الدورة الهيدروجينية والموازنة المائية

​

*الدورة الهيدروجينية والموازنة المائية:*

^ المقدمة ^

& الهيدرولوجيا يعني علم الماء وهو العلم الذي يتعامل مع المياه من حيث تكوينها ودورتها وتوزيعها على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي . ولأن الهيدرولوجيا أحد فروع علم الأرض , فهو يتعامل مع الماء في الجداول والأنهار والبحيرات , فضلا عن سقوط الإمطار والثلوج , وهو يدرس أيضا الثلوج والجليد على سطح الأرض وتكون الماء تحت سطح الأرض وفي مسام التربة والصخور&

& أهمية الماء بالنسبة للنبات :

1. يدخل في عملية التركيب الضوئي في النباتات التي تقوم بشطر جزيئه الماء واستغلال عناصرها في صنع السكريات .
2. يعتبر الماء العنصر الأساسي الذي يحافظ على شكل النباتات ويعرضها لأشعة الشمس وذلك لغرض أنجاز عملية أنجاز الطاقة بتوفير الضغط الداخلي ( ضغط الامتلاء ) .
3. يعتبر الشكل الوحيد الذي يخلق المحاليل اللازمة لإذابته لعناصر التربة ونقلها الى داخل النبات ثم حركتها في الأوعية الناقلة النباتية .
4. تجري التفاعلات الكيمياوية الحيوية تقريباً في وسط مائي سواء كانت في أجسام الحيوانات أو النباتات ولذلك فأن أي نظام بيئي واستمراره يعتمد كلياً على مدى حاجته الى الماء ووفرة الماء في ذلك النظام.&

*أولاً : الدورة الهيدرولوجية :*

& يتوفر الماء على الأرض بثلاث حالات , سائل وصلب وغاز وبدرجات متفاوتة من الحركة , فيتبخر الماء من المسطحات المائية مثل المحيطات والبحيرات وتتكون الغيوم التي ينتج عن حركتها سقوط المطر والثلج , وجريان المجاري المائية والأنهار وحركة المياه الجوفية , وكلها تمثل بعضا من الأمثلة لمواضيع ديناميك الماء ( جركة الماء ) .ان المظاهر المختلفة للماء ذات العلاقة بالأرض يمكن توضيحها بدلالة دورة يطلق عليها بالدورة الهيدرولوجية , ويمثل شكل (1) تخطيطا تمثيليا للدورة الهيدرولوجية , إن نقطة البداية الملائمة لوصف الدورة هي المحيطات حيث أن الماء يتبخر بفعل الطاقة الحرارية التي تنتجها أشعة الشمس , ويتحرك بخار الماء نحو الأعلى مكونا الغيوم , وفي الوقت الذي تتكاثف فيه الكثير من الغيوم وتسقط راجعة إلى المحيطات بشكل مطر فان قسماً من هذه الغيوم تساق إلى اليابسة بواسطة الرياح , وهناك تتكاثف لتسقط على الأرض بشكل مطر وثلج وبرد ... الخ .&

& يتبخر قسم من التساقط في أثناء سقوطه ليعود ثانية إلى الجو , والقسم الآخر من التساقط تحصره النباتات والمنشآت وغيرها , وهنا أما أن يتبخر عائدا إلى الجو أو ان يتحرك إلى الأسفل إلى سطح الأرض. إن جزء الماء الذي يصل الأرض يتغلغل من سطح التربة خلال عملية التغلغل أو الإرتشاح (infiltration) ليزيد من محتوى الرطوبة للتربة وتصل إلى المياه الجوفية . إما النباتات فترسل جزءا من الماء تحت الأرض ليعود ثانية الى الجو من خلال عملية النتح (transpiration) والتساقط الواصل إلى سطح الأرض بعد أن يحقق احتياج الارتشاح والتبخر يتحرك الى الأسفل بالميلان الطبيعي لسطح الأرض , ومن خلال شبكات الإنفاق والجداول والأنهار ليصل في النهاية إلى المحيطات . أما المياه الجوفية فقد تصل ثانية إلى سطح الأرض بشكل ينابيع وعيون ومخارج أخرى بعد أن تقضي وقتا أطول مما لو كان الجريان سطحياً . ان قسما من التساقط (precipitation) وبوساطة مسارات مختلفة فوق الأرض وتحتها يصل الى قناة المجرى ويدعي بالسيح او الجريان السطحي لمياه الأمطار(runoff) وعندما يدخل الماء قناة المجرى يصبح السيح جريانا في مجرى مائي (stream flow) . &

شكل 1. الدورة الهيدرولوجية

& تتابع الأحداث الآنفة ذكرها هو صورة مبسطة لدورة معقدة جداً تأخذ بمجراها منذ تكوين الأرض مما يظهر أن الدورة الهيدرولوجية تعد دورة ضخمة جداً ومعقدة ويوجد فيها عدد كبير من المسارات , وبمقاييس زمنية مختلفة.  فضلاً عن ذلك فهي دورة تتكرر باستمرار لا بداية لها أو نهاية في أي من مواقعها . كما أن كل مسار من مساراتها يتضمن واحد أو أكثر من المظاهر الآتية :

1. انتقال الماء وحركته.
2. تخزين مؤقت للماء
3. تغيير حالة الماء فعلى سبيل المثال :

• تتضمن حالة الماء الهاطلة ضمن مساري التغيير في الحالة الفيزيائية له أو النقل .
•  يتضمن حالة الماء الجوفية ضمن مساري الخزن أوالنقل .&

** العناصر الرئيسية للدورة الهيدرولوجية **

من العناصر الرئيسية للدورة الهيدرولوجية سقوط المطر ( التساقط ) , التبخر, النتح , الترشيح , الجريان السطحي ، المياه الجوفية .

