الصرف واهميته

الصرف وأهميته
تعريفه:
هو الوسيلة أو العملية التي يمكن بها التخلص من المياه الزائدة عن حاجة النبات وفق وتحت سطح الأرض حيث تمتد الجذور والتي ينجم عن وجودها أضرار بالغة للنباتات.

فعملية التخلص من المياه الزائدة فوق سطح الأرض تسمى بعملية الصرف السطحي. (Surface drainage) .

أما عندما يتخلص من المياه التي تشبع مسام التربة بسبب ارتفاع منسوب مستوى الماء الأرضي، أو عن طريق تجمع مياه الجاذبية الأرضية في الطبقات العليا بالتربة فيسمى بالصرف الجوفي أو الباطني، (Internal drainagwe).

علامات ظهور مشاكل الصرف Indication of drainage problems:

يتضح وجود مشاكل الصرف بأي مساحا منزرعة من العلامات الآتية:

1- وجود مياه فوق سطح الأرض أو مناطق ذات محتوى رطوبي عالي لاسيما في بعض الأماكن المنخفضة.

2- ظهور تجمع أو تزهر الأملاح فوق سطح التربة وحينئذٍ من الضروري إزالة هذه الأملاح بالغسيل بعد حل مشكلة الصرف إذا أمكن كما في مناطق الفرات والغاب.

3- انتشار وتكاثر أو توالد البعوض مما يدل على تراكم المياه على سطح الأرض كما حدث في سهلي الغاب والروج سابقاً.

4- احتراق أوراق النباتات بعد ريها ولاسيما في الصيف ، وفي المناطق المنخفضة السطح حيث تتجمع المياه فيها.

5- اندماج سطح التربة مما يؤدي إلى بطء حركة المياه بها، وسوء الصرف نتيجة استعمال المعدات الزراعية الثقيلة الوزن وغيرها.

6- صعوبة القيام بالعمليات الزراعية اللازمة لخدمة الأرض مثل الحرث وغيرها.

7- ضعف نمو جذور النباتات المزروعة بالأرض مما يدل على ارتفاع منسوب المياه الجوفية بها.

8- ظهور كثير من أمراض النباتات لاسيما تلك الناجمة عن الحشرات التي تعيش حيث رطوبة التربة مرتفعة.

9- ظهور بعض النباتات المحبة للماء مثل الحلفا Seolges والحميض Dock وحشيشة الماء Water grass.

أسباب الصرف وأغراضه:
تكون الفراغات في التربة الطبيعية حوالي 50% من حجمها، كما تكون المواد الصلبة المعدنية والعضوية باقي الحجم، والمفروض أن يشغل الهواء 20% من الحجم، وأن يشغل الماء 30% منه ولكن كثيراً ما تطغى المياه على حيز الهواء وهنا لابد للتربة من وسيلة لصرفها، ويعتبر صرف الأراضي الزراعية عامل رئيسي وأساسي من أجل تحقيق الفوائد التالية:

1- زيادة إنتاج المحاصيل الزراعية، وقد دلت التجارب أن إنتاج المحاصيل الزراعية الأساسية القطن، القمح، الذرة، تزيد بمقدار يتراوح مابين 22-35% عند تنفيذ مشروعات الصرف.

2- تحسين نوع الإنتاج ونوع المحاصيل وزيادة كفاءة عمليات الخدمة الزراعية.

3- تحسين خواص التربة حتى يمكن زراعة محاصيل ذات قيمة اقتصادية أعلى من حيث:

أ- إزالة وتخفيف الأملاح الضارة بالتربة.

‌ب- تحسين تكوين التربة مما يؤدي إلى زيادة نشاط بكتريا التأزت وبكتيريا تثبيت الآزوت غير عضوية وتثبيط أو إيقاف اختزال الآزوت وزيادة سرعة تحلل المواد العضوية بالأرض إلى مواد صالحة لتغذية النباتات.

‌ج- زيادة المجال الذي تنشر فيه الجذور بخفض مستوى الماء الأرضي.

‌د- ارتفاع درجة حرارة التربة لانخفاض المحتوى المائي فيها.

‌ه- زيادة سهولة خدمة الأرض ولاسيما الأرض الطينية.

وتختلف أسباب الصرف حسب المنطقة المراد صرفها أو إنشاء شبكة الصرف فيها كما يلي:

أ- في المناطق الرطبة وتحت الرطبة Humid and sub humid dregions:

تعرف المنطقة الرطبة بأنها المنطقة التي يبلغ مجموع الأمطار الهاطلة عليها من 1000-1500 مم سنوياً. أما المنطقة تحت الرطبة فهي التي يبلغ مجموع الأمطار الهاطلة عليها من 500-1000 مم سنوياً. أما المنطقة المبللة أو الرطبة جواً Very wet هي التي يزيد مقدار هطول الأمطار عليها عن 2000 سنوياً.

وأغراض الصرف في مثل هذه المناطق هي:

1- التخلص من المياه الزائدة نتيجة الجريان السطحي بفعل العواصف أو مياه الري.

2- التخلص من المياه تحت سطح الأرض Under ground water حتى لايرتفع منسوبها إلى منطقة جذور النباتات.

3- تحسين بناء وخواص التربة وخصوصاً ما يتصل منها بعمليات التهوية والأكسدة والحرارة وعلاقتها بالبكتريا أي تحسين خواص التربة الميكانيكية والكيماوية والحيوية والطبيعية والتي تعتمد على المحتوى الرطوبي للتربة.

4- تسهيل عمليات الحرث بتخفيف النشرة السطحية للتربة.

5- منع وتفادي حدوث أي انجراف قد ينتج من جريان المياه واندفاعها على سطح الأرض.

ب- في المناطق الجافة والنصف جافة تحت الإصلاح Aria and Semiaoid dregions under reclamation:

تعرف المنطقة الجافة بأنها المنطقة التي يقل مجموع سقوط الأمطار عليها عن 250 مم في السنة. وتعرف المنطقة نصف الجافة بأنها المنطقة التي يتراوح مقدار الأمطار الهاطلة فيها من 250-500 مم سنوياً.

وأغراض الصرف في هذه المناطق:

1- تقليل المحتوى الرطوبي للطبقات السطحية وذلك بخفض منسوب المياه الأرضية المالحة مع خفض تركيز الأملاح بها حتى لايتجاوز من 1-3 غ/ليتر.

2- خفض مستوى ملوحة التربة بمنطقة جذور النبات حتى يصبح تركيز الأملاح أقل من 0.2-0.3 % وحتى لايزيد تركيز إيونات الكلوريد عن 0.01% .

3- الموازنة بين الأملاح الداخلة إلى قطاعات التربة مع مياه الري وغيرها من مياه وبين الأملاح الخارجة من قطاعات التربة مع مياه الصرف أو مع مياه أخرى.

4- التحكم في مياه الصرف التي تخرج من قطاع التربة ومناسيبها.

ج- المناطق الجافة ونصف الجافة التي تم استصلاحها:

وأغراض الصرف في هذه المناطق هي:

1- منع إعادة تمليح (الملوحة) التربة والمحافظة على مستوى ملحي معين حتى لاتؤدي زيادته إلى ضرر النباتات.

