Hadeel Alashkar
من أجل تصميم المنشآت الهندسية الواقعة على مجاري الأنهار والسيول من سدود ومفيضات وجسور وعبارات وغيرها لا بد من تحديد فيضان تصميمي لكل من هذه المنشآت.
وعند تصميم المنشآت ذات الأهمية الكبيرة منشآت من درجة الأهمية الأولى يعتمد في التصميم على فيضان من الدرجة الأولى وهو الفيضان الذي يحدث مرة واحدة خلال 10000 سنة أو هو أعظم فيضان ممكن الحدوث خلال عمر المنشأة المائية.
وفي أغلب الحالات فإن المصممين يعتمدون على تحليل النتائج الإحصائية لغزارات الفيضانات التي حدثت في الماضي في موقع المنشأة المائية ومن ثم يطبقون هذا التحليل على منحنيات احتمالية مناسبة، ولتطبيق هذه الطريقة الإحصائية – الاحتمالية لا بد من الرجوع إلى قياسات للفيضانات خلال فترة زمنية لا تقل عن (10-30) سنة.
من هذه المنحنيات نذكر دراسات غامبل ذات التواتر المتناقص أسياً التي يتفرع منها منحني غولتون ومنحني غاما ومنحني غوص اللوغاريتمي ومنحني هازن، كما توجد مجموعة ثانية من هذه المنحنيات منها دراسات فركت تتفرع منها منحنيات بيسون ومنحنيات فوستر.
ولتطبيق هذه الطريقة الإحصائية – الاحتمالية لا بد من الرجوع إلى قياسات للفيضانات خلال فترة زمنية لا تقل عن (15-35) سنة.
انتقال موجة الفيضان
عند انتقال موجة الفيضان من مكان إلى آخر على طول مجرى النهر يطرأ عليها تغيرات هامة سواء من حيث انخفاض الغزارة العظمى للفيضان أو من حيث المدة الزمنية للمخطط المائي وتقل حدة الفيضان وتقل خطورته على الأراضي المجاورة والمنشآت الهندسية في الأقسام السفلى من النهر.
وجريان الفيضانات هو في الواقع جريان غير مستقر وغير منتظم ونعبر عنه بمعادلة التغير في القدرة ومعادلة التغير في التخزين.
وتتلخص دراسة جريان موجة الفيضان بالطرق التالية:
- الطرق التي تعتمد على العلاقة الثابتة بين التخزين والتصريف منها طريقة بلاس وطريقة الأمثال.
- الطرق التي تعتمد على العلاقة المتغيرة بين التخزين والتصريف منها طريقة يوسكنغام وطريقة القيمة العملية.
- الانزلاق الزمني للجريان عندما يكون المجرى المائي طويلاً والفيضان بطيئاً وذا تغيرات قليلة في الغزارة.
أنواع المفيضات
يعرف المفيض أنه الجزء الطولي من السد الذي يصرف من فوقه المياه الفائضة بأمان ويعتبر صمام الأمان بالنسبة للسد، ويجب إجراء الحسابات الهيدروليكية للمفيض بدقة حتى نضمن تصريف الماء الفائض وكما نضمن الحفاظ على منسوب المياه في بحيرة التخزين أخفض من المنسوب التصميمي لقمة السد.
1. المفيضات الثانوية
وهي مفيضات جانبية تنشأ لحالات الطوارئ كي لا يحدث غمر كامل للمنشأة عند تمرير غزارة غير متوقعة لم تؤخذ عند حساب الغزارة التصميمية، هذه المفيضات لا تعمل في ظروف العمل العادية للمنشأة ومنسوب أعلى العتبة يؤخذ عادةً مساوياً أو أعلى قليلاً من أقصى منسوب تصميمي لسطح المياه في حوض التخزين.
2. مفيض بشكل هدار
يستخدم في حالة السدود الصغيرة والمتوسطة ويتألف من:
قسم الاقتراب على شكل قناة مكشوفة له أرضية بميل معاكس أو أفقية بدون ميل والقعر أخفض من منسوب عتبة الهدار ثم عتبة الهدار لها شكل انسيابي للواجهة الخلفية وشكل عمودي للواجهة الأمامية ومعادلة غرايغر تعطي معادلة الشكل الانسيابي لهذا الهدار.
قسم قناة الابتعاد المتوسطة وهي عبارة عن قناة مكشوفة أيضاً تصمم بحيث يكون الجريان خلالها تحت حرج وبشرط عدم تجاوز السرعة للسرعة المسموحة في القناة، للأقنية الترابية تكون السرعة المسموحة 0.7 م/ثا وللأقنية البيتونية تكون هذه السرعة 1.2 م/ثا ويكون ارتفاع العتبة عند نهاية القناة.
قناة الابتعاد الثانية لها شكل هدار متدرج أو على شكل قناة جريان سريعة (المجرى السريع) ويمكن أن تكون من جزأين أحدهما هدار متدرج والآخر قناة سريعة.
