الدورة المائية

تبدأ دراسة علم حركة المياه في الطبيعة بدراسة وفهم الدورة المائية، حيث تسمى الحركة المستمرة للماء، وتغير خواصه الفيزيائية على الأرض وفي الجو، باسم الدورة المائية، أو دورة المياه في الطبيعة، أو الدورة الهيدرولوجية ( Hydrologic Cycle). الشكل ادناه يوضح تفاصيل هذه الدورة.

سميت بهذا الاسم لأن المياه تكمل دورة كاملة خلال حركتها في الأرض، تليها مرحلة التبخر، ثم العودة في النهاية إلى نفس المصدر. خلال هذه الدورة تتغير طبيعة الماء، ويمر بكافة حالاته الثلاث من بخار (غاز)، إلى سائل (ماء)، إلى صلب (جليد وثلوج).

شكل يوضح ملخص موجز عن الدورة المائية.

إذا افترضنا بداية الدورة المائية بسبب هطول الأمطار من السماء إلى الأرض، نجد أن هناك جزء من المياه يتبخر قبل أن يصل إلى الأرض، والبعض قد يتسرب إلى التربة، كما ينساب البعض الآخر عبر المجاري والأنهار. نجد كذلك جزء من المياه التي تتسلل إلى الأرض تمتصها جذور النباتات ثم تخرج من النباتات عبر عملية النتح، كما نجد أن هناك كمية تتسرب إلى الأسفل حيث خزانات المياه الجوفية. وقد تنتقل تلك المياه الجوفية إلى سطح الأرض وتشكل الينابيع أو البحيرات؛ أو تتدفق مباشرة إلى المسطحات المائية المختلفة أو البحار أو المحيطات، حيث تتبخر وتنزل الأمطار أو الثلوج وتبدأ الدورة مرة أخرى.

علم حركة المياه في الطبيعة (الهيدرولوجي)، يدرس العلوم الهندسية التي تحلل المكونات المختلفة لهذه الدورة المائية، مع الاخذ في الاعتبار أن هذه الدورة الطبيعية يمكن أن تتأثر عن طريق الأنشطة البشرية المختلفة مثل بناء الخزانات والسدود.

من خلال الإلمام بكافة العوامل والعمليات المذكورة أعلاه، نجد أن علم هندسة المياه في الطبيعة (الهيدرولوجي) يعمل على فهم وحساب جميع جوانب المتعلقة بالدورة المائية بمختلف مكوناتها.

موقع الري من الدورة المائية

إذا أخذنا قطعة زراعية من الأرض بغرض دراستها من حيث كمية المياه الداخلة والخارجة منها، كما هو موضح في الشكل أدناه، فيمكن تطبيق مبدأ التوازن المائي، والذي ينص على أن المخزون المائي يكون ثابت إذا أخذنا في الاعتبار حساب كمية المياه الداخلة، وكمية المياه الخارجة، والفوائد، خلال فترة معلومة من الزمن.

شكل يوضح الموازنة المائية لعملية الري.

عند حساب كمية المياه التي يتم اضافتها للأرض الزراعية لغرض الري، فإن المكونات الرئيسة للميزان المائي (لفترة زمنية معينة) هي:

P+ I – E + Qi – Q_o - ∆S = 0

حيث ( P ) تمثل كمية الأمطار؛ (I) كمية مياه الري؛ ((E هو كمية المياه المتبخرة (من الأرض والنبات)؛ (Qi) هو كمية المياه القادمة من خارج المنطقة، بما في ذلك التدفق الجانبي وكمية المياه الصاعدة من التربة بالخاصية الشعرية؛ (Qo ) هو حجم التدفق الخارج، بما في ذلك الجريان السطحي وتحت السطحي، والتسرب العمودي؛ و ΔS هو التغير في حجم تخزين المياه في المنطقة. إذا تم تحديد كافة هذه العوامل بدقة، يمكن تحديد وحساب كمية مياه الري بصورة مباشرة.