2- المحافظة على التهوية اللازمة للتربة بالسماح للهواء بغزو واقتحام المسام بسهولة وكذلك السماح لثاني أكسيد الكربون CO2 بالخروج من منطقة جذور النباتات إلى سطح الأرض.

3- قد تستخدم المصارف لإعداد التربة بمياه الري.

4- قد تستخدم المصارف كوسيلة للري تحت السطحي أو الري الجوفي Subirrigation.

5- الصرف وسيلة للتخلص من المياه الراكدة التي تساعد على انتشار كثير من الأمراض مثل البلهارسيا والانكلستوما والملاريا.

مضار ارتفاع منسوب مستوى الماء الأرضي:
يمكن إجمال مضار ارتفاع منسوب مستوى الماء الأرضي بالآتي:

1- ضعف النباتات والمحاصيل المزروعة حيث أنها تحتاج أثناء نموها إلى الماء والهواء اللازمين في طبقة امتداد الجذور حيث يعمل الماء على إذابة العناصر الغذائية التي يمتصها، أما الهواء فهو ضروري لأنه يحتوي على الأكسجين الذي يمتص عن طريق الجذور، وكذلك البكتريا التي تعيش في التربة لتقوم بعملها.

2- انتشار الأمراض الفطرية والبكتيرية والفيروسية والفيزيولوجية.

3- تكوين الملوحة والقلوية في التربة التي تمنع نمو النباتات وإعاقة العمليات الزراعية.

4- زيادة التبخر من سطح التربة وهذا يؤدي إلى فقد حرارة الأرض.

5- تهيئة الظروف الملائمة لتحويل العناصر الغذائية في الأرض إلى صور غير قابلة للامتصاص مثل عناصر الحديد أو صور مسامية من النحاس والمنغنيز والمغنزيوم.

6- انتشار الحيوانات الدنيئة كطفيليات الانكلستوما والبلهارسيا والملاريا في المناطق التي بها التربة مشبعة بالرطوبة أو في البرك والمستنقعات.

العوامل التي يتوقف عليها مستوى الماء الأرضي:
إن منسوب الماء الأرضي وسلوكه يتوقفان على عدة عوامل منها:

1- الإسراف في استعمال مياه الري والفترات بين الريات وخاصة الري بالراحة.

2- كمية المياه المتسربة إلى الأعماق البعيدة عن سطح الأرض.

3- الصفات الطبيعية لطبقات التربة وتكوين وسمك هذه الطبقات وحجم الفراغات بها، ومساميتها ودرجة اتصال هذه الفراغات بها، ومساميتها ودرجة اتصال هذه الفراغات ببعضها.

4- طبوغرافية المنطقة وموقع وحجم وعمق الفتحات الطبيعية.

5- عدم الاهتمام بمشاريع الصرف إلى جانب مشاريع الري.

6- عدم الحد من تذبذب مناسب الأنهار أثناء الفيضانات.

مباحث الصرف : Drainage Investigations:
إن من أهم العوامل التي يجب أخذها بعين الاعتبار عند دراسة أي مشروع للصرف الزراعي هي مايتعلق مباشرة بالمياه والتربة التي سيتم صرفها مثل الخواص الطبوغرافية، وخواص التربة ، والمياه الأرضية ، وموارد المياه، وغيرها.

لذا فإن أولى الخطوات لعمل الأبحاث الأولية لمشروع صرف هو جمع وفحص وتحليل جميع البيانات المتوفرة والخاصة بجيولوجية المساحة وطبوغرافيتها. فالعوامل الجيولوجية وبالأخص الجيومورفولوجين تساعد على تحليل وفهم مايحدث من مشاكل الصرف وطريقة حلها. حيث أن التربة هي نتيجة لمواد الأصل، والطبوغرافية، والمناخ والغطاء النباتي، وعوامل التمويه، كلها تحدد قوام التربة وخواصها الكيميائية وصفاتها الهيدروليكية وغيرها، حيث تدخل تحت المساحة الطبوغرافية عمل الميزانية الشبكية والقطاعات الطولية والعرضية لمعرفة مناسيب سطح الأرض وخطوط الكونتور وانحدارات سطح الأرض ومعرفة أطوالها وموقع واتجاه المصارف الطبيعية، ومخارج المياه، ومصباتها ، والمناطق المنخفضة، التي قد تتجمع فيها المياه وكل العوامل التي تؤثر على الصرف كالطرق ، والآبار، والأعمال الصناعية، وحدود الملكية ، كما يتوقف مقياس رسم الخرائط الطبوغرافية على حجم ومساحا المشروع وأغراض الدراسة كما يمكن الاستفادة من الصور الجوية لتحديد مجاري الصرف الطبيعية والصناعية وكشف مواقع ومشاكل الصرف والبقع حيث توجد مشاكل الملوحة والقلوية وتحديد مصادر المياه الزائدة.

كذلك من الضروري جمع وفحص وتحليل بيانات أرصاد الآبار ، ومناسيب المياه، وتذبذبها ، وحدودها وتوزيعها ، وصرفها ونوعها، والأمطار، والجريان السطحي ، والمعلومات الخاصة بالتربة ولاسيما تكوينها وطبيعتها وكيميائيتها، ومقدرتها على نقل المياه وغيرها وأهم هذه الدراسات هي:

1- الدراسة الاستطلاعية : Reconnaissance ويتم ذلك باستطلاع المنطقة المراد إقامة مشروع الصرف فيها بهدف الاطلاع وجمع المعلومات الآتية. ومواقع القرى وأنواع الملكيات المختلفة.

2- تحديد موقع وحالة مخارج ومداخل المياه.

3- تحديد موقع وصفات أقنية الري، وفروعها، والآبار والينابيع والبرك، وأي موارد مائية أخرى بالمنطقة.

4- تحديد وسائل وطرق الري المحلية وكفاءتها والتسوية والانحدارات وإعطاء تقديرات أولية عن مستوى المياه الجوفية وتذبذبها واتجاه حركة المياه.

5- معرفة أنواع المحاصيل المزروعة بالمنطقة وحالها، وماهي المحاصيل التي يراد إدخالها مستقبلاً.

6- تحديد مواقع ونوع المصارف الموجودة فعلاً وتأثيرها بالنسبة للمشروع الجديد.

7- أخذ معلومات وملاحظات على وجود فيضانات وسيول بالمنطقة.

8- تعيين البقع ودلائل الملوحة والقلوية بالمنطقة.

9- الصفات الطبوغرافية الواضحة التي قد تؤثر على موقع المصارف، وذلك بعمل ميزانية وشبكة وقطاعات طولية، وعرضية على ضوء المناسيب الموضحة بخطوط الكتنور حيث يتوقع إنشاء المصارف، كما يبين على القطاعات مناسيب الأرض الزراعية ومناسيب المبدأ والصب.

الدراسات تحت السطحية Subsurface investigation:
والغرض منها جمع وتحديد المعلومات الآتية:

1- صفات التربة وهي :

‌أ- صفات طبيعية: ومنها الكثافة وحجم الحبيبات وتوزيعها وبناء التربة ولونها وبقعها وأي بلورات ملحية يمكن رؤيتها وأي ظروف غير ثابتة للتربة.

