علوم الأرض والجيولوجيا

أهمية وأنواع “مصائد الرمال”

2004 الإنسياق الرملي

د.جاسم محمد العوضي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مصائد الرمال أنواع مصائد الرمال أهمية مصائد الرمال علوم الأرض والجيولوجيا

عادة ما تستخدم مصائد الرمال لتجميع عينات الرمال التي تحركها الرياح قياس معدل زحفها وتراكمها.

وكانت هناك محاولات لقياس معدل انتقال الرمال بواسطة جهاز الحاسة الخفيف Light-sensing apparatus  والذي يعتمد على انعكاس أو ظل الحبيبة الرملية المخترقة في حزمه ضوئية داخل الجهاز نفسه، وعموما فإنه لم يثبت بعد نجاح هذا الجهاز في قياس مثل هذه المعدلات.

وشكل (3.4) يوضح مصائد الرمال المستخدمة لعدد من الباحثين في دراسات حقلية ومختبريه سابقة.

 

وهناك نوعان أساسيان من هذه المصائد: مصائد رأسية وهي التي تقف منتصبة على السطح الرملي لحجز الرمال التي تمر من خلال الجزء المفتوح والمواجه للرياح الهابة، و مصائد أفقية تدفن بحيث تكون قمتها في مستوى سطح الرمال وتحجز الرمال التي تقع عليها.

وكلا النوعين يمكن اعتباره إما نوع إجمالي الكمية أو نوع توزيعي كما سيأتي شرحه لاحقاً.

وقد استنتج هوريكاوا وشن (Horikawa&Shen,1960) إن الاختلافات الأساسية التي تم ملاحظتها بين معدلات انتقال الرمال التي تم قياسها بواسطة أنواع مختلفة من المصائد في الحقل كانت نتيجة لكفاءة المصيدة الرملية المستخدمة.

 

ولقد تمت معايرة مصائد الرمال المستخدمة في دراسات سابقة ووجد أن كفاءاتها اختلفت بدرجة كبيرة.

فالحواجز الرأسية تقل كفاءتها نتيجة اختلاف أنماط انسياب الرياح حول المصائد وأيضا نتيجة الصقل الناتج من اختلاف أنماط انسياب الرياح بالقرب من السطح حول المصائد. أما المصائد الأفقية فكفاءتها أعلى لو أنها كانت طويلة نسبياً.

وقد ارجع هوريكاوا وآخرون (Horikawa et al.,1984) البيانات المتاحة من تجارب النفق الهوائي الذي تكون به درجة التحكم عالية وكذلك من التجارب الحقلية على معدل انتقال الرمال، واوضحوا ان الحواجز الافقية لها كفاءات عالية.

 

من جهة أخرى استخدم كل من كوباتا، هوريكاوا وأخرون (Horikawa et al ., 1983) مصيدة رملية أفقية كبيرة في شكل خندق عمقه 1متر واتساعه من 6-8 متر وطوله حوالي 50 متر.

وكانت فكرة هذه المصيدة قد تم اقتراحها بناءً على عدد من المعارف التطبيقية منها إن مسافة انتقال حبة الرمل سواء الواثبة أو المتدحرجة هي في حدود سنتمترات إلى أمتار قليلة.

ولقد نجح هذا النوع من المصيدة وأدت وظيفتها بنجاح في الدراسات الحقلية.

 

مصيدة الرمال الأفقية:  بدلا من قياس حجم تراكم الرمال في الخندق يمكن مباشرة وزن إجمالي الرمال المحمولة بالرياح في فترة زمنية معينة في صندوق كبير مدفون ويكون في مستوى سطح الرمال.

كما هو موضح في الشكل رقم (3.5)، وقد استخدم هذا الصندوق لدراسة معدل انسياق الرمال في صحراء الكويت.

وهذا النوع من المصيدة يتكون من صندوق مستطيل الشكل مطمور في الأرض بحيث لا يظهر منه سوى سطحه العلوي المفتوح والمحاذي لمستوى السطح الرملي.

