رصف نفاذ للماء

أثبتت الأسطح الرصفية النفاذة فعاليتها في إدارة جريان المياه السطحية من الأسطح المعبدة وتغذية طبقات المياه الجوفية. ^{[ 7 ] [ 8 ]} تتسبب كميات كبيرة من مياه الأمطار في المناطق الحضرية في تآكل شديد وترسب الطمي في المسطحات المائية السطحية . توفر الأرصفة النفاذة سطحًا أرضيًا صلبًا، قويًا بما يكفي لتحمل الأحمال الثقيلة، مثل المركبات الكبيرة، وفي الوقت نفسه تسمح بتسرب المياه عبر السطح ووصولها إلى التربة، محاكيةً بذلك امتصاص التربة الطبيعي. ^{[ 9 ]} يمكنها الحد من الفيضانات في اتجاه مجرى النهر وتآكل ضفاف الأنهار، والحفاظ على التدفقات الأساسية في الأنهار لضمان استدامة النظم البيئية. كما تُكافح الأرصفة النفاذة التآكل الذي يحدث عندما يكون العشب جافًا أو ميتًا، وذلك عن طريق استبدال المناطق العشبية في الضواحي والمناطق السكنية. ^{[ 10 ]} الهدف هو التحكم في مياه الأمطار من مصدرها، والحد من جريانها السطحي، وتحسين جودتها عن طريق ترشيح الملوثات في الطبقات تحت السطحية. ^{[ 4 ]}

للسيطرة على الملوثات الموجودة في مياه الجريان السطحي ، تعمل أسطح الرصف النفاذة على احتجاز مياه الأمطار في التربة أو قاعدة الحصى أسفل الطريق أو الممر، ثم معالجتها عن طريق الترشيح ، مما يسمح بتسرب المياه إلى باطن الأرض، ويدعم تغذية المياه الجوفية ، أو احتواء مياه الأمطار لإعادتها إلى أنظمة إدارة مياه الأمطار البلدية بعد العاصفة. ^{[ 11 ]} وقد أثبتت أنظمة الرصف النفاذة فعاليتها في تقليل المواد الصلبة العالقة ، والطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD)، والطلب الكيميائي على الأكسجين ، وتركيزات الأمونيوم في المياه الجوفية . ^{[ 11 ]} في المناطق التي يتعذر فيها الترشيح بسبب ظروف التربة غير الملائمة، تُستخدم الأرصفة النفاذة في وضع التخفيف ، حيث تُحتجز المياه في الرصف وتُطلق ببطء إلى أنظمة المياه السطحية بين فترات هطول الأمطار. ^{[ 11 ]}

قد توفر الأرصفة النفاذة للأشجار الحضرية المساحة اللازمة لنمو جذورها إلى حجمها الكامل. تجمع قاعدة الرصف "البنية-الترابية" بين الركام البنيوي والتربة؛ حيث يسمح سطحها المسامي بدخول الهواء والماء الضروريين إلى منطقة الجذور. وهذا يدمج بين بيئة صحية ومدن مزدهرة، مع مظلة الأشجار الحية في الأعلى، وحركة المرور على الأرض، وجذور الأشجار الحية في الأسفل. لم تُثبت فوائد الأرصفة النفاذة على نمو الأشجار الحضرية بشكل قاطع، وقد لاحظ العديد من الباحثين أن نمو الأشجار لا يزداد إذا كانت ممارسات البناء تقوم بضغط المواد قبل تركيب الأرصفة النفاذة. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

تشير نتائج الأبحاث إلى أن استخدام رصف عالي الانعكاسية (البياض) ونفاذ للماء من شأنه أن يخفف من تأثيرات الجزر الحرارية القريبة من سطح الأرض ويحسن جودة الهواء، مع إمكانية تحسين الراحة الحرارية للإنسان . وبالمقارنة مع الرصف غير النفاذ للماء، يُظهر الرصف النفاذ للماء تأثيرًا حراريًا ضئيلًا على الهواء القريب من سطح الأرض نظرًا لقدرته على تبادل الحرارة. ^{[ 14 ]}

صُممت الأرصفة النفاذة لتحل محل المناطق غير النفاذة الفعالة، ولكن يمكن استخدامها، في بعض الحالات، لإدارة مياه الأمطار المتدفقة من أسطح أخرى غير نفاذة في الموقع. ^{[ 15 ]} يجب أن يكون استخدام هذه التقنية جزءًا من نظام إدارة شامل لمياه الأمطار في الموقع، ولا يُعد بديلاً عن التقنيات الأخرى.

خلال العواصف الشديدة، قد يرتفع منسوب المياه الجوفية أسفل الرصيف المسامي، مما يمنع امتصاص مياه الأمطار في التربة. يتم تخزين كمية إضافية من المياه في قاعدة التصريف الصخرية المكسرة أو ذات التدرج المفتوح، وتبقى هناك حتى تتمكن التربة التحتية من امتصاصها. بالنسبة للتربة الطينية، أو غيرها من أنواع التربة ذات التصريف الضعيف أو المعدوم، من المهم زيادة عمق قاعدة التصريف الصخرية المكسرة لتوفير سعة إضافية للمياه ريثما يتم امتصاصها.

قد تتلوث مياه الجريان السطحي في بعض استخدامات الأراضي، حيث تتجاوز تركيزات الملوثات تلك الموجودة عادةً في مياه الأمطار. تشمل هذه "البؤر الساخنة" مشاتل النباتات التجارية ، ومرافق إعادة التدوير ، ومحطات الوقود ، والمستودعات الصناعية، والمراسي ، وبعض مرافق التحميل الخارجية ، وساحات الأشغال العامة، ومولدات المواد الخطرة (إذا كانت الحاويات معرضة للأمطار)، ومناطق خدمة المركبات وغسيلها وصيانتها، ومرافق التنظيف بالبخار. ولأن الرصف المسامي يعتمد على تقنية ترشيح المياه، فلا ينبغي استخدامه في البؤر الساخنة لمياه الأمطار نظرًا لاحتمالية تلوث المياه الجوفية. يجب منع جميع مياه الجريان السطحي الملوثة من دخول شبكات تصريف مياه الأمطار البلدية باستخدام أفضل الممارسات الإدارية (BMPs) للصناعة أو النشاط المحدد. ^{[ 16 ]}

تختلف المصادر المرجعية حول مدى ملاءمة أحجام وأوزان حركة المرور المنخفضة أو المتوسطة للأرصفة المسامية، وذلك لاختلاف الخصائص الفيزيائية لكل نظام. فعلى سبيل المثال، يُشار أحيانًا إلى عدم ملاءمة الأرصفة المسامية حول أرصفة تحميل الشاحنات والمناطق ذات الحركة التجارية الكثيفة. ومع ذلك، ونظرًا لتنوع المنتجات المتاحة، وتزايد عدد المنشآت القائمة في أمريكا الشمالية، والبحوث الموجهة من قِبل كلٍ من الشركات المصنعة والجهات المستخدمة، يبدو أن نطاق التطبيقات المقبولة آخذ في الاتساع. ^{[ 17 ]} وقد طورت بعض شركات رصف الخرسانة منتجات خاصة بالتطبيقات الصناعية. وتوجد أمثلة عملية في مراكز الإطفاء، ومواقف السيارات في المجمعات التجارية المزدحمة، وعلى الطرق العامة والخاصة، بما في ذلك التقاطعات في أجزاء من أمريكا الشمالية ذات ظروف شتوية قاسية.

قد لا تكون الأرصفة النفاذة مناسبة عندما يتجاوز انحدار الأرض المحيطة بها أو التي تصب فيها نسبة 20%، أو عندما يكون الرصيف منحدرًا من المباني، أو عندما تكون أساسات المباني مزودة بأنابيب تصريف عند قواعدها. يكمن الحل الأمثل في ضمان اعتراض مياه الصرف من أجزاء أخرى من الموقع ومعالجتها بشكل منفصل بدلاً من توجيهها إلى الأسطح النفاذة.

قد تُشكّل المناطق ذات المناخ البارد تحديات خاصة. يحتوي ملح الطرق على كلوريدات قد تتسرب عبر الرصف المسامي إلى المياه الجوفية. كما قد تعلق شفرات كاسحات الثلج بحواف بلاطات الرصف الخرسانية أو غيرها من تركيبات البلاط، مما يُلحق الضرر بالأسطح ويُسبب حفرًا . لا يُمكن استخدام الرمل للتحكم في الثلج والجليد على الأسطح المسامية لأنه سيسد المسام ويُقلل من نفاذيتها. ^{[ 18 ]} على الرغم من وجود تعديلات تصميمية للحد من المخاطر، إلا أن مياه الجريان السطحي المتسربة قد تتجمد أسفل الرصف، مما يُسبب انتفاخًا جليديًا. ومن المشاكل الأخرى أضرار التقشر ، التي تحدث حصريًا على الرصف الخرساني المسامي نتيجة استخدام الملح خلال فصل الشتاء. لذلك، يُقترح استخدام الرصف المسامي في المناطق ذات المناخ الدافئ. ومع ذلك، فقد أثبتت مواد أخرى فعاليتها، بل وتُقلل من تكاليف الصيانة الشتوية عن طريق الاحتفاظ بالملح في الرصف نفسه. وهذا يُقلل أيضًا من كمية مياه الأمطار الملوثة بكلوريدات الملح. ^{[ 19 ]} وقد استُخدمت الخرسانة والإسفلت المساميان المصممان للحد من الانتفاخ الجليدي وأضرار التقشر بنجاح في النرويج ونيو هامبشاير . ^{[ 20 ]} علاوة على ذلك، تشير التجربة إلى ضرورة اتخاذ تدابير وقائية مع تصريف سريع تحت الأسطح المسامية من أجل زيادة معدل ذوبان الثلوج فوق سطح الأرض.

قد يكون من الصعب مقارنة تأثيرات التكلفة بين الأسطح التقليدية غير المنفذة والأسطح المنفذة نظرًا لمتغيرات مثل العمر الافتراضي، والموقع الجغرافي، ونوع نظام الرصف المنفذ، وعوامل خاصة بالموقع. تشير بعض التقديرات إلى أن تكلفة الرصف المنفذ تزيد بنحو الثلث عن تكلفة الرصف التقليدي غير المنفذ. ^{[ 21 ]} مع ذلك، يُمكن استخدام الرصف المنفذ لتقليل تكلفة توفير أفضل ممارسات إدارة مياه الأمطار (BMPs) الأكبر أو الأكثر عددًا في الموقع، ويجب أخذ هذه الوفورات في الاعتبار عند إجراء أي تحليل للتكلفة. إضافةً إلى ذلك، تاريخيًا، تم تجاهل تكاليف التأثير البيئي خارج الموقع الناتجة عن عدم تقليل كميات مياه الأمطار والتلوث في الموقع، أو تم تحميلها على جهات أخرى (مثل حدائق الحكومة المحلية، وميزانيات الأشغال العامة وإعادة تأهيل البيئة، وخسائر مصائد الأسماك، إلخ). وقد أظهرت أنظمة الرصف المنفذ، وتحديدًا بلاط الخرسانة المنفذ، فوائد كبيرة من حيث التكلفة بعد إجراء تقييم دورة الحياة ، حيث يقل انخفاض الوزن الإجمالي للمواد اللازمة لكل وحدة بفضل طبيعة التصميم المسامي. ^{[ 22 ]}

تتطلب أنظمة الرصف النفاذة، وخاصةً تلك ذات الأسطح المسامية، صيانة دورية للحفاظ على خلو المسام من الحصى الناعم، وذلك لضمان قدرة النظام على تصريف مياه الأمطار. وتعتمد وتيرة التنظيف على العديد من العوامل الخاصة بالموقع، مثل حجم الجريان السطحي، والمواقع المجاورة، والمناخ. غالبًا ما يتم تنظيف أنظمة الرصف النفاذة باستخدام حفارات الشفط ، والتي تُستخدم أيضًا في أعمال الحفر في المناطق الحساسة، ولذا فهي أصبحت شائعة الاستخدام. إذا لم تُجرَ الصيانة بانتظام، فقد تبدأ الأرصفة المسامية بالعمل كأسطح غير نفاذة. ^{[ 4 ]} مع أنظمة الرصف الأكثر تطورًا، يمكن تقليل مستويات الصيانة المطلوبة بشكل كبير؛ إذ تتطلب الأرصفة الزجاجية المُرتبطة بمادة مطاطية صيانة أقل من الأرصفة الخرسانية العادية، نظرًا لأن الأرصفة الزجاجية تحتوي على مساحة فراغية أكبر بنسبة 50%.

أصبحت أنظمة الشبكات البلاستيكية، إذا تم اختيارها وتركيبها بشكل صحيح، تحظى بشعبية متزايدة لدى موظفي الصيانة في الحكومة المحلية نظرًا لانخفاض جهود الصيانة: انخفاض هجرة الحصى وقمع الأعشاب الضارة في أماكن الحدائق العامة.

بعض أنواع الرصف النفاذ معرضة للتلف نتيجة سوء الاستخدام، كقيادة السيارات ليلاً في مواقف السيارات البعيدة وتدمير أجزاء من أنظمة الرصف الشبكية المصنوعة من البلاستيك والحصى. لا يصعب إصلاح هذا التلف، لكنه قد يُشوه المنظر مؤقتًا. أما الرصف العشبي، فيتطلب ريًا إضافيًا في السنة الأولى لنمو النباتات، وإلا فقد يحتاج إلى إعادة زراعته. كما أن المناخ المحلي يعني أن معظم أنواع العشب تدخل في حالة سكون خلال موسم الجفاف. ورغم أن اصفرار النباتات لا يعدو كونه مسألة جمالية، إلا أنه قد يؤثر على الرأي العام تجاه هذا النوع من الرصف النفاذ.

تميل طوب الرصف الخرساني التقليدي النفاذ إلى فقدان لونها في وقت قصير نسبيًا، مما قد يكون مكلفًا استبدالها أو تنظيفها، ويرجع ذلك أساسًا إلى مشكلة التزهير .

الخرسانة المسامية متوفرة على نطاق واسع، وتتحمل حركة المرور المتكررة، ويمكن الوصول إليها بسهولة. وتعتمد جودة الخرسانة المسامية على معرفة وخبرة القائم بالتركيب. ^{[ 23 ]}

تتيح الشبكات البلاستيكية إنشاء نظام مسامي بنسبة 100% باستخدام أنظمة الشبكات الهيكلية لاحتواء وتثبيت الحصى أو العشب. وتتوفر هذه الشبكات بأشكال وأحجام متنوعة حسب الاستخدام، بدءًا من الممرات وصولًا إلى مواقف السيارات التجارية. وقد شاع استخدام هذه الأنظمة في أوروبا لأكثر من عقد، لكنها تكتسب شعبية متزايدة في أمريكا الشمالية نظرًا لمتطلبات الحكومات في العديد من المشاريع لتلبية معايير LEED البيئية للمباني. كما تحظى أنظمة الشبكات البلاستيكية بشعبية لدى أصحاب المنازل لانخفاض تكلفة تركيبها وسهولة تركيبها وتعدد استخداماتها. ويُعد التصميم الأمثل لهذا النوع من أنظمة الشبكات هو نظام الخلايا المغلقة، الذي يمنع الحصى/الرمل/العشب من التحرك جانبيًا. ^{[ 24 ]}

يُنتج الأسفلت المسامي ويُصبّ باستخدام نفس طرق الخرسانة الأسفلتية التقليدية ؛ ويختلف عنها في استبعاد الركام الناعم (الصغير) من خليط الأسفلت. وتترك جزيئات الركام الكبيرة المتبقية ذات الحجم الواحد فراغات مفتوحة تُكسب المادة مساميتها ونفاذيتها. ولضمان قوة الرصف، يمكن إضافة الألياف إلى الخليط أو استخدام رابط أسفلتي مُعدّل بالبوليمر. ^{[ 25 ]} عمومًا، تُصمّم أرصفة الأسفلت المسامي بخزان تحت سطحي يحتفظ بالماء الذي يمر عبر الرصف، مما يسمح له بالتبخر و/أو التسرب ببطء إلى التربة المحيطة. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

طبقات الاحتكاك ذات التدرج المفتوح (OGFC) هي طبقة سطحية من الأسفلت المسامي تُستخدم على الطرق السريعة لتحسين سلامة القيادة عن طريق تصريف المياه من السطح. وتعتمد هذه الطبقات على تصميم خلطة ذات تدرج مفتوح للطبقة العلوية من الأسفلت. وعلى عكس رصف الأسفلت المسامي كامل العمق، لا تُصرف طبقات الاحتكاك ذات التدرج المفتوح المياه إلى قاعدة الرصف، بل تسمح بتسرب المياه إلى الطبقة العلوية من الرصف بعمق يتراوح بين 19 و38 مليمترًا ( 3/4 - 1 + 1/2 بوصة ) ثم تصريفها إلى جانب الطريق. وهذا من شأنه تحسين خصائص الاحتكاك للطريق وتقليل تناثر المياه. ^{[ 28 ]}  

في هولندا وبلجيكا، يُشار إلى الأسفلت المسامي بشكل عام باسم "fluisterasfalt" (الأسفلت الهامس) نظرًا لانخفاض مستوى الضوضاء فيه.

يُعدّ الركام ذو الحجم الواحد الخالي من أي مادة رابطة، مثل الحصى السائب أو رقائق الحجر، بديلاً آخر. ورغم أنه لا يُمكن استخدامه بأمان إلا في الممرات والأماكن ذات السرعة المنخفضة وحركة المرور الخفيفة، مثل مواقف السيارات والمداخل، إلا أن مساحته التراكمية المحتملة كبيرة.

يمكن استخدام العشب المسامي، إذا تم إنشاؤه بشكل صحيح، كمواقف سيارات مؤقتة مثل تلك الموجودة في الكنائس والملاعب. ويمكن استخدام شبكات تقوية العشب البلاستيكية لدعم الأحمال المتزايدة. ^{[ 29 ] : 2 [ 30 ]} يُساعد العشب الحي على امتصاص الماء عن طريق النتح، مما يُساهم في الحد من ظاهرة "الجزر الحرارية" من خلال توفير مساحة خضراء مفتوحة.

الأرصفة الخرسانية المتشابكة النفاذة هي وحدات خرسانية ذات فراغات مفتوحة ونفاذة بينها. ^{[ 29 ] : 2} وقد طرح المصنّعون في أمريكا مؤخرًا أنماطًا ذات فواصل أصغر، مما يسمح بتوافق أفضل مع معايير قانون الأمريكيين ذوي الإعاقة (ADA) مع الحفاظ على قدرتها على استيعاب كمية كبيرة من مياه الأمطار. تضفي هذه الأرصفة مظهرًا معماريًا، وتتحمل حركة المرور الخفيفة والثقيلة، لا سيما الأرصفة الخرسانية المتشابكة، باستثناء الطرق ذات الكثافة المرورية العالية أو السرعة العالية. ^{[ 31 ]} بعض هذه المنتجات مطلية بالبوليمر ولها سطح مسامي بالكامل.

تُصنع أرصفة الطوب الطيني النفاذ من وحدات طوب طيني محروق، تتخللها فراغات مفتوحة تسمح بنفاذ الماء. توفر هذه الأرصفة سطحًا متينًا يسمح بتصريف مياه الأمطار عبر الفواصل .

الرصف الراتنجي عبارة عن مزيج من مادة رابطة راتنجية وحصى. يُستخدم راتنج شفاف لتغطية كل جزيء من الحصى بالكامل قبل الرصف. تُستخدم كمية كافية من الراتنج لضمان التصاق كل جزيء من الحصى ببعضه البعض وبالقاعدة، مع ترك فراغات تسمح بتسرب الماء. يوفر الرصف الراتنجي سطحًا قويًا ومتينًا مناسبًا لحركة المشاة والمركبات في تطبيقات مثل الممرات ومداخل المنازل ومواقف السيارات والطرق الفرعية .

الجرانيت المتحلل المُثبَّت هو مزيج من مادة رابطة غير راتنجية وحصى (جرانيت متحلل). تُخلط المادة الرابطة، التي قد تحتوي على لون، مع الجرانيت المتحلل، ويُرطَّب المزيج إما قبل وضعه أو بعده. يوفر الجرانيت المتحلل المُثبَّت سطحًا قويًا ومتينًا مناسبًا لحركة المشاة والمركبات في تطبيقات مثل الممرات ومداخل السيارات ومواقف السيارات والطرق الفرعية. يتوافق هذا السطح مع معايير ADA ويمكن طلاؤه .

رصف مسامي مصنوع من زجاج معاد تدويره مربوط بمادة مطاطية، ويتكون من ربط الزجاج المُعالَج بعد الاستهلاك بمزيج من الراتنجات والأصباغ والجرانيت ومواد رابطة. يُتخلص من حوالي 75% من الزجاج في الولايات المتحدة في مكبات النفايات. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

الرصف الخشبي النفاذ للماء مادة بناء طبيعية ومستدامة. سيجد المهندسون المعماريون ومصممو المناظر الطبيعية الذين يتجهون نحو استخدام الرصف النفاذ للماء أن بعض أنواع الأخشاب الصلبة عالية المتانة (مثل خشب الجراد الأسود ) تُعد مادة فعالة لهذا الغرض. توفر بلاطات الرصف الخشبية المصنوعة من خشب الجراد الأسود سطحًا متينًا ونفاذًا للماء يدوم لعقود بفضل خصائص هذا الخشب. ^{[ 34 ]} تتجاوز قوة تحمل بلاطات الرصف الخشبية المصنوعة من خشب الجراد الأسود 70.19 كيلوباسكال (10.180 رطل لكل بوصة مربعة) وتبلغ صلابتها وفقًا لمقياس جانكا 7.6 كيلونيوتن (1700 رطل) . ^{[ 35 ]} وهي مناسبة لحركة المشاة والمركبات في الممرات ومداخل السيارات، وتُوضع على أساسات نفاذة للماء. ^{[ 36 ]}  

• هندسة الرصف
• سقف أزرق