‌ب-صفات كيميائية: ونسبة الأملاح بها وأنواعها ودرجة تركيزها ونسبة الصوديوم المتبادل وكميات الجبس والجير وتعتبر ملوحة التربة مرتفعة إذا بلغت التوصيل الكهربائي Electrical Coneduotiriuty بالملليموز/سم وتعتبر ملوحة التربة متوسطة إذا بلغت أقل 2 ملليموز/سم فتعتبر ملوحة التربة عادية.

‌ج- صفات التربة الخاصة بنقل وتوصيل المياه ومنها:

- مسامية التربة ونفاذيتها ومعامل التوصيل الهيدروليكي.

- قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه معبراً عنها بالسعة الحقلية.

- دليل اللدونة Plasticity landese ونقطة الالتصاق Stickpaint التربة ومسامية التربة الصرفية أو الفعلية Drainuge prosity وهي النسبة بين حجم الماء المنصرف من التربة تحت تأثير الجاذبية الشرطية إلى وحدة حجم التربة وهي تتغير مع الزمن والمكان وتتوقف على نوع التربة وتكوينها، ودرجة التصاق الحبيبات ببعضها ودرجة نعومتها وعمق المياه الأرضية وزمن انخفاضها.

‌د- سمك طبقات التربة: ومدى استمرارها وعمق الطبقات الصماء والترتيب الرأسي بينها على نوع وأهمية الدراسة وعلى حجم وشكل مشروع الصرف وبالعادة تحدد 5 حفر بالكيلومتر المربع ويتراوح عمقها بين 3-9 م حتى نصل إلى الطبقة الصماء.

كما تعمل عدة قطاعات طولية لدراسة مختلف طبقات التربة قوامها وبنائها وعلاقتها بالسطح وحالة المياه الأرضية وأخذ من كل طبقة عينة ترابية لدراسة البناء والقوام والملوحة.

‌ه- التحليل الطبيعي والكيميائي لأرض المشروع: تتباين الأرض المراد عمل مشروع صرفها وريها طبيعياً وكيماوياً وتعتبر معروفة الصفات الطبيعية والكيميائية في تحديد أنسب الطرق وأسرعها في إنشاء المشروع ولدراسة الصفات الطبيعية للأرض تعمل قطاعات لأعماق مختلفة تتراوح بين 1-3 م وتدرس هذه القطاعات من النواحي الآتية: سمك طبقة التربة، قوام وبناء الأرض، النفاذية، التوصيل الكهربائي والتحليل الميكانيكي، وعند دراسة الصفات الكيميائية للأرض تؤخذ عينات منها لتقدير مايلي:

1- الأيونات الذائبة وهي الكربونات والبيكربونات والفلوريدات والكبريتات.

مخطط يبين تباعد المصارف المغطاة بمعادلة هوخاوت Hooghaudt

2- الكاتيونات الذائبة وهي الكالسيوم Ca المغنزيوم Mg الصوديوم Na البوتاسيوم K.

3- رقم الحموضة (PH) لتحديد نوع التربة الحامضية، معتدلة ، قلوية.

4- السعة التشبعية للأرض بالماء

5- السعة التشبعية للأرض بالقواعد

6- نسبة الصوديوم المتبادل على مركب الامتصاص لمعرفة مقدار المحسنات الواجب إضافتها كالجبس.

7- نسبة كربونات الكالسيوم في كل طبقة من طبقات التربة.

8- درجة التوصيل الكهربائي بالميللموز في محلول التربة.

2- مصادر المياه الزائدة ودراستها:

قد يكون مصادر المياه الزائدة والمطلوب التخلص منها كالآتي:

‌أ- مياه الأمطار: تتساقط الأمطار على أشكال مختلفة لذلك يلزم تحليل البيانات المتعلقة بالأمطار وأشكال المياه الأخرى والجريان السطحي ومدى تأثيرها على كمية المياه على سطح الأرض وتأثيرها على منسوب الماء الأرضي، كما يجب دراسة توزيع الأمطار وربط تذبذب الماء الأرضي به.

‌ب- مياه الري واستعمالاتها : وفي هذه الحالة دراسة مايلي:

1) مناسيب الأنهار وكفاءة الري والفائض من مياه الري أثناء نقلها وجريانها وتوزيعها في الحقل وكميات الأملاح الذائبة فيها وحساسية المحاصيل المختلفة لها.

2) دراسة مدى تأثير الري على منسوب الماء الأرضي.

3) دراسة منسوب الماء الأرضي ومقدار تذبذبه أثناء فترات نمو المحصول وفترات الإرواء.

4) دراسة تغير منسوب الماء الأرضي وضغوطه واتجاهاته وذلك لعدة سنوات وبعد الري.

‌ج- الرشح من المياه السطحية والمناطق المجاورة: ويجب دراسة مايلي:

1) عمل مقارنة بين تذبذب الماء الأرضي وبين منسوب المياه بالأقنية والخزانات المجاورة واستعمال مياه الري بأراضي مرتفعة مجاورة لتقدير كمية المياه الراشحة.

2) يمكن الاستدلال على وجود مياه جوفية مرتفعة أو على احتمال رشح تحت سطح التربة وذلك بنمو النباتات المحبة للمياه كالصفصاف أو باستخدام البيزومترات.

‌د- دراسة الضغط الهيدروستانيكي: تدرس المنطقة لمعرفة فيما إذا كان هناك آبار ارتوازية قديمة قد تكون سبباً في ارتفاع المياه من خزانات أرضية ارتوازية حيث تعلوها طبقات التربة ضعيفة المسامية.

‌ه- دراسة المياه الجوفية : تدرس المياه الجوفية في المنطقة المراد إقامة المشروع فيها بهدف تحديد مناسب الماء الأرضي وموضعه، ومداه ، وتذبذباته ، واتجاه حركة المياه، ومصدرها، والمساحات التي تغذيها وذلك بإقامة مجموعة من آبار الرصد ومجموعة من البيزومترات مع تحليل قراءاتها ويراعى أن تكون المدة اللازمة لقراءة عمق المياه بهذه الآبار أو البيزومترات مناسبة، وتكون إما يومياً أو أسبوعياً أو شهرياً لمدة عام على الأقل للحصول على تسجيلاً كاملاً يمكن منه انعكاس جميع العوامل التي تؤثر على منسوب الماء الأرضي ومن ثم رسم خرائط لهذه البيانات وتحليلها وخرائط أخرى كنتورية توضح العمق حتى المياه الأرضية عند أي نقطة، وفيما يلي وصفاً مختصراً.

1- آبار الرصد Observation wells:

وهي عبارة عن أنابيب تكون مخرمة إن غير مخرمة تدفن في التربة في اتجاهين متعامدين طولي وعرضي لمعرفة مناسيب سطح المياه الأرضية ومعرفة حركتها، وضغوطها البيزومترية، المؤثرة على المنطقة ولتحديد منسوب سطح المياه الجوفية، وعادة تكون بطول 2-4 م وبقطر 3-5 سم تدفن في الأرض المعدة لعمل حفرة بالأجر Auger halls لطول يتراوح بين 1.5-2.5 -4 م ، وأحياناً بطول 6 م، كما يمكن بها قياس معامل التوصيل الهيدروليكي أو النفاذية عند عمل الحفرة، كما يراعى وضع طبقة من الحصى حول الخروم لمنع انسدادها بالطمي أو الطين. ويجب أن تحقق الهدف الذي أنشأت من أجله، ويعمل لها خريطة تتوضح مواقعها عليها كي يعطي منها أرقام متسلسلة ويجب أن يكون موقعها باتجاه موازي أو عمودي على انحدار الأرض، وأحياناً تحاط المنطقة المخرومة من البئر بشبكة معدنية أو من الأسبستوس أو من نسيج مشبع بالبيئومين Bitmminous impsegrauted fifer أو من البلاستيك.