 

ويكون جانبه الطويل موازي لاتجاه الرياح السائدة في المنطقة. وينقسم الصندوق إلى أجزاء بحيث يكون كل جزء موازي لوجهة رياح معينة.

وقد تم معايرة مثل هذه المصيدة بواسطة هوريكاوا و شن (Horikawa& Shen,1960) حيث وجدا أن كفاءة المصيدة تعتمد على طولها وقيمة السرعة القاصة للرياح الهابة ولا تعتمد الكفاءة على حجم الحبيبات الرملية المتحركة.

والكفاءة تزيد بزيادة طول المصيدة إلى حوالي 75 سنتيمتر.

وبينت دراستهما بأن هذا النوع من المصيدة وبطول جوالي 75 سنتيمتر يصل كفاءته إلى أكثر من %70 لسرعة رياح معتدلة إلا إذا زادت السرعة القاصة للرياح الهابة فإنها تسبب انخفاض في كفاءة المصيدة.

 

مصيدة التوزيع الرأسي: تستخدم مصيدة التوزيع الرأسي لقياس التوزيع الرأسي لكمية الرمال المتحركة وهي تتكون من أنبوب عمودي مقسم لعدة حجرات أفقية لجمع هذه الرمال على ارتفاعات مختلفة من سطح الأرض.

وهذا النوع وكما هو موضح في الشكل رقم (3.6) تم تصميمه بواسطة هوريكاوا وشن (Horikawa & Shen,1960) وكانا قد أوضحا بأن التوزيع الرأسي لحركة الرمال تنطبق عليها العلاقة الأسية (Exponential relation).

 

مصيدة الرمال التوجيهية: تم تصميم الرملية التوجيهية التي تظهر في الشكل (3.7) من قبل مركز المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة الأمريكية.

وهذه المصيدة عبارة عن تصميم معدل لمصيده قديمة ابتكرها العالم تشبل (Horikawa & Shen,1960) قام بعدها العالمان فرابيرغر والبراندت (Fryberger &Ahlbrant,1980) بتطوير مصيدة تشبل الميكانيكية الهوائية. 

بعد أن قسما حجرة تجميع الرمال فيها إلى ثمانية أقسام لفصل الرمال القادمة من اتجاهات الريح المختلفة.

 

وتفيد هذه المصيدة في إعداد ورسم بياني لحركة الرمال لمقارنته مع الرسوم البيانية لحركة الرياح، وهي تعتبر مناسبة لقياس انجراف الرمال في الصحراء على فترات طويلة.

وقد تم استعمال هذا النوع من المصائد الرملية لقياس تدفق الرمال لفترات طويلة على مشاريع التحكم بحركة الرمال بمنطقة الجبيل ومناطق أخرى بالمملكة العربية السعودية(Abolkhair,1981).

وكذلك في مشاريع التحكم بحركة الرمال في صحراء الكويت (ِAl-Awadhi,1990). ولم تذكر التقارير أية معلومات حول معايرة هذا  النوع من المصائد.

 

ومن المميزات الرئيسية لهذا النوع من المصائد الرملية إمكان تقدير تدفق الرمال من ثمانية اتجاهات في موقع واحد.

ومن مساوئه عد توفر بيانات حول معايرته وحساسيته تجاه سرعة الرياح المتدنية نسبياً وتكرار حدوث الأعطال الميكانيكية فيه نظراً لتعرض الأجزاء المتحركة من المصيدة لظروف الطبيعة الصحراوية القاسية، وتأثير حبيبات الرمال المتحركة عليها وتسببها في إعاقة حركتها.

والمصيدة الرملية التوجيهية مزودة بجهاز دوار لجمع العينات قادر على مجابهة أرياح وجمع الرمال من أي اتجاه تهب منه الريح المحملة بالرمال.

