• “ وَلَا تَكْتُمُوا الشَّهَادَةَ وَمَنْ يَكْتُمْهَا فَإِنَّهُ آثِمٌ قَلْبُهُ وَاللَّهُ بِمَا تَعْمَلُونَ عَلِيمٌ” (البقرة 283) استهلال تصميم السد ما بال اقوام يقولون أن: "كل ما يتعلق بتصميم السد وسلامته قد تم الأنتهاء منه"!! ولم يعد مُشرَّعا علي مصراعيه للتفاووض!- وأن "اتفاق المباديء تم صياغته باحكام …ويمثل أرضية صلبة للأتفاق"!! "انهيار السد مقدور عليه" أو " مستبعد! أثيوبيا لا يمكن أن تصرف 5 مليار ليينهار السد والشركة الأيطالية عريقة ولا تخطيء"!!
******* بعد أن تناولنا في حلقة سابقة الزعم بأن باب التفاوض حول السد ومواصفاته الفنية قد قفل وأن التفاوض ينبغي أن يتحول الي ادارةالسد و الجوانب التشغيلية !! نأتي الأن علي دعثرة الوهم الثاني " بأن كل ما يتعلق بتصميم السد قد تم الأنتهاء منه كما يزعمون! وعلي دعثرة بقية الأوهام الأخري تباعا ان شاء الله ********* المحاور التي غطاها تقرير اللجنة الثلاثية الدولية حول سد النهضة والذي كشف عنه لأول مرة في 29 أبريل 2014 في الصحافة كان أحد أهم بنودها قضية "تصميم السد"، بجانب: سلامة السد التوليد الكهرومائي قواعد تشغيل الخزان الترسبات الطميية معدل (حجم) التبخر للمياه من السد التغيرات المناخية تدفق وحركة المياه فى الخزان
لكن ما بال اقوام يقولون ( للقنوات الفضائية قبل الأجتماع العاشر في الخرطوم ) أن: "كل ما يتعلق بتصميم السد وسلامته قد تم الأنتهاء منه" ، بينما لا زالت هناك العديد من القضايا حول تصميم السد (وسلامته) التي لا يبدو أن أحدا قد سألها للمفاوض الأثيوبي ، كما سنري هنا بعد قليل حول تصميم السد ! (ولا عن سلامته ، مما سنخصص له أيضا حلقة حصرية ان شاء الله)
تعريف المصطلحات المتصلة بتصميم السد: بشكل عام يتم الحكم على نجاعة المنشآت الهيدروليكية كالسدود على أساس أدائها في تمرير فيضانات بحجم معين ، (على سبيل المثال "بعد فترة عودة معينة" (Return Period) من السنوات (أي T-years) دون وقوع خسائر "الفيضان التصميي للخزان" (Reservoir Design Flood!) هو الفيضان الذي يتم اختاره ليضمن حماية المرافق السودانية والمصرية من اضرار السد و "الفيضان الأقصي المحتمل" (Probable Maximum Flood —PMF) هو الفيضان الذي يمكن توقعه من اجتماع أشد ظروف الأرصاد الجوية والهيدرولوجية الحرجة الممكنة للمنطقة، وهو من أهم العناصر الرئيسية في تصميم السدود اذ أنه يستخدم على نطاق واسع ك "فيضان تصميمي للمفيض" (Spillway Design Flood, SDF) ، ودقة تقدير الفيضان الأقصي المحتمل (PMF) تعتمد علي: وثوقية المعلومات ودقة التحليل و التقدم في المعرفة العلمية ، أثيوبيا اختارت لسد النهضة أولا تصريف 19,370 م3 في الثانية "للفيضان الأقصي المحتمل (PMF) " " ثم ضاعفته لاحقا ، ليصبح 38,750م3 في الثانية ، وأحد الأسئلة الهامة هنا التي كان ينبغي أن يكون قد سئل عنه الجانب الأثيوبي قبل أن يعلن قفل باب التفاوض حول تصميم السد هو: هل تم تقدير "الفيضان الأقصي المحتمل (PMF) بالأساليب القديمة (كالمعادلات التجريبية أوبالمقارنة مع التجارب السابقة للأنهار الأخرى أو بمبادئ الهيدرولوجيا التي تحكم تحويل الأمطار الي جريان سطحي) ، أم من بيانات الأرصاد الجوية (Meteorology) والمعلومات الطبوغرافية و خصائص الحوض الخضرية التي هي اكثر دقة بسبب تحسن فهم طبيعة الأرصاد الجوي ، وبالتالي تحسن طرق التحليل الهيدروليكي ؟ ذلك لأن تقدير "الفيضان الأقصي المحتمل PMF" المستقي من بيانات "الهطول المطري الأقصي المحتمل" Probable Max Precipitation-PMP، يمكن أن يختلف جذريا عن ذلك المحسوب بالأساليب القديمة المشار اليها عاليه! فهل حصل المفاوض السوداني علي اجابة لهذا السؤال قبل أن يعلن قفل باب التفاوض حول تصميم السد؟ الفيضان التصميمي للمفيض" (Spillway Design Flood, SDF) ، أي الفيضان الذي يستطيع السد تمريره بأمان عندما يفيض الخزان عند امتلائه و يأمن سلامة البناء عند حدوث علوالماء (Overtopping) للجسم الخرساني للسد وأجنحته، ولهذا هوالفيضان الأكثر أهمية لتصميم السد لأنه يضمن سلامة البناء عند حدوث علو الماء ، وهوالحدث الذي يمثل وحده أكثر من ربع أسباب انهيار السدود في العالم، وفشل معظم السدود هو بسبب فشل المفيض (أو قناة التصريف Sluiceway) في تمرير فيضان معين بأمان ، بسبب الخطأ في تقدير حجم ذلك الفيضان ، وذلك لأنه—وحتي الستينيات من القرن الماضي—كان تقدير حجم الفيضانات (والتخزين والطاقة المائية المقدرة) كلها تحسب بالمسطرة الأنزلاقية (Slide Rule)، من خلال صيغ المعادلات التطبيقية (التجريبة (Empirical Formula أوبالمقارنة مع الأنهار الاخري أو باستقاء تجارب الماضي مع استخدام مبادئ الهيدرولوجيا لتحويل الأمطار الهاطلة الي جريان سطحي (Runoff) أوبإضافة مسافة بين ذروة السد و بين أعلي منسوب للمياه Freeboard كعامل أمان ضدعدم اليقين المرتبط بتقدير حجم الفيضان وفي السدود المهمة يستخدم الفيضان الأقصي المحتمل PMF (والبالغ 38750 م3 في حالة سد النهضة ) على نطاق واسع كفيضان تصميمي للمفيض (SDF) ، أي أن المفيض يصمم ليمرر الفيضان الأقصي المحتمل – وهي أساسا سياسة "التصميم الأمن No Risk". الغريب في الأمرهنا أنه رغم ان أثيوبيا اختارت لسد النهضة تصريف 38,750 م3 في الثانية "للفيضان الأقصي المحتمل"(PMF) ، لم تختاره ك "فيضان تصميمي للمفيض" (SDF) –علي عكس ما جرت عليه أغلب الأعارف الهندسية ، بل اختارت للفيضان الأقصي المحتمل تصريف 15000 م3 في الثانية!! ، وهو "الفيضان التصميي لخزان سنار" (Sennar Reservoir Design Flood!) لكن بأختيار 15000م3 في الثانية كفيضان تصميمي للمفيض بدلا عن 38,750 م3 تكون أثيوبيا عمليا قد خفضت "عامل السلامة" المحتمل لسد النهضة من 3.87 الي 1.5 وهو الرقم الحالي ، أي أنها خفضت عامل السلامة المحتمل بأكثر من 61 %! وخطورة هذا الأمر هي أن عامل السلامة ينبغي أن يغطي كلا من : الأحمال غير المتوقعة حالات الأساس (Foundation Conditions ) غير المكتشفة وعلى الرغم من التحقيقات المعتادة التي خضع لها الموقع (لأحظ: 75٪ من فشل السدود الخرسانية كسد النهضة يرجع إلى الأساس Foundation و75٪ منها يرجع الي الترشحPercolation و عدم الضبط الكافي للتسرب Seepage و التآكل الداخلي الذي يحدثه التسرب مما يؤدي إلى ظاهرة "الأنبوبية" Piping ، حيث يبدو التسرب كأنه ثقب يضخ مياها مشبعة بجزيئات التربة أخطاء التحليل الرياضي والأخطاء الحسابية التفاوات (الاختلافات) في خصائص المواد الانحرافات عن الخطة والناجمة عن ظروف البناء الأخطاء البشرية في التصميم والتشغيل والصيانة
الأمرالمقلق الأخر لحد بعيد هنا في تصميم سد النهضة هو أن : أثيوبيا اختارت لسد النهضة نفس عامل السلامة الخاص بسد الروصيرص والبالغ 1.5 ، بينما "الفيضان الكسري" ( أي الأنطلاق الفجائي) لسد النهضة والبالغ أكثر من 51 مليون "فدان- قدم" من المياه هو 10 مرات أكبر من الفيضان الكسري لسد الروصيرص!! فَأَيُّ الْفَرِيقَيْنِ أَحَقُّ بِالْأَمْنِ ۖ إِن كُنتُمْ تَعْلَمُونَ (الأنعام 81) كل ذلك دون أن تتبني معه "هامش الأمان" الذي أضيف لسد الروصيرص عند بنائه في الستينات تحسبا لتعليته اللاحقة والمتمثل في زيادة عدد بوابات السد العلياHigh Level Sluice Gates)
تصميم سد النهضة بين المقاربات القطعية والأحتمالية:
