بساط جيولوجي ثلاثي الأبعاد للتحكم في تآكل ضفاف الأنهار وإعادة تأهيلها بيئياً

يمكن وصف الآلية الأساسية على النحو التالي: الاحتفاظ بالتربة السطحية → الاحتفاظ بالبذور → تقليل التعرية السطحية → إنشاء الغطاء النباتي → تعزيز الجذور.

بعد التركيب، يوفر الهيكل ثلاثي الأبعاد إطارًا ماديًا على سطح التربة، مما يقلل من التأثير المباشر للأمطار ويحتفظ بجزيئات التربة والبذور على المنحدر. بعد البذر أو الزراعة المائية، تبدأ النباتات بالنمو داخل هذا الهيكل. ومع نمو جذور النباتات في التربة، تعمل النباتات والهيكل الأرضي معًا لتشكيل نظام للتحكم في تآكل سطح التربة.

أُقيم هذا المشروع على طول ضفاف خزانات محطتي بورتو كولومبيا وفولتا غراندي الكهرومائيتين في البرازيل. تأثرت ضفاف الخزانات المكشوفة بتآكل المياه، وتأثير الرياح والأمواج، وتقلبات منسوب المياه، مما أدى إلى خطر فقدان التربة وترسب الرواسب في الخزانات. أنشأ البحث عدة أقسام تجريبية، يبلغ ارتفاع كل قسم منها حوالي 1.5-2 متر ومساحته حوالي 150 مترًا مربعًا. استُخدمت حصيرة جيولوجية ثلاثية الأبعاد كمادة للتحكم في التآكل. تتكون هذه الحصيرة من هيكل ثلاثي الأبعاد من البولي إيثيلين، وقد جُمعت مع شبكة جيولوجية اصطناعية أو حواجز من الأكياس في بعض الأقسام. بلغ متوسط ​​سمك الحصيرة 12.45 ملم، وكتلتها لكل وحدة مساحة 563 غ/م²، وقوة شدها 3.93 كيلو نيوتن/م في اتجاه الآلة و1.33 كيلو نيوتن/م في الاتجاه العرضي، مع نسبة فراغات تزيد عن 90%.

لمعالجة مشكلة التعرية، أُعيد تشكيل حواف الخزان ميكانيكيًا قبل التركيب، وثُبِّتت الحُصُر الأرضية للحفاظ على تلامسها الوثيق مع سطح التربة. في مقاطع مُختارة، جُمِعت الحُصُر الأرضية مع حُصُر غابيونية لتوفير حماية إضافية من التعرية. رُصِدَت المقاطع التجريبية من عام ٢٠١٦ إلى عام ٢٠٢٠، باستخدام تقييمات الأداء الميداني وقياسات الأعماق التفاضلية لتقييم أداء مكافحة التعرية. وثَّقت الدراسة الأداء طويل الأمد لأنظمة الحُصُر الأرضية المدروسة بعد حوالي أربع سنوات من المراقبة الميدانية. بالإضافة إلى ذلك، أبرزت الدراسة أهمية التركيب السليم: إذ يُمكن أن يؤثر عدم كفاية التلامس بين الحُصُر الأرضية والتربة أو عدم كفاية التثبيت سلبًا على الأداء.

س1. هل يُعدّ نظام Geomat ثلاثي الأبعاد مناسبًا للتحكم في تآكل ضفاف الأنهار؟

نعم. هيكلها ثلاثي الأبعاد يحافظ على التربة السطحية والبذور مع توفير مساحة لجذور النباتات لتنمو.

في ظل هطول الأمطار العادي وتآكل التربة الناتج عن جريان المياه السطحية، توفر تقنية 3D Geomat حلاً بيئياً لحماية الأسطح. مع ذلك، قد تتطلب المناطق المعرضة لتدفقات عالية السرعة، أو تآكل شديد، أو عدم استقرار هيكلي في المنحدرات، حماية إضافية مثل الشبكات الجيولوجية، أو الحواجز الصخرية، أو غيرها من المواد الجيولوجية الاصطناعية.

س2. ما هي المواد والسماكات المتاحة لـ 3D Geomat؟

تُصنع منتجات الجيومات ثلاثية الأبعاد عادةً باستخدام بوليمرات مثل البولي بروبيلين أو البولي إيثيلين. وتختلف السماكة والكتلة لكل وحدة مساحة وقوة الشد ونسبة الفراغات بين الشركات المصنعة ونماذج المنتجات. تتوفر بعض المنتجات بسماكات تتراوح بين 10 و18 ملم تقريبًا. مع ذلك، لا ينبغي أن تكون السماكة هي المعيار الوحيد للاختيار، بل يجب أيضًا مراعاة زاوية الميل، وظروف التربة، ومعدل هطول الأمطار، والجريان السطحي، والظروف الهيدروليكية، ومتطلبات الغطاء النباتي.

س3. هل يجب دمج تقنية Geomat ثلاثية الأبعاد مع البذر أو البذر المائي؟

يُستخدم هذا النظام عادةً بالتزامن مع زراعة النباتات. توفر البساطات الأرضية بنية حماية سطحية، بينما يمكن نثر البذور عبر البذر المباشر، أو البذر المغطى بالتربة، أو البذر المائي. ومع نمو النباتات، تتغلغل جذورها في التربة، مما يوفر مقاومة إضافية ضد التعرية السطحية. لذلك، يُستخدم البساط الأرضي ثلاثي الأبعاد عمومًا كجزء من نظام متكامل يشمل التربة والبذور والنباتات والتثبيت، وليس كمادة منفردة.

س4. هل يمكن أن تبقى مادة Geomat ثلاثية الأبعاد مغمورة في الماء لفترة طويلة؟

يعتمد ذلك على المنتج المحدد وظروف المشروع. يُستخدم نظام Geomat ثلاثي الأبعاد القياسي بشكل أساسي لحماية المنحدرات الترابية المكشوفة، وليس للحماية الدائمة تحت الماء. إذا كان النظام سيتعرض لتدفق مستمر عالي السرعة أو لأمواج قوية، فيجب تقييم الظروف الهيدروليكية واختيار نظام حماية متكامل مناسب.