خزان

The Jhonghua Dam on the Dahan River in Taoyuan County, Taiwan.

الخزان reservoir حاوية هندسيّة تُستخدم لحفظ المواد الصلبة أو السائلة أو الغازيّة وتخزينها. وهده السوائل هي علي العموم اما صالحة للشرب (خزانات المياه للتوزيع العمومي )أو المستعملة(مياه التنظيف)مقارنة بالسوائل الاخري الشائعة مثل الحليب، الهيدروكربونات. وتختلف الخزانات باختلاف أحجامها وأشكالها والمواد المصنوعة منها والمواد التي تحفظ فيها، وقد تكون مكشوفة أو مغطاة. ومن الخزانات ما يكون تحت الأرض أو فوقها أو مرفوعاً على منصات عالية.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 لمحة تاريخية

ان الماء من أهم شروط البقاءو الازدهار، فحول ضفاف النيل قامت الحضارة وقد حاول الإنسان منذ القدم إيجاد وسائل لتخزين المواد بمختلف أنواعها وأشكالها، فاستخدم قدماء المصريين أسلوباً بدائيّاً وكِسَر الحجارة (الحصى) بعد ربطها بمادةٍ رابطةٍ كالطين، وحفر اليمنيون خزانات المياه في الصخور. وفي بلاد الشام والرافدين استُعمل الطين والحصى والصلصال والخشب والمعادن، لبناء خزانات القمح والشعير وغيرها. وسُميت «بيوت المؤونة» وكانت جدرانها من طوب الطين المعجون بالتبن، أما السقف فمن قطع خشبيّة أو معدنيّة أو من الاثنين معاً، وبقيت هذه الخزانات محدودة الاستعمال حتى القرن الثامن عشر حين استعمل الإسمنت والخرسانة، واقترح العالم النمساوي كونين Koenen تسليح الخرسانة بالقضبان الحديديّة، وتبع ذلك نظريّات من علماء روس وفرنسيين اقتصرت على تسليح الخرسانة أو تصفيحها، فتنوعت الخزانات واختلفت أشكالها كما في الوقت الحاضر. وفي عصرنا الحاضر يشهدالعالم نزاعات وصراعات حادة حول مصادر المياه، خاصة مع التطورات التي عرفتها البشرية حيث أصبح الماء مصدر توليد الطاقة الكهربائية التي تشتغل في الانارةو تشغيل الأجهزة والالات بمختلف أنواعها والتي لا يمكن الاستغناء عنها.

 الخزانات وبناؤها واختبارها

يُراعى في تصميم الخزانات الموقع، وسعة الخزان، والمواد التي بنيت منها، والعزل، والمُلحقات والتوابع، وطرائق التنفيذ والاختبار، والردميات، ونوع المواد المُخزنة ومتطلبات الأمن فيها.

وتراعى جميع المواصفات الفنيّة الإنشائية عند تصميم أرضية الخزان وجدرانه وسقفه وأسلوب التسليح والدعامات ودراسة ميكانيك التربة ومواد العزل المستخدمة والتوصيلات والمُلحقات من السلالم والفتحات والأنابيب والمضخات.

تُبنى الخزانات بعدة طرائق ومنها الخزانات المُسبقة الصنع أو المنشأة في مكان الاستثمار بحسب المُخططات والدراسة الإنشائية عامة، وتثبت القطع المعدنيّة التي يُصنّع منها الخزان المعدني على القاعدة الخرسانية مع الدعامات وتطلى بمادة عازلة، وتختبر بالماء والضغط لبيان سلامة العمل وعدم وجود ثقوب أو تشققات بالصفيح أو في نقاط اللحام. ويُغلف الخزان المعدني غالباً بجدار إسمنتي وطبقة ردم خلف ذلك الجدار. كما يُجهز الخزان بفتحات التفريغ والتهوية والتعبئة والقياس وصمامات الضغط والتوصيلات والأنابيب اللازمة لسهولة الاستثمار والاستخدام فيما بعد.

