تأثير العناصر الغير قابلة للتعرية على تدفق الرمال

2004 الإنسياق الرملي

د.جاسم محمد العوضي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

تأثير العناصر الغير قابلة للتعرية على تدفق الرمال الرمال التعرية علوم الأرض والجيولوجيا

تنتشر بدرجات مختلفة عبر الصحراء وفوق سطوحها المعرضة للتعرية مجموعة من عناصر السطح غير القابلة للتعرية مثل حبات الحصى الكبيرة، والنبات وأي عقبات صلبة تعترض اتجاه الرياح.

وتتوزع القوى الكلية التي تحملها رياح الصحراء إلى هذه الأرض بين عناصر السطح القابلة للتعرية وعناصره غير القابلة للتعرية.

ومن الواضح أن التأثير الرئيسي لمثل هذه العناصر غير القابلة للتعرية هو حماية التربة، فهي تستحوذ على بعض قوى الرياح المثيرة للاضطراب التي لولا ذلك لاتجهت إلى تحريك رواسب السطح القابلة للتعرية، مما يؤدي الى أضعاف تعرية التربة بفعل الرياح التي تهب عليها.

 

ويبدو واضحاً أن خفض شدة التعرية نتيجة الزيادة في درجة الحماية يتوقف لحد كبير على توزيع قوى الرياح الكلية الفعلي بين عناصر السطح القابلة للتعرية أو غير القابلة لها.

ويمثل نموذج تأثير الرياح على العناصر المختلفة بتيار من الهواء يتدفق فوق السطح، ويؤثر في سطح الأرض مجموعة من عوامل الخشونة بدرجات مختلفة وبتوزيع غير ثابت.

وتمثل عناصر خشونة الأرض هذه العناصر غير القابلة للتعرية.وتهدف الدراسات لمعرفة تأثير عناصر الخشونة على تيار الرياح وخاصة على توزيع القوى بين العناصر والسطح الذي يتعرض للرياح.

 

وعندما تعرف القوى عند السطح فإنه يمكن حساب حركة الرواسب القابلة للتعرية وتعتمد هذه الحسابات على شكل تدفق الرياح حينما يوجد في طريقها عناصر مختلفة غير قابلة للتعرية.

إن تأثير خشونة السطح على ظاهرة زحف الرمال عملية مهمة جداً بسبب تأثيرها المباشر على قدرة الرياح لحمل الحبيبات الرملية فوق السطح.

وتؤثر العناصر الصلبة أو غير القابلة للتعرية على حركة الرمل من خلال تخفيض إجهاد السرعة القاصة على الحبيبات الرملية وتقليل المساحة المفترضة لأحداث عملية تصادم الحبيبات.

 

ويحدث نتيجة لذلك زيادة في قيمة السرعة المطلوبة لتحريك الحبيبات (u*_t) وان الدراسات العديدة المتعلقة بالعناصر غير القابلة للتعرية تتركز على السرعة القاصة للرياح الضرورية لبدء حركة جزئيات الرمال.

وان معظم هذه الدراسات استهدفت ايجاد توزيع حاسم للعناصر غير القابلة للتعرية على السطح والتي من خلالها يمكن منع الرياح من تعرية التربة الزراعية أو الحبيبات الرملية.

وقد أكدت الدراسات بأن لأشكال وأحجام هذه العناصر ونمط توزيعها على السطح الأثر الواضح في كسر حدة الريح ومن ثم حماية مكونات السطح المراد حمايته من الانجراف الهوائي wooding et al., 1973)و Al-sudairawi,1992 و Al-Awadhi,1996 و Al-Awadhi & Willetts ,1999).

 

وان مناقشة تأثير العناصر غير القابلة للتعرية على تدفق الرمال يمن أن تتم من خلال النقاط الثلاث التالية:

*أن العناصر غير القابلة للتعرية تخفض من إجهاد القص على   السطح الرملي القابل للحركة. فعلى الرغم من أن الإجهاد يزداد لوجود العناصر الغير قابلة للتعرية على السطح إلا أن نسبة اكبر من الإجهاد تستهلك من هذه العناصر تاركة إجهاداً أقل على السطح المتداخل بينها. 

