لاحلول جذرية ..ولكن يمكن الحد من آثارها السلبية على أنظمة الحياة

في دراسة عن ظاهرة زحف الرمال على خطوط نقل الطاقة الكهربائية:

تقدر مساحة الصحاري الرملية في المملكة بأكثر من 000ر780كم2 وتزحف الرمال من خلال حركة الكثبان على شبكة خطوط نقل الطاقة مغطية القواعد وقوائم الابراج المعدنية والمسافات الفاصلة بين الأبراج او الاعمدة التي تمر عبرها الموصلات الناقلة للتيار الكهربائي.
وتتطرق الدراسة التالية التي اعدها المهندس صدقي عبدالله بوخمسين رئيس شعبة الهندسة والتخطيط بالشركة السعودية للكهرباء بالاحساء الى ظاهرة زحف الرمال واثرها على خطوط نقل الطاقة الكهربائية وطرق معالجتها والحد من اثرها على خطوط نقل الطاقة بأقل اثر ممكن على البيئة.
اثر زحف الرمال على خطوط الطاقة
ويتلخص ضرر الرمال الزاحفة الى الخطوط في الآتي:
@ تغطية قواعد وقوائم الابراج المعدنية بالرمال يسبب تسارعا شديدا في صدأ وتآكل قوائم الابراج مما يقلص اعمارها بشدة، ويسبب ذلك عادة كل من الانسياق الرملي وهو الاكثر وحركة الكثبان الرملية.
زحف الكثبان الى المناطق الواقعة تحت الموصلات الكهربائية يقلص المسافة العمودية الفاصلة بين الموصلات وسطح الأرض مما يعرض سلامة مرتادي الصحراء والشبكة الكهربائية الى اخطار جسيمة.
اغلاق الطرق الترابية والمصطبات حول الابراج والاعمدة على طول الخطوط الكهربائية والمنشآة لأغراض الفحص والصيانة الدورية يمنع وصول معدات وفرق الصيانة اليها.
تآكل طبقة الجلفنة المغطية للأبراج والأعمدة المعدنية نتيجة السفع الرملي الناتج عن انسياقها في اثناء العواصف الرملية يسرع من صدأ تلك الابراج والاعمدة.
تخشين وحث سطوح العوازل الكهربائية الملساء نتيجة السفع الرملي يقلل فعاليتها ويجعلها معرضة لتراكم الاتربة والاملاح فيقلل قدرة العزل على سطوحها.
دخول الرمل والاتربة الى داخل اجزاء المعدات الكهربائية كقواطع التشغيل على طول الخطوط الهوائية يسبب عطبها.
طرق المكافحة
وتنقسم طرق مكافحة آثار زحف الرمال على شبكات نقل الطاقة الى قسمين، القسم الاول هي الاعتبارات والاجراءات التي تؤخذ في مرحلة تصميم وانشاء تلك الشبكات، والقسم الثاني اجراءات المكافحة للحد من آثارها بعد تشغيل هذه الخطوط والمنشآت.
اولا: تصميم وانشاء الخطوط الكهربائية الهوائية في المناطق الرملية: تمر اجراءات اختيار مسار وتصميم وانشاء الخطوط الهوائية بعدة مراحل ومبين ادناه ما يتخذ في تلك المراحل للحد من آثار ظاهرة زحف الرمال على شبكات نقل الطاقة:
أ اختيار المسار الأفضل للخط الكهربائي المراد انشائه:
لاختيار المسار الأفضل يتم ما يلي:
@ يتم الحصول على خرائط الاقمار الصناعية للمنطقة المراد العبور خلالها، المتوفرة لدى الشركة وذلك لمعرفة ما تحتويه من تضاريس جغرافية وخطوط انابيب البترول والغاز وتقاطعات الطرق وغيرها وكذلك وجود كثبان رملية وحجمها واشكالها.
@ ارسال مجموعة من المساحين لرسم المنطقة واحداثياتها وتحديد مدى الصعود والميول في كل منطقة في الموقع.
@ ارسال مجموعة من الجيولوجيين لاخذ عينات من تربة الموقع من اماكن مختلفة لدراستها فيما بعد.
@ يتم اختيار المسار الاقصر الممكن، الغير مار بمناطق رمال عالية او شديدة الحركة قدر الامكان.
