النماذج الرياضية لمصبات مياه الصرف الصحي البحرية

1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي

أ.د عادل رفقي عوض

KFAS

مصبات مياه الصرف الصحي البحرية علوم الأرض والجيولوجيا

إن تخطيط نظام التصريف الصحي المذكور سابقاً يتضمن تحديد ومعرفة الترتيبات المشتركة بالرذاذ وبطول خط المجرور ودرجة المعالجة التي يجب أن تتفق مع معايير درجات الجودة النوعية المطلوبة بالكلفة الأصغرية.

ويمكن أن توضع المعايير كتراكيز أعظمية لبعض الملوثات في المياه بعد معالجتها وصبها, وعلى سبيل المثال, تراكيز الكائنات الحية الدقيقة من عصيات الاشيرشياكولي (E.COLI) عند مواقع محددة, وفي هذه الحالة سيتضمن التخطيط تقدير التركيز أو التوزيع التكراري لهذه العصيات الجرثومية في المصدر المائي (البحر) وذلك لمواقع مختلفة مختارة للمصب البحري.

ويقوم التوزيع التكراري (FREQUENCY DISTRIBUTION) على:

1- دراسة إحصائية للتيارات الرئيسية.

2- تقدير معدل انحلال مياه المجاري لكل حالة خاصة بالتيارRATE) DILUTION)

 

إن معدل الانحلال (انخفاض تركيز مياه المجاري) في البحر يعتمد على عمليات فيزيائية عديدة ويمكن, لأغراض الدراسات الرياضية التحليلية, أن نصنفها في نوعين:

الأول يختص بالانحلال في الحقل القريب (NEAR- FIELD DILUTION)

الثاني يختص بالانحلال في الحقل البعيد (FAR- FIELD DILUTION).

 

وتعتمد عمليات الحقل القريب بشكل رئيسي على مواصفات تصريف مياه المجاري عند المصب بينما تعتمد عمليات الحقل البعيد وبمقياس كبير على ظروف الوسط المائي البحري المحيط (AMBIENT CONDITION).

في بعض الأحوال فإن درجة المعالجة عن طريق الانحلال الأولي لمياه المجاري في السائل البحري المحيط من خلال القذف الرذاذ لمياه المجاري (JET DIFFUSION)- وهي حالة خاصة بالحقل القريب – تكون متوافقة مع جودة مياه البحر, بمعنى أن إلقاء الملوثات فيه لا يضر بمواصفات جودته.

ولكن بشكل عام يجب الاعتماد على عمليات الانحلال في الحقل البعيد, وغالباً ما تتطلب معايير جودة مياه البحر وضع المصب على بعد كبير عن الشاطئ بحيث نسمح للعمليات الخاصة بالحقل البعيد في إزالة وانحلال ملوثات مياه المجاري.

وستعالج الدراسة حساب توزيعات التركيز في الحقلين القريب والبعيد. وإن كل حل تقريبي يضمن الوصول إلى دراسة المصبات البحرية من كافة الجوانب المتعلقة بالنواحي الرياضية الهيدروديناميكية وعمليات الخلط والانحلال والانتشار للملوثات في البحر – وبشكل علمي ودقيق – يجب أن يستند على حل معادلات الاستمرارية (المصونية) والحركة الهندسية.

 

وإن المنهجين الأساسيين الممكن الاستفادة منهما هنا هما نظام التحليل التفاضلي (DIFFERENTI  ANALYSIS) ونظام التحليل التكاملي (INTEGRAL ANALYSIS).

إن النظام التفاضلي يقوم على حل المعادلات التفاضلية الجزئية العامة للحركة(MOTION) والانتشار (DIFFUSION) حتى نصل إلى حساب توزيعات السرعة والتركيز. كما أن نظام التحليل التكاملي يفترض وجود شكل خاص للانحراف الجانبي (LATERAL VARIATION)  لكل من توزيعات التركيز والسرعة, وكل النماذج التي سنناقشها تستند بشكل رئيسي على التحليل التكاملي.

ولتحديد المشكلة الهيدروديناميكية البحرية فليس هناك حتى الآن نموذج شامل متكامل لميكانيك التيارات البحرية يسمح بالتنبؤ بعمليات الخلط والانتقال التي تحصل لمياه المجاري المساقة بواسطة مصب بحري إلى وسط مائي (بحري) وذلك في المجالين أو الحقلين القريب والبعيد معاً.

 

وإن تحقيق مثل هذا النموذج يتطلب جُهُوداً بحثية مكثفة. ولهذا تقسم عمليات انحلال الملوثات إلى ظاهرتين مستقلتين, الأولى تتعلق بديناميك المياه والانحلال الناتج للنافورة المائية العائمة الجياشة والصاعدة من موقع المصب أي دراسة الحقل القريب أولاً

والثانية تكمل الأولى بمعنى دراسة تطبيق معادلة توازن الكتلة للخلط الجائش في التيارات الأفقية (الجانبية) أي دراسة الحقل البعيد. ونكتفي في تحديد الحقل القريب بطرق التكامل الرياضية, وبنماذج ذات بعدين لتحديد الحقل البعيد.

وبتركيب الظاهرتين المذكورتين فإننا نستطيع أن نتنبأ بدقة بالانحلال ل(تخفيف التركيز) الناتج للمياه الملوثة المصرفة بواسطة المصب البحري.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]