ما هو التدرج الهيدروليكي؟
يصف التدرج الهيدروليكي (\(i\)) مدى انحدار تغيّر الضاغط الهيدروليكي على طول المسار الذي تسلكه المياه. وهو كمية أساسية في هيدرولوجيا المياه الجوفية وتحليل النَّض (التسرب)، ويُعرَّف بأنه مقدار التغيّر في الضاغط الهيدروليكي (فقد الضاغط) مقسومًا على المسافة التي يحدث خلالها هذا التغيّر. ولأنه نسبة بين طول وطول، فإن التدرج الهيدروليكي كمية لابُعدية لا وحدة لها.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخِل فقد الضاغط dh (الفرق في الضاغط الهيدروليكي بين نقطتين، بالأمتار) وطول مسار السريان L (المسافة بين هاتين النقطتين على امتداد اتجاه السريان، بالأمتار). تُرجِع الحاسبة قيمة التدرج الهيدروليكي كنسبة لابُعدية وكذلك كنسبة مئوية. احرص على إدخال القيمتين بالوحدة الطولية نفسها؛ فإذا استخدمت الأقدام لكليهما يبقى التدرج كما هو لأن الوحدات تُختزل.
شرح المعادلة
العلاقة هي $$i = \frac{\text{Head Loss (m)}}{\text{Flow Path Length (m)}}$$ يؤدي فقد ضاغط كبير على مسافة قصيرة إلى تدرج حاد وسريان أسرع، بينما يعطي فقد الضاغط نفسه على مسافة طويلة تدرجًا لطيفًا. وعند دمجها مع قانون دارسي (\(q = K \cdot i\))، يقود هذا التدرج حساب تصريف المياه الجوفية عبر تربة أو طبقة حاملة للمياه ذات موصلية هيدروليكية \(K\).
مثال محلول
لنفترض أن بئرَي مراقبة يبعدان عن بعضهما 100 متر، وأن منسوب الماء ينخفض بمقدار 5 أمتار بينهما. عندئذٍ يكون $$i = \frac{5}{100} = 0.05$$ أي 5%. وهذا يعني أن الضاغط ينخفض بمقدار 0.05 متر مقابل كل متر يُقطع في اتجاه السريان.
الأسئلة الشائعة
هل يكون التدرج الهيدروليكي دائمًا أقل من 1؟ ليس بالضرورة. ففي البيئات شديدة الانحدار أو المُضطربة بشدة قد يتجاوز التدرج القيمة 1، إلا أنه في الطبقات الحاملة للمياه على المستوى الإقليمي يكون عادةً أصغر بكثير.
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ أي وحدة طولية متّسقة لكلٍّ من dh وL. والنتيجة بلا وحدة لأن الوحدات تُختزل.
لماذا يُعدّ مهمًا؟ يُحدِّد التدرج اتجاه سريان المياه الجوفية ومعدله، وهو ضروري لحسابات النَّض ونقل الملوثات ونزح المياه.