@ وضع علامات تركيزية لمركز الخط الرئيسي المقترح ومواقع قواعد الابراج معتمدين على نتيجة فحص التربة الرملية للموقع.
@ تحديث المخططات والبيانات عن ارض الموقع على الخرائط للاعتماد عليها في مرحلة الانشاء من قبل المقاول المنفذ للمشروع.
ب. تصميم الخطوط الكهربائية في المناطق الرملية:
تتكون الخطوط الكهربائية الهوائية عادة من ابراج معدنية اعمدة خشبية مع موصلات وعازل وملحقاتها بشكل عام ويؤخذ في عين الاعتبار في تصميم كل منها الاتي:
1. تصميم خطوط نقل الطاقة ذات الاعمدة الخشبية:
يمكن استخدام الاعمدة الخشبية في البيئات الرملية المستوية التي لايوجد فيها تجمعات مرتفعة للكثبات الكبيرة ولا ينصح بانشاء اعمدة خشبية فوق كثبان رملية عالية وذلك لضعف الدعم الارضي واحتمالية حركة الرمال والتي قد تؤثر على مدى ثبات الاعمدة حيث لايزيد انغراسها عادة عن 7 امتار ولكن لتدعيم ثباتها يجب الا يقل انغراسها ايضا عن 20% من طولها ويجب ان يؤخذ في الاعتبار ارتفاع الخطوط في المناطق الرملية ذات الرمال المتحركة حيث يزداد ارتفاع الخطوط والموصلات بالمقارنة مع المواصفات القياسية العالمية عدة امتار حتى تقلل الحاجة الى ازاحة الرمال المارة من تحت تلك الخطوط قدر الامكان.
1. تصميم الابراج المعدنية لخطوط نقل الطاقة:
يمكن ان تنشأ الابراج المعدنية في معظم المناطق الرملية وحتى على بعض تجمعات الكثبان الرلية الثابتة جزئيا علما بان انشاء الابراج المعدنية في البيئة الرملية يتطلب تدعيما اضافيا لقواعد الابراج حيث يؤخذ بعين الاعتبار الآتي:
@ لكي يتحمل القوة الميكانيكية الافقية لخط نقل الطاقة حيث يتراوح العمق من 6 متر الى 30 مترا حسب حجم الابراج وقوى الشد عليها وكذلك نوعية الرمال التي تنشأ بها.
@ ان يكون عرض القواعد الخرسانية كافيا لكي يقاوم القوة الميكانيكية العمودية للابراج ويمنع انغراسها في البيئة الرملية.
@ ارتفاع القواعد الخرسانية يجب ان يكون مقبولا بعد الانغراس الطبيعي الحادث بعد الانتهاء من عملية الانشاء بسب نقل الابراج والموصلات.
@ يزداد في ارتفاع الموصلات عن المواصفات القياسية العالمية عبر رفع الابراج لتقليل الحاجة الى ازاحة الرمال حين العبور كما سبق ذكره.
@ لمقاومة العواصف الرملية يؤخذ في عين الاعتبار سمك المادة المجلفنة للابراج المعدنية حتى لاتتآكل بفعل السفع الرملي مما يؤدي الى حدوث صدا سريع للابراج لذلك يجب الا يقل سمك المادة المجلفنة زنك عن 120 ميكرون كحد ادنى وهذا أعلى من المواصفات القياسية العالمية المعتادة.
@ لمقاومة العواصف الرملية لابد ان تكون عوازل الخطوط سيراميكية او زجاجية او مطاطية مقاومة للسفع الرملي حى لايصيب اسطحها الملساء تآكل وتفقد خاصيةالعزل الكهربائي بفعل تراكم الملوثات على سطوحا كما يجب زيادة اطوالها لتكون قادرة على العزل حتى في حال تأثر اسطحها ببعض الملوثات.
ج. انشاء الخطوط الكهربائية في المناطق الرملية:
@ تثبيت غطاء حديدي اثناء الحفر لمنع سقوط الرمال في الحفرة المراد تثبيت العمود الخشبي او صب القواعد الخرسانية فيها.
@ اعادة دفن الحفرة بخليط من الرمل والحصى القوي لزيادة تثبيت العمود الخشبي لكي يتحمل القوة الميكانكيية المصمم لاجلها.
