نظام برنامج مراقبة أعمال التنفيذ الميداني لإنشاء المصبات البحرية
1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي
أ.د عادل رفقي عوض
KFAS
برنامج مراقبة أعمال التنفيذ الميداني إنشاء المصبات البحرية علوم الأرض والجيولوجيا
يُلزم تحديد الدراسة الكاملة والدقيقة لإعمال تصميم وإنشاء المصبات البحرية لتصريف مياه الصرف الصحي في أي موقع من مياه البحر، وضع نظام برنامج مراقبة (monitoring program) يتضمن تحقيق وإجراء الاختبارات الميدانية من أجل توفير المعطيات الأساسية الخاصة بالبيئة المحلية.
مثلا لمدينة اللاذقية كما في غيرها، والتي تتكوّن من مسلسلة محطات قياس وتجارب قرب موقع المصب المقترح ومحطة مركزية بعيدة عن الموقع.
ويفضل إجراء أربعة مسوحات أو أكثر تغطي مختلف الفصول في السنة وتتضمن اختصاراً جمع المعلومات التالية:
– سرعة الرياح: من خلال أعمال المسح وفي فترات مختلفة من السنة (الفصول الأربعة).
– المسح البحري: (الخارطة البحرية).
وتعني دراسة الطبقات أو المقاطقع المائية من السطح إلى العمق وعلى طول موقع المصب المقترح.
– الجولوجيا المحلية: معرفة طوبوغرافية قاع البحر وخواص الطبقات الأرضية وأعمال التآكل الارضية على طول موقع المصب المقترح.
– الأمواج: وض الجداول الإحصائية الموسمية والتنبؤات اليومية، في مجال موقع المصب المقترح.
– التيارات: وتدرس على فترات متتالية ساعية ويومية، وتتضمن إجراء قياسات السرعة عند الموقع (مقاطع في سرعة التيارات) واتجاهات وإجراء قياسات لنماذج الجريان في مواقع مختارة مستخدمين المرساة العائمة (للطائرات المائية) (drogue)
وبطاقات عوامة متنقلة (drift cards) وعوامات (floats).
وطوافات رادارية (radar buoys) وغير ذلك.
– معدل التلاشي (die – away) والانتشار (diffusion): للبكتريا ويلزم معرفة عوامل تلاشي فعالية البكتيريا المحلية وعوامل الانتشار الدوامي (eddy diffusion).
– مواصفات وخواص المياه: من حرارة – ملوحة – أوكسجين منحل (درجة الإشباع بالأوكسجين المنحل) الطلب الحيوي للاوكسجين BOD5– العكارة (عمق الرؤية) – العوائق (البلانكتونات النباتية والحيوانية) عدد العصيات ) coliform count) وتقاس خواص المياه هذه بشكل دوري خلال كل عملية مسح.
– مواصفات وخواص الترسيب: كيمياء الترسيب وطوبوغرافيا الترسيب – كائنات البنتوس القاعية النباتية والحيوانية (bentic organisms).
وبعد إجراء عمليات المسح الميدانية السابقة تجمع المعلومات والبيانات الناتجة وتقيم بقصد اتخاذ القرار في وضع الحلول الملائمة للمصبات البحرية, مستخدمين النماذج السابقة التي طرحناها في هذا الجزء من الكتاب إضافة إلى اعتماد قياسات ونتائج دراسة تتبع الأثر التي يمكن الرجوع إلى تفاصيلها في الجزء اللاحق من الكتاب.
وحتى يمكننا أن نطبق النماذج الرياضية النموذجية السابقة على أرض الواقع لتنفيذ أي مشرع لمصب بحري ما لمدينة اللاذقية أو غيرها من المدن الساحلية.
فإن على الجهات العلمية المختصة أن تتعاون فيما بينها لتأمين إجراء المسوحات والبيانات المطلوبة والمذكورة آنفاً لأنه بدونها لايمكن أن نبدأ بتطبيق علمي نموذجي ودقيق وبعيد عن الخطأ والسلبيات.
أما عملية التصميم الهيدروليكي للمصب البحري بما تضمه من بيانات (المقطع- السرعة- الفواقد- نوع الأنبوب) وكذلك الجزء الرذاذ من هذا المصب, فهي مشكلة تتعلق بتحليل الجريان المتنوع ومتعدد المظاهر كأن يكون جريانا للطقس الجاف أو المطر.
وفيما يتعلق ببرامج المراقبة لاحتياجات التقييم البيئي والمقترحة مع أمثلة عنها ومواقع محطات الرصد والمراقبة فهي واردة بالتفصيل في الجزء السادس من الكتاب.
خلاصة واستنتاجات
طالما أنه ليس هناك حتى الآن نموذج شامل ومتكامل لميكانيك التيارات البحرية يسمح بالتنبؤ بعمليات الخلط والانتقال التي تحصل لمياه الملوثات (مياه مجاري مدينية مثلاً) المساقة بواسطة مصب بحري إلى وسط مائي (بحر أو محيط) من أجل تحديد عمليات تفريعات التراكيز لهذه الملوثات.
لذا كان لابدّ من إجراء الدراسة على أساس ظاهرتين مستقلتين متتاليتين استندتا أساساً على حلّ معادلات الاستمرارية (المصونية) والهندسية والحركة.
