التصريف (علم المياه)

في علم المياه ، يُعرف التصريف بأنه معدل التدفق الحجمي (الحجم لكل وحدة زمنية، بوحدات م³ ^/ ساعة أو قدم³ ^/ ساعة) لمجرى مائي . وهو يساوي حاصل ضرب متوسط ​​سرعة التدفق (بوحدة الطول لكل وحدة زمنية، بوحدات م/ساعة أو قدم/ساعة) في مساحة المقطع العرضي (بوحدات م² ^أو قدم² ⁾ . ^{[ 1 ]} ويشمل أي مواد صلبة عالقة (مثل الرواسب)، ومواد كيميائية ذائبة مثل كربونات الكالسيوم.₃ (aq)، أو مواد بيولوجية (مثلالدياتومات) بالإضافة إلى الماء نفسه. قد تختلف المصطلحات بين التخصصات. على سبيل المثال، قد يُعرّف عالم هيدرولوجيا الأنهار الذي يدرس أنظمة الأنهار الطبيعية التصريف بأنهتدفق المياه، ^{[ 2 ]} بينما قد يُساويه مهندس يُشغّل نظام خزان بالتدفقالخارج، على عكسالتدفق الداخل.

التصريف هو مقياس لكمية تدفق أي سائل خلال وحدة زمنية. قد تكون الكمية حجمًا أو كتلة. على سبيل المثال، يمكن قياس تصريف الماء من صنبور باستخدام إبريق مدرج وساعة توقيت. في هذه الحالة، قد يكون التصريف لترًا واحدًا لكل 15 ثانية، أي ما يعادل 67 مل/ثانية أو 4 لترات/دقيقة. هذا قياس متوسط. لقياس تصريف النهر، نحتاج إلى طريقة مختلفة، وأكثرها شيوعًا هي طريقة "المساحة والسرعة". المساحة هي مساحة المقطع العرضي للنهر، ويجب قياس متوسط ​​السرعة عبر هذا المقطع خلال وحدة زمنية، عادةً دقيقة واحدة. على الرغم من بساطة مفهوم قياس مساحة المقطع العرضي ومتوسط ​​السرعة، إلا أن تحديدهما غالبًا ما يكون معقدًا.

تشمل الوحدات المستخدمة عادةً للتعبير عن التدفق في الجداول أو الأنهار: م³ / ^ث (متر مكعب في الثانية)، قدم³ ^/ ث (قدم مكعب في الثانية أو cfs)، و/أو فدان-قدم في اليوم. ^{[ 3 ]}

تعتمد إحدى المنهجيات الشائعة لقياس وتقدير تصريف النهر على شكل مبسط من معادلة الاستمرارية . تشير هذه المعادلة إلى أنه بالنسبة لأي سائل غير قابل للانضغاط، مثل الماء السائل، فإن التصريف ( Q ) يساوي حاصل ضرب مساحة المقطع العرضي للنهر ( A ) ومتوسط ​​سرعته (${\displaystyle {\bar {u}}}$), وتُكتب على النحو التالي:

${\displaystyle Q=A\,{\bar {u}}}$

أين

• ${\displaystyle Q}$معدل التدفق ([L ³ T ⁻¹ ]؛ م ³ /ث أو قدم ³ /ث)
• ${\displaystyle A}$هي مساحة المقطع العرضي لجزء القناة الذي يشغله التدفق ([L ² ]؛ م ² أو قدم ² )
• ${\displaystyle {\bar {u}}}$متوسط ​​سرعة التدفق ([LT ⁻¹ ]؛ م/ث أو قدم/ث)

على سبيل المثال، يبلغ متوسط ​​تصريف نهر الراين في أوروبا 2200 متر مكعب في الثانية (78000 قدم مكعب /ثانية) أو 190000000 متر مكعب (150000 فدان قدم) في اليوم.   

بسبب صعوبة القياس، غالباً ما يتم استخدام مقياس التدفق في موقع ثابت على مجرى النهر أو النهر.

