بسم الله الرحمن الرحيم
المنشاءات المائية والري
تعد المنشاءات المائية عموما من اقل المنشاءات تعقيدا (واكثرها تفضيلا لمعظم المهندسين الانشائيين ) نظرا لأن معظم الأحمال الواقعة عليها قيد السيطرة والتوقع ..وهو المعيار الاساسي لمدي صعوبة التصميم والمجهود المبزول فيه..ولما كانت المنشاءات العالية والكباري المعلقة و حديثاَ المنشاءات الدينامكية هي الاكثر تعقيداَ من حيث التصميم والتنفيذ..فإن المنشاءات المائية اقلهم تعقيداَ ؛الا انها تعد من اكثرها خطورة حيث انها غير قابلة للاصلاح والترميم أوحتي التغير في بعض الحالات..مما يضيف لبساطة التصميم لأحمالها صعوبة الدقة المتناهية وإلى تنفيذها وجوب متابعة دقيقة لجميع خطوات التنفيذ..والي عمليات صيانتها تكلفة زائدة عن باقي المنشاءات.
بكل بساطة تنقسم المنشاءات المائية الي منشاءات تحكم واخري للتقاطعات؛منشاءات التحكم -كما هو اسمها- للتحكم في التصرفات في القنوات بما في ذلك قيمة التصرف وسرعة ومنسوب الماء بالقنوات واكثر من ذلك من تموجات داخلية وحركات طبقات المياة فوق بعضها ؛وذلك من خلال قوانين وأسس هيدرولكية مثل (ماننج وبيرنولي ...),واما منشاءات التقاطع فانها المسئولة عن السماح بمرور المجاري المائية عند تلاقيها مفادية اختلاطها..عن طريق إمرار احدها تحت الاخرى وحتي من تحت طرق أرضية في بعض المنشاءات.
كما ان أسس تصميها ليس معقدة جدا نظراَ لمحدودية أحمالها مقارنة بغيرها من المنشاءات؛ وزنها الزاتي ووزن تربة الردم (العريضة غالبا) واحمال ضغط المياة الداخلية والجانبية , بالاضافة لأحمال الماكينات (في بعضها مثل محطات الرفع) وايضا أحمال الطريق في حالة مرورها من اسفله -شاملا اوزان المركبات-...تكون جميع الأحمال المؤثرة علي المنشاءات المائية عموماَ ..وباستثناء احمال الماكينات تعتبر كل هذة الأحمال من النوع البسيط جدا في التصميم الانشائي عموما حيث انها الأساسية لتصميم اي منشاء, اما عن أحمال المياكينات ..فنظرا للتاثير الكبير للأهتزازات واثارها المدمرة وطبيعة المواد الخاصة المستخدمة معها والعمالة المخصصة لتفيذ الاجزاء الخاصة بها ..تُوجب تصميما دقيقا للغاية ..مما جعل تكلفة هذا النوع تحديدا (محطات الرفع) كبيرة جدا جدا..وجعل من قرار إنشاء مثل هذه الأنواع قرارا ليس سهلا ابدا , و استخدامها من الحلول الاخيرة دائما .
وبدون تعمق في تفاصيل النظريات ..فإن الأسس الاساسية لتصيم منشاءات الري يمكن عرضها في الاتي:
وعلى سبيل التوضيح والمثال ..احدي ابسط المنشاءات المائية عموما وهو (The Culvert) والمعروف في الوسط العربي (بالبربخ)..وهو المنشاء المسئول عن إمرار المياة اسفل طريق بري..[وهو منشاء قد تقابله مائة مرة ولا ترعي له اهتماما لمدي بساطته إلا انه في حالة المجاري الكبيرة ينال اهتماما اكبر من مجرد ممر للمياة ,وسيالي توضيح ذلك تباعا ]...
 |
(بربخ تحت الانشاء مكون من ثلاث فتحات والمواسير من الخرسانة المسلحة)
|
عن التصميم الهيدروليكي (الابعاد) لمثل هذة المنشاءات يكون عن طريق ..فرض عرضا منسابا للمنشاء ويتوقف علي عرض المجري عموما ومدي السماح للتوسع او التضيق من عدمه..ثم يله فرضا لارتفاع للمنشاء يتوقف (وفقط) علي منسوب المياه خلف المنشاء ..وفرض عدد فتحات المنشاء..ثم عمل تحقيقات علي تلك الفروض عن طريق التحقق من (مقدار الارتفاع في منسوب المياة في المجري نتيجة انشاءهوايضا مدي الالتزام بالضوابط الانشائية بتلك المنطقة)..قد سبب المنشاء المائي في ارتفاعا في منسوب المياة (حتي لو كان بضع سنتيمترات) يودي الى انهيار المنشاء والقطاعات الترابية من حوله بل والى اغراق قرى كاملة واهدار كميات كبيرة من المياة ..وبالطبع قد يسبب خسائر في الارواح لمنهم بالقرب من تلك المنشاءت مما يوضح انه بالرغم من بساطة تلك المنشاءات إلا انها من اخطرها كما ذكرت .