ويجب أن تكون الثقوب صغيرة بمقدار تسمح بمرور المياه دون أن تسمح بمرور حبيبات التربة وتغطى من الأعلى بغطاء منعاً لانسدادها ويكون ارتفاعها فوق منسوب سطح الأرض بمسافة 30-50 سم وتكون بألوان مميزة لسهولة رؤيتها.

2- البيزومترات Piezometers:

البيزومتر هو عبارة عن أنبوب من المعدن أو من البلاستيك قطرها يتراوح مابين 2-5 سم تكون مفتوحة من الأعلى والأسفل تدق في الأرض إلى العمق المطلوب ثم ينظف التراب من داخلها أو أن يعمل حفرة بالأجوجر (البريمة) Auger ثم وضعها ووضع حولها طبقة رقيقة من الحصى أو الرمل.

والهدف الأساسي من إقامة مثل هذه البيزومترات ما إذا كانت هناك مياه ارتترية ذات ضغوط على المنطقة ومدى تأثيرها على المياه الأرضية وهي تسجل الحركة الرأسية للمياه في حالو وجود مياه أرتترية.

وتقام هذه البيزمتروات في مجموعات عدد كل مجموعة يتراوح بين 2-4 بيزومتر بأطوال مختلفة 1.5-3-4.5-6 م وعلى بعد حوالي 30-50 سم من بعضها وأحياناً تكون أطوالها واحدة بحيث تصل إلى العمق المراد قياس ضغط المياه فيها أي تصل نهاياتها إلى الطبقة التي تحوي المياه ذات الضغط المطلوب قياسه.

وعادة يخرم الجزء الأسفل بطول 10 سم ثم يلف قطعة من القماش والنايلون لضمان عدم دخول الطمي والتراب بداخلها ويفضل أن يوضع الجزء الأسفل من البيزومتر وفوقه كمية من الحصى بارتفاع 20 سم والبيزومتر يعطي الضاغط الهيدروليكي الكلي عند النقطة التي وصلت إليها نهايته.

عادة يتأثر سطح الماء في البيزومترات الذي يوضع على أعماق 1-1.5 م من سطح الأرض بالمياه الأرضية نتيجة مياه الري، بينما يتأثر منسوب المياه في البيزومترات ذات الأعماق الأكثر من 1.5 م نتيجة المياه العميقة ولايتغير تبعاً لمياه الري، وقراءة البيزومترات تستعمل لدراسة المياه عن قنوات ومجاري المياه لتحديد الرقم الرأسي من الخزانات المحدودة والبيزومترات لايستخدم لتحديد منسوب المياه الجوفية كذلك يستفاد من البيزومترات في إنذارنا لمدة طويلة حيث تقدر قيمة الضغوط القصوى بواسطة معادلات عالية ثم ترسم شبكة حركة المياه وبالتالي تعين خطوط الضغوط (Equipoteutial lines) المتساوية ثم خطوط انسياب المياه Steam lines وبرسم حركة المياه يمكن تحديد اتجاه المصارف الحقلية في الاتجاهات العمودية على حركة سير المياه لضمان الحصول على أقصى تصريف لها.

العوامل المؤثرة في الصرف Factors affecting drainage:
هناك عدة عوامل تؤثر في صرف الأتربة الزراعية منها:

‌أ- الإمداد المائي Water Supply: إن الإنسان في الواقع لايستطيع التحكم الكامل في الماء المضاف والمستعمل حيث يحدث فقد في الماء أثناء التوصيل وكذلك فإن من الصعب عليه إضافة الكمية المناسبة واللازمة لنمو النباتات بدقة. وغالباً ما يضيف المزارع ماء أكثر مما تحتاج الأرض إليه. وقد يضطر المزارع أن يضيف ماء أكثر من حاجة النباتات وهو ضرورة غسيل الأملاح المتراكمة في القطاع نتيجة التبخر من سطح الأرض وامتصاص النباتات للماء بمعدل أكبر من الأملاح، وهنا لابد من إجراء حصر لمنسوب الماء الأرضي وتذبذبه مع الزمن في المنطقة التي تعاني من هذه المشكلة.

‌ب- خصائص الأتربة Prosperities of Solis: : تختلف الأتربة كثيراً في طبيعة صرفها فمنها نوع سهل الصرف بينما النوع الآخر صرفه صعب جداً، وبصورة عامة فإن الأتربة الخشنة القوام تصرف بسهولة أكثر من الأتربة الناعمة القوام. وتتألف الأتربة من طبقات متمايزة من السلت والطين. وقد تتوضع الطبقات الطينية فوق أو تحت طبقة من الرمل الخشن القوام، لذلك من الضروري دراسة القطاع لتحديد الطبقات المنفذة للماء فتتابع الطبقات المنفذة وغير المنفذة للماء وكذلك مقدرتها على مرور الماء خلالها أو حجزها فوقها يؤثر في طريقة الصرف وطريقة تصميمه.

‌ج- الطبوغرافية Topography: إن طبوغرافية الأرض الطبيعية تؤثر على نظام الصرف، لذلك تخطط شبكات الري في المساحات المنبسطة الواسعة لتجنب التكاليف عند إنشاء القنوات والعبارات والسيفونات، كما يتطلب في مشاريع الصرف إنشاء مخارج رئيسية لمياه الصرف وأحياناً يتطلب ضخ الماء الصرف عندما يكون المصرف الرئيسي عند منسوب أعلى من مخرج الصرف الحقلي كما هو الحال في مشروع الغاب.

‌د- النباتات Planets: إن متطلبات الصرف للمحاصيل ذات الجذور السطحية تختلف عن المحاصيل ذات الجذور العميقة، كما أن بعض النباتات تتطلب أتربة ذات صرف جيد بينما بعضها الآخر محبة للماء، لذا فإن نوع النباتات المراد زراعتها تعتبر من العوامل الرئيسية في تحديد نظام الصرف المناسب.

أنواع المصارف: Types of Drains:
يتم التخلص من الماء الزائد بإنشاء أحد الأنواع الآتية:

1- المصارف المكشوفة Open Drains

2- المصارف المغطاة Covered Drains .

3- المصارف الرأسية الآبار Wells Drains.