@ تمهيد وازاحة الرمال عن مسار الخط الكهربائي وانشاء طرق ترابية للصيانة تكون في اعلى مستوى ممكن وتثبت جوانبها بالنفط الخام لعبور المعدات الثقيلة وسيارات الصيانة.
@ رفع مستوى منسوب التربة حول قواعد كل برج او عمود معدني وتغطية المستوى الجديد بطبقة ترابية قوية compacted marl ورش جوانب ذلك المنسوب بالزت لخام بمعدل 4.5 لتر/م2 ليمنع ترسب ماتحمله الرياح حول الابراج وايضا ليمنع تعرية الرمال حول القواعد المنشأة.
ثانيا: خطط الحد من زحف الرمال
تتمثل استراتجية التعامل مع الرمال الزاحفة على خطوط نقل الطاقة الكهربائية بالتدخل لغير مسارها او وقفة فقط عندما تتحقق منها الاضرار السابق ذكرها ففي خلال الفحص الدوري للخطوط يتم رصد وتسجيل حركة الكثبان الرملية القريبة او المقتربة من شبكات النقل وتحديد شكلها وحجمها التقريبي وموقعها من ثم يقرر الفريق الهندسي المتابع الحاجه الى استكشاف مدى خطورتها المحتملة عن طريق زيارة الموقع المتوقع تأثره وتقرير هل يمكن للكثيب المرور من تحت موصلات خطوط نقل الطاقة او بجوار الابراج والاعمدة من غير الاضرار بموثوقية الخدمة الكهربائية المقدمة الى عملاء الشركة او الاضرار بمكونات شبكة نقل الطاقة فكما ذكر ولارتفاع مستوى الموصلات عن معظم الكثبان المتحركة او الرمل الناتج عن الانسياق فانه يمكن لهذه الرمال المرور مع تأثير محدود على الطرق الترابية المجاورة للخطوط فقط والمخصصة لاغراض الفحص والصيانة انظر الشكل 7 واذا تبين ان هناك طرق التفافية او بديلة عن الطرق المتأثرة فإفنه يقرر الا يفعل اي شيء ويترك الكثيب ليمر مستغرقا الزمن اللازم لذلك. اما اذا كان الكثيب او الرمل المنساق متجه الى الابراج مباشرة ليغطيها فانه يتم دراسة احتمالية تأثير الرمل على الابراج من خلال خصائص التربة فرمال صحراء الجافورة مثلا كثيرة الاملاح وعند تبللها بالامطار تؤدي الى تسارع صدأ وتأكل الابراج الى مستويات خطيرة لذلك لايمكن ترك قواعدها مغطاة بالرمال لفترة طويلة بل يجب وضع حواجز لصدها ان كانت رمل مسافة كما في الشكل (8) او يقطع الكثيب المتحرك اليها كما في الشكل 9 ويثبت بالزيت الخام كما في الشكل 10 بالنسبة للكثبان الهلالية اما في حالة وصول الرمال وتغطيتها تلك الابراج فانه يجب ازالتها ومن ثم عمل حواجز صد للرمال المنساقة كما في شكل 8 وازاحة جزء الكثيب الداخل الى موقع الابراج وتسوية بقيته الى شكل مستوي مع تثبيته بالزيت الخام. اما في حال كون الرمل الزاحف او المغطى للابراج المعدنية من النوع قليل الاملاح كرمل صحراء الدهناء والجاف جدا بشكل عام فان اثره في صدأ الابراج يكون اقل كثيرا ويمكن الانتظار لفترة اطول او حتى عدم فعل شيء مع فحص دوري لقوائم الابراج والتأكد من عدم بدأ اي صدأ بها ناشئ عن تغطيتها بالرمال.
صد الرمال المنساقة الى ابراج خطوط نقل الطاقة:
الرمال المنساقة تكون احيانا طبقة او ستارا رملية يصل ارتفاعه الى المترين مغطية للابراج ومساحات شاسعة وهذه الحالة تعد من اصعب الحالات التي يمكن التعامل معها ففي حالة ازاحة الرمال حول البرج تتكون حفرة مكانها وسط منطقة محيطة اعلى منها وحتى مع تثبيت الرمال.
