تويت
الصرف المائي في الزراعة
يقصد بالصرف المائي water drainageاستخدام التقنيات التي تساعد على التخلص من المياه الزائدة السطحية، والجوفية الموجودة في الأراضي وطرحها خارج المنطقة المصروفة، بغية تحقيق الشروط الملائمة من رطوبة وحرارة فيها لجعلها صالحة للزراعة
لمحة تاريخية
عرف البابليون وسائل الري والصرف قبل نحو ألفي عام قبل الميلاد واستخدموا القنوات المكشوفة، كما نقل الرومان هذه الوسائل إلى أوربا في العصور السابقة، وفي القرن السابع عشر بدأ عهد جديد في مجال الصرف في كل من فرنسا وإنكلترا حيث ظهرت أول الكتب المطبوعة عن الصرف في فرنسا عام 1600م، وفي إنكلترا عام 1652م، وشهد القرن الثامن عشر تطوراً في هذا المجال حيث استخدمت أنابيب الصرف الفخارية المصنعة يدويّاً في إنكلترا. وفي عام 1843صُنع أول أنبوب للصرف المائي آليا، واتسع استخدام الصرف في إنكلترا وفي العالم وظهرت الآليات الحديثة لتمديد الأنابيب الفخارية أواللدائنية. وغدا الاهتمام اليوم كبيراً بمواصفات شبكات الصرف وأبعادها كي تناسب بدقة الغاية المرجوة منها، وتبعاً للشروط الهدرولوجية والهدروجيولوجية وللإمكانات المادية والفنية.
الأهمية الاقتصادية والزراعية
يعد إنشاء شبكات الصرف المائي في التربة مطلباً بالغ الأهمية عند إنشاء شبكات الري نفسها، خاصة في حال عدم كفاية الصرف الطبيعي فيها، وذلك بغية التخلص من المياه الزائدة وتحقيق المنسوب المائي المتوازن فيها من جهة، والتوازن ما بين الماء والهواء من جهة أخرى من أجل توفير الشروط المثلى لنمو النبات وإنتاجه.
ولقد أدى إهمال الصرف في المشاريع الزراعية عند الحضارات القديمة، وخاصة في المناطق الجافة، إلى التدهور الحضاري، فعلى سبيل المثال ما حصل في منطقتي دجلة والفرات اللتين كانتا مغطاة بالبساتين والحدائق، فتحولت إلى أراضٍ مالحة ومتدهورة بسبب تراكم الأملاح في طبقاتها السطحية الناتج من ارتفاع المستوى المائي فيها وتبخره سطحيّاً، وعدم إجراء الصرف المائي المناسب في حينه، مما جعلها غير صالحة للزراعة.
وقد لوحظت المشكلة السابقة في أمريكا أيضاً عام 1902وذلك في أثناء تنفيذ مشروع الري في مقاطعة نيفادا من قبل مكتب استصلاح الأراضي الأمريكية، الذي قام بري 28000هكتار من دون نظام للصرف المائي، وبعد مرور سنوات عدة على ذلك لوحظ في عام 1918 ارتفاع منسوب المياه الجوفية في 14000هكتار مما جعل تربتها سيئة التهوية وغير صالحة للزراعة، ودفع المكتب المذكور إلى إنشاء قنوات للصرف المائي من أجل المحافظة على مستوى ماء أرضي منخفض.
