تعتبر المياه موردًا حيويًا ونادرًا في العديد من المناطق الجافة وشبه الجافة في العالم، ولذلك فإن استغلالها بشكل فعال ومستدام يشكل تحديًا كبيرًا للمهندسين والمزارعين وصانعي القرار. واحدة من أهم الطرق لتحسين كفاءة استخدام المياه هي تبطين القنوات المائية، التي تستخدم لنقل المياه من مصادرها إلى أماكن استخدامها، سواء للري أو للإنتاج الكهرومائي أو للسياحة أو لغيرها من الأغراض، سنتعرف سوياً من خلال موقع الهندسة ماهو تبطين الترع وأنواعه .

تعريف تبطين الترع والقنوات المائية والغرض منها

تبطين الترع تعني كل أو جزء من المحيط المبلل للقنوات مغطى بمادة مخصصة ببطانة القنوات المائية والترع تمنع تسرب المياة، حيث تختلف المواد المستخدمه في كل ترعه بإختلاف حالتها وظروفها الخاصة، كما ان الغرض من تبطين القنوات يكمن في التالي:

1.  تستخدم البطانة للتغلب على التآكل في القناة الترابية، خاصة إذا أدى المنحدر الطولي لقاع القناة إلى نقل مادة قاع القناة.
2. في حالة أن يكون المنحدر الطولي الطبيعي في القناة صغير جدا مما يؤدي لبطئ سرعة المياة في القناة، فإن البطانة مهمة جدا لزيادة سرعة الماء، وذلك يؤدي للتقليل من مساحة المقطع العرضي للقناة.
3.  يقلل تبطين القنوات تسرب المياه ( seepage of water )، مما يعني تقليل تكاليف نقل المياه.
4.  تقلل بطانة القنوات من ارتفاع منسوب المياه الجوفية، وذلك بسبب تقليل تسرب المياة .
5. وتقلل البطانة من المقطع العرضي للقناة.
6.  تكاليف صيانة القنوات المبطنة منخفضة جدا مقارنة بتكاليف صيانة القنوات الترابية، بسبب زيادة سرعة المياه، مما يقلل من كل من الطمي على القاع والجوانب ونمو الغطاء النباتي.

ماهي أعمال الخوازيق وطرق تنفيذها في الموقع ؟

أنواع تبطين الترع والقنوات المائية

يجب أن تحقق المواد المستخدمة في تبطين الترع متطلبات معينة، حيث من المهم أن تكون غير قابلة للنفاذ وبها معامل خشونة صغير جداً مما يساعد على سرعة التدفق كما انه يجب ان تكون مادة قوية ومقاومة للتآكل، والآن سنتناول أنواع البطانة المستخدمة :

•  بطانة الطين

تستخدم هذه الطريقة لبطانة القاع فقط، حيث لا يمكن للطين التوقف على المنحدرات الجانبية، يتم تحقيق طريقة البطانة هذه باستخدام طبقة من الطين بسماكة 15 سم، وضغطها بعناية. إذا كانت سرعة التدفق عالية جدا، يتم تغطية طبقة بطانة الطين عن طريق وضع طبقة من الأسمنت مع الرمل بنسبة 1 الأسمنت إلى 3 رمل.

•  البطانة باستخدام التربة المضغوطة

1. تربة مضغوطة ذات سمك صغير:في هذه الطريقة، يتم استخدام طبقة من التربة غير منفذة بسماكة 15-30 سم، المواد المستخدمة في هذه الطريقه هي؛ الطين بالرمل، ونسبة عالية من الطين مع الرمل، ونسبة عالية من الطين مع الحصى، والطين فقط مع شرط ألا تقل كثافة هذه المواد في الموقع عن 95٪ من كثافة المختبر. يمكن تغطية مادة البطانة عن طريق تكسية بطبقة لمنع التآكل.
2. تربة مضغوطة ذات سمك كبير: في هذه الطريقة، يتم تغطية القاع والمنحدر الجانبي بمادة غير منفذة في عدة طبقات، كل طبقة بسمك 15سم . في هذه الطريقة، عادة ما يكون سمك البطانة 60 سم على القاع و100 سم على المنحدرات الجانبية. تستخدم نفس المواد المستخدمة في البطانة ذات السماكة الصغيرة أيضا في هذا النوع من البطانة.

مزايا هذه الطريقة هي:

أ- أثبتت الاختبارات الميدانية أن نفاذية هذه الطريقة منخفضة جدا (0.07 فدان/اليوم)، وهو قريب جدا من نفاذية البطانة الخرسانية.

ب- هذه البطانة فعالة جدا في قنوات التربة المتورمة لمرونتها، حيث يمكن لهذا النوع من التربة أن يتلف البطانة الخرسانية.