وسميت الظاهرة الأولى بانحلال الملوثات في الحقل القريب التي حددت من خلال نماذج رياضية قامت على التحليل الهيدروديناميكي للخلط الدوامي للملوثات مع التيارات البحرية بشكل نافورة مائية(jet) مع الأخذ بعين الاعتبار حالتي بيئة مائية متجانسة وبيئة مائية غير متجانسة.
وقد استنتجت منها حالة دراسة نافورة مائية للملوثات في وضع غاطس مغمور لحقل مياه هذه الملوثات. وبينت وضع الرذاذ في المصب البحري من حيث فتحاته وطوله وعمقه بالعلاقة مع درجة الانحلال المحققة, سواء في بيئة مائية متجانسة عميقة أو في بيئة مائية ضحلة جارية.
وطالما استنتجت الدراسة أن عمليات الانحلال في الحقل القريب لا تكفي على الأغلب لتحقيق شروط الجودة المطلوبة لمياه الشواطئ البحرية بحسب نوعية استخدامها، فقد تمّ استكمال الموضوع بمتابعة عمليات تقدير الانحلال للملوثات في الحقل البعيد عن المصب (والتي هي الظاهرة الثانية المستقلة والتالية للظاهرة الأولى) من خلال نماذج رياضية انطلقت من دراسة توازن (plume) وحُللت النماذج في حالتي الانتشار المستقر والانتشار غير المستقر.
وقد استخلصت منها أيضا عوامل تلاشي فعالية الجراثيم كمعيار هام لتحقيق شروط الجودة لمياه السواحل بشكل تصبح معه صالحة للسباحة. إن الوسطاء المحسوبة التي تضبط عمليات الانتشار تمكننا من التقريب بين قيم الانحلال المحسوبة أو المقدرة مع قيمها الفعلية.
إن النماذج الرياضية الموضوعة بأكملها بُنيت على عوامل أو متحولات بسيطة مترابطة منسجمة تكمل بعضها البعض بحيث يكفي حسابها أو العويض عنها بقيم مقاسة ميدانيا، ومتجمعة ضمن نظام برنامج مراقبة يقوم بالمسوحات المختلفة اللازمة لتوفير المعطيات والمعلومات الضرورية، حتى نستطيع التنبؤ بدقة مقبولة بالانحلال الناتج للمياه الملوثة المصرفة بواسطة مصب بحري.
ولتبيان عملية الحساب والتصيميم الكامل فقد طبقت النماذج على حساب المصب البحري لمياه مجاري مدينة اللاذقية، وذلك بافتراض قيم تقريبية نظرية استنتاجية من مجمل واقع البحار المجاورة والمدروسة تتعلق بكثافة مياه البحر وعمق المصب وسرعة التيارت البحرية وغير ذلك.
وإذا كنا قد جزأنا المشكلة وحلولها فإن مختلف المراجع العلمية المتخصصة التي راجعناها واعتمدناها لم تضع الحل النهائي الدقيق للمشكلةن ولذلك فإن الأمر يقتضي متابعة البحوث العلمية في هذا المضمار بشكل مكثف وربطها قدر الإمكان بالمسح الميداني حتى نصل إلى وضع نموذج شامل كلي يسمح بتحديد أو بالتنبؤ عن وضع الملوثات بمختلف أنواعها في وسط مائي مهما كانت طبيعته وفي مختلف الأوقات.
ملخص
يمكن لنا تحليل عمليات توزيع التركيز لمياه المجاري المدينية المصرفة بواسطة مصب بحري، من خلال وضع نماذج رياضية نموذجية تستند على الظروف الهيدروديناميكية للخلط الدوامي للتيارات البحرية مع الملوثات بشكل نافورة مائية (jet) وذلك لتقدير انحلال الملوثات في الحقل القريب للمصب, مع بيان مختلف أنواع الأجزاء الرذاذة في المصب البحري من حيث توضع فتحات الرذاذ والتباعد فيما بينها في حالتي البيئة المائية المتجانسة العميقة والبيئة الضحلة الجارية مع الدراسة الهيدروليكية للجزء الرذاذ.
وكان لابدّ من مراجعة وتقويم المسح الأوقيانوغرافي (لمياه المحيطات) المتوافر لدينا وكذلك المعلومات والمراجع العلمية التي تتناول تحديد العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والهيدروديناميكية الخاصة بالمصبات البحرية لمياه الصرف الصحي.
كما عالجنا موضوع تقدير توزيع التركيز في الحقل البعيد عن المصب من خلال وضع نماذج رياضية تستند على دراسة توازن الكتلة لعمليات الخلط بواسطة الانتشار الجانبي الدوامي بشكل قمعي (plume). وحللنا النماذج في حالتي الانتشار المستقر وغير المستقر وعوامل تلاشي فعالية الجراثيم كمعيار عام لتحقيق شروط جودة مياه البحر الساحلية للسباحة وللصيد مثلاً.
وقد أخذنا مدينة اللاذقية كحالة دراسة حسبت فيها كل العمليات السابقة في مشروع تصميم مصب بحري لمياه مجاري المدينة, مفترضين قيماً تقريبية نظرية استنتاجية من مجمل واقع البحار والمجاورة والمدروسة تتعلق بكثافة مياه البحر وعمق المصب وسرعة التيارات البحرية. كما أوضحنا المسوحات الميدانية المطلوبة واللازمة لتطبيق النماذج الرياضية الموضوعة بشكل دقيق.
[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]