يتطلب نمو النبات وتنفسه ضرورة الحفاظ على التوازن المائي والهوائي والغذائي في التربة، إذ إن الرطوبة الزائدة فيها تحول دون تنفس الجذور وتؤدي إلى تعفنها وتلفها. وللصرف المائي أهميته في الترب المروية والمناطق التي تحتوي على رطوبة زائدة، إذ يعد النظام الكفيل للوصول إلى حالة التوازن المطلوبة، وإلى اتزان نسب مكونات التربة الثلاثة الصلبة والسائلة والغازية، إذ إن الماء الزائد فيها يملأ كل المسامات البينية مسبباً منع مرور الهواء فيها، مما يؤدي إلى ضعف شدة التفاعلات الكيمياوية، والقضاء على البكتريا النافعة الهوائية، وإلى تكاثر البكتريا اللاهوائية التي تسبب اختزال مخصبات التربة كالنترات، وانتشار الأمراض الفيزيولوجية والفطرية والبكترية. كما يؤدي استمرار الرطوبة الزائدة إلى تغيرات طبيعية وفيزيائية وكيمياوية تجعل التربة لزجة صعبة الخدمة عالية الملوحة وغير صالحة للزراعة، ولنمو النبات. تكون التربة الرطبة باردة في النهار بسبب تبخر الماء الذي يخفض من حرارة التربة، أما في الليل فيبرد الماء الملامس سطحياً للهواء الجوي وبسرعة كبيرة، فيهبط باتجاه أسفل التربة بسبب ازدياد كثافته ولتحل محله طبقات جديدة من الماء التي تصعد إلى السطح وتبرد بدورها، وهكذا مما يسبب البرودة في التربة. وتجدر الإشارة إلى أن الفرق بين درجتي حرارة تربة جافة وتربة رطبة يقترب من 7 درجات مئوية، وتكون الزيادة لصالح التربة الجافة. كما تتطلب الرطوبة الزائدة في الترب عند تنفيذ العمليات الزراعية مجهوداً أكبر بنحو 25ـ30% منها في الترب المماثلة والحاوية على رطوبة نظامية. والملاحظ أن معظم بادرات النباتات تموت أو يتأخر نموها في فصل الربيع عند زراعتها في ترب زائدة الرطوبة.
ولاتقتصر الأضرار الرئيسة لسوء الصرف المائي على النبات والتربة فحسب، وإنما تمتد آثاره لتشمل الإنسان والحيوان، إذ يعد تجمع المياه على السطح بيئة صالحة لنمو الطفيليات مثل البلهارسيا والبعوض ودودة الكبد التي تصيب الحيوان، إضافة إلى انبعاث غازات سامة مثل غاز الميتان، والروائح الكريهة، حيث يمكن أن تصير هذه المياه مصدراً لتلوث المياه الجوفية القريبة منها.
دواعي استعمال الصرف وفوائده
يعد تنفيذ الصرف المائي عاملاً أساسياً ورئيسياً في الحالات الآتية:
1ـ ارتفاع منسوب المياه الجوفية وقربها من سطح التربة لأقل من /1/متر، وفي حال التربة غير المستوية تظهر برك من الماء في المناطق المنخفضة.
2ـ ترسب الأملاح على سطح التربة مما يستدعي إزالتها بالغسيل بعد تطبيق النظام المناسب للصرف المائي.
3ـ اندماج سطح التربة وبطء حركة المياه فيها بسبب استعمال المعدات الزراعية الثقيلة.
4ـ احتراق أوراق النباتات بعد ريها، وخاصة في الصيف.
5ـ صعوبة إجراء الخدمات الزراعية.
6ـ ضعف حيوية جذور النباتات بسبب ارتفاع منسوب الماء الأرضي وتدهور الإنتاج الزراعي.
7ـ انتشار الكثير من أمراض وحشرات النباتات التي تعيش في التربة المرتفعة الرطوبة، وكذلك الأعشاب الضارة.
8ـ تكاثر وتوالد البعوض والبلهارسيا بسبب تراكم المياه على سطح التربة.
ويحقق الصرف فوائد كثيرة أهمها ما يأتي:
1ـ التخلص من المياه السطحية الزائدة من مياه الري والأمطار.
2ـ خفض منسوب المياه الجوفية إلى الحد المطلوب حسب الهدف الزراعي والإنشائي.
3ـ استصلاح التربة المالحة بوساطة الغسيل وإذابة الأملاح الضارة وصرفها.
4ـ تحسين خواص التربة الفيزيائية والكيمياوية والطبيعية، مما يزيد من كفاءة عمليات الخدمة الزراعية، وإنجاح الزراعة في وقت مبكر، وزيادة الإنتاج وتحسين نوعيته.
5ـ منع إعادة تملح التربة الزراعية وتأمين التهوية اللازمة لها.
6ـ يمكن استخدام المصارف للري تحت سطح التربة.
طرائق الصرف المائي وعوامل نجاحها
تتعدد طرائق الصرف تبعاً للشروط الهدرولوجية والهدروجيولوجية، وللهدف منها، ونوع النباتات وشروط الاستثمار المادية والفنية، وذلك كمايأتي:
1ـ الصرف المائي الأفقي، ويشتمل على النظامين الآتيين:
ـ نظام الصرف المائي الأفقي المكشوف (الشكل1): يتألف من شبكة قنوات تشق في التربة على أعماق وأبعاد وميول معينة، وظيفتها تجميع الماء الراشح من التربة أو من المصارف الأخرى. وتصنف المصارف المكشوفة بحسب حجمها إلى مصارف حقلية تجمع الماء من التربة مباشرة، ومصارف عامة أو رئيسة أكبر قطراً، تستقبل مياه المصارف الحقلية وتقوم بنقلها وتفريغها في الأنهار والبحيرات. يتميز نظام الصرف المكشوف بسرعة التخلص من الماء الزائد من التربة، ويستخدم في الأتربة الطينية الثقيلة، وفي حال عدم توافر الميل المناسب طبيعيّاً، وفي المناطق الرطبة ذات الأمطار الغزيرة، وفي التربة ذات المستوى المائي الأرضي العميق جداً، كما يستخدم في استصلاح الترب القلوية والمالحة، وفي حال عدم وجود مستوى ماء أرضي فيها. ويتميز هذا النظام بقلِّة التكاليف الأولية للإنشاء، وإمكانية توسيع مقاطع القنوات القليلة الميل لكنه يحتل مساحة كبيرة من التربة تراوح بين 10ـ15%. ومن الضروري إقامة منشآت على القنوات مثل الجسور والعبارات وإجراء صيانة دورية لإزالة الأعشاب، والأوساخ العالقة التي تعيق جريان الماء في المصرف، كما أنه يسهم كثيراً في عدم تجانس عملية الصرف المائي في الترب، إذ يكون مستوى الماء الأرضي منخفضاً على نحو كبير قرب قنوات الصرف، ومرتفعاً في منتصف المسافة بين قناتي الصرف.
ـ نظام الصرف المائي الأفقي المغطى (الشكل2): يتألف من شبكة أنابيب موضوعة في التربة على أعماق وأبعاد وميول مختلفة، وبأقطار معينة، تفرغ الماء الزائد وتنقله إلى المجمّعات الثانوية ثم إلى المجمّع الرئيسي. يوفر هذا النظام نحو10ـ15%من المساحة المزروعة ولا يحتاج إلى منشآت إضافية، كما تكون أعمال الصيانة، بسبب الطمي والأعشاب، أقل من النظام المكشوف, وتدوم شبكته نحو أربعين عاماً، ويكون صرفه المائي متجانساً لكنه ذوكلفة عالية ويتطلب درجة ميل أكبر، كما يصعب كشف الأعطال التي تحدث في الأنابيب وإصلاحها، وغالباً ما يستدل عليها في وقت متأخر، ولايناسب الأراضي الضعيفة النفاذية، والتي تحتوي على نسبة عالية من الحجارة، إذ يصعب مد الأنابيب فيها آلياً.
2ـ الصرف المائي العمودي (الرأسي أو بالآبار): يتألف من آبار تدق في التربة على أعماق وأبعاد معينة، يزاح بوساطتها الماء الجوفي بعد تجمعه فيها مؤديا إلى هبوط منسوب ماء الترب. توجد طريقتان لضخ الماء من الآبار هما:
ـ آبار السحب المائي (الضخ) (الشكل3): تضخ المياه الجوفية المتجمعة في الآبار بوساطة مضخة خاصة مما يؤدي إلى هبوط منسوبها.
ـ الأبار الماصة (الشكل4ـ5): تنزع منها المياه المتجمعة بثقب الطبقات السفلية الكتيمة، فيتسرب الماء نحو الأسفل عميقاً، وتدعم الآبار بالحجارة المكسرة والحصى، و توضع أحياناً أنابيب شاقولية ضمن الحجارة والحصى لتسهيل التفريغ المائي على نحو أسرع.
يعد الصرف العمودي الطريقة الأمثل في حال وجود طبقات ضعيفة التصريف أو صماء ضحلة تمنع الصرف الطبيعي للمياه الجوفية المرتفعة المستوى، وكذلك في السهول الواقعة على ضفاف الأنهار. كما ينبغي أن تكون الترب ذات نفاذية جيدة، والمياه الجوفية عميقة، وهي غالباً جيدة للري.