•  البطانة بدون ضغط

في هذا النوع من البطانة، عادةً تكون التربة المستخدمة في البطانة عبارة عن طين أو خليط من الطين والرمل أو خليط من الطين والحصى. يتم تغطية القاع والمنحدرات الجانبية بإحدى هذه المواد بسماكة 12 بوصة دون ضغط. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أن متطلبات معداتها غير مكلفة، في حين أن العيب الرئيسي هو التآكل، خاصة في القنوات التي بها عشب.

ماهو الساندوتش بانل ؟ وماهي استخداماته وأنواعه ومميزاته ؟

• بطانة بينتونيت

البنتونيت هو مادة تحتوي على نسبة عالية من الطين غير العضوي، عند خلطه بالماء يتضخم ويزداد حجمه. هناك طريقتان للبطانة بالبينتونيت:

1.  طبقة من البنتونيت بسمك 1-2 بوصة مغطاة بمزيج من الحصى والطين بسماكة 6-12 بوصة.
2. خليط من البنتونيت والرمل (5٪ -25٪ بينتونيت) وفقا للتجارب المعملية بسماكة 2-3 بوصات، وتكون هذه الطبقة مغطاة بمزيج من الحصى والطين.

• تبطين الترع عن طريق التثبيت الميكانيكي والضغط

تميل هذه الطريقة إلى تقليل نفاذية القاع وجوانب القناة عن طريق خلط التربة بالماء ويتم ضغطها إلى الكثافة المطلوبة، والتي تم تحديدها مسبقا في المختبر.

• تبطين الترع بمزيج من التربة والأسمنت

يتم خلط الغبار الناتج عن حفر القناة بالأسمنت والماء إلى درجة الخرسانة العادية ويتم وضعه على كلا الجانبين والقاع بالخصائص التالية:

1.  النسبة المئوية للتربة الناعمة التي تمر من الغربال رقم 200 لا تزيد عن 35٪
2. سمك البطانة 3.0 بوصات
3. نسبة الأسمنت هي 11-22٪
4. يتم معالجة البطانة لمدة 7 أيام على الأقل بالماء للحصول على قوتها.

• تبطين الترع بواسطة الخرسانة الأسمنتية

تعتبر البطانة بالخرسانة واحدة من أكثر أنواع البطانة التي تقلل من تسرب المياه، وتقاوم الظروف الجوية السيئة، ولديها قوة عالية، حيث يتم خلط الخرسانة في الموقع ووضعها على كل من القاع والجانبين. يتم اختيار منحدر الجوانب بحيث يتم وضع الخرسانة دون استخدام إطار خشبي. يتم وضع الخرسانة كألواح منفصلة ويبلغ السمك المألوف للبطانة الخرسانية الأسمنتية 2-5 بوصات.

1. البطانة باستخدام الخرسانة المسلحة : في بعض الحالات، يتم تزويد بطانة الأسمنت الخرساني بحديد التسليح, عادة ما يكون استخدام الحديد ليس للقوة، ولكن للحد من الشقوق الناتجة عن الانكماش.
2. البطانة باستخدام الخرسانة سابقة الصب: في هذا النوع من البطانة، تكون البطانة من ألواح مسبقة الصب, المزايا الرئيسية لهذا النوع هي الكثافة العالية للخرسانة، والسطح يكون أكثر سلاسة من سطح الخرسانة المصبوبة (0.012)، مما يعني أنه يمكن أن يكون لها مقطع عرضي صغير من القناة المبطنة في هذا النوع من البطانة، تعتبر الصيانة بسيطة عن طريق تغيير الألواح التالفة فقط.

•  بطانة الأسفلت

يتم خلط الرمال والحصى والأسفلت في الظروف الحارة (165 درجة) ورشها على القاع والجوانب مع استمرار الضغط إلى السمك المطلوب. هذا النوع منخفض التكلفة، ولكن اللون الأسود للأسفلت يجعل الماء دافئا، مما يساعد في زيادة بعض أنواع النباتات، مما قد يضر بطبقة البطانة.

أ – البطانة عن طريق رش البيتومينات

يتم ضغط القاع والجوانب وتسوية بعناية، ويتم رش البيتومين الساخن عند 200 درجة على كل من القاع والجانبين بسماكة 0.25 بوصة. يتم تغطية البطانة بعد التبريد بغطاء ترابي.