بالنفط الخام في المنطقة المحيطة بالحفرة فان الرمال المنساقة من بعيد سرعان ما تملأ الحفرة مرة اخرى في وقت قصير. لذلك لمنع او تأخير تراكم الرمل داخل الحفرة فانه ينصح بعمل حواجز رملية عالية قد يصل ارتفاعها الى مترين وتثبت بالزيت الخام وتوضح على شكل حرف V في اتجاه قدوم الرياح وزحف الرمال المنساقة وذلك لتنحيته او حرفه وتمريره حول البرج وبذلك يقلل امكانية ترسيب الرمل داخل الحفرة.
صد الكثبان الرملية العالية الارتفاع
كما سبق ذكره فانه يجب عمل ذلك فقط عندما يرجح حدوث اضرار لمكونات شبكة نقل الطاقة وفي حالة القرار بازاحة الكثيب فانه يجب دراسته والمنطقة المحيطة به ثم يقرر الشكل الذي سيكون عليه بعد التجريف ولا ينصح أبدا بازالة الرمال في الكثيب عن طريق نقلها بشاحنات وذلك لارتفاع تكلفة مثل هذا العمل لضخامة الحجم المراد ازالته عادة، بل يتم دفع الرمال عن طريق البلدوزرات من اعلى قمة الكثيب باتجاه المناطق المنخفضة المجاورة (جنوبية عادة) وتسوية كامل المنطقة او تركها على هيئة قبه غير مرتفعة او حادة الزاوية ان لزم ذلك مع تثبيت الجزء المواجه للرسم بأشرطة من الزيت الخام لتقليل عملية نقل الرمل من الجانب المواجه للريح الى الجانب الآخر ومن ثم تكوين كثيب من جديد، وقد وجد لاستخدام اشرطة النفط الخام فعالية قريبة من تغطية كامل المنطقة بالزيت مع اضرار اقل بالبيئة وترك فرصة لنمو الاعشاب فيما بين الاشرطة.
الاعتبارات المناخية :
للمناخ وفصول السنة اثر واضح في ظاهرة زحف الرمال فكما اسلفت فان الرياح القوية التي تهب في خلال شهر ابريل الى يونيو مع الحرارة الشديدة والجفاف في سطح التربة تؤدي مجتمعة الى تسارع الظاهرة ونقل معظم كميات الرمل المنساق والزاحف الى مناطق جديدة. وتلعب الامطار ونمو النباتات والاعشاب وانخفاض سرعة الرمال في شهور الشتاء بالتحديد اثرا كبيرا في وقف ظاهرة زحف الرمال وتثبيتها لفترات طويلة.
لذلك فان اجراءات مكافحة زحف الرمال يجب ان تستغل اثر المناخ قدر المستطاع لخفظ تكاليف الازاحة وزيادة فعاليتها ومن تلك النقاط الآتي :
* افضل وقت لازالة الرمال هو فصل الخريف (سبتمبر - نوفمبر) ومباشرة بعد انتهاء موسم العواصف الرملية الصيفية وذلك لاستباق موسم الامطار ومن ثم اعطائها فرصة لتثبيت الوضع الجديد عن طريق النباتات والاعشاب الموسمية وكذلك عدم ترك الرمل المبلل المغطى للابراج المعدنية حيث يسارع في صدئها.
* افضل الاوقات لتثبيت الرمال بالمواد الكيميائية (النفط الخام) هو نهاية فصل الربيع وقبل بدأ موسم العواصف الرملية حيث يمكن تقليص الحاجة للرش بالنفط من خلال تقييم كمية النباتات والاعشاب التي انبتت في فصل الشتاء ومن ثم الاعتماد عليها ان امكن لتثبيت الرمال.
* ينصح بتجنب ازاحة الرمال خلال اشهر (ابريل - يونيو) قدر الامكان وباستثناء الحاجات الماسة وذلك لعدم ثبات الرمال خلالها وامكانية زحف كميات اضافية جديدة خلال هذه الاشهر او لانعدام الحاجة الى الازاحة في بعض الحالات حيث تبدأ الرمال بالتحرك لوحدها من تحت الخطوط وحول الابراج قبل انتهاء موسم العواصف لتستقر خارج احرم الخطوط او في مناطق قليلة الضرر.
