الرياضيات والهندسة

الكيفية التي تتم بها حسابات “الأقنية”

1995 ري وصرف ومعالجة التملح

د.علي عبدالله حسن

KFAS

حسابات الأقنية الرياضيات والهندسة الزراعة

بالنسبة للأقنية المكشوفة يمكننا الانطلاق في حساب أبعاد القناة في معادلة الاستمرارية [192] :

علماً أن :

=  كمية الماء المتدفقة في القناة في وحدة الزمن ، المقدرة بالمتر المكعب في الثانية. (m3/s)

F = مقطع السيلان ، المقدر بالمتر المربع (m2) .

= سرعة الماء في القناة ، المقدرة بالمتر في الثانية (m/s) .

 

أما قيمة فليست ثابتة في كل نقطة من مقطع السيلان .  وبالنسبة للحسابات يمكننا الانطلاق بادئ ذي بدء من سرعة سطح الماء ، ثم يعدل هذا الحساب بعد أخذ عوامل أخرى في الحسبان ، كما سنرى لاحقاً . 

لذا فإن الضرورة تقتضي إيجاد علاقة بين السرعة الأعظمية لسطح الماء والسرعة الوسطية لمقطع السيلان ويمكن أخذ هذه العلاقة من الجدول : 23.

 

إضافة إلى ذلك تتتأثر سرعة التدفق في قناة الري بعامل الاحتكاك ، ومن هنا انطلقت معادلة CHEZY ]من [192:

حيث إن :

R =  نصف القطر الهيدروليكي (m) .

J = ميل خطوط القدرة في القناة .  وتصبح J مساوية لميل قاع القناة في حال أن خطوط القدرة (خط السويات) تسير بشكل مواز للقاع .  ووحدة J هي واحدة بالألف (%1)

 

أما C فتحسب كما يلي :

وهكذا نحصل على معادلة : MANNING – STRICKLER ] من [192

حيث إن :

K =  عدد الخشونة ، ويمكن أخذها من الجدول 24 أما حساب فيمكن أن يتم بوساطة الشكل البياني المتمثل في الشكل : 9.

 

أما حساب R (نصف القطر الهيدروليكي) ، وكذلك حساب أبعاد القناة بشكل عام ، بحيث يكون باستطاعة مقطع القناة احتواء كمية الماء المطلوبة في وحدة الزمن . 

مثل هذه الحسابات قدمها PRESS ]من [192 في عام 1965، وذلك تبعاً لنوعية المقطع : مربعاً أو مثلثاً أو شبه منحرف .  وهذا ما يوضحه الجدول : 25.

استناداً إلى الشكل 10 فإن أبعاد القناة هي : b = عرض قناة الري عند سوية سطح الماء مقدراً بالمتر (m) ؛ s =  عرض القناة في القاعدة مقدراً بالمتر (m) ؛ h =  علو الماء في القناة مقدراً بالمتر (m) ؛ 1:m مميل جدار القناة .

وبالنسبة لحساب القيم الأساسية في تصميم القناة مثل : سطح مقطع السيلان : (m2) F أو محيط التبلل  U أو نصف القطر الهيدروليكي يمكننا اعتماد الجدول 25 التالي :

 

استناداً إلى المعطيات اعلاه يصبح من الممكن تصميم قناة الري تبعاً لاحتياجات الماء في المكان المراد إقامة المشروع فيه . 

ومن الجدير بالذكر هنا أنه من الممكن أن يختار المصمم المقطع الذي يراه مناسباً .  وعلى سبيل المثال : مقطع عريض أو مقطع عميق وضيق . 

وفي كلا الحالتين الشيء المهم هو أن يستطيع المقطع المختار استيعاب كمية الماء المطلوبة في وحدة الزمن . 

وعند اختيار مقطع عريض ، وهذا يعني مقطعاً قليل العمق ، وبالتالي فإن سوية الماء في القناة لن تتعرض للتخفيض الكبير على امتداد القناة نتيجة لتعدد المآخذ .  لكن المقطع العريض من جهة أخرى له السلبية التالية : وهي إمكانية ترسب المواد العالقة في الماء في قعر القناة وذلك بسبب كون قوة دفع الماء في مقطع كهذا هي على الغالب منخفضة . 

 

ومن جهة أخرى فإن اختيار المقطع العريض سيؤدي عادة إلى زيادة الخسارات في المساحات الزراعية  [178]، وعلى أية حال فإنه بيد المصمم في حالات من هذا النوع أن يوازن الحلول الممكنة ، على ضوء المعطيات المكانية من جهة ، وعلى ضوء التطورات المستقبلية للمكان وللحالة العامة ككل ، وعلى محصلة موازنة كهذه يمكنه أن يختار المقطع المناسب .

من ناحية أخرى فإن ميل قاعدة القناة يؤثر بشكل أساسي في سرعة تدفق الماء في القناة . وهكذا يمكننا القول إن اختيار ميل قاعدة القناة من الأمور التصميمية الأساسية عند تخطيط مشروع الري .

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق