القوى المحركة لماء الأنهار

القوة المحركة أو نسميها قوة التيار المماسي وهي القوة التي تسبب حركة الماء في المجاري وتحرك مواده وتنقلها، وهذه القوة هي  مركبة وزن الماء (الموازية للقعر) وتصل إلى أكبر قيمة عند القعر. وهذه القوة تعاكسها القوى المقاومة الناجمة عن:

    1.     الاحتكاك الخارجي الناجم من القعر والضفاف.

    2.     الاحتكاك الداخلي بين جزيئات الماء الجاري والمواد المنقولة.

    3.     تغير اتجاه النهر.

    4.     الأشكال غير المنتظمة للمقاطع العرضية وتكون أشكال القعر.

    5.     بعد المواد المنقولة عن القعر.

وهذه القوة المحركة الحرة التي تحرك المياه في مجاري الأنهار ذات القعر في حالة توازن ساكن تظهر غالباً في أوقات التجميع بينما في المجاري ذات القعر في حالة توازن ديناميكي توازنها فقط يكون من الاحتكاك الداخلي وعندما تكون قيمها صغيرة جداً يمكن ظهور تخريب للقعر (حت) لذلك فإنه في مرحلة الدراسة ما قبل التخطيط والتنفيذ يجب توضيح العلاقات المتبادلة بين القوة المسموحة (المرتبطة) والقوة الحرة. إذا ظهرت قوة حرة يجب العمل على خفضها من خلال:

1. تصغير الميل الهيدروليكي لسطح الماء (إطالة النهر أو تدرجه).
2. تصغير العمق عن طريق تعريض النهر.
3. بناء مناسب للمجرى وذلك عن طريق تكبير وتقوية الضفاف والقعر.
4. القوة المحركة المسموحة (الحدية):

يمكن تحديد القوة المحركة المسموحة بعدة طرق:

1. على أساس الملاحظات والمراقبات في المنطقة.
2. على أساس التجارب الهيدروليكية المخبرية.

ولكن هذه الطرق بطيئة ومكلفة لذلك فإن قيمة هذه القوة تحدد حسابياً من العلاقات أو من الجداول المنجزة بعدة مخابر، حيث قيمة القوة الحدية تعتمد على القطر الوسطي لجزيئات المواد المتوضعة على القعر (وهو نوع من تقوية الضفاف والقعر) ودرجة اضطراب الماء.

في مجاري الأنهار التي تأخذ شكل شبه منحرف يجب التأكد من عدم تجاوز القوة المحركة المسموحة للقعر والضفاف (الجوانب)، ينتج هذا من أن الجوانب تكون غير مقاومة لشروط توازن جزيئات التربة التي تبنى منها والتي تختلف عن مقاومة القعر والأمر الذي يلعب دوراً جوهرياً هو ميل الجوانب بالنسبة للأفق وزاوية الاحتكاك الطبيعي التي تميز تربة الجوانب.

سرعة الجريان

سرعة الماء في مجاري الأنهار تتبع قبل كل شيء لارتفاع الماء في المجرى وميله ومقاومة الحركة التي تتميز بمعامل الخشونة. وسرعة المياه تحدد على قاعدة القياسات المباشرة أو من العلاقات المعروفة مثل علاقة مانينغ، وذلك في المجاري الكبيرة التي يبلغ فيها عرض المجرى أكبر من 20-30 مرة من ارتفاع الماء، ويمكن بدلاً من نصف القطر الهيدروليكي حساب العمق الوسطي.

السرعة المحددة للجريان على أساس العلاقات التجريبية ترتبط بحساب عامل الخشونة بدقة لأنه يؤثر على أبعاد المجرى والسرعة ومن المعروف حتى الآن أن مقاومة الحركة (عامل الخشونة) تتبع لشكل المقطع، وطبيعة القعر، وتعرج النهر، وخشونة القعر والجوانب.

السرعة المسموحة

السرعة المسموحة هي السرعة الحدية التي يجب ألا تحصل وتجاوزها يمكن أن يسبب تشوهات محددة لمجاري الأنهار. في هذه المجموعة من السرع نميز السرع غير المرسبة والسرع غير المسببة للحت.

    1.     السرعة غير المرسبة

هي السرعة الوسطية التي تظهر عندما لا يحصل ترسيب للمواد الناعمة في القعر للجزيئات المعلقة والمنقولة في الماء هذه السرعة لا تسمح بتجمع المواد على القعر وتقليل العمق حسب التجارب المخبرية يوجد عدة علاقات لتحديد هذه السرعة وقدرة النقل.

    2.     السرعة  المسموحة غير المسببة للحت

ترتبط هذه السرعة بحركة المواد المنجرفة المتوضعة عند القعر وتحدد شدة الجريان. تجاوز قيم محددة لسرعة الجريان يؤدي لتشوه المجرى وخسارة الاستقرار، لذلك يجب أن نأخذ في تصميم المقاطع العرضية للأنهار والأقنية تحديد هذه السرعة والتأكد أن السرعة الحقيقية لا تتجاوز المسموحة.