أولاً: المصارف المكشوفة: Open Drains:

وهي عبارة عن خنادق بالأرض لاستقبال المياه الزائدة عن حاجة النباتات أو المحاصيل أو من مصارف أصغر منها من فوق سطح الأرض أو الرشح من الجانبين أو القاع وهي تتناسب الأراضي البطيئة المسامية جداً حيث كميات كبيرة جداً من المياه تلزم للزراعة. وتظهر أهميتها القصوى إذا أريد إزالة المياه من فوق سطح الأرض قبل تسربها إلى أعماق التربة لإزالة الأملاح بالطبقة العليا الملحية التي توجد في بدء عمليات استصلاح الأرض وتظهر أهمية الصرف السطحي في المناطق الرطبة. وهذه المصارف تنقسم إلى عدة أنواع منها: المصارف الرئيسية (العمومية) وتكون مهمتها نقل مياه الصرف إلى حيث يتخلص منها والمصارف الثنائية والثلاثية والرباعية والحقلية وكل منها لها مكانتها، مثلاً المصارف الحقلية تصب في الرباعية وهذه في الثلاثية وهذه في الثنائية وهذه في الرئيسية. وتختلف أطوال وأعماق وانحدار والميول الجانبي وأبعادها حسب نوع الأرض وحسب كمية المياه المراد التخلص منها وعادة تكون جوانب الصرف قائمة أو قريبة من القائمة في الأتربة الطينية والناعمة القوام، وتكون متوسطة الميل في الأتربة الخشنة القوام.

وعادة تنشأ المصارف المكشوفة بقاع عرضه 120 سم كما يتراوح عمق المصارف الفرعية من 150-300 سم والمصارف الرئيسية من 250-400 سم في المساحات المروية ويجب أن لايقل عمق المصرف عن 150 سم فإذا نقص عن ذلك قدرته على الصرف تقل وعادة تنشأ المصارف المكشوفة لتحقق الأغراض التالية:

1- جمع وصرف المياه السطحية الزائدة نتيجة مياه الأمطار أو الري أو الفيضانات أو غسيل الأرض من الأملاح عند استصلاحها.

2- منع اندفاع المياه من الأراضي العالية أو من مجاري المياه أو بسبب فعل المد والجزر وغمر الأراضي الواطئة أو المجاورة.

3- تجميع تسرب المياه من الأراضي العالية وقطع مسارها.

ولهذا النوع من المصارف مزاياه وعيوبه:

مزايا المصارف المكشوفة:

1- انخفاض نفقات الإنشاء الدولية.

2- نقلها كميات كبيرة من المياه.

3- تفحص الانحدار بالنسبة للمصارف المغطاة.

4- سهولة التعرف على العوائق بالمصارف وسهولة تطهيرها.

مخطط يبين مصرفين جوفيين (باطنيين)

5- أفضليتها في إصلاح الأراضي الملحية أو القلوية والغدقة كما تفضل في صرف الأراضي الطينية الثقيلة.

6- يفضل استخدامها في حالة زيادة مياه الصرف المجمعة من مساحات واسعة حيث لاتنفع المصارف المغطاة.

عيوب المصارف المكشوفة:

1- تشجيع على زيادة الإسراف في مياه الري.

2- نقص المساحة الفعلية للزراعة بمقدار 15-20% من المساحا الكلية.

3- تعيق وتعطل سير الآلات وعدم التمكن من استخدام الميكنة بشكل صحيح وبكفاءة عالية.

4- تساعد على انتشار الحشائش والبعوض والحيوانات التي قد تتجول في مياهها.

5- ارتفاع تكاليف الصيانة لضرورة تطهيرها سنوياً.

6- تعمل على تفتيت الملكيات الصغيرة ويتعذر تنفيذها حسب الأصول الفنية.

ثانيا: المصارف المغطاة Covered Drains:

وهي عبارة عن أنابيب دائرة الشكل تصنع من مواد مختلفة أكثرها شيوعاً الاسمنت والطين (الفخار) والبلاستيك. تركب هذه القطع من الأنابيب مع بعضها لتشكل أنبوباً متواصلاً في قاع أخدود طبق يميل باتجاه المصرف المكشوف يفرش فوق هذه الأنابيب أو تغلف بمواد مسامية يرشح ماء الصرف خلالها وتقلل من مرور المواد العالقة كالطين والسلت.

ويدخل ماء الصرف إلى داخل الأنابيب عبر الوصلات الكائنة بين قطع الأنابيب عبر فتحات في جسم الأنبوب ثم ينساب الماء داخل الأنبوب ليصب في المصرف المكشوف.

وهذه المصارف تعمل على إزالة المياه الزائدة في الطبقة العليا من التربة بالإضافة إلى خفض منسوب المياه الأرضية وضبط مقاييسها من أجل التوازن المائي والملحي ويكون مصدر المياه المراد إزالته التسرب بعد سقوط الأمطار أو الري الغزير أو من أزرع المجاري المائية والسطوح المائية ذات المنسوب العالي أو من أحواض مياه أرضية ذات ضغط ارتوازي.

تنفذ المصارف المغطاة من المواد الرئيسية Mains أو المجمعات Collectors أو النوعية Submains أو الحقليات Laterals يقصد التحكم في مستوى الماء الأرضي والإصلاح عن طريق التخلص من المياه الأرضية. ونظراً للتقدم الكبير في الآلات الخاصة بصناعة الأنابيب وتنفيذ المصارف بالحقل حيث تقوم الآلة بأعمال الحفر ووضع الأنابيب وتغليفها بالمرشحات ثم الردم عليها وهذا أدى إلى خفض تكاليف الإنشاء كثيراً وسهولة التنفيذ ودقته.

مزايا المصارف المغطاة:

1- توفر المصارف المغطارة من 15-20% من المساحا الكلية للأرض المزروعة عنها في المصارف المكشوفة.

2- لاتساعد المصارف المغطاة على انتشار الحشائش والبعوض.

3- انخفاض تكاليف الصيانة لعدم حاجتها إلى الصيانة السنوية.

4- نقص الاحتياجات المائية للمناطق التي بها شبكات صرف مغطاة بنحو 17% لعدم ضياع المياه.

مخطط بين مصرفين مكشوفين

5- توفر العمق الكافي من الأرض الذي يتهيأ فيه الأسباب لحركة ودورات متصلة للهواء خلال الأرض.

6- تخلص الأرض من كميات كبيرة من الأملاح.

7- تعمر المصارف المغطاة مالايقل عن 50 سنة إذا أتقن صناعتها وتنفيذها.

8- إجراء العمليات الزراعية بسهولة تامة مثل الحرث والتخلص من الحشائش وجمع المحصول.

عيوب المصارف المغطاة:

1- كثرة تكاليف إنشاء شبكة الصرف المغطى في البداية كتكاليف الحفر وثمن الأنابيب وتركيبها ووضع المرشحات حولها والردم فوقها.

2- عدم إمكان التخلص من مياه الصرف السطحي أو المياه الزائدة على سطح التربة.

3- زيادة الانحدار مما قد يؤدي إلى ضرورة رفع مياه الصرف بالآلة في الأرض المنبسطة الواسعة.

4- يحتاج تنفيذ شبكة الصرف المغطى إلى كثير من الخبرات والوقت من أجل التنفيذ والصيانة على نطاق واسع لاسيما في الأقطار النامية.

5- صعوبة تعزيل وتنظيف الأنابيب.

6- عدم ملاءمة الأنابيب الإسمنتية للأرض الملحية التي تبلغ فيها نسبة كبريتات الصوديوم والمغنزيوم 3ث% بينما لاتتأثر الأنابيب الفخارية.