وبالتالي يؤدى إلى انخفاض كمية حركة الحبيبات المنقولة أو القابلة للحركة (Lyles,1977وLyles.et al., 1974).

 

وكلما زاد تركيز مثل هذه العناصر على السطح القابل للحركة كلما قلت قوة الرياح القريبة من السطح مما يؤثر سلبا على عملية وثب الحبيبات وبالتالي على قوة عمليات تصادم الحبيبات بعضها البعض.

*العناصر غير القابلة للتعرية تقلل من تأثير تصادم الحبيبات على السطح القابل للانجراف الهوائي. وقد أوضح السديراوى (Al-sudairawi,1992) بأن العناصر غير القابلة للتعرية تظلل (Shelter) جزء من مساحة السطح القابل للتعرية، وبالتالي تمنع تأثير الحبيبات الساقطة على تحريك حبيبات أخرى في هذا الجزء المظلل.

وأوضح السديراوى بأن مساحة هذا النوع من التظليل لها علاقة بزاوية سقوط الحبيبة الواثبة والتي تقدر بحوالي 11.3⁰   وارتفاع العناصر الغير قابلة للتعرية من على السطح الرملي.

 

*أن زيادة كثافة العناصر غير القابلة للتعرية إلى حد معين، غالباً %50، على السطح القابل للحركة تزيد من قيمة بداية السرعة القاصة (u_*t) الضرورية لحركة مكونات السطح ( Gillette & Stocton,1989، Iversen et al., 1991).

وقد استطاع ايفرسن وآخرون (Iversen et al., 1991) من خلال تجاربهم العديدة وتجارب الآخرين في النفق الهوائي على العناصر الخشنة من التوصل إلى علاقة ما بين بداية السرعة القاصة وكثافة العناصر غير القابلة للتعرية ((u_*t.

 

فالبنسبة لوجود عناصر أسطوانية الشكل على السطح تم اقتراح المعادلة التالية:

وأما بالنسبة لوجود عناصر نصف كروية الشكل على السطح فقد تم اقتراح المعادلة التالية:

حيث u^,_*t قيمة بداية السرعة القاصة على السطح الحاوي للعناصر غير القابلة للتعرية و u_*t قيمة بداية السرعة القاصة على السطح الخالي من العناصر غير القابلة للتعرية.

 

كما استطاعوا أيضا إيجاد علاقة عامة في حالة استخدام أشكال مربعة أو أسطوانية أو نصف كروية كعناصر غير قابلة للتعرية حيث تم اقتراح المعادلة التالية:

 

ومن جهة أخرى فإن الكثافات المنخفضة للعناصر الصلبة يمكن ان تقلل من قيمة u_*t بسبب حدوث الاضطرابات الهوائية والتي قد تؤثر إيجابياً على كمية حركة الرمال (Logie,1982).

 

وأرجح نكلينك وماك كيناونيومان ) McKenna, & Nickling Neuman 1995). سبب هذه الزيادة إلى عاملين.

أولاً وجود العناصر الصلبة على السطح مما يزيد من خشونة السطح والتي بدورها تؤدي إلى زيادة السرعة القاصة للريح.

وثانياً بأن كشف أسطح هذه العناصر فوق السطح الرملي يساعد الحبيبات الرملية الواثبة على كسب قوة الاستيكيه عالية لحركتها عند الارتطام بها وبالتالي تزيد من قوة تساقطها على السطح الرملي مسببه تحريك كميات أكبر من الحبيبات القابلة للحركة والوثب.

 

وبشكل عام تستمر عملية نحت الحبيبات الرملية السائبة بين العناصر غير القابلة للانجراف حتى تنكشف أسطح هذه العناصر لعلو معين، تصبح بعده الرياح غير قادرة علي نحت أو حركة الحبيبات الرملية المترسبة بين هذه العناصر.

ولذا فإن نسبة نقل الحبيبات الرملية تتضاءل في المساحات المحصورة بين العناصر غير قابلة الانجراف مع مرور الوقت إلى أن تتلاشي.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]