6- مشاريع ازاحة وصد الرمال :
تستخدم الشركة السعودية للكهرباء عقود الدفع بالوحدات (Unit Rate Contracts) لازاحة الرمال وتثبيتها حيث يتم الاتفاق مع مقاولين على سعر محدد لكل وحدة عمل كدفع كمية امتار مكعبة من الرمل بالبلدوزرات او ازالة كمية محددة من الامتار المكعبة يدويا حول الابراج، او رش الزيت لتثبيت الرمال والذي يدفع الى المقاولين عن طريق حساب مساحة الرش بالمتر المربع ولكن حسب مواصفات حددت فيها كمية الزيت المستخدمة للمتر المربع وتراقب من خلال قياس عمق تشبع الرمال بالنفط الخام. ولذلك فان تقدير الكميات المراد ازالتها او تثبيتها يعد عنصرا مهما في خطوات تعميد المقاولين ومحاسبتهم. ولذلك فان عملية تقييم كمية الرمال المراد ازالتها تعتبر واحدة من اصعب خطوات التعاقد مع مقاولي الصيانة لاحرم خطوط نقل الطاقة نظرا لتغير شكل وحجم الكثبان في صورة مستمرة. يبدأ القياس عن طريق معاينة الموقع لتقييم حجم الكثبان الرملية ويستخدم كل الامكانيات التقنية والحسابية ليقرب شكل الكثبان الغير منتظم عادة الى اشكال هندسية يمكن حساب حجومها بسهولة. وتختتم الدراسة بالقول ان ظاهرة زحف الرمال وحركتها هي نظام طبيعي ناتج عن طبوغرافية ومناخ المناطق الواقعة فيها ولا يمكن حل هذه المشكلة جذريا، بل ان اقصى ما يرجى هو الحد من الآثار السيئة للظاهرة على انظمة الحياة الحديثة كخطوط نقل الطاقة الكهربائية وخطوط المواصلات والمرافق الصناعية والسكنية. ويجب ان يتم ذلك بأقل ضرر ممكن على التكوين البيئي الطبيعي للمنطقة وان يتم ذلك ايضا بتكاليف معقولة حيث ان هذه الظاهرة لا منتهية ومتجددة ويجب وضع خطط طويلة المدى تميل الى التأقلم معها قدر الامكان والتدخل عند الحاجة الماسة.
ويمكن ايجاز التوصيات الناتجة من خبرة الشركة السعودية للكهرباء في التعامل مع هذه الظاهرة بالآتي :
* يجب التكيف مع ظاهرة زحف الرمال والاستعداد لها من خلال تصميم وانشاء المرافق والخطوط الصناعية كخطوط نقل الطاقة الكهربائية لتكون مقاومة للآثار الضارة لهذه الظاهرة قدر المكان.
* المواصفات القياسية العالمية للمعدات والمنشآت الصناعية بشكل عام لا تأخذ بعين الاعتبار آثار ظاهرة زحف الرمال واضرارها ، وذلك لانحصار هذه الظاهرة في اماكن قليلة من العالم وبالتحديد في منطقتنا، لذلك يجب دراسة تطبيق مقاييس معدلة لمقاومة آثار هذه الظاهرة.
* آليات ازاحة الرمال وصدها وتثبيتها المذكورة تساعد في خفض تكاليف مكافحة ظاهرة زحف الرمال.
* يمكن استغلال المناخ لتقليل كميات ازاحة الرمال ولزيادة فعاليات التثبيت من خلال توقيت عمليات الازاحة والصد والتثبيت حسب فصول السنة.
* المثبتات الكيميائية كالنفط الخام لها آثار ضارة بالبيئة فهي تمنع نمو النباتات لذلك يجب التقليل من استخدامها قدر الامكان من خلال رش المثبتات في الوقت المناسب من السنة ورشها على هيئة اشرطة لتقليل مساحة المنطقة المتأثرة.
* الضرر الناتج من زحف الرمال على الابراج المعدنية يختلف من مكان الى آخر اعتمادا على نوعية التربة ومحتواها من المواد المسرعة للصدأ لذلك يجب دراسة كل حالة والتعامل معها حسب الضرر المتوقع.
زحف الرمال ظاهرة خطيرة
محطات توليد الكهرباء تتأثر بها 3 الابراج الكهربائية تتأثر بالظاهرة وتصدأ وتتآكل
4 لابد من اغلاق الطرق المؤدية الى محطات الكهرباء وقت العاصفة الترابية