 المتطلبات التقنية في بناء خزان

تخضع الخزانات لشروط وضوابط صارمة وفق معايير عالمية من حيث القياسات والأطوال ونوع الخرسانة أو المعدن والسماكات والحمولات ونوع الصفيح والتسليح وتركيبه وأسلوب الإنشاء. ويحدد شكل الخزانات وحجمها ونوعها استناداً إلى كمية المواد المُخزنة وحجمها ونوعها وأهميتها وطريقة استجرارها والمكان المُخصص لها،وتجهز الخزانات بجميع أنواعها بالتوصيلات والفتحات والأنابيب والصمامات والمضخات الضرورية لسير العمل، وبما يتناسب مع نوع المواد المخزنة فيها ونظام ملئها وتفريغها واستجرار المواد فيها وتهويتها وقياس المخزون منها.

والمُواصفات الفنيّة للخزانات يراعي الشروط التالية: 1ـ المقاومة:الخزان يجب ان يكون متوازن عند خضوعه لأنواع مختلفة من القوى 2ـ الكتامة:يجب ان يصنع من اجل سائل ذو حجم مغلق دون تسرب، يجب ان يكون كتيما اي دون تشقق. 3ـ مدة عمالخزان:الخزانيجب ان يصمد مع الوقت معناه انمادة الخرسانة يجب ان تحفظ بخصائصها الابتدائية بعد الاتصال الدائم مع السائل المخصص للاحتواء.

• الافعال المأخوذة بعين الاعتبار:
• الوزن الذاتي للخزان.
• الحمولة.
• التغير في درجة الحرارة.
• حمولات التشغيل.
• تأثير انسحاب المياه.

تأثير التشوه البطيء(يصيب المعادن مع مرور الزمن).

• الافعال المناخية (الثلوج، الرياح).
• تأثير الزلازل.

 تصنيف الخزانات

تُصنف الخزانات إلى الأنماط الرئيسة الآتية:

1ـ بحسب الاستخدام: فمنها خزانات مرتفعة محمولة على عمود واحد كبير أو على عدة أعمدة أو على جدران، ومنها خزانات أرضيّة سطحيّة أو نصف مطمورة أو مطمورة كلياً، ومنها خزانات تحت الأرض وفي الأنفاق.

2ـ بحسب أشكال الخزانات: ومنها خزانات قشريّة أسطوانيّة أو كرويّة، أو نصف كروية أو بيضوية أو مضلّعة (مقطعها الأفقي مربع أو مستطيل أو مخمس أو مسدس).

3ـ بحسب نوع المواد المُخزنة: ومنها خزانات الحبوب، أو خزانات المياه، أو خزانات الغاز أو غيرها من المواد الصلبة أو السائلة أو الغازيّة.

4ـ بحسب عدد أحواض التغذية: يمكن أن يكون الخزان من حجرة واحدة أو حجرتين أو عدة حجرات وذلك بحسب حجم الخزان وشكله المعماري والمتطلبات الاقتصاديّة، وقد تقع هذه الحجرات في مستوى واحد أو في عدة مستويات أو مرصوفة قرب بعضها بعضاً، كما هو الحال في صوامع الحبوب.

5ـ بحسب طريقة التغطية وربط الجدران: تختلف طريقة تغطية سطح الخزان طبقاً لحجمه وشكله ونوعه والمادة المُخزنة فيه وأسلوب ربط الجدران مع السطح (السقف)، وعادةً تكون الخزانات مكشوفة كالأحواض أو مغطاة ذات أغطية ثابتة وخزانات ذات أغطية عائمة.

 يمكن تصنيف الخزانات حسب وضعية الخزان بالنسبة للارض

 موضووعة على الارض

الأساس علي شكل حصيرة وهى بلاطة سميكة مصممة من 5الي 10سم.

 خزان ارضي او شبه ارضي مستطيل

يوافق الخزانات ذات قدرة عالية أكبر من 10000متر مكعب عدة طوابق ممكنة، المستويات العليا تزود بواسطة المضخات تكون مصنوعة بالخرسانة المسلحة العادية أو المسبقة الاجهاد، الغطاء يكون محمي بالتربة أو بالرمل بارتفاع المدخل مع سلم النزول من اجل المعاينة التقسيم المناسب يكون مهيئ بطريقة لتفادي دخول الحيوانات الصغيرة أو الحشرات، كل الالات ممجهزة في غرفة العامل