**توزيع المياه في القارات والمحيطات**

& يبلغ المجموع الكمي للماء في العالم بشكل تقريبي 1357.5 مليون كم³ . منها %97  مياه مالحة تحتويها المحيطات, و 37.5 مليون كم³ هي المياه العذبة , ومنها 8.5 مليون كم³  مياه سائلة عذبة والباقي في حالة متجمدة كالثلوج في المناطق القطبية وعلى قمم الجبال وفي الأنهر الجليدية . &

& إن مجموع كميات مياه الأمطار والثلوج الساقطة على الأرض كل سنة تقدر بـ (0.42) مليون كم³ , منها (0.32) مليون كم³ على المحيطات و (0.1) مليون كم³ على اليابسة وفوق المحيطات , ويتبخر %9 من الماء الذي يعود ليسقط مطراً على المحيطات ليوازن الزيادة في التساقط على اليابسة . &

& وعليه فان حجم الماء الذي تحمله الأنهار والينابيع الى البحر كل سنة 38000 كم³ ومن المفيد أن نعلم بأن أقل من %4 من مجموع جريان الأنهر يستخدم للزراعة والباقي يجري إلى البحر بدون فائدة للبشر . والجدول (1) يعطي الموازنة المائية للمحيطات , ويوضح وجود ماء يستحق أخذه بنظر الاعتبار ينتقل بين المحيطات وان قيمة التساقط تختلف من محيط لآخر . &

جدول1 . الموازنة المائية للمحيطات ( ملم / سنة )

جدول 2 . الموازنة المائية للقارات ( ملم / سنة )

& والموازنة المائية ليابسة القارات موضحة بالجدول (2) حيث نجد في الجدول أن أفريقيا تعد أكثر القارات جفافاً في العالم على الرغم من مناطق الغابات الواقعة على خط الاستواء حيث أن %20 من التساقط يفقد سطحياً من اليابسة كما أن أمريكا الشمالية وأوربا تبرزان كقارات ذات أعلى جريان سطحي . &

& يتم فقد حوالي 38000 كم³ سنوياً من مياه الأنهار في العالم حيث إلى البحر وإن هذه الكميات تمثل 1.2 مليون م³/ ثانية كمعدل جريان سنوي . ويتبخر من البحار والمحيطات , وهي المستودعات الرئيسية للماء , حوالي 875 كم³ من الماء يومياً ، يعود منها على هيئة أمطار حوالي 775 كم³ يومياً ، بينما تحمل الرياح إلى اليابسة حوالي 100 كم³ . وتفقد اليابسة مقدار 160 كم³ من الماء يومياً على هيئة بخار ولكنها تستقبل 260 كم³ يومياً على هيئة مياه أمطار وهي جملة مافقدته زيادة على ماحملته لها الرياح من مياه المحيطات , ولكن الزيادة الأخيرة (100 كم³ يومياً) تعود إلى المحيطات من خلال الجداول والأنهار والمياه الجوفية . &

& ومن المعلوم أن المطر لايهطل على جميع أرجاء الكرة الارضية بالتساوي حيث يهطل في مناطق بضع ملليمترات فقط بينما يهطل في مناطق أخرى مايزيد على 2000 ملليمتر , ولو كان ذلك لوصل إلى كل جزء من العالم 900 ملم سنوياً وهي كمية كافية لجعل كل الكرة الارضية خضراء. كما أن تضاريس الأرض في بعض المناطق لاتعطي للماء المنهمر الفرصة ليبقى على السطح مدة كافية تجعل الإستفادة منه ممكنة للنبات , بل يندفع بسرعة نحو البحر . &

& يتضح من مسارات دورة الماء في البيئة ان كمية الماء المتاحة لاستعمالات الانسان المختلفة محدودة ومما زاد الطين بلة ان النشاطات البشرية المختلفة معيشية وصناعية وزراعية وغيرها قد أدت الى تلويث جزء لابأس به من المياه العذبة المتوفرة بشكل أصبحت الإستفادة منها متعذرة . ويسعى الإنسان لمواجهة النقص المتزايد في كميات المياه العذبة المتاحة للاستعمال , فتقطير مياه البحر أسلوب تلجأ إليه دول كثيرة , كما أن اللجوء إلى المطر الصناعي وسحب الجبال الجليدية من الأساليب المطروحة في أيامنا هذه .&

*الرطوبة الجوية Humidity :*

​