X.3 تقييم ودراسة التربة والمياه الجوفية
يُعد من الأمور المهمة في تخطيط خدمات الصرف الصحي ومن العوامل الأساسية في اختيار التقنية الملائمة– توفُّر معلومات موثوقة عن ظروف التربة والمياه الجوفية الموجودة، وبخاصةٍ في الأماكن التي ستُستخدَم فيها نُظُم الصرف الصحي المعتمدة على الارتشاح، ومن أمثلتها مِرحاض الحُفرة الواحدة (ج.3) أو حُفر الامتصاص (س.10). وقد يكون طبقات التربة لديها القدرة العالية على الرشح مما يجعلها مفضله من منظور التقنية ذاتها، ولكنها قد لا تكون مفضلة من منظور الصحة والسلامة، حيث أنها قد تزيد من مخاطر تلوث منسوب المياه الجوفية. ومن جهة أخرى، فأنواع التربة التي تكون مدكوكة وغير مُنفِذة مثل التربة الطينية، قد تحدُّ من الرشح وتمنعه بشدة، وتجعل التصريف يكاد يكون مستحيلًا. ولهذا الأمر تأثير مباشر على معدَّل امتلاء الحُفَر، وعلى جودة الحَمْأَة البرازية. والخطر الرئيسي هو تلوث المياه الجوفية التي قد تُستخدَم لمياه الشرب بمسببات الأمراض الناشئة عن وجود مصدر برازي. وعندما تتركز مراحيض الحفرة بكثافة في منطقة ما، وتُستَخدَم خزانات المياه الجوفية الضحلة كمصدر من مصادر مياه الشرب، فقد تُشكل النترات خطرًا على الصحة فمعدل النترات يجب ألّا يتجاوز 50 مج /لتر من مياه الشرب طبقًا لتوجيهات منظمة الصحة العالمية.
عند بناء مستوطنة أو مخيَّم، وتقطيع أعداد هائلة من الأشجار فمن الممكن أن تفقد التربة نفاذيتها من خلال الانضغاط الواقع عليها مما يتسبب في زيادة تجمع الامطار فوقها ، وارتفاع مخاطر السيول. وقد يقِل الرشح أيضًا، مما يتسبب في انخفاض إعادة الشحن لخزانات المياه الجوفية الضحلة. وفي نفس الوقت،إنشاء البنية التحتية لخدمات الصرف الصحي قد يرفع مخاطر تلوث المياه السطحية والمياه الجوفية. ويجب النظر في نفس الوقت لهذا المسارين المحتملين للتلوث البكتيري وهما: التلوث من خلال تدفق مياه الجريان السطحي إلى بئر مياه الشرب، وتلوث المياه الجوفية.
لتقييم مخاطر تلوّث مصادر المياه، يوصَى باتّباع منهج قائم على المعدل الزمني الازم لانتقال التدفُّقات السائلة من المرحاض إلى مصادر المياه، ولتقليل مخاطر التلوث البكتيري لمادر المياة ، ينبغي أن يكون المعدل الزمني لانتقال السوائل القادمة من المراحيض لا يقِل عن 25 يومًا في المنطقة المتشبّعة بالمياه من خزّانات المياه الجوفية. ويجب تقييم نوع التربة واتجاه سريان المياه الجوفية، ويعتمد اتجاه السريان على درجة ميل خزان المياه الجوفية، والتي لها أيضًا تأثير مباشر على السرعة التي تنتقل السوائل المرتشحة الى المياه الجوفية.
