ما هو تأثير كواندا في ترشيح المياه؟
تأثير كواندا هو مبدأ في ديناميكا الموائع يلتصق بموجبه نفاث الماء بسطح منحنٍ بدلاً من أن ينفصل عنه. وفي شبكات مأخذ المياه، يُبقي هذا المبدأ الجريان ملتصقاً بلوح سلك إسفيني منحنٍ بحيث تمر المياه النظيفة عبر الفتحات المحددة الأبعاد بدقة (المسافات بين الأسلاك) بينما تنتقل المخلفات الطافية فوق السطح وتحملها الجاذبية بعيداً عن الشبكة.
كيف تعمل شبكة مأخذ المياه ذاتية التنظيف؟
تدخل المياه فوق لوح التسريع الذي يُنشئ صفيحة مائية منتظمة عالية السرعة. وتتبع هذه الصفيحة المائية سطح الشبكة المنحني بفعل تأثير كواندا، فتمر المياه النظيفة عبر فتحات السلك الإسفيني ذي المقطع على شكل حرف V إلى قناة تجميع أسفلها. أما المخلفات الطافية والرواسب والمواد العضوية فتواصل مسارها على السطح المنحني وتنزلق من الحافة السفلى في اتجاه الجريان دون حاجة إلى تدخل أحد.
ما دور لوح التسريع؟
لوح التسريع مقطع مستوٍ أملس يقع في اتجاه المنبع من لوح الشبكة. وهو يُسرّع المياه الداخلة ليحوّلها إلى صفيحة مائية رقيقة ومتساوية بسرعة محكومة. وهذا التوزيع المنتظم للسرعة ضروري كي يعمل تأثير كواندا باتساق على كامل عرض الشبكة.
لماذا يُستخدم السلك الإسفيني ذو المقطع على شكل حرف V بدلاً من الشبك التقليدي؟
للسلك الإسفيني ذي المقطع على شكل حرف V مقطع عرضي متناقص، بحيث تتسع كل فتحة في اتجاه الجريان. وتمنع هذه الهندسة انحشار الجسيمات في الفتحات وتتيح لجريان المياه أن يجرف أي مادة عالقة. أما الشبك المعدني التقليدي فيفتقر إلى هذا المقطع ذاتي التنظيف وهو أكثر عرضة للانسداد بدرجة كبيرة.
ماذا تعني عبارة "يعمل دون طاقة" في مأخذ المياه؟
مأخذ المياه الذي يعمل دون طاقة يشتغل من دون أي مصدر طاقة خارجي أو مضخات أو أجزاء ميكانيكية متحركة. عملية الترشيح بأكملها تعمل بالجاذبية والخصائص الهيدروليكية الطبيعية للمياه الجارية. وهذا يلغي تكاليف الكهرباء ويزيل الأجزاء الميكانيكية التي يمكن أن تتعطل.
كيف يؤثر عرض الفتحة في السلك الإسفيني على الترشيح؟
يحدد عرض الفتحة (المسافة بين سلكين متجاورين) أكبر حجم للجسيمات يمكنه المرور عبر الشبكة. وتمنح الفتحات الأضيق ترشيحاً أدق لكنها تقلل القدرة الاستيعابية لكل وحدة مساحة. وتتراوح عروض الفتحات النموذجية بين 0.5 مم و2.0 مم، وتُختار بناءً على جودة المياه المستهدفة وخصائص المخلفات الطافية في النهر أو القناة.
ما العلاقة بين زاوية الميل والقدرة الاستيعابية للشبكة؟
زاوية ميل الأسلاك الإسفينية (5 درجات كوضع قياسي، وتتوفر من 3 إلى 7 درجات) وميل الشبكة يؤثران كلاهما في القدرة الاستيعابية، لا في دقة الترشيح. فانخفاض ميل الشبكة يزيد القدرة الاستيعابية، لأن قدراً أكبر من الجريان يمر عبر الفتحات تحت الضغط؛ أما الميل الأكثر انحداراً فيزيل المخلفات الطافية بسهولة أكبر. ولا تعتمد دقة الترشيح على الميل: فهي تتحدد بعرض الفتحة وحده.
هل يمكن الجمع بين عدة شبكات لزيادة القدرة الاستيعابية؟
نعم. صُممت شبكات كواندا لمآخذ المياه بحيث يمكن دمجها معاً. ويمكن تركيب عدة وحدات جنباً إلى جنب على هدّار واحد لزيادة القدرة الاستيعابية إلى ما يتجاوز ما توفره شبكة واحدة. ويتيح ذلك تحديد أبعاد المنظومة بدقة وفق معدل التدفق المطلوب.
ما درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة في شبكات مأخذ المياه؟
تُصنَّع شبكات مأخذ المياه عادةً من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 و304L و316 و316L، مع درجات فولاذ دوبلكس وسوبر دوبلكس للمياه الأكّالة. ويعتمد الاختيار على كيمياء المياه والتعرض للكلوريدات ونطاق درجات الحرارة والعمر التشغيلي المتوقع. وتتطلب البيئات البحرية والبيئات الأكّالة كيميائياً عموماً درجات من سلسلة 316 أو سبائك أعلى منها.
كيف تُستخدم الشبكات التي تعمل بالجاذبية في المحطات الكهرومائية؟
في المحطات الكهرومائية، تُوضع شبكات كواندا عند مأخذ المياه في اتجاه المنبع من أنبوب الضغط. وهي تمنع دخول الأوراق والأغصان والرواسب والكائنات المائية إلى منظومة التوربين. ولأنها لا تحتاج إلى طاقة خارجية، فهي مناسبة بوجه خاص للمحطات على مجرى النهر ولمحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة في المواقع النائية.
هل شبكات مأخذ المياه التي تعمل دون طاقة مناسبة لإمداد مياه الشرب؟
نعم. تُستخدم شبكات مأخذ المياه التي تعمل دون طاقة على نطاق واسع عند النقطة التي تُسحب منها المياه أول مرة لمنظومات مياه الشرب البلدية والريفية. وهي توفر حاجزاً مادياً في المرحلة الأولى يزيل المخلفات الطافية الخشنة والمواد العضوية قبل دخول المياه إلى عمليات المعالجة اللاحقة.
هل يمكن استخدام شبكات كواندا في الري الزراعي؟
نعم. تستفيد مآخذ المياه الخاصة بالري الزراعي من الشبكات ذاتية التنظيف لأن هذه المآخذ تقع في قنوات مفتوحة أو أنهار تكون فيها أحمال المخلفات الطافية مرتفعة ويكون الوصول للتنظيف اليدوي محدوداً في كثير من الأحيان. ولأن الشبكة تعمل دون طاقة، فهي لا تحتاج إلى تغذية كهربائية، حتى في المواقع النائية.
هل تعمل شبكات مأخذ المياه في المناخات الباردة حيث تتجمد المياه؟
يمكن لشبكات كواندا أن تعمل في ظروف تحت الصفر، وإن كان تراكم الجليد تحدياً معروفاً. تُظهر الأبحاث نوعين من تكوّن الجليد: جليد الفرازيل (بلورات جليدية صغيرة محمولة في المياه الجارية) الذي يلتصق بالأسلاك، والجليد الصلب الذي يجسّر بين الأسلاك عند درجات الحرارة المنخفضة جداً. في معظم الحالات المرصودة، تتخلص الشبكة من الجليد من تلقاء نفسها بمجرد عودة درجة الحرارة والتدفق إلى وضعهما الطبيعي.
كيف تحمي شبكات مأخذ المياه الحياة المائية؟
عرض الفتحة الضيق، وهو عادةً 1 مم أو أقل في مناطق الحماية، يمنع الأسماك، بما فيها الأسماك الصغيرة، من الانجرار إلى أنبوب المأخذ. سرعة الاقتراب المنخفضة عند سطح الشبكة ومقطع السلك الأملس المتصل يتيحان للكائنات الحية العبور فوق الشبكة بأمان دون أن تُضغط عليها (الانحشار) أو تُحمل خلالها (الانجراف).
هل تستوفي الشبكات التي تعمل دون طاقة اللوائح البيئية الخاصة بسحب المياه؟
نعم. تفضّل الجهات التنظيمية البيئية في كثير من الدول والمناطق الشبكات التي تعمل دون طاقة على شبكات القضبان أو الشبكات الميكانيكية بسبب غربلتها بفتحات دقيقة وتصميمها الآمن للأسماك. كما أن غياب الأجزاء المتحركة يلغي خطر انحباس الأسماك داخل الآليات.
ما استهلاك الطاقة في شبكة مأخذ المياه التي تعمل بالجاذبية؟
لا تستخدم شبكة مأخذ المياه التي تعمل بالجاذبية أي طاقة على الإطلاق: فهي لا تستهلك كهرباء ولا تُنتج انبعاثات أثناء التشغيل. وتعتمد المنظومة بأكملها على الفرق الطبيعي في الضاغط المائي بين منسوب المياه في المنبع ونقطة التجميع، ما يجعلها من أقل طرق سحب المياه المتاحة أثراً.
ما الفرق بين شبكة كواندا والمأخذ التيرولي؟
يستخدم المأخذ التيرولي شبكة قضبان ثابتة مستوية أو مائلة قليلاً لتحويل المياه عبر الفتحات البسيطة بين قضبانها. وتتفوق شبكة كواندا على ذلك بإضافة سطح شبكة منحنٍ وسلك إسفيني بمقطع على شكل حرف V، وهما معاً ينتجان تأثير كواندا لتنظيف ذاتي مستمر ولترشيح أدق بكثير.
كيف تُقارن الشبكة التي تعمل دون طاقة بشبكة مأخذ المياه الميكانيكية؟
تعتمد الشبكات الميكانيكية على أمشاط أو فرش تعمل بمحركات أو على الهواء المضغوط لإزالة المخلفات الطافية، وتتطلب تغذية كهربائية مستمرة وصيانة. أما الشبكات التي تعمل دون طاقة فهي بدون أجزاء متحركة، ولا تستهلك طاقة، وهي ذاتية التنظيف بفعل جريان المياه وحده. وعلى مدى عمر خدمة يبلغ 25 عاماً، تكون التكلفة الإجمالية للملكية في الشبكات التي تعمل دون طاقة أقل بشكل ملحوظ في العادة.
متى تُفضَّل الشبكة الميكانيكية على الشبكة التي تعمل دون طاقة؟
قد تكون الشبكات الميكانيكية هي الخيار المفضل حيث يكون مأخذ المياه مغموراً، أو حيث تتجاوز معدلات التدفق المرتفعة جداً ما يمكن عملياً تحديد أبعاد شبكة تعمل دون طاقة له، أو حيث لا تسمح هندسة الموقع بمأخذ مياه يعمل بالجاذبية مع ضاغط مائي كافٍ. وتقدم شبكات كواندا التي تعمل دون طاقة أفضل أداء عند مآخذ المياه السطحية التي يوجد بها فارق منسوب طبيعي.
هل لديك المزيد من الأسئلة؟
يرد مهندسونا خلال 1-2 يوم عمل.