المنشآت على شبكات الري

تجهز شبكات الري بأعداد كبيرة من المنشآت والتجهيزات الهندسية المختلفة، بغية تأمين دخول وتوزيع المياه بين أجزاء الشبكة بشكل فعال بما يتوافق مع مخطط الاحتياجات المائية المطلوبة لتحقيق كفاءة عالية في التحكم والتوزيع والإدارة تُجهَّز شبكات الري بأعداد كبيرة من المنشآت والتجهيزات الهندسية المختلفة، بغية تأمين دخول وتوزيع المياه بين أجزاء الشبكة بشكل فعال بما يتوافق مع مخطط الاحتياجات المائية المطلوبة، ويجب مراعاة البدائل المختلفة للتخطيط من أجل تقليل التكاليف بقدر الإمكان وذلك قبل إقرار التخطيط النهائي، وفيما يلي عرض لبعض المنشآت التي نصادفها في مشروعات الري والصرف بشكل عام .

الشكل (1) بعض أنواع المنشآت المائية التي يمكن استخدامها في شبكات الري

1- منشآت التنظيم والتحكم Regulation And Control Structures

- المنشأة الرأسية أو المأخذ الرئيسي ( Head Regulator, Main Water Intake):

وتقوم بأخذ المياه من المصدر المائي (نهر ، بحيرة ...) وتوجهه إلى قناة الجر الرئيسية. توجد منشأة المأخذ عند مأخذ أي قناة من القناة ذات الدرجة الأعلى.

الشكل (2) : مخطط نموذجي لمأخذ مائي غير مباشر

وذلك للتحكم في تصريف المياه الداخلة لهذه القناة حسب الاحتياج المائي، أما بالنسبة إلى المراوي والسواقي الصغيرة فيمكن الاستعاضة عن منشأة المأخذ بفتحة بسيطة للري.

- منشأة الحجز Control Regulator

تستخدم منشأة الحجز على الأقنية الفرعية أو الرئيسية لغرض رفع منسوب الماء أمام المنشأة لتغذية الأقنية الجانبية من أمام منشأة الحجز بسهولة ودون استخدام المضخات.

- منشآت القياس والمراقبة (Measurement Structures):

إن إدارة وتشغيل نظام الري بفعالية يتطلب قياس التدفقات والمناسيب في مختلف أجزاء الشبكة. يمكن في بعض الحالات قياس التدفق دون استخدام منشآت خاصة، كما يمكن استخدام منشآت قياس نذكر منها: الهدارات (Weirs)، قناة بارشال (Parshell Flume) مقياس التدفقات المفتوحة (Open Flow Meters).

- منشآت الالتحام والوصل: ومهمتها تنظيم السرعة في الاقنية مثل المجاري السريعة (Drop Structures) والمدارج المائية (Chute Structures).

شكل (5) يمثل مدرجاً مائياً

شكل (6) منشأة الجريان السريع

2- منشآت التقاطعات: Crossing Structures

عند تخطيط شبكة الري والصرف لمنطقة ما يمكن أن نصادف تقاطعات مختلفة للأقنية والمصارف والطرقات بعضها مع بعض من هذه المنشآت يمكن أن نذكر:

أ- العبارة: Culvert

وهي عبارة عن مجرى مائي مغلق يمرر مياه القناة أو المصرف تحت الطريق، وفي الغالب يكون التقاطع بشكل متعامد ومقطع العبارة يمكن أن يكون دائرياً أو صندوقياً (مربعاً أو مستطيلاً) من الحديد أو البيتون المسلح أو من المواد المحلية بسقف قوسي كما كان مستخدماً في القديم. شكل (7).

شكل (7)

ب- الجسر المائي: Bridge

يؤدي نفس مهمة العبارة، ولكن المجرى المائي تحت الجسر يكون مكشوفاً. ويفضل استخدامه عندما يكون المجرى عريضاً والتصريف كبيراً، شكل (8).

شكل ( 8 )

ج- السيفون المقلوب: Siphon

يستعمل السيفون المقلوب عند تقاطع مجريين مائيين ، أي يمر أحد المجريين أسفل المقطع الأصلي للمجرى الآخر، أو عند تقاطع قناة أو مجرى مائي مع وادٍ يراد اجتيازه إلى الضفة المقابلة شكل (9).

شكل (9)

3- منشآت التفريغ:

تؤدي هذه المنشآت مهمة الوصل بين نهاية أنابيب الدفع؛ التي تمثل أبعد نقطة عن محطات الضخ وبين بحيرات تخزين المياه أو المستقبلات في بداية أقنية الري الأشكال شكل (10)، شكل (11)، شكل (12)، شكل (13)، شكل (14)، شكل (15). وهذه المنشآت يجب أن تؤمن:

- منع الجريان العكسي من المستقبل عبر الأنابيب إلى محطة الضخ عند التوقف عن العمل أو لإفراغ أنابيب الدفع من المياه.

- تأمين خروج انسيابي سلس للماء من أنبوب الدفع إلى المستقبل بأقل قيمة لفواقد الضغط.