المياه المرتشحة من السطح عبر المنطقة الجافة في التربة عادةً ما تتدفق أسرع الي منسوب المياه الجوفية عنها في المنطقة المتشبّعة بالمياه. في (شكل 5)، منسوب المسطح المائي (م1) أعلى من منسوب المسطح المائي (م2)، وهذا يعني أن المياه الجوفية سوف تتدفق من اليسار إلى اليمين. والمضخة اليدوية المعروفة باسم الطلمبة الحبشية هي الأكثر تعرّضًا لخطر التلوّث السطحي الناشئ عن (مِرحاض 2) الموجود على منسوب ارتفاع أعلي، ولكنها أكثر تعرضًا لخطر تلوث المياه الجوفية الناشئ عن (مِرحاض 1)، حيث المياه تتدفق من اليسار إلى اليمين بسبب درجة الميلالهيدروليكي. وتشكّل المضخة اليدوية انخفاض في منسوب المياه علي شكل مخروط، والذي يمكنه أن يسحب المياه للداخل (مميز باللون الأزرق الغامق في شكل 5).
الكميات الصغيرة من مياه الصرف الصحي المرتشحة إلى طبقات التربة قد تستغرق معدل زمني أطول للانتقال عبر المنطقة الجافة فى التربة . إلّا أنه إذا كانت المنطقة جافة تمام و غير متشبّعة بالمياه بالدرجة الكافية، سيكون الانتقال أسرع بعدة أضعاف ويكون القضاء على الميكروبات أقل، وسوف يزيد خطر التلوث. لذلك فحجم مرفق المرحاض وكمية مياه الصرف الصحي المحتمل دخولها إلى طبقات التربة من الأمور المهمة التي يجب أخذها في الاعتبار ومعها تأثير مياه الأمطار. فمرافق المراحيض الكبيرة تشكِّل مخاطر أعلى بكثير.
اختبار قدرة التربة على الرشح
لتقييم سرعة حركة المياه الملوّثة عبر التربة، يجب إجراء اختبار الارتشاح ، ويشير الارتشاح إلى سرعة حركة المياه عبر طبقات التربة، وتُجرَى اختبارات الارتشاح لتحديد المعدَّل الذي تتسرب به المياه عبر طبقات التربة، وهو اختبار يسهُل إجراؤه في الظروف الميدانية، ويعطي معلومات في غاية الأهمية عند تصميم مصدر لإمدادات مياة الشرب أو وضع استراتيجية للصرف الصحي.كما توجد عدة طرق مختلفة لاجراء الاختبار، كل طريقة منها تعتمد على الملاحظات ومعدلات الرشح وجدول خاصة لتفريغ البيانات . وينبغي أن تُجرَى اختبارات الارتشاح من أجل التأكد من مدى مناسبة الموقع لمشروعات مثل المراحيض، والخزانات ، ومطامر مخلفات الصرف الصحي.
ويتم إجراء اختبار الرشح عن طريق تنفيذ حُفرة الجاروف أو بريمة حفر، وملء الحفرة بالمياه إلى عمق محدد، وقياس الوقت الذي تستغرقه المياه للتسرب من الحفرة. وينبغي أن تكون قاعدة حُفرة الاختبار على نفس عمق قاعدة حُفَر المراحيض المخطط إنشأها، وذلك لضمان أن يكون الاختبار انعكاسًا جيدًا نسبيًا لظروف الرشح عند هذا العمق. وبعد تنفيذ الحُفرة محل الاختبار وتنظيفها من المواد المتساقطة ، ينبغي أن يغطَّى القاع بـ 5سم من الحصى، لتفادي الانسدادات أثناء الاختبار، وينبغي أن يُجرَى الاختبار في أول 12 ساعة من بعد إضافة المياه لأول مرة إلى الحفرة (على تربة رطبة متشبّعة بالمياه، وليس على تربة جافة). ويجب الالتزام بهذا الإجراء لضمان أن التربة قد مُنِحت الوقت الكافي للانتفاخ، ولتقارب الظروف المتوقعة فور تشغيل نظام الصرف الصحي.