7- قد تسد الأنابيب نتيجة لدخول جذور بعض الاشجار كالحور والصفصاف وكذلك الحشائش وجذور المحاصيل مثل جذور الفصة والبرسيم. أو دخول حيوانات صغيرة فيها وركود بعض الرواسب بداخلها وهذا يؤدي إلى منع نقل المياه بداخلها.

أنابيب الصرف المغطى: تقسم الأنابيب إلى عدة أقسم حسب المادة المصنوعة منها وهي:

1- الأنابيب الفخاريةClayar Tilepipes: وهي عبارة عن أنابيب تصنع من الطين ثم تحرق ويبلغ طولها عادة 30 سم وبقطر 10 سم وبسمك 1.5 سم وهذا يتوقف على البلد الصانع، ففي قطرنا يكون طولها 30 سم وقطرها 10 سم وسماكتها 1.5 سم أما في هولندا والاتحاد السوفييتي فيبلغ طولها 30 سم وبقطر يتراوح بين 5-15 سم وتصنع بشكل أنثى وذكر (أي بشفة أو بدون شفة) والمواسير (الأنابيب) الجيدة تغطى بشيء خاص يمكن معرفته بالخبرة وقد تطلى من الداخل أو الخارج وتعتبر مقاومة لكبريتات الصوديوم أو المغنزيوم.

2- الأنابيب الاسمنتية Concrete Pipes: وتستعمل أيضاً بكثرة في جميع أنحاء العالم في هولندا والاتحاد السوفييتي وأمريكا ومعظم البلدان النامية وتصنع بطول 30 سم وبقطر يتراوح بين 5-10 سم وبسمك 1.5-2 سم ومن أهم مميزات هذه الأنابيب سهولة صنعها وتوفر المواد التي تصنع منها ولكن من أهم عيوبها التآكل من قبل الأحماض والكبريتات التي قد تحتويها الأرض.

3- الأنابيب البلاستيكية : Plastic Pipes: وقد شاع استعمالها في الوقت الحاضر في جميع أنحاء العالم بسبب سهولة صنعها، وقوة تحملها، وسهولة نقلها وتجهيزها. وعادة تصنع بأقطار 5 سم وبطول يتراوح بين 5-6 م وعلى طول الأنبوب ومحيطه توجد صفوف من الخروم بطول 2.5 سم وعرض 5-6 سم بقصد دخول الماء إلى داخلها حيث يبلغ عددها في المتر الطولي 40 خرم. وسمك الأنبوب يتراوح مابين 0.8-1.4 سم ويبلغ وزن المتر الطولي منها حسبا لأقطار بين 150-400 غ وأهم مميزات الأنابيب البلاستيكية:

1- سهولة توفرها.

2- رخص ثمنها.

3- قلة كلفة النقل

4- أكثر ملاءمة لرصها في الأرض من قبل الآلة.

5- تحتاج إلى عدد قليل من العمل عند وضعها في التربة.

وتختلف شكل الأنابيب البلاستيكية حسب الشركات الصانعة فقد تكون ملساء ومخرمة بخروم على طولها ومحيطها، أو أن تكون متموجة وتكون الخروم بين التموجات وأحياناً تكون ملفوفة على بعضها وغير ذلك.

4- الأنابيب الستريمول Strimol Pipes وهي أنابيب مشابهة للأنابيب الفخارية والاسمنتية وتكون مصنوعة من مادة خفيفة، اقطارها 5 سم وطولها 30سم تستعمل على نطاق ضيق ومن مميزاتها سهولة نقلها، ومن عيوبها أنها خفيفة الوزن، لذلك تذريها الرياح عند وضعها في الحقل.

أنواع المرشحات (المصافي) أو الفلتر (filters):

كثيراً مايحدث بعض الضغوط نتيجة رشح المياه مع دخول مياه الصرف إلى المصارف عند الوصلات أو الفرشة تحتها، مما يؤدي إلى تحريك حبيبات التربة وخلخلتها مما يسبب هبوط أو تآكل حول الوصلات أو تحت الفرشة وهذا يؤدي إلى انسدادها.

ولمنع هجرة هذه الحبيبات يتم تغطية أو تغليف الوصلات بمواد خشنة أكبر حجماً تسمى مرشحات Filters بسمك يتراوح بين 5-10 سم حتى لاتعوق حركة المياه ولتطيل من عمر شبكة الصرف وتقلل الحاجة إلى صيانتها وتزيد من قدرة المصارف على استيعاب المياه بحركة أكثر، وهذا يؤدي إلى زيادة المسافة بين المصارف.

وقد توضع الفرشة بطول الأنابيب وخاصة في الأراضي الصودية التي يخشى من عدم استقامتها أو تغير ميولها، أو قد توضع المرشحات حول الأنابيب أو على الوصلات وتكون من طبقة واحدة أو أكثر من طبقة.

وعادة تستعمل المرشحات لتحقيق الأهداف الآتية:

1- أن تكون أكثر نفاذية للمياه منها لحبيبات التربة أي يكون قطر حبيبات المرشح أكثر من قطر حبيبات التربة المحيطة.

2- منع حركة التربة إلى المصرف أو إلى المرشح ذاته أي أن تكون الفراغات بين حبيبات المرشح صغيرة بدرجة أنها تمنع حبيبات التربة حولها من الدخول.

3- أن يكون سمك المرشح كاف لحسن توزيع أحجام مواده ولخلق عزل كاف عن التربة.

4- أن تمنع حركة مواد الفلتر إلى داخل الأنابيب وتنطبق الفتحات أو الفواصل بينها بالقدر الكافي.

وأهم أنواع المرشحات هي :

1- الحصى Cravel: وهي عبارة عن مواد تؤخذ من مجاري الأنهار بعد غسله جيداً من الشوائب العالقة فيه أو أن تكسر الأحجار بواسطة آليات خاصة لهذه الغاية والمستعملة إلى مواد البناء وعادة يتراوح قطرها بين 0.5-1 سم يمكن أن يوضع الحصى كفرشة تحت المصارف أو على الوصلات أو على طول الأنبوب. وهو رخيص الثمن بمقارنته بالمواد الأخرى والمصارف التي نفذت في الغاب وفي حوض الفرات استعمل فيها الحصى كمرشح.

2- الدوبال Peat : هذا النوع يستخدم بكثرة في هولندا والاتحاد السوفييتي ويصنع بآلات بأبعاد 70-10 سم ومن مميزاته رخص ثمنه وكفاءته العالية.

3- كلاس فيبر glass feber : يستخدم في حالة استخدام الأنابيب البلاستيكية ويغلف الأنبوب كاملاً هو عبارة عن صفائح سمكها 0.2-0.5 سم ومن مميزاته سهولة استخدامه ولكن ذات سعر مرتفع.

4- الصوف الزجاجي glass wool: وهو يشبه الصوف تغلف فيه الأنابيب بشكل طبقة رقيقة بسمك 0.5-1 سم أو تغلف فيه مكان الوصلات فقط.

والأنواع الثلاثة الأخيرة لها تأثير فعال جداً في حجز حبيبات الرمل والسلت ولكن لها بعض العيوب منها أن مساميتها تقل كثيراً إذا احتوت مياه الصرف على مركبات الحديد.