تُحدد مساحة حوض تصريف النهر فوق موقع معين بمساحة سطح الأرض التي تصب مياهها باتجاه النهر من أعلى تلك النقطة. ويعتمد تصريف النهر في ذلك الموقع على كمية الأمطار المتساقطة على حوض التصريف، وتدفق المياه الجوفية من وإلى المنطقة، والتعديلات التي تُجرى على مجرى النهر كالسدود وتحويلات الري، بالإضافة إلى التبخر والنتح من سطح الأرض والنباتات في المنطقة. في علم هيدرولوجيا العواصف، يُعدّ الرسم البياني لتصريف النهر، وهو سجل لكيفية تغير التصريف بمرور الوقت بعد هطول الأمطار، من الاعتبارات المهمة. يرتفع منسوب النهر إلى ذروته بعد كل هطول، ثم ينخفض ​​تدريجيًا . ولأن ذروة التدفق تتوافق أيضًا مع أعلى مستوى للمياه يصل إليه النهر خلال الهطول، فإنها تُعدّ ذات أهمية في دراسات الفيضانات. يُسهّل مفهوم الرسم البياني للوحدة تحليل العلاقة بين شدة الهطول ومدته واستجابة تصريف النهر ، إذ يُمثّل هذا المفهوم استجابة تصريف النهر بمرور الوقت لتطبيق كمية ومدة افتراضية من الأمطار (مثل نصف بوصة خلال ساعة واحدة). ترتبط كمية الهطول بحجم المياه (بحسب مساحة حوض التصريف) التي تتدفق لاحقًا من النهر. وباستخدام طريقة الرسم البياني للوحدة، يُمكن نمذجة هطول الأمطار التاريخية الفعلية رياضيًا لتأكيد خصائص الفيضانات التاريخية، كما يُمكن إنشاء "عواصف تصميمية" افتراضية للمقارنة مع استجابات النهر المرصودة.

تُوصَف العلاقة بين تصريف المياه في مجرى مائي عند مقطع عرضي مُحدد ومستوى المجرى بمنحنى تصنيفي . تُقاس متوسطات السرعات ومساحة المقطع العرضي للمجرى عند مستوى مُحدد. تُعطي السرعة والمساحة قيمة التصريف عند ذلك المستوى. بعد إجراء القياسات عند مستويات مختلفة، يُمكن إعداد جدول تصنيفي أو منحنى تصنيفي. بمجرد التصنيف، يُمكن تحديد التصريف في المجرى بقياس المستوى، ثم تحديد التصريف المُناسب من المنحنى التصنيفي. إذا وُضِع جهاز تسجيل مستوى مستمر عند المقطع العرضي المُصنّف، يُمكن تحديد تصريف المجرى بشكل مستمر.

تستطيع التدفقات الأكبر (التصريفات الأعلى) نقل كميات أكبر من الرواسب والجسيمات الأكبر حجماً إلى أسفل مجرى النهر مقارنةً بالتدفقات الأصغر، وذلك بسبب قوتها الأكبر. كما يمكن أن تؤدي التدفقات الأكبر إلى تآكل ضفاف الأنهار وإلحاق الضرر بالبنية التحتية العامة.

جي إتش دوري وإم جيه برادشو هما جغرافيان وضعا نماذج توضح العلاقة بين التصريف والمتغيرات الأخرى في النهر. وصف نموذج برادشو كيفية تغير حجم الحصى والمتغيرات الأخرى من المنبع إلى المصب؛ بينما درس دوري العلاقات بين التصريف ومتغيرات أخرى مثل انحدار مجرى النهر والاحتكاك. تستند هذه النماذج إلى الأفكار التي قدمها ليوبولد وولمان وميلر في كتاب "العمليات النهرية في علم شكل الأرض " ^{[ 6 ]} ، ودراسات حول استخدام الأراضي وتأثيره على تصريف النهر وإمدادات الرواسب القاعية ^{[ 7 ] .}

التدفق الداخل هو مجموع العمليات ضمن الدورة الهيدرولوجية التي تزيد من مستويات المياه في المسطحات المائية. ^{[ 8 ]} تهطل معظم الأمطار مباشرة فوق المسطحات المائية كالمحيطات، أو على اليابسة كجريان سطحي . ^{[ 9 ]} يدخل جزء من الجريان السطحي إلى الجداول والأنهار، ويتسرب جزء آخر إلى باطن الأرض كمياه جوفية متسربة . ^{[ 10 ]} أما الباقي فيتسرب إلى باطن الأرض كعملية ترشيح، ويتغلغل بعضها عميقًا في باطن الأرض لتغذية طبقات المياه الجوفية. ^{[ 11 ]}

• قائمة الأنهار حسب معدل التصريف
• تصريف المياه الجوفية
• تصريف المياه الجوفية تحت سطح البحر
• مقياس التدفق
• علم المياه

• الفصل 14: علاقات مستوى المياه بالتصريف (ملف PDF) . دليل الهندسة الوطني التابع لوزارة الزراعة الأمريكية، خدمة الحفاظ على الموارد الطبيعية. الجزء 630: علم المياه. وزارة الزراعة الأمريكية . أبريل 2012. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 19 أبريل 2021. تاريخ الاطلاع: 11 سبتمبر 2017 .
• دليل الهندسة الوطني التابع لوزارة الزراعة الأمريكية ( خدمة الحفاظ على الموارد الطبيعية) . الجزء 630: علم المياه. وزارة الزراعة الأمريكية . مايو 2012. مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 يناير 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 سبتمبر 2017 .