تصميم المقطع العرضي للنهر

نعلم أن الميل الطولي للنهر يتغير بمجال كبير وذلك تبعاً لصفات النهر وطبوغرافية المجرى، عند تنظيم النهر من المهم أن نأخذ الميل الذي لا يسبب تشوهات لمجرى النهر ويتحقق هذا الشرط عندما تكون السرعة الوسطية للجريان والقوة المحركة تكفي لنقل أو توجيه المواد المنجرفة من الأعلى نحو الأسفل وعندما تكون حركة المواد المنجرفة غير كبيرة ومتعادلة مع القوى المقاومة التي تشكل المجرى.

وعادةً الميول تتناقص مع اتجاه جريان النهر لذلك يتم تقسيم المجرى لعدد من الأجزاء ولكل جزء ميل معين ويفصل الأجزاء نقاط نسميها نقاط الانكسار. في محيط الجزء الواقع بين نقاط الانكسار نحدد خط الميل المعادل للميل المحلي داخل الجزء.

في حال كون نقاط الانكسار غير واضحة أو صعبة التحديد فيحدد الميل المعادل بحيث يتوافق مع الشكل العام لمنحني الميل أي يجب أن يتناقص الميل من المنبع إلى المصب الميل المعادل المحدد كما سبق يمكن إدخاله بحساب أبعاد المجرى المنظم ويجب ألا يتجاوز القيمة الحدية المسموحة من حيث نوع مواد القعر.

بعد تحديد الغزارة والميل المعادل يمكن الانتقال إلى تصميم المقطع العرضي والذي نسميه المقطع العرضي المنظم لمجرى النهر.

أشكال المقاطع العرضية التصميمية لمجرى النهر

المقاطع العرضية التصميمية غالباً يكون لها شكل شبه منحرف بفتحة واحدة أو بفتحة مركبة.

    1.     المقاطع بفتحة واحدة:

تصمم المقاطع بفتحة واحدة للأنهار التي يكون فيها نسبة الجريان الأعظمي إلى الجريان الأصغري أقل من 50% أو التي تكون طبيعتها لا تسمح باستخدام المقاطع المركبة، أما إذا كانت النسبة أكبر تكون المقاطع ذات الفتحة الواحدة غير مفيدة، وعندها يكون المقطع ذو الفتحة الواحدة عند الجريانات المنخفضة عريض جداً وارتفاع الماء قليل والسرعة قليلة جداً أو غير كافية على نقل المواد المنجرفة القادمة من الأعالي وفي حالة الجريانات العالية يكون المقطع عميق وضيق وهذا يسبب ظهور سرعات عالية.

    2.     المقاطع المركبة:

تصمم المقاطع المركبة عندما تكون الجريانات متغيرة بشكل واضح وبسبب المقطع المركب نحصل على سرعات أقل في المجرى عند الجريانات العالية وارتفاع أكبر للماء وسرعة أكبر عند الجريانات المنخفضة.

    3.     أبعاد الشكل:

أبعاد المقاطع العرضية للمجرى التصميمي لا يمكن أن تكون مختلفة كثيراً عن المقاطع العرضية الطبيعية لذلك يجب الحفاظ على نسبة الأبعاد التي تميز المقاطع العرضية على أجزاء النهر.

القيم المميزة لشكل المقاطع العرضية لمجرى النهر نسميها أبعاد الشكل وأبسطها هو العمق الوسطي أو الأعظمي وعرض سطح الماء عند حالات التنظيم مع أن هذه الأبعاد لا تميز المقطع لأن أحد أبعاده تخضع للتغيير في محيط إحدى الحالات وعلى طول مجرى النهر.

من أجل تمييز المقاطع تأخذ أبعاد الشكل قيماً غير متناسبة والتي يمكن تحديدها لتناسب مختلف أنواع الأنهار، هذه الأبعاد تحسب:

1. لكل المقاطع من النهر التي تكون في الحالة الطبيعية معروفة بشكل جيد.
2. عند مستويات الماء القريبة لحالات التنظيم.
3. عند الميول القريبة للميول التصميمية.

وينتج من ذلك أنه يجب أن يكون هناك إمكانية الاتصال مع أبعاد المقطع العرضي المصمم بشكل جيد مع المقاطع العرضية ذات الأبعاد الكبيرة أو الضيقة بشكل كبير.

تصميم مقاطع شبه منحرفة

    1.     المقطع بفتحة واحدة:

لتحديد الأبعاد الرئيسية التصميمية للمجرى شبه المنحرف، أي العرض والعمق الوسطي والعمق الأعظمي، يجب أن نملك المعطيات التالية:

1. التدفق التصميمي.
2. الميل المعادل.
3. بعد الشكل الوسطي من كل المقاطع المختارة.
4. ميل الجوانب.
5. عامل خشونة المجرى.

    2.     مقطع شبه منحرف مركب:

قواعد تصميم المقاطع المركبة تخضع لأن تكون أبعادها وغزارة المقطع تتناسب مع الجريان المفروض فيه في القسم السفلي للمقطع يجب أن يتسع لكمية المياه السنوية الوسطية، وفي المقطع الكامل يجب أن يتسع الكمية العظمى للماء.