 خزان ارضي او شبه ارضي دائري

المقطع الدائري عموما يوافق الخزانات ذات قدرة اقل من 10000م تنضيم مجموعة الينابيع يبقى نفسه كما في الخزان المستطيل. هذه الخزانات تنجز عادة بالخرسانة المسلحة العادية أو الخرسانة مسبقة الاجهاد حسب أهميتها . الحوض يرتكز على حصيرة مثبة فوق خرسانة النظافة بارتفاع10سم

 خزان مرفوع على عمود

ارتفاع هذه الخزانات بين التربة و الحصيرة متغير ، ارتفاعات البرج تزيد عن 50سم بدون استثناء. خرسانة الحوض تكون احيانا مسبقة الاجهاد ،القدرات الشائعة بين (50و6000) متر مكعب ،ارتفاع الماء يمكن ان يصل إلى 7او 8م الخزان المرفوع يتطلب هندسة خاصة بالموقع، لا يجب ان يتلف المحيط، وان يدرج ضمن المشاهدالحضرية من اجل صيانة الماء ضد تغيرات درجة الحرارة نستطيع رفع طبقة الرمل إلى ارتفاع 20سم وجدران الحوض تكون احيانا مضاعفة بأجور مجوف مع ذلكهذا الشرط لا يكون فعالا عند الاستعمال.

 Bank-side reservoir

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 أنواع الخزانات وأشكالها حسب المادة المصنوع منها

1ـ الخزانات المعدنيّة المصنوعة من صفائح الحديد أو الألمنيوم أو التوتياء.

2ـ الخزانات الخرسانية: وتشيد من الخرسانة المسلحة أو الصفائح الملحومة على شكل قميص داخلي محصور ضمن إطار خرساني من الخارج.

3ـ الخزانات البلاستيكية: وتُصنع من اللدائن والمواد البلاستيكية المقاومة ذات المواصفات الفنية العالية وتتكون عادة من طبقتين داخلية عازلة وخارجية مقاومة لعوامل الطبيعة.

4ـ الخزانات المطاطيّة: المصنوعة من المطاط المُقاوم والمُعالج ضد الحموض والأسس والعوامل الجويّة والمحمية عادة بغلاف مُغلق.

 اختيار نوع الخزان

الخزان الأرضى وشبه الأرضي والمرفوع مقارنة بالأخرى لها الامتيازات التالية:

• اقتصاد مصاريف البناء
• دراسة هندسية مبسطة واقل تعرضا للنقد.
• كتامة سهلة التحقيق.
• الحفظ في درجة حرارة ثابتة للماء.

 مبادئ البناء

• الخزان يجب ان يبنى بمواد ثابتة.
• يجب أن يكون مغطى بعيدا عن التلوث ،المياه الجوفية، تسربات الأمطار والغبار.
• يجب أن يكون مهوى ويبقى بعيدا عن البرودة والحرارة.

 الاحتياطات المأخوذة بعين الاعتبار في انجاز الخزان

• يجب أن تصنع خزانات مياه الشرب من مواد غير قابلة للصدأ أو التاكل، وأنلا تؤثر في الخواص الطبيعية أو الكيميائية للمياه، وأن لاتحدث أيتغير في لون أو طعم أو رائحة المياه، وأن لاتتأثر بالحرارة أو الرطوبة أن تكون غير منفذة للضوءوليس لهاأي تأثير ضار بصحة الإنسان.
• يجب أن تزود الخزانات بفتحات للتنظيف بمقياس مناسب وذات قابلية للغلق محكم ومن نوع المخصص لخزانات المياه(ELDUOD SAEL)،وأن تكون هذه الفتحات بسعة تكفي لدخول شخص لاجراء النظافة الدورية داخل الخزان،وأن يكون موقعها في منطقة نظيفة و بعيدة عن الحركة اليوية المباشرة وعن مصادر التلوث وأن تكون مرتفعة عن منسوب الأرضية.
• يجب أن تزود الخزانات بفتحات لملئ الماء والتوزيع وتصريف مياه الغسيل والتهوية بمقاسات مناسبة لحجم الخزان ويراعي ان تكون فتوحات التوزيع على ارتفاع لايقل عن 60سم من منسوب قاع الخزان وفتحات تصريف مياه الغسيل داخل قاع الخزان وفتحات ماء الخزان والتهوية في الجزء العلوي من الخزان،وأن تكون هذه الفتحات مزودة بمحابس للتحكم والاغلاق، وأن تكون ماسورة التهوية مصممة بطريقة تمنع دخول أي مواد أو حشرات تلوث الخزان،وأن تكون جميع هذه الفتحات والتوصيلات مصنوعة من مواد غير قابلة للصدأ وليس لها أي تاثيرات ضارة على صحة الإنسان.
• يجب أن يتم وضع الخزان في أماكن نظيفة وبعيدة عن أي مصدر للتلوث، وأن يرفع على قوائم بمسافة لاتقل عن 20سم من الأرضية، وأن يراعي تثبيت الخزان بطريقة لا تؤ ثر على طبقات العزم للأسطح و يفضل أن يوضع الخزان في مكان مضلل وأن لا يظهر الخزان بطريقة تشوه أو تعيق الحركة عتى السطح.
• يجب أن يتم تنظيف خزانات المياه مرة كل ستة أشهر على الأقل مع مراعاة أن لا تحتوي المواد المستخدمة في التنظيف على مواد سامة أو ضارة بالصحة العامة ويجب الالتزام التم بالشروط الصحية في عملية التنظيف.
• يراعي ان يتم اختيار مواقع خزانات المياه الأرضية بحيث تكون بعيدة ما أمكن من خطوط الصرف الصحي وغرف التفتيش وخزانات التحلل والحفر والامتصاصية، وفي جميع الأحوال لا يصرح بوضع خطوط الصرف الصحي فوق أو بجانب خزانات المياه في حال وجود الخزانات أسفل منسوب سطح الأرض.
• في خزانات المياه المصنوعة المسلحة يجب مراعاة كافة اشتراطات العزل المائي، وذلك منع تسرب أي مياه يمكن ان يكون لهاتاثير صار على المبنى .
• يتم حساب سعة خزانات المياه بناءا على الاحتياطات الفعلية لاستخدام المبنى، بحيث لاتقل سعة الخزان عن 12متر مكعب للمبنى المكون من وحدتين ،وتزداد حسب حجم المبنى .
• يجب عمل هبوط صغير في الخزانات الأرضية بمقياس 50سم*50سم وعمق 25سم أسفل ماسورة سحب المياه من الخزان.
• يجب طلاء أرضية وجدران الخزان بمادة مانعة لتكون الطحالب، ويراعي أن تكون غير سامة .
• يجب أن يعلو قاع الخزان العلوي عن سطح المبنى بمسافة كافية لضمان كفاية ضغط المياه المناسبة للاستخدام.
• يحق للمفتش الصحي الدخول إلى اي مبنى لاجراء التفتيش على خزانات المياه للتاكد من مطابقتها للشروط الصحية والفنية.

 الإستخدامات

 إمدادات المياه مباشرة

Gibson Reservoir, Montana

 الطاقة الكهرومائية

Hydroelectric dam in cross section.

 Operation

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الأثر البيئي

المقالة الرئيسية: Environmental impacts of reservoirs

 قائمة الخزانات

المقالة الرئيسية: List of reservoirs

 قائمة الخزانات حسب المنطقة

Lake Volta from space (April 1993).

The following are the world's ten largest reservoirs by surface area:

1. Lake Volta (8,482 km² or 3,275 sq mi; Ghana)
2. Smallwood Reservoir (6,527 km² or 2,520 sq mi; كندا)
3. Kuybyshev Reservoir (6,450 km² or 2,490 sq mi; روسيا)
4. Lake Kariba (5,580 km² or 2,150 sq mi; Zimbabwe, Zambia)
5. Bukhtarma Reservoir (5,490 km² or 2,120 sq mi; Kazakhstan)
6. Bratsk Reservoir (5,426 km² or 2,095 sq mi; روسيا)
7. Lake Nasser (5,248 km² or 2,026 sq mi; Egypt, Sudan)
8. Rybinsk Reservoir (4,580 km² or 1,770 sq mi; روسيا)
9. Caniapiscau Reservoir (4,318 km² or 1,667 sq mi; كندا)
10. Lake Guri (4,250 km² or 1,640 sq mi; Venezuela)

 قائمة الخزانات من حيث الحجم

Lake Kariba from space.

المقالة الرئيسية: List of reservoirs by volume

1. Lake Kariba (180 km³ or 43 cu mi; Zimbabwe, Zambia)
2. Bratsk Reservoir (169 km³ or 41 cu mi; روسيا)
3. Lake Nasser (157 km³ or 38 cu mi; Egypt, Sudan)
4. Lake Volta (148 km³ or 36 cu mi; Ghana)
5. Manicouagan Reservoir (142 km³ or 34 cu mi; كندا)
6. Lake Guri (135 km³ or 32 cu mi; Venezuela)
7. Williston Lake (74 km³ or 18 cu mi; كندا)
8. Krasnoyarsk Reservoir (73 km³ or 18 cu mi; روسيا)
9. Zeya Reservoir (68 km³ or 16 cu mi; روسيا)

 مُعايرة الخزانات

تُعاير الخزانات عادةً بعدة طرائق أهمها:

1ـ الطريقة المساحية (الجافة): وتشمل مسح جدران الخزان الداخلية (إذا كان فارغاً)أو جدرانه الخارجية (إذا كان مملوءاً) وتعليمها بمقاطع شاقولية من أسفل الخزان حتى أعلاه مع مراعاة التشوهات الحاصلة في أثناء الإنشاء، وتُعالج البيانات الحسابية المأخوذة باستخدام الحاسوب، ويتم إعداد جداول قياس ومعايرة لكل خزان تتدرج مقابل رقم القياس الموافق.

2ـ الطريقة الحجمية (السائلة): وتتميز باستخدام دفقات متتاليـــة من سائل ما (الماء أو الوقود) وقياس كمية السائل الموجود ضمن الخزان بوساطة شريط قياس معدني متري مدرج بالميليمترات، ويُسجل القياس. تُكرر هذه العملية عدة مرات حتى امتلاء الخزان، ثم تُعطى القياسات الناتجة إلى الحاسوب وفق برنامج مُعد، لتحويلها إلى جداول معايرة، ويجب مراعاة ارتيابات القياس، وشروط القياس، وحرارة السائل داخل الخزان و جهاز المعايرة.

 صيانة الخزانات وتنظيفها

تُخزن المواد بأنواعها (الصلبة والسائلة والغازية) في خزانات متنوعة الحجوم. إن بقاء هذه المواد مدة زمنية طويلة يؤدي إلى تشكل بعض الشوائب والرواسب وتسرب الرطوبة إليها، مما يُؤثر سلباً في نوعية المواد المُخزنة، لذلك يجب تنظيف الخزانات في مدد محددة من الزمن.

 إصلاح أعطاب الخزانات وترميمها

تتعرض الخزانات في أثناء الاستثمار إلى أعطاب واهتراءات وتشققات بحسب نوع الخزان وشكله، ناتجة من الترسبات الناجمة عن المواد المُخزنة وتفاعلات الصفيح مع المياه والتفاعلات الناجمة عن تقلبات الطقس والأحوال الجوية، مما يؤدي إلى هدر في المواد المُخزنة في بعض الأحيان. ويعود ذلك إلى عدة أسباب كسوء التنفيذ الناتج من عدم مطابقة المواد الأولية المُستخدمة للمواصفات الفنيّة، أو من سوء التنفيذ الناجم عن قلة الخبرة، أو الإهمال، أو سوء دراسة ميكانيك التربة وغير ذلك. وهذا يتطلب تحديد نوع العطب وشكله ومكانه ومساحته، وإصلاحه بالسرعة المطلوبة بإزالة الطبقة التالفة أو القسم المعطوب واستبداله، وبأقل كلفة ممكنة.

 انظر أيضاً

• Ab Anbar
• Colourful lakelets (in Poland)
• Drainage basin
• Drought
• Hydroelectricity
• Dam failure
• Mill pond
• Multipurpose reservoir
• Spillway

 المصادر

• [1]
• عدنان يوسف عبود. "خزان". الموسوعة العربية.

 وصلات خارجية

• Department of Water Resources. "Reservoir Information". California Data Exchange Center. State of California.