المجالات التطبيقية
تنفذ عمليات الصرف المائي في الأراضي التي ترتفع فيها رطوبتها ومياهها الجوفية وذلك في المجالات التالية:
1ـ بهدف استصلاح الترب وزراعتها وتحسين إنتاجها.
2ـ في المشروعات الإنشائية من أبنية وأنفاق وعقد للمواصلات والمناجم.
3ـ لأهداف صحية تتعلق بالمياه الجوفية المرتفعة (المستنقعات)، وللتخلص من البعوض.
رياض بلدية
يقصد بالصرف المائي water drainageاستخدام التقنيات التي تساعد على التخلص من المياه الزائدة السطحية، والجوفية الموجودة في الأراضي وطرحها خارج المنطقة المصروفة، بغية تحقيق الشروط الملائمة من رطوبة وحرارة فيها لجعلها صالحة للزراعة
لمحة تاريخية
عرف البابليون وسائل الري والصرف قبل نحو ألفي عام قبل الميلاد واستخدموا القنوات المكشوفة، كما نقل الرومان هذه الوسائل إلى أوربا في العصور السابقة، وفي القرن السابع عشر بدأ عهد جديد في مجال الصرف في كل من فرنسا وإنكلترا حيث ظهرت أول الكتب المطبوعة عن الصرف في فرنسا عام 1600م، وفي إنكلترا عام 1652م، وشهد القرن الثامن عشر تطوراً في هذا المجال حيث استخدمت أنابيب الصرف الفخارية المصنعة يدويّاً في إنكلترا. وفي عام 1843صُنع أول أنبوب للصرف المائي آليا، واتسع استخدام الصرف في إنكلترا وفي العالم وظهرت الآليات الحديثة لتمديد الأنابيب الفخارية أواللدائنية. وغدا الاهتمام اليوم كبيراً بمواصفات شبكات الصرف وأبعادها كي تناسب بدقة الغاية المرجوة منها، وتبعاً للشروط الهدرولوجية والهدروجيولوجية وللإمكانات المادية والفنية.
الأهمية الاقتصادية والزراعية
يعد إنشاء شبكات الصرف المائي في التربة مطلباً بالغ الأهمية عند إنشاء شبكات الري نفسها، خاصة في حال عدم كفاية الصرف الطبيعي فيها، وذلك بغية التخلص من المياه الزائدة وتحقيق المنسوب المائي المتوازن فيها من جهة، والتوازن ما بين الماء والهواء من جهة أخرى من أجل توفير الشروط المثلى لنمو النبات وإنتاجه.
ولقد أدى إهمال الصرف في المشاريع الزراعية عند الحضارات القديمة، وخاصة في المناطق الجافة، إلى التدهور الحضاري، فعلى سبيل المثال ما حصل في منطقتي دجلة والفرات اللتين كانتا مغطاة بالبساتين والحدائق، فتحولت إلى أراضٍ مالحة ومتدهورة بسبب تراكم الأملاح في طبقاتها السطحية الناتج من ارتفاع المستوى المائي فيها وتبخره سطحيّاً، وعدم إجراء الصرف المائي المناسب في حينه، مما جعلها غير صالحة للزراعة.
وقد لوحظت المشكلة السابقة في أمريكا أيضاً عام 1902وذلك في أثناء تنفيذ مشروع الري في مقاطعة نيفادا من قبل مكتب استصلاح الأراضي الأمريكية، الذي قام بري 28000هكتار من دون نظام للصرف المائي، وبعد مرور سنوات عدة على ذلك لوحظ في عام 1918 ارتفاع منسوب المياه الجوفية في 14000هكتار مما جعل تربتها سيئة التهوية وغير صالحة للزراعة، ودفع المكتب المذكور إلى إنشاء قنوات للصرف المائي من أجل المحافظة على مستوى ماء أرضي منخفض.
