م.م كوثر حسين شعلان تُعد السدود الترابية (Earth Dams) من أكثر أنواع السدود شيوعاً في العالم نظراً لجدواها الاقتصادية وإمكانية تشييدها باستخدام المواد المحلية المتاحة. ومع ذلك، فإن ضمان كفاءة وسلامة هذه المنشآت يتطلب تحليلاً دقيقاً يتجاوز الطرق التقليدية، وهنا يبرز دور النمذجة الهيدرولوجية والهيدروليكية كأداة حاسمة للتنبؤ بسلوك السد تحت ظروف مناخية وتشغيلية مختلفة.1. مفهوم النمذجة الهيدرولوجية في هندسة السدودالنمذجة الهيدرولوجية هي عملية محاكاة رقمية لدورة المياه وتفاعلها مع حوض التجميع (Catchment Area) وجسم السد. تهدف هذه النماذج إلى تحويل البيانات المطرية والمناخية إلى تدفقات مائية (Runoff) لتقدير كميات المياه الواردة إلى السد، ومن ثم تحليل كيفية استجابة جسم السد لهذه المياه من حيث التخزين، التسرب، والقدرة على تصريف الفيضانات.2. المحاور الأساسية لتحليل الكفاءةعند تحليل كفاءة السد الترابي باستخدام النمذجة، يتم التركيز على عدة محاور حيوية:أ. تحليل توازن المياه (Water Balance Analysis)يتم استخدام النماذج لتقدير:الوارد المائي: حساب حجم السيول الناتجة عن العواصف المطرية المختلفة (فترات عودة 50، 100، أو حتى 1000 سنة).الفواقد: تقدير التبخر والرشح من حوض الخزان.الموثوقية (Reliability): مدى قدرة السد على تلبية الاحتياجات المائية (ري، شرب) في سنوات الجفاف.ب. تحليل الرشح وضغط الماء المسامي (Seepage & Pore Pressure)هذا هو الجانب الأخطر في السدود الترابية. تستخدم برامج النمذجة (مثل GeoStudio - SEEP/W) لتحليل:خط الرشح (Phreatic Line): تحديد مسار تشبع المياه داخل جسم السد لضمان عدم خروجه من الوجه الخلفي للسد بشكل يؤدي للانهيار.التعويم الأنبوبي (Piping): الكشف عن سرعات المياه العالية داخل التربة التي قد تؤدي إلى تآكل داخلي.ضغط الماء المسامي: تأثير المياه على استقرار التربة المكونة للسد.ج. كفاءة المفيض وسلامة المنشأة (Spillway Efficiency)تساعد النمذجة في محاكاة "الفيضان الأقصى المحتمل" (Probable Maximum Flood - PMF) للتأكد من أن:سعة المفيض كافية لتمرير المياه الزائدة دون أن تفيض المياه من فوق جسم السد (Overtopping)، وهو السبب الرئيسي لانهيار السدود الترابية.3. البرمجيات الشائعة في التحليليعتمد المهندسون على مجموعة من البرامج المتخصصة لربط الهيدرولوجيا بالناحية الإنشائية للسد:البرنامجالاستخدام الرئيسيHEC-HMSنمذجة الأمطار والسيول وحساب الهيدروغراف (Hydrograph) للفيضانات الواردة.HEC-RASنمذجة حركة المياه في المجرى والمفيض (1D & 2D) وتحليل انهيار السد.GeoStudio (SEEP/W & SLOPE/W)تحليل الرشح داخل جسم السد واستقرار الميول (Slope Stability).SWATتحليل الأحواض الكبيرة وتأثير استخدامات الأراضي على تدفق المياه والترسبات.4. خطوات إجراء التحليل النموذجيلإجراء دراسة ناجحة لكفاءة سد ترابي، يتم اتباع المنهجية التالية:جمع البيانات (Data Acquisition):بيانات الطقس (أمطار، حرارة).البيانات الطبوغرافية (DEM) لحوض التجميع.خصائص التربة (النفاذية $k$، المسامية، حد السيولة).بناء النموذج (Model Setup): إدخال هندسة السد وخصائص المواد في البرنامج المختار.المعايرة والتحقق (Calibration & Validation): مقارنة نتائج النموذج مع بيانات تاريخية مسجلة للتأكد من دقة المحاكاة.محاكاة السيناريوهات (Scenario Simulation): اختبار السد تحت ظروف قاسية (مثل فيضان ألفي، أو انخفاض سريع لمنسوب المياه Rapid Drawdown).5. الخلاصةإن استخدام النمذجة الهيدرولوجية في تحليل السدود الترابية لم يعد خياراً ترفيهياً، بل ضرورة ملحة. فهي تتيح للمهندسين:التنبؤ المبكر بالمخاطر قبل وقوعها.تصميم اقتصادي عبر تحديد الأبعاد المثلى للمنشآت دون مبالغة في معاملات الأمان.إدارة تشغيلية فعالة للخزان في مواسم الفيضان والجفاف.إن دمج البيانات الهيدرولوجية مع التحليل الجيوتقني يمثل حجر الزاوية في استدامة مشاريع السدود وحماية الأرواح والممتلكات.