نبذة تعريفية عامة حول ظاهرة “حركـة الرمال”

389 3 دقائق

2004 الإنسياق الرملي

د.جاسم محمد العوضي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ظاهرة حركة الرمال علوم الأرض والجيولوجيا

إن ظاهرة زحف الرمال وغزوها للمناطق الصحراوية تعتبر آخر مراحل التصحر، وزحف الرمال ما هو إلا نتيجة لتدهور التربة وتفككها وتفتتها إلى حبيبات أصغر سائبة يسهل حملها بواسطة الرياح الشديدة.

ولقد تمت مناقشة هذا الموضوع على شكل واسع من قبل العديد من الباحثين والمهتمين في مجالي زحف الرمال، ويعتبر باجنولد من رواد الدراسيين لهذه الظاهرة.

فحالما تهب الرياح على الرمال غير المتماسكة فإنها تمارس الجهد القاص (Shear stress) على حبيباتها، وكلما ارتفعت شدة الريح زادت من قوة هذا الجهد وبالتالي زادت كمية الرمال المنقولة.

وحبيبات الرمال تبدأ بالحركة عندما تزيد سرعة الرياح الهابة عن السرعة الحدية (Threshold velocity) أو ما يسمى بمستهل سرعة الرياح وهو مرتبط ارتباطاً تاماً بحجم حبيبات التربة أو الرمال وثقلها وتماسكها ببعضها البعض.

ويعتبر انتقال الرمال وحركتها فعل الرياح ظاهرة طبيعية، وأينما وجدت كمية أو أكوام من الرمال السائبة ومعرضه لرياح ذات سرعة بدائية معينة، حوالي 5.5 متر/ثانية، فإن الحبيبات الرملية تبدأ في الحركة.

ويعتبر أبو الخير (Abol-Khair, 1981) أن زحف أو انسياق الرمال ظاهرة ديناميكية بيئية مهمة تفوق في أهميتها ظاهرة زحف الكثبان الرملية والذي عادة ما يكون تأثيره محدود علي مساحات محدودة يمكن التحكم بها، وهذا التأثير يظهر عادة إذا زادت سرعة الرياح عن9 متر/ثانية.

والكثبان الرملية المتحركة ظاهر صحراوية تنشأ نتيجة لتحرك الحبيبات الجافة أو الترابية غير المتماسكة مع بعضها لتتجمع بشكل تلال منفردة أو سلاسل من التلال الرملية، وتكون حركتها محكومة بحجم الكثيب نفسه.

وعادة تتحرك الكثبان الصغيرة مسافة لا تتعدي 80 متر/ سنة، أما الكثبان الكبيرة فتكون أكثر تقيدا وتتحرك لمسافات قليلة لا تزيد عن بضع الأمتار لكل سنة (العوضي، 1989).

وسنتناول فيما يلي أشكال انتقال حبيبات الرمال والعوامل المباشرة وغير المباشرة التي قد تؤثر سلبياً أو إيجابياً على حركتها.

بداية الحركة

يعتبر مصطلح بداية الحركة من المفاهيم الأساسية في ظاهرة انتقال الرمال وحركتها بفعل الرياح.

وقد أوضح باجنولد أن هناك بدايتين لحركة الرمال، بداية استاتيكية (Static threshold) وبداية ديناميكية (Dynamic threshold) والبداية الاستاتيكية تعرف على أنها قوة الرياح المطلوبة لبدء حركة حبيبات الرمال فوق الطبقات الرملية الجافة والقابلة للحركة.

وهذه البداية يعبر عنها بالسرعة القاصة (Shear velocity) للرياح والتي تبدأ عندها الحبيبات الرملية بالحركة.

وقد لاحظ باجنولد (Bagnold, 1941) وباحثون آخرون مثل اندرسون وهاف (Anderson & Haff, 1988) بأنه عندما تبدأ الحبيبات الرملية بالحركة فأن بمقدورها أن تستمر في الحركة عند سرعة قاصة معينة والتي هي أقل من السرعة المطلوبة لبدء الحركة استاتيكيا.

وقد عرفت هذه الحركة ببداية ديناميكية (u_*ti) لحركة الرمال، وتعادل حوالي 80% من قيمة البداية الاستاتيكية لحركة الرمال.

شكل رقم (2.1) يوضح البداية الاستاتيكية والبداية الديناميكية في ظاهرة حركة الرمال.

وقد قام كل من جريلى وايفرسن (Greeley &Iversen,1985) بمراجعة نظرية لبداية الحركة بفعل الرياح.

وأسفرت تجاربهما المختبرية عن إيجاد العلاقة بين حجم الحبيبة المنتقلة والسرعة القاصة للرياح والتي تبدأ عندها الحبيبات الرملية بالحركة.

وأشارت دراستهما بأن قيمة البداية الاستاتيكية (u_*t) تزيد فوق الطبقات الرملية الناعمة جدا مثل الطين والغرين بسبب القوة الكهروستاتيكية مابين الحبيبات وتلاصقها ببعضها.

وأقل قيمة (u_*t) والتي تكون مؤثرة علي حركة الحبيبات تكون فوق الطبقات الرملية الناعمة (قطر حبيباتها يساوي 0.025 ملم) وترتفع هذه القيمة فوق الطبقات الرملية الخشنة لثقل حبيباتها.

وأفضل ما تم اقتراحه كمعادلة لحساب قيمهu*t هو ما قدمه باجنولد (Bagnold, 1941) على النحو التالي:

حيثA هو ثابت المعادل والذي يعادل 0.1 لقطر حبيبة تساوي 0.25 ملم أو اكبر حجماً، ƿ الوزن النوعي للهواء (1.25 كجم/ م3)،ɣ الوزن النوعي للرمال،g عجلة الجاذبية الأرضية (9.8 م/ ث2)، وd قطر الحبيبة المنقولة.

وتجدر الإشارة هنا بأن شبل (Chepil,1945) وزنك (Zingg,1953) كانا قد اقترحا قيماً ما بين 0.09 –0.116 لثابت المعادلة أعلاه.

وان المعادلة تعطي نتائج افضل إذا كانت معطية قطر الحبيبة أكبر من 0.1 كريلي وايفرسن (Greeley & Iversen,1985).

ومن جهة أخرى فإن البداية الديناميكية يمكن حسابها بالمعادلة التالية: