تبطين القنوات



تبطين القنوات - السيطرة على الرشح - منع تغدق الاراضى الزراعية - زيادة سعة القناة - تقليص تكاليف الصيانه - التخلص من اخطار الفيضانات - طريقة التبطين - الجدوى الاقتصادية لتبطين القنوات 

 يقصد بالتبطين، إكساء سطح القناة الترابي بمادة ثابتة غير نفاذة، أو بأي مادة شبيهة أخرى، والغرض من ذلك هو تقليل فاقد الرشح، بالإضافة إلى بعض المنافع الأخرى التي يمكن أن يوفرها التبطين، ويمكن تلخيص هذه الفوائد بما يلي:

1-   السيطرة على الرشح:

 بالتأكيد أن عملية التبطين تقلل من الفاقد المائي نتيجة للرشح، فالقناة المبطنة تكلف تقريباً من 2 إلى 2.5 مرة بقدر القناة غير المبطنة، ففي حالة وجود كميات كبيرة من الفاقد نتيجة للرشح، فإن عملية التبطين في مثل هذه الحالة تعطي مردود اقتصادي كبير، خاصة كونها توفر جزء كبير من الماء الذي عادة لا يقدر بثمن. والجدول (4) يبين مقدار فاقد الرشح في القنوات المختلفة.

2-   منع تغدق الأراضي الزراعية:

 يسبب عادة الرشح من القنوات ارتفاع الماء الأرضي في الأراضي الزراعية المحيطة بالقنوات، وهذا يؤدي إلى انتقال الأملاح القلوية لسطح التربة التي بدورها تجعل الأرض غير صالحة للزراعة. وهذه العملية تدعى تغدق (تشبع) الأراضي، فتبطين القنوات يمنع الرشح ويحافظ على التربة الزراعية،  فتنفيذ مشاريع الصرف الزراعي  بالإضافة إلى تبطين القنوات يساعد على استصلاح الأراضي الغدقة المتضررة.

3-   زيادة سعة القناة:

 يمكن زيادة سعة القناة بواسطة التبطين، فالقناة التي يكون سطحها مبطن وناعم تبدي مقاومة أقل لجريان الماء فيها، فبالتالي يتدفق الماء بسرعة أكبر، أي أن التصرف يكون اكبر مقارنة مع القناة غير المبطنة، وعادة تتم إعاقة تدفق المياه في القنوات غير المبطنة بواسطة الأعشاب النامية في أرضية القناة وجوانبها. فالتبطين يزيد من سعة القناة، وبالتالي يقلل من مقطع القناة، وبذلك  تكون أبعاد مقاطع القنوات في المشاريع الجديدة اقل، وبالتالي تقلل من الأعمال الترابية عند حفرها. وهذا يؤدي إلى الوفر الكبير في أعمال الحفر والردم وكذلك في المساحة الزراعية.

جدول 4: فاقد الرشح في قنوات الري
التسلسل
نوع القناة
معدل الرشح الأولي م3/ثا  لكل مليون م2 من مساحة السطح المبتل
معدل الرشح الثابت
م3/ثا لكل مليون م2 من مساحة السطح المبتل
1
غير مبطنة
7.4
3.4
2
قناة مبطنة بالطابوق، أبعاده 30×15×5سم مع ملء الفواصل بالأسمنت
0.17
0.009
3
خرسانة بسمك 10 سم (6:3:1)
0.13
0.007
4
خرسانة بسمك 10 سم (24:12:5:1)
0.40
0.13




4- تقليص تكاليف الصيانة:


إن القنوات غير المبطنة عادة تكون بحاجة إلى تكلفة عالية لديمومة عملها بشكل مناسب، وهذه التكاليف تشتمل على الترميمات والصيانة السنوية والتي يمكن تلخيصها بما يلي:

      أ-إزالة المواد المترسبة من فترة إلى أخرى

ب-ترميمات طفيفة
ج-إزالة الأعشاب والنباتات المائية
فالتبطين يقلل من هذه التكاليف إلى حد كبير، كما أن القنوات المبطنة تقلل من تكاليف الصيانة لديمومتها ولتعمل بشكل مناسب.

5-التخلص من أخطار الفيضانات:

 تتعرض القنوات غير المبطنة لمخاطر الفيضانات، خاصة عند حدوث انكسار في جوانبها، بينما تكون القنوات المبطنة بمواد متماسكة يصعب حصول مثل هذه الفيضانات.

أنواع التبطين

1- التبطين بتربة قليلة النفاذية:

وهذه عبارة عن مونه طينية تمنع التسرب بمقدار قد يصل إلى حوالي 80%، ومن عيوب هذه التربة بأنها تتشقق عندما تتعرض للجفاف، لذا فهي تلائم القنوات التي لا تعمل بالمناوبات، أما خلطة الخلطة التي تصلح للاستعمال فهي كالأتي:

أ  - خلطة من الرمل والطين (50% - 75% رمل، 30% - 40% طين)
ب - خلطة من الحصى والطين (30% - 40%)
ج - خلطة من الرمل ونسبة كبيرة من الطين (30%-40% رمل، 70%–6% طين)
د – خلطة من السلت والطين (30%- 5% طين، 60% - 4% طمي، 10% رمل)

طريقة التبطين:

(1)    تجهز أرضية وقاع القناة حسب المقطع التصميمي
(2)     ترص التربة جيداً وترش بالماء قبل وضع الطين
(3)  تقسم أرضية القناة وجوانبها على هيئة مربعات أو مستطيلات الشكل (أبعادها تتراوح ما بين 3 و 4 متر) بواسطة قطع خشبية في الاتجاه الطولي
(4)   توضع خلطة الطين في كل مربع بعد الأخرى مع عمل فواصل تمدد، ويتغير سمك طبقة الطين حسب نوع خلطة الخلطة من 5 إلى 18 سنتمتر
(5)     يغطى السطح بالرمل أو القش، ويبلل تماماً لمدة أسبوعين.

2- التبطين بالحجارة أو الطوب:

تعتبر هذه من أقدم الطرق المستخدمة في أعمال التبطين، هذه تسمح بتدفق الماء بسرعات عالية قد تصل إلى 3م/ثا، وعادة توضع الحجارة إما بدون خلطة أو باستعمال خلطة لغرض زيادة قوة التماسك، ففي الحالة الأولى لا تمنع التسرب من القنوات، إنما تزيد من مقاومة القناة للنحر، أما التبطين باستخدام الخلطة فهو يمنع التسرب بشرط أن ترتب الحجارة بشكل رتيب، وقد تتعرض طبقة التبطين لضغوط مائية لأعلى نتيجة المياه المحبوسة أسفل التبطين وبدون مخرج. ولتقليل هذا الخطر تترك ثقوب على مسافات 1.0 متر – 1.2 متر بدون خلطة. أما إذا كانت تربة التأسيس رملية أو طميية يجب وضع مرشحات أسفل مدخل هذه الفتحات.

     أما بالنسبة للتبطين بالطوب فعادة تستخدم في المناطق التي تكون فيها الأيدي العاملة متوفرة بكثرة ورخيصة، وتوفر مادة الخام في المواقع القريبة من القنوات، وعدم إمكانية الحصول على مواد تبطين أخرى بأسعار منافسة للطوب. يجب أن لا تزيد نسبة الأملاح في الطوب المستخدم عن 2%، وتكون نسبة الطين فيه بين 10% - 20%، ويجب أيضاً عمل فتحات تسمح بتخفيف ضغط الماء إلى أعلى.

3- التبطين بالخرسانة:

هذه أقوى طريقة للتبطين، لأنها يمكن أن تنقل الماء بسرعات عالية تصل إلى 3م/ثا، وهي تقلل من تكاليف إنشاء مقاطع القنوات، علاوة على أنها تقلل أو تمنع نمو الأعشاب، وإذا عني بتصميمها وتنفيذها فهي قد تدوم لفترات طويلة قد تصل إلى 40 سنة أو أكثر.

وتنفذ عملية التبطين على هيئة مسطحات لا تزيد أبعادها عن 5 × 5 متر للحد من التشققات نتيجة التمدد والانكماش، وتملأ الفواصل بين المربعات بمادة من البيتومين والمطاط. وسمك الخرسانة عادة يتراوح بين 7.5 و 10 سم، والميول الجانبية لا تزيد عن 1 : 1 ، والتبطين ق تتم بإحدى الطرق التالية:

أ‌-  التبطين بصب الخرسانة في الموقع: هذه أرخص طريقة للتبطين بالخرسانة، وفيها توضع الخرسانة مباشرة على تربة التأسيس، ونسبة الأسمنت إلى الحصى تساوي 1 : 7 أو 1 : 6 ، على أن يكون 80% من الحصى يقل قطره عن 18 مم، وأكبر حجم فيه لا يزيد عن 37 مم. أما الرمل فيجب أن يكون متدرج في الحجم ونسبته إلى الحصى تتراوح ما بين 38% - 49%.

    فإذا كانت أسطح التبطين معرضة لقوى خارجية مثل الضغوط الترابية وضغوط المياه لأعلى أو لأسفل، يجب أن تجهز الخرسانة بالتسليح بالحديد كما هو متبع في تصميمات الخرسانة المسلحة. وفي حالة عدم وجود ضغوط ترابية يكون غرض التسليح فقط هو منع حدوث تشققات نتيجة لانكماش أو تمدد الخرسانة، ومقاومة أية تأثيرات غير مرئية أخرى مثل الهبوط.
     
ب-التبطين برش الخرسانة على أسطح الأرضيات تحت ضغط: تستخدم هذه الطريقة لتبطين القنوات ذات التصرفات الصغيرة، ترش الرضيات والجوانب بالخلطة إلى السمك المطلوب باستعمال المدفع الأسمنتي الذي يرش الخلطة تحت ضغط الهواء على شبكة من حديد التسليح موضوعة على تربة التأسيس بقطر 3 مم تفصلها مسافات بينية تتراوح بين 10 – 15 سم في الاتجاهين، مع ترك فواصل للتمدد والانكماش، وسمك طبقة التبطين تتراوح بين 4 سم و 6 سم، وذلك حسب طبيعة التربة وتصرف القناة، هذا النوع من التبطين ملائم للقنوات التي تشق في أرض طبيعية.

ج‍- التبطين ببلاطات خرسانية سابقة الصب: هذا النوع يعد غير اقتصادياً في المشاريع الصغيرة، وهو أقل مقاومة لضغوط المياه وانتفاخ التربة، ولكنه غير مكلف من ناحية الصيانة والتصليح، كما أن عملية تنفيذه وصيانته لا تتطلب مهارات عالية أو معدات خاصة. فالبلاطات الجاهزة تصنع بسمك 5 – 6.5 سم، أما الطول والعرض فيختلفان حسب أبعاد القناة، وعادة يكون الطول ما بين 20 و 60 سم.

4- التبطين بالبيتومين أو الإسفلت:

تمتاز هذه الطريقة بكونها مرنة ويسهل إصلاحها، وتتكون الخلطة من البيتومين والحصى والرمل المتدرج، وتوضع في أماكن التبطين بسمك 6 مم وهي في درجة حرارة مرتفعة، وهذا النوع من التبطين من أرخص الطرق، ولكنها لا تلائم الترب الطينية التي تتعرض للانكماش الشديد عند الجفاف. أما عيوب هذه الطريقة فهي:

أ-  عمرها أقل من الخرسانة الإسمنتية
بلا تسمح بسرعات كبيرة (لا تزيد عن 1.0 م/ثا)
جتتعرض للتلف نتيجة نمو بعض الأعشاب فيها
د-  تحتاج إلى صيانة مستمرة على فترات تتراوح بين 2 – 3 سنوات
هـ-تناسب القنوات الصغيرة

5-  التبطين بالأغشية:

تبطن القنوات بأنواع مختلفة من الأغشية المطاطية أو البلاستيكية بسمك من 0.2 – 1.0مم، توضع هذه الطبقات على أرضية وجوانب القنوات وتدفن نهاياتها بالتراب وترص في مكانها، وهذه الطبقات تتحمل أشعة الشمس الشديدة وثقل الأقدام، ولكن يفضل أن تغطى بطبقة من التربة بسمك 15 سم، وأحياناً تستخدم تحت الخرسانة لمنع التسرب.

6- التبطين بمواد تغلق مسامات التربة:

تعالج أرضية وجوانب القنوات بمواد صماء تمنع الرشح، وتجري عدة دراسات لغاية الآن لحقن هذه المواد مثل البنتونايت في المياه المتدفقة في القناة لغرض إغلاق مسامات التربة. ولكن هذه الطريقة لم تثبت نجاحها الدائم لغاية الآن، وهذه العملية قد تحدث تلقائياً بسبب وجود مواد السلت العالقة في الماء التي تغلق المسامات.

الجدوى الاقتصادية لتبطين القنوات

                لتقييم الجدوى الاقتصادية لمشاريع تبطين قنوات الري يتطلب الأمر:
1.    تقدير كافة التكاليف المنفقة على المشروع
2.    مقدار العائد المتوقع منه
 وتعد نتائج الدراسة الاقتصادية بمثابة معلومات ضرورية وأساسية يجب توفرها للمستثمر كي يقرر على ضوءها في اتخاذ القرار المناسب للشروع في عملية التبطين أو خلاف ذلك.
 قد تختلف اقتصاديات التبطين من مكان لآخر، إلا أنه وجد بأن التبطين قد يصبح اقتصادياً في بعض الحالات، ففي حالات خاصة ولاعتبارات فنية معينة، قد يكون تبطين القنوات ضرورياً، فمثلاً وجود قناة ري في تربة منقولة بمنطقة مرتفعة، أو قناة أو جزء منها تقع في تربة مكونة من طبقتين، العليا صخرية والسفلى ذات نفاذية عالية، فمثل هذه الحالات قد تكون القنوات فيها غير آمنة ما لم تبطن.
 عادة تبطن مثل هذه القنوات بمادة صلبة ثابتة قد تكون تكلفتها باهظة كي تقاوم سرع التدفق العالية، فما عدا هذه الحالات لا بد أن يقدم المهندس تبريرات ترتكز على أسس اقتصادية جيدة كي يمكن استثمار رأس المال لأغراض التبطين.
 بشكل عام  أنه من الضروري تقييم الأمور والفائدة التي يمكن أن توفرها عملية التبطين وكذلك الفاقد المائي بقيم مادية ( دولار)، ثم تقارن مع تكلفة التبطين، وبناءَ على ذلك يتم التحليل الاقتصادي، فمثلاً كأخذ نسبة الفائدة إلى التكلفة كدليل أو مؤشر لتبرير التبطين أو من عدمه، ومثال على ذلك، صرف مبلغ مقداره 35 ألف دولار على عمليات التبطين في أحد مشاريع الري بإحدى الدول، ونتيجة لذلك تم توفير 1.4 مليون متر مكعب من المياه التي استخدمت في زراعة أراضي بمحاصيل مستديمة تبلغ مساحتها 1600 دونم، أي أن معدل ما صرف على عملية التبطين يساوي 20.5 دولار للدونم الواحد، ولما كانت هذه الأراضي قد زرعت موالح (حمضيات) فكان ربح الدونم الواحد حوالي 75 دولار سنوياً، لذا يمكن اعتبار عملية التبطين في مثل هذه الحالة من الناحية الاقتصادية ناجحة في هذا المشروع.
 يمكن من الناحية الرياضية تبرير الأنفاق على مشروع معين إذا كانت العوائد السنوية تزيد على التكلفة السنوية (بما فيها من الفوائد التي يمكن أن تجنى من رأس المال)، أي أن نسبة العوائد إلى التكلفة يجب أن تكون أكبر من واحد، أما بالنسبة للتبريرات للقنوات القائمة فعلياً تختلف عن تلك التبريرات للقنوات التي هي تحت التنفيذ أو المراد تنفيذها، ذلك لأن أعمال الحفريات في القنوات الجديدة تكون أقل، بالإضافة إلى العديد من المزايا الأخرى، وعلى كل حال، يجب أن تتوازن تكاليف التبطين مع كميات الحفريات الترابية وقلة تكاليف الصيانة وقلة متطلبات الصرف وقلة الإسراف في المياه. وفيما يلي ملخص لبعض التبريرات لكلا الحالتين.
أ- مبررات تبطين القنوات القائمة فعلياً:
1-    العوائد السنوية:
إذا كانت تكلفة الحصول على ماء الري لكل متر مكعب لكل ثانية تساوي (R1)، ومقدار الماء الذي يمكن توفيره (م3/ثا سنوياً) بعملية التبطين تساوي m، فعليه يكون المبلغ الذي يمكن توفيره يساوي ´ R1.
كما أن التبطين سيوفر الكثير من تكاليف الصيانة، ولتكن تكاليف صيانة القنوات غير المبطنة قيمتها تساوي R2، ونسبة التوفير في الصيانة بعد التبطين كانت تساوي  p ، فعليه يكون مقدار التوفير بالريال السعودي يساوي  p . R2 .
إذن مجموع العوائد السنوية = ´ R1 + p . R2
 ملاحظة: يؤخذ مقدار p عادة بنسبة 0.4
2-   التكلفة السنوية:
 إذا كان رأس المال اللازم لتغطية نفقات التبطين يساوي  C (ريال سعودي)، وليكن عمر التبطين الافتراضي يساوي Y سنة، وعليه يكون مقدار الاندثار السنوي يساوي C/Y ريال. فإذا كان r معدل الفائدة (كنسبة مئوية) السنوي الذي يمكن أن يحصل عليه من رأس المال، أي أن C (r/100) ريال هو المبلغ الذي يمكن الحصول عليه كفائدة من رأس المال. ولكن بعد عدد من السنوات يصبح رأس المال يساوي صفر، فعليه يمكن أن يؤخذ متوسط الفائدة السنوي على أنه يساوي C/2 . (r/100) 
نسبة العائد إلى التكلفة السنوية = الفوائد العوائد السنوية ÷ التكلفة السنوية
وللتبرير الاقتصادي لأي مشروع يجب أن تكون نسبة العائد إلى التكلفة أكبر من واحد.

هناك عوائد أخرى من عملية التبطين مثل: تقليل التغدق وما يترتب عليه من:
  1. الاستغناء عن شق المصارف
  2. توفير المبالغ الكبيرة نتيجة لذلك
  3. تقليل الأنفاق على إصلاح القنوات نتيجة الانكسار في جوانبها
  4. التوفير في معالجة المواطنين من جراء مرض الملاريا والأمراض الأخرى.
 ولكن التقييم الفعلي لكل هذه العوائد قد يتم تقديرها بالتخمين بالاعتماد على الخبرة وإضافتها لقيم العوائد من أجل حساب نسبة العوائد إلى التكلفة.

Printfriendly