 

وتحفظ عينات الرمال التي يتم جمعها في ثمان حجرات صغيرة توجد ضمن مجمع كبير لحفظ الرمال يدفن تحت سطح الأرض. وتقوم كل حجرة بحفظ عينات الرمال التي يجري جمعها خلال زاوية يبلغ مدادها 45°.

وقد جرى تعديل التصميم أثناء استخدامه في مشروع التحكم بحركة الرمال في صحراء الكويت وتم عمل تغييرات بسيطة في أبعاد مجمع حفظ العينات الرملية.

وتمت زيادة الأبعاد لرفع معدل أداء المصيدة دون التأثير على عملها. وحقيقة الأمر أن زيادة حجم حجرات التجميع تزيد من مدة تجميع الرمال داخل المصيدة.

 

وقد استخدم الفولاذ المضاد للصدأ في صناعة المصيده فيما عدا جناح التوجيه والذي صنع من الألمونيوم لخفة مادته وذلك لتسهيل الحركة مع الرياح.

وبعد فترة اختبار وجيزة، تبين بأن المصيدة لا تتجاوب مع الرياح ذات السرعات المتدنية نسبياً، كما أدى تسرب الرمال بين طرف مجمع حفظ العينات الرملية ومانع التسرب المطاطي بصفيحة القاعدة إلى إعاقة عملية جمع العينات.

وجرى بعد ذلك زيادة طول جناح التوجيه من 61 إلى 120 سم بهدف زيادة العزم وبالتالي رفع درجة الاستجابة إلى الرياح ذات السرعات المتدنية.

 

ولدى إجراء الاختبارات الميدانية، اتضح بأن تسرب الرمال بين حجرات التجميع أدى إلى عرقلة إخراج وإدخال الحجرات. علاوة على ذلك لم يكن دائماً بالإمكان تنظيف اسطوانة جمع الرمال.

وقد تمت معالجة هذه المشكلة برفع حجرات العينات فوق مستوى القاعدة، وترك فراغ تحتها.

ويظهر شريحة رقم (3.1) المصيدة الرملية التوجيهية التي تم  نصبها في موقع الدراسة في مشروع التحكم بحركة الرمال في صحراء الكويت.

 

المصيدة ذات الأنبوب العمودي:  يعتمد هذا النوع من المصائد على جهاز بسيط سهل التصنيع، طوره العالم ليثرمان (Leatherman, 1978) لأخذ عينات من حمولات الطبقات القريبة من الأرض من الرمال لفترات قصيرة.

والجهاز مزود بأنبوب عمودي له شقين في نهايته العليا على ارتفاع 30 سم. ويعمل الشق الأول كفتحة لجمع الرمال، بينما يعمل الآخر كمصرف شبكي للهواء.

 

ويغرس الأنبوب جزئياً في سطح الأرض ويترك الشق ظاهراً فوق سطح الأرض، حيث يعمل الجزء السلفي كمجمع للرمال.

وهذا النوع من المصائد بسيط وزهيد الثمن وبالإمكان استخدامه في أي مكان بهدف إجراء دراسات لمقارنة معدلات انجراف الرمال في مواقع مختلفة.

 

وقد قام سار (Sarre,1988) بتعديل تصميم هذا النوع من المصائد الرملية، فزاد من طول أنبوب جمع العينات فوق سطح الأرض وعدل من حجم حجرة جمع الرمال.

وتتميز المصيدة الرملية ببساطة تصميمها وإمكانية استخدامها في قياس تدفق الرمال في اتجاه واحد فقط.

 

ويعتبر هذا النوع من المصائد مناسباً لقياس تدفق الرمال من اتجاه سائد واحد في مناطق مثل الكويت، حيث تسودها الرياح الشمالية الغربية.

ويظهر الشكل رقم (3.8) والشريحة رقم (3.2) المصيدة الرملية ذات الأنبوب العمودي التي تم نصبها في صحراء الكويت.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق