المُلخص التنفيذي
تعتبر أحواض التخزين من بين النُظُم التى يشيع تنفيذها لإدارة مياه الأمطار. وتستخدم تلك الأحواض لجمع مياه الجريان السطحي وتحسين جودة المياه بواسطة العمليات الطبيعية مثل الترسيب والتحليل الكيميائي والتعقيم الشمسي والترشيح خلال تربة. بالمقارنة مع البرك الجافة (التي تحتفظ بالمياه الجارية لمدة زمنية قصيرة، ثم تفقد المياه المخزونة مرّة واحدة)، تظل أحواض التخزين محتفظةً بالمياه الراكدة، مما يسمح بتكوين بيئة مائية حية جديدة.ويسمح ذلك أيضا بمعالجة الجزيئات المترسبة (المستقرة) معالجةً عضوية (GDSDS-الأبحاث الاستراتيجية الكبرى للصرف الصحي بدوبلين 2005). يمكن بعد ذلك إعادة استخدام مياه أحواض التخزين لتغذية المياه الجوفية أو الري أو أي غرض آخر، حيث تتطلب تلك المياه معالجتها حسب الحاجة إلى ذلك. وباعتبارها نظام طبيعي، لا تحتاج أحواض التخزين مصدرًا للطاقة أو أجهزة عالية التقنية. ونجد أن التكاليف الابتدائية لتنفيذ أحواض التخزين مرتفعة، كما تحتاج لصيانة مستمرة، وخلاف ذلك، فمن الممكن أن تتسرب مواد ملوثة أو أن يحدث تآكل (UNHSC-جامعة نيوهامشاير، مركز مياه الأمطار 2010).
| المُدخلات | المُخرَجات |
|---|---|
الترسيبات، المياه العذبة |
المياه العذبة، المياه المعالجة |
مقدمة
تمثل أحواض التخزين في يومنا هذا أحد أنظمة معالجة مياه الأمطار الأكثر شيوعًا أنظر أيضا إدارة مياه الأمطار . وهي أساسًا عبارة عن أحواض لتخزين مياه الأمطار وترشيحها من الرواسب عن طريق محاكاة الظروف الطبيعية غير المتطورة لمساقط المياه ( EPSS 2002).
وتعمل أحواض التخزين على منع الآثار السلبية لمياه الأمطار الفائضة عن طريق تخزين المياه في الحوض مما يمنع حدوث الفيضان. ويمكن كذلك استخدامها لإعادة تغذية المياه الجوفية (انظر أيضا إعادة تغذية المياه الجوفية السطحية أو تغذية المياه الجوفية تحت سطح الأرض . أيضا، نجد أن جودة المياة تزداد زيادة هائلة، وذلك يرجع إلى ترشيح المياه الراكدة من الملوثات الصلبة والذائبة وكذلك الأملاح الزائدة (أنظر أيضا مسببات الأمراض والملوثات و الترسيب GDSDS 2005EPSS 2002. ونجد أنه في حالة عدم استخدام هذه المياه لإعادة تغذية المياه الجوفية، فقد يُعاد استخدامها في الزراعة (مثل الري و التسميد أو تربية الأحياء المائية أو الصناعة أو على مستوى المعيشي للأسرة ، وذلك بعد إجراء مرحلة معالجة ثانوية مناسبة إذا لزم الأمر (مثل السطح الحر ، الأراضي الرطبة ذات التدفق الرأسي أو أرض ترشيح غير مزروعة .
المبادئ الأساسية لتصميم
نص مقتبس من دراسات دوبلين الكبرى الاستراتيجية للصرف الصحي GDSDS (2005) ووكالة حماية البيئة EPA(1999).
يحتاج تصميم حوض التخزين إلى أن يناسب البيئة المحيطة به جيدًا. وعند اختيار موقع مناسب، نجد أن فعالية التكلفة للنطاق المدروس هي من العوامل الرئيسية التي يجب أخذها في الاعتبار، وكذلك قابلية هذا النطاق لدعم بيئة الحوض المائي.
أيضا، يكون أفضل موضع لإنشاء أحواض التخزين هو موضع تدفق مياه الأمطار وتجمعها طبيعيًا. والفيضانات بطبيعة الحال (منع التلوث البيئي الناتج عن تراكم طمي مياه الأمطارEPSS 2002). وينبغي أن تكون هناك مساحة كافية، حيث يتطلب تأسيس الأحواض مساحة تقدر بخمسة هكتارات كحد أدنى. ويمكن عمل بركة صغيرة (تسمى بحاجز الرواسب الأمامي)؛ بحيث يكون حجمها حوالي 10 % من حجم البركة الرئيسية، وذلك لمعالجة المياه الواردة بحجز الجزيئات العالقة. ويعتمد حجم حوض التخزين على عدة عوامل مثل تضاريس الموقع، والمساحة الفعالة للتأسيس، والعلاقة بين كميات المياه الواردة والمصروفة.
كما تساعد زراعة النباتات المائية المحلية على تحسين وظيفة أحواض التخزين، حيث يُتخلَّص من الأملاح (المواد الغذائية للنباتات) بطريقة فعّالة بفعل أنشطة التمثيل الضوئي و البكتيريا العالقة على النباتات (أنظر أيضا دورة المواد الغذائية للنباتات).
وتحتاج أحواض التخزين إلى الاستبقاء على مستوى ثابت من الماء، إلا أن وجود تربة ذات نفاذية عالية يمكن أن تمثل عائقًا لذلك. فإذا كان الأمر كذلك، يمكن حينها استخدام فرش طيني لتغطية التربة الأصلية أو دمكها بحيث تصبح أقل امتصاصًا للماء.
أحوض التخزين في ساسكاتون، كندا. المصدر: DRM310(2007)
أحواض الاحتجاز ضد أحواض التخزين
يجب ألّا نخلط بين أحواض التخزين و أحواض الاحتجاز. فبينما تعمل أحواض التخزين على الاحتفاظ بكمية ثابتة من الماء (ولذلك تسمى أيضا بأحواض الاحتجاز الرطبة)، نجد أنه يقتصر استخدام أحواض الاحتجاز على تخزين مياه الأمطار مؤقتًا. ويجب عمل فتحة خروج إضافية لصرف المياه من الحوض إلى أرض أحواض الاحتجاز جامعة هامبورج للتكنولوجيا n.y.).
الفرق بين حوض احتجاز و حوض تخزين. المصدر: جامعة هامبورج للتكنولوجيا TUHH (n.y.)
اعتبارات التكلفة
يحتاج تشييد أحواض التخزين إلى وجود استثمارات كبيرة، إلا أن هامش التكاليف الكلية منخفض. ويرجع ذلك لأن أحواض التخزين تظل صالحة لزمن طويل، حيث تظل صالحة لمدة زمنية تزيد عن 20 عامًا. ونجد أن تكاليف الصيانة تظهر فقط عند بدء تشغيلها، وتكون تلك التكاليف ضئيلة.
وتصرح وكالة حماية البيئة التابعة للولايات المتحدة (EPA) أنه يجب استثمار مبلغ يتراوح من 17.50 دولار إلى 35 دولارًا أمريكيًا لكل متر مكعب واحد. وتشمل النفقات الأخرى تكلفة كل من التصاريح والتصميم والبناء وكذلك الصيانة.
ونجد تشييد أحواض التخزين في المناطق ذات البنية التحتية المطوّرة أعلى تكلفة من تشييدها في المناطق التي ليس بها بنية تحتية، وذلك يرجع لارتفاع تكلفة الأراضي.
الجوانب المتعلقة بالصحة
نص مقتبس من مركز مياه الأمطار لجامعة نيو هامشاير UNHSC(2010)
تتمثل دواعي الاهتمام المختلفة التي تتعلق بصحة الإنسان والنظام البيئي، وتُعتبر المياه الراكدة -على سبيل المثال- خطرًا محتملًا للغرق. علاوة على ذلك، تمثل برك المياه نظام بيئي يستفيد منه البعوض، وذلك أيضًا قد يرتبط بزيادة نقل الأمراض.
أيضًا، قد يقوم سكان المناطق ذات الموارد المائية النادرة أو المناطق الزراعية بإعادة استخدام مياه الأحواض مُباشرة بدون مراقبة جودة المياه.
كما يمكن أن ترتفع نسبة الأملاح (المواد الغذائية للنباتات) في المياه إذا ما حُجزت الأملاح في الحوض. ونجد كذلك أنه إذا كان الطقس دافيء على غير المعتاد، فقد ترتفع درجة حرارة الماء بنسبة متزايدة مما يؤثر على بيئة الكائنات المائية الحية في مسار الصرف. وإذا كان الأمر كذلك، تُستخدم المصارف الثانوية الزلطية لتبريد مخارج المياه.
التشغيل والصيانة
نص مقتبس من مركز مياه الأمطار لجامعة نيو هامشاير UNHSC(2010) ودراسات دوبلين الكبرى الاستراتيجية للصرف الصحي GDSDS (2005)
مع أن الحاجة إلى إجراء عمليات الصيانة محدودة، إلّا أن تلك العمليات ضرورية لمنع التآكل وتراكم الرواسب العالقة، حيث قد يؤدي ذلك إلى صرف تلك الرواسب غير المرغوب بها في المجرى المائي.
وتشمل أعمال الصيانة المُعتادة تلك إجراء فحوصات ربع سنوية للمداخل والمخارج بالإضافة إلى جرف الرواسب والمُخلّفات، وكذلك يمكن أن تشمل تلك الأعمال حصد (قص) النباتات حول حواف الحوض، إلّا أن ذلك يؤدي إلى زيادة التكلفة وتقليل إمكانية صلاحية تلك البيئة للكائنات الحية.
يتمثل المُتطلب الأساسي لتشييد أحواض التخزين في وجود مساحة كافية، حيث يكون الحد الأدنى من المساحة الضرورية خمسة هكتارات لتنفيذ الأحواض بنجاح (دراسات دوبلين الكبرى الاستراتيجية للصرف الصحي GDSDS (2005)).
لا تناسب أحواض التخزين المناطق ذات القدر المحدود من تجمع المياه، وذلك لأنه يجب على أحواض التخزين أن تحتفظ بقدرًا ثابتًا من المياه. كما يُعيق تشييد أحواض التخزين أن تكون التربة عالية النفاذية، فينبغي حينها تغطية تلك الأرض بفرش طيني.
Detention and Retention Basins
اعادة استخدام المياه الرمادية في بلدان مختلفة وامكانيات تطبيقها في الأردن-الأردن
هو بحث يوضح خبرات دول متعددة تقوم باعادة استخدام المياه الرمادية ودراسة الجوانب التقنية والاجتماعية والاقتصادية التي يجب أخذها بعين الاعتبار حين اعادة استخدام المياه الرمادية في الأردن
مركز دراسات البيئة المبنية (2003): اعادة استخدام المياه الرمادية في بلدان مختلفة وامكانيات تطبيقها في الأردن-الأردن. URL [Accessed: 26.08.2017]Language: Arabic
حلقة العمل القومية حول حصاد المياه والتغذية الجوفية الاصطناعية في الوطن العربي
Language: Arabic
Performance of Stormwater Retention Ponds and Constructed Wetlands in Reducing Microbial Concentrations
This report documents the efforts to evaluate simple predictive relationships affecting concentrations of indicator organisms in stormwater runoff based on environmental conditions. It describes the breadth of surface water resources affected by bacterial stressors and identifies the needs for continued research on understanding related engineering approaches. Combined in this report are bench- and pilot-scale data to assess first-order equations to better predict the performance of constructed wetland and retention pond best management practices (BMPs).
EPA (2006): Performance of Stormwater Retention Ponds and Constructed Wetlands in Reducing Microbial Concentrations. Washington, D.C.: United States Environmental Protection Agency (EPA) URL [Accessed: 04.09.2012] PDFWater Harvesting
Water harvesting has been practiced successfully for millennia in parts of the world – and some recent interventions have also had significant local impact. Yet water harvesting’s potential remains largely unknown, unacknowledged and unappreciated. These guidelines cover a wide span of technologies from large-scale floodwater spreading to practices that collect and store water from household compounds.
MEKDASCHI STUDER, R. LINIGER, H. (2013): Water Harvesting. Guidelines to Good Practice. Bern/Amsterdam/Wageningen/Rome: Centre for Development and Environment (CDE), Rainwater Harvesting Implementation Network (RAIN), MetaMeta, The International Fund for Agricultural Development (IFAD) URL [Accessed: 12.03.2019] PDFحصاد مياه الأمطار والسيول وأهميته للموارد المائية – كلية علوم الأغذية والزراعة- جامعة الملك سعود- السعودية .
هذا البحث يهدف إلى التأكيد على أهميـة التوسـع في حصاد مياه الأمطار والسيول بالمملكة التي تعاني من عجز شديد في الميزان المائي يتم تعويض جـزء منه بعملية إعذاب ( تحلية ) للمياه المالحة ذات التكلفة العالية. وقد أولت المنظمة العربيـة للتنميـة الزراعية اهتم ً اما بال ًغا بتشجيع استخدام تقنيات حصاد المياه واعتبرته ضمن خطتها لعام 2002م
عبد الرحمن بن عبد الملك آل الشيخ (2006): حصاد مياه الأمطار والسيول وأهميته للموارد المائية – كلية علوم الأغذية والزراعة- جامعة الملك سعود- السعودية .. URL [Accessed: 27.08.2017]Language: Arabic
Study of Retention/Treatment Basins in Highways. Case Study of A24 (Northern Portugal)
This case study looks at retention basins near highways. It explores the mitigating impact of retention basins on the water and soil pollution made by traffic, by analysing runoff water quality and the efficiency of five basins located in a highway in northern Portugal. The obtained results are then compared with previous case studies.
BENTES, I. MONTEIRO, M. DUARTE, A. PINTO, T. MATOS, A. MATOS, C. (2011): Study of Retention/Treatment Basins in Highways. Case Study of A24 (Northern Portugal). (= Proceedings of the XIVth IWRA World Water Congress, 2011 ). Pernambuco, Brazil: International Water Resources Association (IWRA) URL [Accessed: 05.09.2012] PDFLong-term Simulation of the Removal of Pollutants in Retention Basins. European Water Management Online
The paper describes a method for the long-term simulation of the discharge of pollutants to the environment from storm sewer overflows in combined sewer systems, which has a connected retention basin. The method includes both the influence of the flow-dependant sedimentation and the variation of the settling velocity of the particles. The results show that including these effects lead to significant lower discharges of pollutants compared to conventional methods of estimation.
LARSEN, T. NEERUP-JENSEN, O. KAASGAARD, M. (2005): Long-term Simulation of the Removal of Pollutants in Retention Basins. European Water Management Online. Hennef: European Water Association (EWA) URL [Accessed: 05.09.2012] PDFSustainable Stormwater Management. Use of Multifunctional Landscapes in Urban Drainage for Flood Control
This paper presents a case study of an urban flood control project using a stormwater retention pond, designed to allow multiple use of an urban space, under the concept of multifunctional landscapes. The study area is the city of Mesquita in Brazil.
REZENDE, O.M. CARNEIRO, P.R. MIGUEZ, M.G. (2011): Sustainable Stormwater Management. Use of Multifunctional Landscapes in Urban Drainage for Flood Control. (= Proceedings of the 12th International Conference on Urban Drainage, September 2011 ). Porto Alegre, Brazil: International Conference on Urban Drainage URL [Accessed: 05.09.2012] PDFDesign Manual: Retention Basin
Step-by-step manual for the design and construction of a retention basin, including helpful material such as a sample maintenance schedule and a cost worksheet.
SETTY, K. (n.y): Design Manual: Retention Basin. Santa Barbara, CA: School of Environmental Science and Management URL [Accessed: 04.09.2012] PDFStormwater Quantity and Quality Management (SQQM)
Webpage from the Iowa-Cedar Watershed Interagency Coordination Team, containing information on wet detention ponds. Information is also given to choose the most efficient construction.
Storm Water Center
This site by the Stormwater Manager's Resource Center (SMRC) is designed for stormwater practitioners, local government officials and people needing technical assistance. It contains information on stormwater management, including a factsheet about wet ponds.
The Use of Retention Ponds in Residential Settings
Looking at two retention ponds in South Alabama, USA, the difference between inflowing and outflowing water quality of retention ponds in residential areas is measured. Hereby, the focus is set on the turbidity and the pH concentration of the water.
Stormwater Retention Ponds: Maintenance vs. Efficiency
This case study was done in Minneapolis (USA). It compares maintenance frequency with cost efficiency of retention ponds, taking at hand data of several retention ponds of the region.