يتطلب نمو النبات وتنفسه ضرورة الحفاظ على التوازن المائي والهوائي والغذائي في التربة، إذ إن الرطوبة الزائدة فيها تحول دون تنفس الجذور وتؤدي إلى تعفنها وتلفها. وللصرف المائي أهميته في الترب المروية والمناطق التي تحتوي على رطوبة زائدة، إذ يعد النظام الكفيل للوصول إلى حالة التوازن المطلوبة، وإلى اتزان نسب مكونات التربة الثلاثة الصلبة والسائلة والغازية، إذ إن الماء الزائد فيها يملأ كل المسامات البينية مسبباً منع مرور الهواء فيها، مما يؤدي إلى ضعف شدة التفاعلات الكيمياوية، والقضاء على البكتريا النافعة الهوائية، وإلى تكاثر البكتريا اللاهوائية التي تسبب اختزال مخصبات التربة كالنترات، وانتشار الأمراض الفيزيولوجية والفطرية والبكترية. كما يؤدي استمرار الرطوبة الزائدة إلى تغيرات طبيعية وفيزيائية وكيمياوية تجعل التربة لزجة صعبة الخدمة عالية الملوحة وغير صالحة للزراعة، ولنمو النبات. تكون التربة الرطبة باردة في النهار بسبب تبخر الماء الذي يخفض من حرارة التربة، أما في الليل فيبرد الماء الملامس سطحياً للهواء الجوي وبسرعة كبيرة، فيهبط باتجاه أسفل التربة بسبب ازدياد كثافته ولتحل محله طبقات جديدة من الماء التي تصعد إلى السطح وتبرد بدورها، وهكذا مما يسبب البرودة في التربة. وتجدر الإشارة إلى أن الفرق بين درجتي حرارة تربة جافة وتربة رطبة يقترب من 7 درجات مئوية، وتكون الزيادة لصالح التربة الجافة. كما تتطلب الرطوبة الزائدة في الترب عند تنفيذ العمليات الزراعية مجهوداً أكبر بنحو 25ـ30% منها في الترب المماثلة والحاوية على رطوبة نظامية. والملاحظ أن معظم بادرات النباتات تموت أو يتأخر نموها في فصل الربيع عند زراعتها في ترب زائدة الرطوبة.
ولاتقتصر الأضرار الرئيسة لسوء الصرف المائي على النبات والتربة فحسب، وإنما تمتد آثاره لتشمل الإنسان والحيوان، إذ يعد تجمع المياه على السطح بيئة صالحة لنمو الطفيليات مثل البلهارسيا والبعوض ودودة الكبد التي تصيب الحيوان، إضافة إلى انبعاث غازات سامة مثل غاز الميتان، والروائح الكريهة، حيث يمكن أن تصير هذه المياه مصدراً لتلوث المياه الجوفية القريبة منها.
دواعي استعمال الصرف وفوائده
يعد تنفيذ الصرف المائي عاملاً أساسياً ورئيسياً في الحالات الآتية:
1ـ ارتفاع منسوب المياه الجوفية وقربها من سطح التربة لأقل من /1/متر، وفي حال التربة غير المستوية تظهر برك من الماء في المناطق المنخفضة.
2ـ ترسب الأملاح على سطح التربة مما يستدعي إزالتها بالغسيل بعد تطبيق النظام المناسب للصرف المائي.
3ـ اندماج سطح التربة وبطء حركة المياه فيها بسبب استعمال المعدات الزراعية الثقيلة.
4ـ احتراق أوراق النباتات بعد ريها، وخاصة في الصيف.
5ـ صعوبة إجراء الخدمات الزراعية.
6ـ ضعف حيوية جذور النباتات بسبب ارتفاع منسوب الماء الأرضي وتدهور الإنتاج الزراعي.
7ـ انتشار الكثير من أمراض وحشرات النباتات التي تعيش في التربة المرتفعة الرطوبة، وكذلك الأعشاب الضارة.
8ـ تكاثر وتوالد البعوض والبلهارسيا بسبب تراكم المياه على سطح التربة.
ويحقق الصرف فوائد كثيرة أهمها ما يأتي:
1ـ التخلص من المياه السطحية الزائدة من مياه الري والأمطار.
2ـ خفض منسوب المياه الجوفية إلى الحد المطلوب حسب الهدف الزراعي والإنشائي.
3ـ استصلاح التربة المالحة بوساطة الغسيل وإذابة الأملاح الضارة وصرفها.