تخطيط المصارف المغطاة:

يراعى عند تخطيط المصارف المغطاة النقاط التالية:

1- توضع الحقليات بحيث تعمل زوايا مابين 10-30 درجة مع خطوط الكنتور مما يسمح بانحدار أو بميل مناسب للمصارف وهي أكثر فعالية لقطع سريان المياه تحت السطحية والسطحية.

2- يفضل ألا تزيد أطوال الحقليات عن 100 م في الأراضي ذات الانحدار البسيط كما يجب ألا يتعدى طولها عن 150م حتى لاتعمق المجمعات وهذا يؤدي إلى كلفة باهظة.

3- يجب ألا يزيد طول أي مجمع رئيسي عن 1000 م كما يجب ألا يزيد قطر أنابيبه عن 25 سم حتى لاتزيد تكاليف شبكة الصرف.

4- يحدد معامل الصرف Drainage fector بحيث يتم صرف المياه الزائدة بمعدلات لايضر بالنباتات ويؤخذ عادة مابين 1-2 مم / باليوم تبعاً لنوع الزراعة وتبعاً للظواهر الجوية. ويعرف معامل الصرف بأنه العلاقة بين كمية المياه التي يستقبلها المصرف وبين المساحا المركبة عليه أو قدرة المصرف على تصريف كمية من المياه في وحدة الزمن ويعبر عنه بالأمتار المكعبة.

5- يجب أن يبعد المجمع الرئيسي عن المباني وصفوف الأشجار بمسافة من 10-20 م.

6- تحسب التكاليف لأي مشروع مع عمل أكثر من تخطيط إن أمكن وحساب التكاليف لكل تخطيط بحيث يشمل الأعمال الصناعية جميع الاعتبارات ثم ينفذ ماهو أكثر اقتصاداً.

7- في حالة وجود أراضي مرتفعة مجاورة لأراضي منخفضة يجب الفصل بينهما بمصرف قاطع Interceptor drain مغطى أو مفتوح لحماية الأراضي الواطئة من فيض منسوب المياه الأرضية.

8- عند اتصال الحقليات بالمجمع ينبغي أن يعمل زوايا حادة من 15-45 درجة لتسهيل مرور المياه داخل الحقلي وإلى المجمع وبعيداً عن اتصالهما

9- يجب أن يكون التخطيط مستقيماً والتغيرات ضرورية أما بغرف اتصال أو غرف تفتيش.

10- تقسيم أرض المشروع إلى وحدات صرف في حالة اختلاف نفاذية التربة أو اختلاف التسرب من المجاري المائية المجاورة.

11- وضع مخارج المصارف في أنسب المواقع وأكثرها انخفاضاً بحيث يكون منسوب المصرف الحقلي عند مصبه في المجمع أعلى بمقدار 10 سم على الأقل من محور المجمع.

12- يجب أن يكون اتجاه مياه الصرف داخل المصارف في اتجاه مساوي المياه في المجاري المائية المختلفة.

13- يراعى تناوب التقاطعات مع المجاري العمومية والأقنية الحقلية التي يزيد عمقها 50 سم من أرض الزراعة.

14- يراعى تناوب وضع المصارف المغطاة حيث التربة تحتاج للكثير من تكاليف الإنشاء والصيانة.

15- يبدأ في تنفيذ المصارف المغطاة وقت انخفاض منسوب المياه الأرضية ويتم التخطيط بأن يدق أوتاد على طول المصرف وتعمل الميزانية ثم تحدد المناسيب اللازمة للحفر.

16- توضع المصارف في طبقات التربة الأكثر نفاذية كلما أمكن ذلك.

عمق وتباعد المصارف Depth and spacing of Drains

تتوقف المسافة بين كل مصرفين في الحقل على عدة عوامل من أهمها:

1- طبيعة التربة ومساميتها

2- نوع النباتات وعمق جذورها

3- العمق المراد تخفيض منسوب المياه الأرضي إليه.

4- معدل الري أو ماء المطر.

كما يعتمد عمق المصارف على مايلي:

1- طبوغرافية سطح الأرض

2- مدى انخفاض منسوب الماء الأرضي الذي يحقق التهوية اللازمة ويحقق كمية المياه التي يحتاج إليها النبات لنموه.

3- يعتمد على المسافة بين المصرفين.

4- نوع التربة إذ يزيد معدل حركة المياه الأرضية كلما زاد عمق المصارف في الأراضي الخفيفة والعكس بالعكس في الأراضي الثقيلة القوام.

5- يعتمد عمق المصارف على طريقة الري ومعامل الصرف.

6- يعتمد على نوع النباتات المزروعة وعمق جذورها وكمية الماء اللازمة لها.

7- كما يعتمد العمق على الزمن المطلوب التخلص من مياه الصرف أثناءه.

لذلك يحدد عمق المصرف بحيث يغطي أقصى عمق للجذور وسط المسافة بين كل مصرفين متتاليين بحيث لايقل عمق الحقليات عن 90 سم في بداية المصرف وعن 120 في نهايته إذا كان طولها 100م.

كما وجد أن معدل البخر من الماء الأرضي يقل كلما زاد بعد سطح الماء الأرضي عن سطح الأرض، وإن هذا المعدل يرتفع جداً إذا بلغ عمق الماء الأرضي مابين 10-20 سم، لذلك فإن من الخطأ جداً في حالة وجود أملاح بالماء الأرضي أن يقل عمق الماء الأرض عن واحد متر، إذ يؤدي ذلك إلى ترسيب الأملاح على سطح الأرض وزيادتها في المنطقة المحصورة بين سطح الأرض ومنسوب الماء الأرضي وهي منطقة جذور النباتات مما يزيد في تركيز الأملاح بهذه المنطقة لدرجة تؤذي النباتات وتؤدي إلى قلة المحصول بل قد تؤدي إلى موته في كثير من الأحيان. لذلك يفضل في الأراضي الملحية أن يزيد عمق منسوب سطح الماء الأرضي عن متر من سطح الأرض.

ولقد وجد كل من جاردنر فايرمان Gardner and Fireman أنه إذا زاد عمق المياه الأرضية عن 200 سم فإن معدل البخر يقل جداً، وبالتالي فإن حركة الأملاح من السطح تكاد تكون معدومة التأثير، لذلك ينصح في المناطق الجافة التي تعتمد على الري الصناعي بأن يخفض مستوى الماء الأرضي إذا احتوى على كمية كبيرة من الأملاح إلى عمق لايسمح بحركة الماء إلى أعلى أي إلى سطح الأرض بالخاصة الشعيرية بدرجة قد تؤدي إلى تراكم الأملاح وتزهير الأرض والعمق المقترح يتراوح من 180-200 سم من سطح الأرض.

لذلك فإن المسافة بين المصارف وعمقها تعتمد على الاحتياجات المصرفية للمحاصيل الزراعية Drainage Requirements التي تتأثر بعاملين:

أولهما : مدى سرعة التخلص من المياه بمنطقة جذور النبات. وعمق الجذور حتى لاتطول فترة تشبع التربة بهذه المياه حول الجذور حيث بكتريا التربة تحتاج إلى الهواء لتأدية وظيفتها وحتى لاتفقد التربة حرارتها المناسبة لنمو النبات.

ثانيهما: هو الاحتياجات الفسيلية.

