المفيضات الرئيسية

المشكلة الأساسية التي تطرح عند تصميم الهدارات المتتالية للقناة هي تحديد الأماكن التي ستوضع فيها هذه الهدارات وارتفاع المسقط الواحد وبالتالي عدد الهدارات على طول القناة. أما المفيضات الرئيسية وهي المفيضات التي تمرر الغزارة التصميمية للفيضان ونذكر منها

1. مفيضات السدود الكبيرة

يعتبر حساب مفرغ الفيضان في السدود الكبيرة من أهم عناصر الأمان للسد، وتحدد غزارة الفيضان بواسطة الإحصاء لمناسيب المياه في الأنهار بدلالة مساحة الحوض الساكب وبالمقارنة مع الأنهار المماثلة.

وأعطى فولر قانون يبين فيه تأثير الحوض الساكب وقد وجد أن الفيضان أقوى في الأحواض الساكبة الصغيرة منه في الأحواض الساكبة الكبيرة والحدود المشكلة لهذا القانون تتعلق بعرض المكان الجغرافي وارتفاعه ومناخه وطبوغرافيته وبالطبيعة الجيولوجية وبتشجير الحوض الساكب.

ونظرياً لا يوجد حد للفيضانات وغزارتها ولكن من الأكيد أن الفيضان باحتمال 100 سنة أقل خطراً من الفيضان باحتمال 10000 سنة، وباعتبار أنه يجب وضع حد للموضوع فإن تحديد غزارة الفيضان باحتمال 100 سنة كاف ويحسب من قانون فولر.

2. مفيض على شكل نفق مع مدخل على شكل هدار دائري (المفيض القمعي)

عندما نستطيع استخدام السد ذاته لتفريغ الفيضان يوفر ذلك من كلفة إنشاء المفيضات الجانبية وفي أغلب الحالات تكون جوانب السدود ضيقة وذات ميل شديد لا تسمح بإنشاء مثل هذه المفيضات إلا إذا كان الوضع الطبوغرافي يسمح بالتصميم الجيد والمناسب.

لذلك يتم استخدام الأنفاق وتكون على شكل بئر شاقولي ينتهي بمجرى أفقي له ميل خفيف يوصل المياه إلى الطرف الآخر من النهر أو على شكل مجاري تحت الأرض مائلة تنتهي بأقنية أخرى أفقية تقريباً. في هذا الحل تأخذ المياه سرعتها في القسم المائل وتحافظ عليها حتى المخرج.

إن عامل ميل النفق والقدرة الحركية الناتجة عن السرعة يسمحان بإنقاص مقطع النفق من البداية حتى النهاية الجريان في مثل هذه الحالة يكون حراً بسبب دخول الهواء مع التيار المائي ويفضل دائماً الابتعاد عن الجريان تحت الضغط كما في الأنابيب التي تعمل تحت الضغط، السبب في ذلك أن الغزارة تابع إلى مربع الزمن لأن الجريان مضطرب وما يحدث عند نهاية النفق ليس له تأثير على الغزارة التي تحدد بالنسبة إلى الزمن، أما في حالة الجريان تحت الضغط تكون الغزارة متعلقة بمخرج النفق أي بمقطع النفق وسرعة خروج المياه.

ويرسم منحني يعبر عن تغيرات التدفق ويبين المنحني أن الجريان تحت الضغط يكبح الجريان ولا يفيد تصريف الفيضان بنفس الحالة التي يقوم فيها الجريان ضمن النفق لو كان الجريان حراً، كما يبين المنحني في قسمه الأول زيادة في التصريف كبيرة من أجل زيادة في ارتفاع منسوب الماء ضئيلة ولا توجد هذه الحساسية في القسم الثاني من المنحني.

لهذا السبب لا تستخدم الآبار مطلقاً في الأنهار الكبيرة لأن خطأ بسيط في الحسابات لكمية الفيضان ينتج عنه تهديد السد بخطر الغمر بالمياه وبالتالي الانهيار، أخيراً فإن الجريان تحت الضغط قد ترافقه ظاهرة التكهف التي تؤثر على جدران النفق، وفي حالة انسداد النفق ببعض الأغصان التي يحملها الفيضان يسبب خطراً أكبر مما لو كان الجريان حراً تحت الضغط الجوي.

أقسام المفيض الدائري (القمعي)

1. هدار دائري.

2. أنبوب رأسي عمودياً أو مائلاً.

3. أنبوب أفقي وهو نفق التصريف.

يحسب هدار المدخل الدائري هيدروليكياً من علاقة الجريان ويصمم الأنبوب الرأسي ليكون جريان المياه داخله سقوطاً حراً بحيث لا يحدث ضغوط سالبة مطلقاً في أي مقطع من مقاطعه.