وكما هو الحال في باقي التصميم الانشائي ..تأتي مرحلة التصميم المقاوم للاحمال (Structural design) وهو حقيقةَ روح التصميم الانشائي عموما..ويكون كلاتي:
تحديد الأحمال وهو كما ذَكرت..اولا: الوزن الذاتي للمنشاء ويتوقف علي الابعاد السابق تصميمها ونوع مادة المنشاء من خرسانة مسلحة,أو صلب او اي من المواد الانشائية ..إلا ان الخرسانة و الصلب هما اكثرهم ملائمة لطبعية هذا المنشاءات..ثانيا: وزن تربة الردم فوق المنشاء ..وفي ذلك عدة عوامل منها نوع التربة وكثافتها ..ومدى تشبعها بالمياة..وسمك الطبقة وايضا خواص المادة الداخلية مثل ( زاوية الاحتكاك وقوة التماسك) مما يتوقف علي ذلك تحديد جزء من الأحمال الرأسية والافقية على المنشاء....ويعرف كلا النوعين السابقين باحمال الجاذبية وهي نسبينا الاسهل تصميما..
واخيرا الاحمال الحية..وتشمل كلا من ضغوط المياة الداخلية ( لا تقل خطورة عن الزلازل بالنسبة للمنشاءات السكنية)..والاحمال الحية الناتجة عن الحركة فوق الطريق ..وبالطبع احمال المركبات المارة علي هذا الطريق.
ولما كان التنبؤ بقيمة دقيقة لهذة الاحمال مستحيلا وكونها غير ثابتة (ولهذا سميت بالحية)..اعتدمت نظرية الانشاءات عموما علي قيم تقربية لها تتوقف علي نظريات واسس هيدرولكية وانشائية..ثم زيادة تلك القيم بقيم تكفي لجعلها اسوء من اسوء ما يمكن ان يحدث حقيقةَ في اسوء الظروف الطبيعة..اعتمدت علي ان يكون ذلك كافيا ليكون التصميم آمناَ جدا..
 |
مثال لقطاعات التسليح بالبربخ
|
(وهو النهج الذي تتبعه النظريات الانشائية كلها فيما يخص تلك الاحمال الحية باختلاف انواعها ..من اوزان الناس والكُتب والرياح و و و..).
ثم يأتي تبعا تحديد المواد وكثافة التسليح واسماك القطاعات نتيجة القوي الدخلية وقوي القص والعزوم المتولدة نتيجة جميع الاحمال السابق ذكرها.
يعد هذا سريعا تبسيطا لاسس تصميم معظم المنشاءت بما في ذلك المائية
ومما يجب ذكره ايضا الفرق بين المنشاءات المائية والزراعية..وتوضيح الفارق بين الهندسة الزراعة وهندسة الري ومنشاءاته..وذلك لما يوجد من لبس عند معظم الناس بين مهندس الري ومهندس الزراعة..عموما كلا المهندسين يعمل في اطار امداد المياة من مصدرها الرئيسي الي الزاعة ثم صرفها بعد ذلك..الا انه المهندس الري (وهو مهندس مدني) يتولي عملية امداد المياة من النيل (مثلا) شاملا ذلك شق المجاري المائية الازمة..واقامة المنشاءات الازمة للتحكم بتلك المياة كما سبق ذكره ثم امدادها وصولا الي (الحيز الزراعي) ..ثم يتولى نفس المهندس عملية توزيع المياة بما يعرف بهندسة الري ..وتنفيذ النظم الازمة للري وبناء المنشاءات الازمة لذلك..وتلك النظم يحددها المهندس الزراعي بما يراه ملائما للزراعة تبعا لتخصصه..ثم يتولي المهندس الزراعي متابعة عملية الزاعة وغيرة وصولا لمرحلة الصرف..وتعد من اخطر العمليات نظرا لما قد تسبه من خسائر في حالة الصرف السىء ؛التي قد تصل (لتبوير الارض)؛ عندها يأتي دور مهندس الري مرة اخري في انشاء نظام الري المناسب وادارته...
وتبعا لتخصص كلا منها كما اوضحت..تتوقف نوع المنشاءات الي يتعامل معها..ويمكن تلخيصها في الاتي..
كل منشاءت التحكم خاصة بمهندس الري..منشاءات التوزيع الداخلية (من البوابات عند بدايات الحيز الزراعي) خاصة بمهندس الزراعة..منشاءات الصرف بما في ذلك (غرف التفتيش داخل الحقول) من تخصص مهندس الري
