التيارات المدية (أو الجزرية) والمساوية تقريباً لـ 12.4 ساعة أو 44700 ثانية (الشكل رقم 2-2)

 

في حالة انتشار (انتقال) الأمواج المدّية بشكل حرّ فإن التيارات المدّية تتحرك باتجاه انتشار التيارات العالية (تيارات المدّ الفائضة) وفي الاتجاه المعاكس تتحرك بتيارات منخفضة (الجزر). إن مقدار سرعة التيارات المدّية – الجزرية تكون مساوية تقريباً للعلاقة:

حيث: H = ارتفاع الموجة المدّية (مجال التيارات المدّية والجزرية).

 

يلاحظ من العلاقة رقم (10) بأنها تصح فقط في حالة ظروف مثالية لبحر مفتوح.

إن التيارات المجهدة والتي تنتقل برحلة أفقية قصيرة وسريعة مع المياه ذهاباً وإياباً، تتصف بأنها تشكل تيارات فوضوية تذبذبية، مشكلةً العلاقة التالية:

ويلاحظ أن العلاقتين رقم (8) و (10) هما علاقتان نظريتان من الضروري تطبيقهما بحذر.

فعلى سبيل المثال فإن العلاقة رقم (10) لا يمكن أن تطبق لحساب سرعة التيارات المدية الأعظمية كتابع للعمق، ولكن إذا فعلنا فإن النتائج تكون تزايداً في السرعة باتجاه الشاطئ، وهذا أمر مغلوط.

القياسات تمت بواسطة مقياس مسجل التيارات على عمق معين من المياه وهي يمكن أن تطبق أيضاً على مناطق أخرى في أعماق مختلفة للمياه بطريقة تقريبية بتطبيق إحدى العلاقتين (5 أو 6) وبفرض أن التيارات سجلت عند موقع كان عمق المياه فيه "10"م فإن التقدير التقريبي للسرعة الوسطية للتيارات البحرية في موقع لا يتجاوز عمق المياه فيه "5"م سيكون:

 

نلاحظ نتيجة أخرى لتزايد المقاومة الهيدروليكية كلما تناقص العمق وهي تتعلق بنزعة التيارات المرتفعة (HW) إلى اكتساب سرعة أكبر عما هي عليه في حالة التيارات المنخفضة (LW).

يمكن أن يؤدي ذلك في المناطق الساحلية المنخفضة إلى توليد شبكة جريان معتبرة باتجاه التيارات المرتفعة.

إن شبكة التيارات المتولدة بوساطة المد والجزر في المناطق الساحلية المنخفضة تسمى بتيارات الانحراف (الانسياق) المتعلقة بالمد والجزر (Tidel drift current).

الشكل رقم (2-3) يوضح مبدأ ظهور تغيرات سرعة التيار في منطقة ساحلية منخفضة.

 

إن وجود تيارات الانحراف المدية الجزرية يعتبر عاملاً مهماً لتقدير توزيع الملوثات المصرفة في منطقة الشواطئ القريبة.

في المناطق المحددة (المحصورة) يمكن لتيارات المدّ والجزر أن تعطي دفعاً لتشكيل حركات حلزونية (الدوامات) مع الحركة الطبيعية للتيارات المائية في الاتجاه نفسه.

كما هو الحال في التيارات العالية في الأجزاء المنخفضة, ومع حركة التيارات المائية المعاكسة في الاتجاه المعاكس للمد والجزر في الأجزاء العميقة (الشكل رقم 2-4).

وكما هو الحال في كثير من بحار العالم حيث توجد جزر وأية عوائق أخرى عند مداخل الخلجان البحرية الصغيرة أو البحيرات الشاطئية فإن إمكانية تولد التيارات الدوّامة حول الجزيرة أو العائق واردة تماماً – كما هو موضح في الشكل رقم (2-4).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]