4ـ تحسين خواص التربة الفيزيائية والكيمياوية والطبيعية، مما يزيد من كفاءة عمليات الخدمة الزراعية، وإنجاح الزراعة في وقت مبكر، وزيادة الإنتاج وتحسين نوعيته.
5ـ منع إعادة تملح التربة الزراعية وتأمين التهوية اللازمة لها.
6ـ يمكن استخدام المصارف للري تحت سطح التربة.
طرائق الصرف المائي وعوامل نجاحها
 |
| الشكل (1) نظام الصرف المكشوف |
 |
| الشكل (2) نظام الصرف المغطى |
1ـ الصرف المائي الأفقي، ويشتمل على النظامين الآتيين:
ـ نظام الصرف المائي الأفقي المكشوف (الشكل1): يتألف من شبكة قنوات تشق في التربة على أعماق وأبعاد وميول معينة، وظيفتها تجميع الماء الراشح من التربة أو من المصارف الأخرى. وتصنف المصارف المكشوفة بحسب حجمها إلى مصارف حقلية تجمع الماء من التربة مباشرة، ومصارف عامة أو رئيسة أكبر قطراً، تستقبل مياه المصارف الحقلية وتقوم بنقلها وتفريغها في الأنهار والبحيرات. يتميز نظام الصرف المكشوف بسرعة التخلص من الماء الزائد من التربة، ويستخدم في الأتربة الطينية الثقيلة، وفي حال عدم توافر الميل المناسب طبيعيّاً، وفي المناطق الرطبة ذات الأمطار الغزيرة، وفي التربة ذات المستوى المائي الأرضي العميق جداً، كما يستخدم في استصلاح الترب القلوية والمالحة، وفي حال عدم وجود مستوى ماء أرضي فيها. ويتميز هذا النظام بقلِّة التكاليف الأولية للإنشاء، وإمكانية توسيع مقاطع القنوات القليلة الميل لكنه يحتل مساحة كبيرة من التربة تراوح بين 10ـ15%. ومن الضروري إقامة منشآت على القنوات مثل الجسور والعبارات وإجراء صيانة دورية لإزالة الأعشاب، والأوساخ العالقة التي تعيق جريان الماء في المصرف، كما أنه يسهم كثيراً في عدم تجانس عملية الصرف المائي في الترب، إذ يكون مستوى الماء الأرضي منخفضاً على نحو كبير قرب قنوات الصرف، ومرتفعاً في منتصف المسافة بين قناتي الصرف.
 |
| الشكل (3) نظام الصرف العمودي البئري الضخ |
 |
| الشكل (4) نظام الصرف العمودي بالأبار العادية |
2ـ الصرف المائي العمودي (الرأسي أو بالآبار): يتألف من آبار تدق في التربة على أعماق وأبعاد معينة، يزاح بوساطتها الماء الجوفي بعد تجمعه فيها مؤديا إلى هبوط منسوب ماء الترب. توجد طريقتان لضخ الماء من الآبار هما:
ـ آبار السحب المائي (الضخ) (الشكل3): تضخ المياه الجوفية المتجمعة في الآبار بوساطة مضخة خاصة مما يؤدي إلى هبوط منسوبها.
 |
| الشكل (5) نظام الصرف العمودي بالأبار الماصة |
يعد الصرف العمودي الطريقة الأمثل في حال وجود طبقات ضعيفة التصريف أو صماء ضحلة تمنع الصرف الطبيعي للمياه الجوفية المرتفعة المستوى، وكذلك في السهول الواقعة على ضفاف الأنهار. كما ينبغي أن تكون الترب ذات نفاذية جيدة، والمياه الجوفية عميقة، وهي غالباً جيدة للري.
المجالات التطبيقية
تنفذ عمليات الصرف المائي في الأراضي التي ترتفع فيها رطوبتها ومياهها الجوفية وذلك في المجالات التالية:
1ـ بهدف استصلاح الترب وزراعتها وتحسين إنتاجها.
2ـ في المشروعات الإنشائية من أبنية وأنفاق وعقد للمواصلات والمناجم.
3ـ لأهداف صحية تتعلق بالمياه الجوفية المرتفعة (المستنقعات)، وللتخلص من البعوض.
رياض بلدية