ويعرض الجدول التالي دليلًا لمعدلات الرشح للمياه النظيفة ومياه الصرف الصحي في مُختَلف أنواع التربة، كما يقدم وصفًا بسيطًا للمساعدة في التعرف على نوع التربة. تنقسم أنواع التربة إلى مجموعتين كبيرتين: (1) التربة الحُبيبية، (2) التربة التشققية والمتصدعة. وتجدُر الإشارة إلى أنه بالنسبة للتربة الحُبيبية تكون معدلات الرشح لمياه الصرف الصحي أقل بكثير من معدلات الرشح للمياه النظيفة، وأنها أيضًا من المحتمل أن تقِل مع مرور الوقت بينما تتشبع التربة وتتعرض للانسداد. ويحدث الرشح أيضًا عبر جدران الحفرة، عند زاوية تبلغ نحو 45 درجة.
|
نوع التربة |
الوصف |
معدّل الارتشاح (لتر/م2/اليوم) أو (ملم/اليوم) |
|
|
مياه نظيفة |
مياه الصرف الصحي |
||
|
الحصى، ورمال متوسطة وخشنة |
التربة المبلله لا تتماسك |
1.500 - 2.400 |
50 |
|
رمال ناعمة وطُفالية |
التربة المبلله لا تتماسك، لكن لا تُشكّل كتل |
720 - 1.500 |
33 |
|
طفالية، ورملية طفالية |
التربة المبلله تُشكِّل كتل ، ولكن لا يزال ملمسها رملي عند فركها بين الأصابع |
480 - 720 |
25 |
|
التربة الرسوبية المسامية |
التربة المبلله تُشكِّل كتل تتشوه بسهولة وملمسها ناعم بين الأصابع |
240 - 480 |
20 |
|
التربة الطينية الرسوبية |
التربة المبلله تُشكِّل كتل متماسكة تلطخ اليد عند فركها، ولكن لا تترك اثر |
120 - 240 |
10 |
|
التربة الطينية |
التربة المبلله تتشكل مثل اللدائن والفخار ، وملمسه لزج جدًا عندما يبتل |
24 - 120 |
غير مناسبة لحُفر الامتصاص |
جدول 2: معدل الارتشاح في طبقات التربة (مُقتبس من Reed and Dean, 1994)
على سبيل المثال، أثناء اختبار الارتشاح، إذا انخفض مستوى المياه 12ملليلتر في 30 دقيقة، فهذا يدل على قيمة ارتشاح تعادل بالملم/يوم =(12/30) × 60 × 24 = 576 ملم/يوم (القيمة متطابقة مع التربة الصفراء - قارن جدول 2). لاحظ أن القيمة بالملم/اليوم دائمًا تساوي قيمة اللتر/م2/اليوم. ولضمان أداء حُفر الامتصاص أو مراحيض الحُفَر لعملهم على نحو صحيح، ينبغي أن ألّا يقِل معدل الرشح للمياه النظيفة عن 120 ملم/يوم.
يٌعرف نظام الصرف الصحي بانة عملية متعددة الخطوات تُدار فيها منتجات الصرف الصحي— كالفضلات البشرية ومياه الصرف الصحي— من المنبع إلى نقطة الاستخدام أو التخلُّص النهائي منها. ونظام الصرف الصحي هو سلسلة مُتتابعة من التقنيات والخدمات المُخصّصة وفقًا لكل سياق من أجل إدارة هذه المخلفات؛ ويُقصَد بذلك جمع هذه المخلفات والسيطرة عليها (أو تخزينها) و نقلها و معالجتها أو تحويلها إلى شكلٍ آخر و استخدامها أو التخلُّص منها. ويتألف نظام الصرف من عدة مجموعات وظيفية تحتوي على تقنيات يمكن اختيارها وفقًا للسياق. وباختيار تقنية من كل مجموعة من المجموعات الوظيفية القابلة للتطبيق، والتى تراعي المنتجات الداخلة والخارجة، وملاءمة التقنية لسياق محدد بعينه، يمكن عندئذٍ تصميم نظام صرف صحي منطقي ونموذجي. كما يشمل نظام الصرف الصحي علي عمليات الإدارة، التشغيل والصيانة اللازمة للتاكد من قيام النظام بوظيفته بأمان وعلى نحوٍ سليمٍ ومستدام. هي المهام الروتينية أو الدورية اللازمة للحفاظ على فعالية نظام أو عملية ما وتأديته لوظيفتهم وفقًا لمتطلبات الأداء، ولتجنب التأخير أو غيره من تصليحات أو فترات توقف. : تحرك السائل عبر وسط الترشيح بقوة الجاذبية. هو الوسيلة الآمنة لجمع فضلات الإنسان والمخلفات السائلة والتخلص منها بطريقة صحية نظيفة، بغرض الحفاظ على الصحة العامة وحمايتها، والحفاظ على جودة المسطحات المائية العامة وعلى البيئة بوجه أعم. المياه المُستعملة والمُصرَّفةمن أي مجموعة من الأنشطة المنزلية، أو الصناعية، أو التجارية، أو الزراعية، وكذلك مياه الأمطار، وأي تدفقات داخلة إلى قنوات المجاري.منسوب المياه الجوفية
يمكن تقدير منسوب المياه الجوفية من خلال ملاحظة الآبار القريبة، وملاحظة النباتات الموجود في الجوار (بعض النباتات والأشجار تعطي مؤشرًا عن ارتفاع منسوب المياه الجوفية) وكذلك عن طريق إجراء المقابلات مع السكان المحليين. وينبغي أيضًا أخد التغيرات الموسمية في الاعتبار، لأن الحفر التي تكون جافة أثناء الموسم الجاف قد تمتلئ بالمياه أثناء الفترات المطيرة من السنة، وفي أسوأ الأحوال، قد يحدث السيول. سوف يمتد تلوث المياه الجوفية في اتجاه سريان المياه الجوفية (وهو اتجاه الأفقي غالبا)، لذلك، إذا أُنشئت الآبار في نفس خزان المياه الجوفية، يجب أن يستخرَج الماء من أسفل المنطقة الملوّثة، بشرط أن يكون البئر مانِعًا للرشح جيدًا على المستوى الذي يوجد به التلوث، وألَا يكون معدل الاستخراج عاليًا بما يكفي لسحب المياه الملوَّثة إلى داخل البئر. إذا كان تلوث منسوب المياه الجوفية الاقرب الى التربة مسألة تثير القلق، فقد يكون من الضروري تقييد عمق المراحيض، واستخدام المراحيض المرفوعة (ج.7) أو أي حلول أخرى فوق الأرض. وعمومًا، إذا كان مصدر مياة الشرب يتلوث بسبب وجود عدد كبير من المراحيض، فعادةً يكون من الأسهل نقل مصدر المياه الشرب بدلًا من تغيير نظام الصرف الصحي. وينبغي أن نتذكر أن تلوث مياه الشرب أيضًا قد يحدث عند نقطة الاستخراج، أثناء النقل والتخزين، وعند نقطة الاستخدام، من خلال أدوات الجمع والتخزين التي تفتقد النظافة الصحية، وبسبب تدَني مستوى النظافة الشخصية.
اتخاذ الإجراءات الاحترازية للحد من مخاطر التلوّث الميكروبي
إذا أظهر تقييم التربة والمياه الجوفية احتمالية تلويث المراحيض لمصدر مياه الشرب ، فيمكن النظر في الخيارات التالية:
- تنفيذ المراحيض المرفوعة (ج.7) في الامكان التي يرتفع بها منسوب المياه الجوفية أو حيث توجد السيول ، ينبغي أن تكون البنية التحتية معزولة وغير مُنفذة للمياه، وذلك للحد من تلوث المياه الجوفية والبيئة، مع النقل الآمن للتدفقات السائلة.
- ولا بُد من حماية مصادر المياه السطحية -كالآبار- للحد من التلوّث المحتمل حدوثه عند مستوي السطح . وتتضمن التدابير والإجراءات الوقائية سحب المياه من عمق أدنى من مستوى التلوّث، وبناء جدار واقٍ للبئر لمنع مياه السيول من الدخول للبئر، وعزل البئر بالطين أو أي مادة مشابهة لمنع التدفق من الماء على جانب البئر من خلال الفتحة العلوية .
- ويجب تنفيذ خطة للسلامة للحد من مخاطر التلوث في الأماكن التي تكون فيها المسافة بين الحفر الملوثة ومصادر المياه الشرب غير كافية.
- استخدام الكلورة لتطهير مياه الشرب.
- استخدام مصدر مياة اخر للشرب.
ويصف نقل المُنتجات من مجموعة وظيفية إلى أخرى. وعلــى الرغــم مــن أن تلك المنتجات قد تتطلب طرق مختلفة لنقلها بين المجموعــات الوظيفية، فإن أطول وأهم مسافة تكون عادةً بين واجِهة المُستخدِم أو الجمع والتخزين/ المُعالجة، وبين المعالجة (شبه) المركزية. لذلك، ومن أجل التبسيط، يقتصر النقل هنا على وصف التقنيات المُستخدمة لنقل المنتجات بين هذه المجموعات الوظيفية. في الرسم التخطيطي لاستعراض التقنيات، تنقسم هذه المجموعة الوظيفية إلى مجموعتين فرعيتين: "التفريغ" و"النقل" و"التخزين الوسيط". وهذا يتيح تصنيفًا أكثر تفصيلًا لكل تقنية من تقنيات النقل الواردة.يٌعرف نظام الصرف الصحي بانة عملية متعددة الخطوات تُدار فيها منتجات الصرف الصحي— كالفضلات البشرية ومياه الصرف الصحي— من المنبع إلى نقطة الاستخدام أو التخلُّص النهائي منها. ونظام الصرف الصحي هو سلسلة مُتتابعة من التقنيات والخدمات المُخصّصة وفقًا لكل سياق من أجل إدارة هذه المخلفات؛ ويُقصَد بذلك جمع هذه المخلفات والسيطرة عليها (أو تخزينها) و نقلها و معالجتها أو تحويلها إلى شكلٍ آخر و استخدامها أو التخلُّص منها. ويتألف نظام الصرف من عدة مجموعات وظيفية تحتوي على تقنيات يمكن اختيارها وفقًا للسياق. وباختيار تقنية من كل مجموعة من المجموعات الوظيفية القابلة للتطبيق، والتى تراعي المنتجات الداخلة والخارجة، وملاءمة التقنية لسياق محدد بعينه، يمكن عندئذٍ تصميم نظام صرف صحي منطقي ونموذجي. كما يشمل نظام الصرف الصحي علي عمليات الإدارة، التشغيل والصيانة اللازمة للتاكد من قيام النظام بوظيفته بأمان وعلى نحوٍ سليمٍ ومستدام. هي المياه التي توجد تحت سطح الأرض. هو المستوى الواقع تحت سطح الأرض الذي يكون مشبَّعًا بالمياه. وهو يعبر عن منسوب وجود المياه عند تنفيذ الحُفر في الأرض، ولا يكون منسوب المياه الجوفية ثابتًا، بل قد يختلف مع تغير فصول السنة، أو قد يتباين من عامٍ لآخر، أو يتغير حسب الاستخدام. (مرادف: مستوي المياه). هي المهام الروتينية أو الدورية اللازمة للحفاظ على فعالية نظام أو عملية ما وتأديته لوظيفتهم وفقًا لمتطلبات الأداء، ولتجنب التأخير أو غيره من تصليحات أو فترات توقف. هو الوسيلة الآمنة لجمع فضلات الإنسان والمخلفات السائلة والتخلص منها بطريقة صحية نظيفة، بغرض الحفاظ على الصحة العامة وحمايتها، والحفاظ على جودة المسطحات المائية العامة وعلى البيئة بوجه أعم. هي المسطح المائي الطبيعي أو الاصطناعي الظاهر على السطح، مثل: الجدول، أو النهر، أو البُحيرة، أو البِركة، أو الخزَّان المائي. المياه المُستعملة والمُصرَّفةمن أي مجموعة من الأنشطة المنزلية، أو الصناعية، أو التجارية، أو الزراعية، وكذلك مياه الأمطار، وأي تدفقات داخلة إلى قنوات المجاري.