معايير اختيار نوع التبطين لكل قناة

بعد أن تناولنا أنواع تبطين القنوات المائية، سنتحدث في هذه الفقرة عن معايير اختيار نوع التبطين الملائم لكل قناة، هذه المعايير تشمل:

• التكلفة: تعتبر التكلفة عاملًا مهمًا في اختيار نوع التبطين، حيث تتغير التكلفة باختلاف المادة وطريقة التركيب والصيانة والإصلاح. فمثلاً، يكون التبطين بالخرسانة أغلى من التبطين بالتربة المدموكة أو المواد البوليمرية، لكنه يكون أطول عمرًا وأقوى قوة. كما يجب النظر في التكلفة الإجمالية للمشروع، بما في ذلك تكلفة الهدر المائي والصحي والزراعي الذي يحدث بسبب عدم التبطين أو التبطين السيء.
• الكفاءة: تعتبر الكفاءة مقياسًا لقدرة التبطين على تقليل الفقد المائي وزيادة التصرف المائي وتحسين جودة المياه والتحكم في نمو الحشائش. تتغير الكفاءة باختلاف نوعية التربة والمناخ والمحاصيل والموسم. فمثلاً، يكون التبطين بالخرسانة أكثر كفاءة من التبطين بالتربة المدموكة أو المواد البوليمرية في مناطق ذات تربة رملية أو مسامية أو ذات ملوحة عالية، حيث يمنع التسرب والتبخر والتلوث.

• المتانة

  تعتبر المتانة مقياسًا لقدرة التبطين على مقاومة العوامل الخارجية مثل التآكل والتشقق والتدهور والانهيار. تتغير المتانة باختلاف خصائص المادة وطريقة التركيب والصيانة والإصلاح. فمثلاً، يكون التبطين بالخرسانة أكثر متانة من التبطين بالتربة المدموكة أو المواد البوليمرية في مناطق ذات حرارة عالية أو تغيرات حرارية كبيرة أو ضغط مائي عالي، حيث يحافظ على شكله وقوته.

• المرونة تعتبر المرونة مقياسًا لقدرة التبطين على التكيف مع الظروف المتغيرة مثل حركة التربة أو تغيرات الحمل أو الانحناء أو الانفعال. تتغير المرونة باختلاف خصائص المادة وطريقة التركيب والصيانة والإصلاح. فمثلاً، يكون التبطين بالمواد البوليمرية أكثر مرونة من التبطين بالخرسانة أو التربة المدموكة في مناطق ذات تربة طينية أو رخوة أو ذات انكماش وانتفاخ، حيث يتمدد وينكمش مع التربة دون تشقق أو تلف.
• الجدوى: تعتبر الجدوى مقياسًا لقدرة التبطين على تحقيق الأهداف المرجوة منه بأقل تكلفة وأعلى كفاءة ومتانة ومرونة. تتغير الجدوى باختلاف الظروف المحلية والاجتماعية والاقتصادية والبيئية. فمثلاً، يكون التبطين بالخرسانة أكثر جدوى من التبطين بالتربة المدموكة أو المواد البوليمرية في مناطق ذات نشاط زراعي كثيف أو قيمة أرض عالية أو مياه نادرة أو ملوحة، حيث يزيد من الإنتاجية ويوفر المياه ويحمي البيئة.

من خلال دراسة هذه المعايير، يمكن اختيار نوع التبطين الملائم لكل قناة مائية بحيث يحقق أفضل استفادة من الموارد المائية والتربية والزراعية والبشرية.

 تصريف مياه التسرب من الأقسام المبطنة ( Drainage of seepage water )

على الرغم من أن مادة البطانة غير منفذة نظريا، ولكن من الناحية العملية سوف تتسرب كمية من الماء من هذه المادة، سيؤدي التسرب المستمر إلى تشبع التربة، مما قد يؤدي إلى تلف مادة البطانة على النحو التالي:

1.  إذا كان منسوب المياه الجوفية بعيدا عن المقطع العرضي لبطانة القناة، فلا توجد ظروف خطيرة على مادة البطانة.
2.  عندما تكون القناة في ظروف جافة، فإن زيادة منسوب المياه الجوفية سيزيد من ضغط الماء على البطانة، مما سيعرض القاع أيضا لضغط الرفع، مما قد يؤدي إلى تلف مادة البطانة, للتغلب على الظروف المذكورة أعلاه، يجب أن تكون مادة البطانة ذات سمك كبير وقوة عالية.
3. إذا كان المقطع العرضي للبطانة موجودا في مستوى عال من المياه الجوفية، يتم حفر استنزاف بجانب المقطع العرضي للقناة لإزالة المياه الجوفية بعيدا عن المقطع العرضي للبطانة.

في النهاية يُشرفنا دعوتكم للإنضمام لنا على وسائل التواصل الإجتماعي الخاصة بموقع الهندسة من هنا:

 الفيسبوك   ∇   وإنستقرام.

            التليجرام.