- توزيع الماء إلى عدد من المستهلكين.

- تأمين إقلاع آمن لمجموعة المضخات وتأمين إدخال الهواء إلى أنبوب الدفع عند تفريغه من الماء.

هذه المنشآت يجب أن تكون مستقرة بشكل جيد وتكون سهلة الاستثمار. وتتكون منشآت التفريغ من:

- رأس منشأة التفريغ والذي يحوي مخروط التوسع لأنبوب الدفع.

- السكورة العاملة وسكورة الإصلاح.

- بئر أو حوض التهدئة.

- عناصر ربط الحوض مع قناة جر المياه.

- مهرب أو مصرف للمياه في حالة الطوارئ منعاً من طوفان المياه على جانبي الحوض أو أكتاف الأقنية.

وتقسم منشآت التفريغ حسب طريقة منع الجريان العكسي للماء عند توقف وحدات الضخ إلى:

- منشأة التفريغ المزودة بآليات إغلاق ميكانيكية.

- منشأة سيفونية.

- منشأة هدارية.

- المنشآت المزودة بآليات إغلاق ميكانيكية: هذه المنشآت عامة، وتصلح عند أي قيمة لتذبذب منسوب المياه في المستقبل، ولكن باستخدام النوع المناسب من السكورة أو سكورة عدم الرجوع، وكذلك تصلح عند أي غزارة لمحطة الضخ، ويمكن أن يعمل أي عدد من المضخات في أنبوب دفع واحد. وتكون نهاية أنابيب الدفع مستقيمة. وتمنع آلية الإغلاق الجريان العكسي للماء عند توقف وحدات الضخ عن العمل أو عند تعرض أنبوب الدفع للكسر.

المنشآت السيفونية: نصادف هذه المنشآت في محطات الضخ لأغراض الري، ويتم منع الجريان العكسي عبر السيفون الذي ينتهي به أنبوب الدفع عن طريق إدخال الهواء إلى السيفون من صمام خاص موجود أعلى السيفون عند توقف وحدات الضخ أو كسر أنبب الدفع. ويشترط عند استخدام هذا النوع أن يكون الانفراغ الساكن في السيفون أقل من (6m) أي ارتفاع أعلى نقطة في السيفون عن أدنى مستوى محتمل في المستقبل. وكذلك يجب أن تعمل المضخات عند الاقلاع في منطقة العمل غير المستقر، كما يلزم أن يكون السيفون دائماً مغمور النهاية الأفقية بعد الجزء الهابط منه.

المنشآت الهدارية: وينصح استخدامها في حال كون تذبذب منسوب المياه في المستقبل أقل من (50cm)؛ ويتم صب الماء من أنبوب الدفع إلى خزان جدرانه تكون أعلى من المنسوب الأعظمي للماء في المسقبل ثم تعبر الهدار إلى المستقبل. وهنا الجريان العكسي من المستقبل إلى أنبوب الدفع غير ممكن .

1 - أنبوب الدفع. 2- قصبة هوائية. 3- سكر عدم رجوع. 4- مجار لوضع بوابة إصلاح.

5- جسر خدمة. 6- حوض تهدئة. 7- قناة التصريف.

شكل (10) منشأة تفريغ مزودة بسكر عدم رجوع وحيد القرص

1 - أنبوب الدفع. 2- عتبة فتحة الخروج. 3- رافعة البوابة. 4- رافعة جسرية. 5- بوابة إصلاح عند الطوارئ. 6- البوابة العاملة سريعة السقوط.

شكل (11) منشأة تفريغ مزودة ببوابات مستوية سريعة السقوط

1- أنبوب الدفع. 2 و 3 - الجزء الصاعد من السيفون. 3- فتحة لتركيب صمام التخلية. 4- حنجرة السيفون. 5- الجزء الهابط من السيفون. 6- مخروط التوسع عند مخرج السيفون.

شكل (12) منشأة تفريغ سيفونية

1 - أنبوب الدفع. 2- عتبة فتحة الخروج. 3- رافعة البوابة. 4- رافعة جسرية. 5- بوابة إصلاح عند الطوارئ. 6- البوابة العاملة سريعة السقوط.

شكل (13) منشأة تفريغ مزودة ببوابات مستوية سريعة السقوط

1- الحجرة أمام البوابة. 2- البوابة القطاعية. 3- مخمد الطاقة.

4- الجزء الانتقالي. 5- قناة تصريف.

شكل (14) منشأة تفريغ مزودة ببوابات قطاعية

1 - مخروط التوسع. 2- جدار الحوض. 3- حوض التهدئة. 4- حوض.

شكل (15) منشأة تفريغ هدار

4- منشآت الحماية (Protective Structures):

تشمل حماية خارجية لأكتاف الأقنية من أضرار الجريان السطحي الناتج عن العواصف المطرية، مثل أقنية صرف وحماية داخلية من التدفقات الزائدة نذكر منها: المفيض الجانبي الحر (Free Spillways) أو المفيض الجانبي المزود ببوابات قوسية ( Spillway with Ring Gate) أو المزود بسيفونات (siphon spillway).