لذلك سارت الدراسات لتحديد المسافات بين المصارف وتقدير أعماقها في اتجاهات مختلفة حقلية ومعمارية ورياضية. ونتيجة لذلك أوجدت عدة معادلات مختلفة كلها تحقق هدف واحد هو حساب المسافة بين المصارف وتقدير أعماقها ومن أهمها معادلة نيل Neal عام 1934 ومعادلة جلوفر Glover سيلفجارد Schilfgaarde عام 1963 ومعادلة هوغاوت Hooghoudt عام 1940 ومعادلة أرنست وبومانز Ernest and Boumans ومعادلة كركهام Kirkham ومعادلة حماد ومعادلات شاهين ومعادلة محمد حسن عامر 1915 ومعادلة لوثين Luthin عام 1959 ومعادلة دم Dumm عام 1954 ومعادلة كوشينكوف Kostikov وغيرها.

إن مشاريع الصرف التي نفذت في القطر العربي السوري ومن أهمها مشروع الغاب المنطقة الرائدة بالكريم ومنطقة جورين فقد نفذت أبعادها وأعماقها طبقاً لمعادلة هوغاوت Hooghoudt وهي :

8 K2dh + 4K1h2 = L

g g

حيث أن :

L = المسافة بين المصارف بالمتر

K1= نفاذية طبقة التربة فوق المصرف م/يوم

K2 = نفاذية طبقة التربة تحت المصرف م/يوم

h = ارتفاع الماء الأرضي في وسط المسافة بين المصرفين بالمتر.

مخطط يبين نسبة المواد المعدنية والمواد العضوية والهواء والماء في تربة طبيعية

g = تصرف المصرف م3 / باليوم.

d = البعد بين الطريقة الصماء وبين محور المصرف بالأمتار.

وقد نفذت المصارف الحقلية المغطاة في كلا المنطقتين على أعماق 150سم من سطح الأرض وبمسافة تتراوح بين 130-200 م وهذا توقف على نوع التربة ونفاذيتها وقد تحقق انخفاض رسوب الماء الأرضي بحوالي 30-50 سم من سطح الأرض ويعتبر المجال الملائم لمعظم المحاصيل الشتوية والصيفية. علماً بأن الأنابيب التي استخدمت هي الاسمنتية بطول 30سم وقطر 10سم والفلتر الذي استعمل هو الحصى.

ثالثاً: المصارف الرأسية (الآبار) :

في هذا النوع من المصارف تدق أنابيب رأسية بالتربة ثم يركب عليها مضخات لضخ المياه الجوفية من باطن الأرض ومن أعماق محدثة هبوطاً في منسوب الماء الأرضي العالي ثم تصرف هذه المياه إلى المصارف العمومية أو أن تستخدم في الري.

إن تكاليف المصارف الرأسية في البداية تكون قليلة ويمكن على المدى الطويل أن تكون غالية ولذلك لاينصح باستعمالها إذا كانت تكاليف المصرف المغطى غالية جداً أو إذا كانت المناطق المراد صرفها يصعب صرفها بالطرق الأخرى ويفضل أن تكون طبقات التربة السفلى التي تدق إليها الأنابيب الرأسية مكونة من طبقات رملية أو حصوية أو كلاهما معاً.

الأغراض التي يحققها الصرف الرأسي:

1- أغراض علاجية مؤداها خفض مستوى الماء الأرضي إذا كان مرتفعاً.

2- أغراض وقائية تنحصر في المحافظة على مستوى الماء الأرضي عند حد معين في الأراضي ذات مستوى الماء الأرضي المنخفض.

3- التخلص من مياه الري الزائدة في فترة قصيرة يقل حدوث أي ضرر للنباتات.

الشروط الواجب توفرها لاستخدام الصرف الرأسي:

1- يجب أن يكون عمق الطبقات الحاملة للمياه عميقة بدرجة كافية ومكونة من طبقات متجانسة بقدر الإمكان وأن لايقل هذا العمق عن 10م.

2- يجب أن تكون المسامية خلال الطبقات المراد صرفها كبيرة بدرجة تسمح بسرعة سحب المياه بواسطة المضخات.

3- يفضل أن يكون منسوب المياه الأرضية في الطبقات العميقة حراً حتى لايكون هناك أي حركة لأعلى قد تزيد من تكاليف الرفع ويجب أن تكون المياه متصلة بالمياه الأرضية في الطبقات القريبة من سطح الأرض.

4- يجب أن لاتسبب التربة أو المياه في تآكل المواد المصنوعة منها أجزاء البئر وملحقاته.

5- يجب دراسة مدى إمكانية استعمال المياه وللأغراض المدنية والصناعية الأخرى بجانب الصرف ويجب أيضاً دراسة مدى تداخل المياه المالحة وأثرها.

6- قدرة البئر على الاحتفاظ بعمق مناسب لمستوى الماء الأرضي وهذا يتوقف على العمق والقطر وطول المصافي ووضع الفلتر وتنظيم مجموعة الآبار.

7- كمية المياه المرفوعة بالمضخات ومدى تأثيرها على تسرب المياه من القنوات ومجاري المياه المجاورة وتكاليف الإنشاء والصيانة.

العوامل التي تؤثر على اقتصاديات الصرف الرأسي:

1- اختبار المضخات التي تفي باحتياجات خفض منسوب الماء الأرضي المطلوبة مع مراعاة العلاقة بين حجم وعدد المضخات.

2- تكاليف إنشاء الآبار.

3- تحديد قوة إدارة المضخات وتكاليف إدارتها.

4- احتمال استخدام المياه المرفوعة في الري مباشرة أو بعد خلطها بمياه ري سطحية أو مياه المصارف مع حساب العائد من استعمال هذه المياه.

المسافة بين الآبار (المصارف):

تتوقف المسافة بين المصارف الرأسية على :

1- عمق البئر كلما زاد عمق البئر داخل خزان المياه الأرضية كلما زاد قطر دائرة التأثير وزادت المسافة بين الآبار (المصارف).

2- قطر البئر كلما زاد قطر البئر كلما زادت دائرة التأثير وزادت المسافة بين الآبار (المصارف).

3- مسامية التربة كلما زادت مسامية ونفاذية التربة كلما زادت المسافة بين الآبار (المصارف) وكبرت دائرة التأثير.

المراجع
1- هندسة الصرف الزراعي ، دكتور حلمي محمد بكر ، دار المطبوعات الجديدة، الاسكندرية.

2- ري وصرف (جزء أول) ، دكتور أدهم سكاف، دكتور أحمد زين العابدين، دكتور مصطفى مرسي، مديرية الكتب الجامعية ، حلب 1979.

3- استزراع الأراضي ، دكتور عبد العظيم عبد الجواد ، دار المعارف بمصر 1966.

4- هندسة الري والصرف ، دكتور أحمد ميس ، المهندس حسن الشربتي ، دار المعارف بمصر طبعة ثانةي 1974.

5- طبيعة الأرض وقوامها ، هارب بكمان، نبيل برادي ، مكتبة الأنجلو المصرية 1965.

شكرا جدا على الموضوع بجد ممتاز ونتمنى المزيد من هذة المواضيع

شكرا على مرورك الطيب وان شاء الله القادم يعجبكم