من الواضح هنا اذا أن أثيوبيا اعتمدت "الفيضان التصميمي للمفيض" (SDF) تجريبياEmpirically) ، أي أخذا بالمقاربة الهيدروليكية القطعية Deterministic Approach) (لا بالمقاربة الهيدرولوجية الأحتمالية ) واستقاء ذلك من بيانات النيل الأزرق لسد الروصيرص ومن قبله سد سنار ، حيث كان المهندس الأستشاري وقتها (شركتي الأكساندر جب وأندرية كوين وجين بلير) قد اختار 15000م3في الثانية أيضا من بيانات خزان سنار ليحتوي متوسط تصريف الفيضان السنوي في الدمازين ، اي ما يعادل (1.5) مرة حجم أعلي تصريف( ل10 أيام من الفيضانات) في 47 عاما في الروصيرص حسب تصريف فيضان عام 1946 البالغ 10800 م3 في الثانية ، لكن لما كان هناك تخوف من التأثيرعلي المدي البعيد لتربة الأساس السوداء عند الروصيرص (Black Cotton Soil) علي استقرار سد الروصيرص (Dam Stability) فقد: تم اختيار1.3 "كعامل سلامة" (ٍSafety Factor, SF) للأجزاء خلف السد ، ( SF= Min Strength/Max Stress) و1.5 "كعامل سلامة" للأجزاء أمام السد (D/S) ، وهذا يعطي "هامش أمان" (ٍSafety Marginn,SM) أمام السد بما يعادل 5000/15000أي 33 % (SM=Min Strength-Max Stress/Min Strength) ثم تم لاحقا زيادة "هامش الأمان" لسد الروصيرص عند التعلية بزيادة عدد بوابات السد العلياHigh Level Sluice Gates) ) بحيث أن كل بوابة اضافية زادت من طاقة اطلاق الفيضانات ب (1548) م3 في الثانية المقاربات الهيدروليكية القطعية للتصاميم الهندسية (Deterministic Apprach) التي تبنتها أثيوبيا كما رأينا عاليه تعالج المخاطر الطبيعية تجريبيا، من خلال "عامل السلامة" ، لكن مثل هذه المقاربات لا تعطي أية فكرة عن مدى سلامة تصميم السد مثلا ، وفي كثير من الأحيان تتجاهل كلا من : عدم اليقين (Uncertaities ) والتفاوت والمتغيرات في: o خصائص مواد البناء، o وفي الأحمال، o وفي ظروف التشغيل الخ… وبالنسبة لسد عظيم المخاطر كسد النهضة ، فأن هناك حاجة ماسة إلى تقييم أكثر دقة للحد من المخاطر (Risk) و عدم اليقين (Uncertainty) وزيادة الموثوقية (Reliability)، وهو أمر لا يمكن أن يتم الا من خلال الأساليب الإحصائية والاحتمالية الصارمة (على أساس نظرية الموثوقية (Reliability Theory) ، وتحليل العشوائية (Stochastic Analysis) ، ونظرية القرارات ((Decision Theory ، واساليب المحاكاة (Simulation) الخ… وهي أساليب طالما تم استخدامها بنجاح فائق في هندسة الإنتاج، ونظرية المعلومات والاتصالات والطائرات والمفاعلات النووية و في قوة التصاميم الهيكلية للأبراج، الخ…
فالطرق العشوائية (Stochastic Methods) تسمح بتقييم كلا من التقلبات الطبيعية وعدم اليقين، لتعطي -- بدلا من "رقم واحد" —"توزيع احتمالي" (Probability Distribution) و المقاربة الهيدرولوجية المعتمدة على النهح (أو النمذجة) الإحصائية- الأحتمالية Stochastic (Statistical & Probabilistic/ ، تأخذ في الاعتبار العديد من الشكوك وعدم اليقين الغالب في الطبيعة كأساس لتحديد حجم "الفيضان التصميمي للمفيض" Spillway Design Flood) (كما في حالة تحديد معدل الجريان السطحي الأقصى (أي الفيضان) من مستجمعات المياه ،وكما فعل المكتب الأستشاري للروصيرص International Panel on Flood Discharges for Roseiresالمكلف من قبل البنك الدولي الذي اعتبر ان تصريف m3/s)15,000) الذي اعتمده المهندس الأستشاري" للفيضان التصميمي لمفيض الروصيرص متدن للغاية ، خاصة مع وجود جسور ترابية طويلة ، اذ أن حدوث علو الماء للجسم الخرساني للسد أو لأجنحته (Overtopping) سيكون كارثيا، وقام بتقدير "أقصى فيضان محتمل " علي أساس (PMF=18,750 m3/s) ، بدلا من (m3/s 13,500) الذي اختاره المهندس الأستشاري (قارن مع PMF= 38,750 m3/s "الذي اختارته أثيوبيا كتصريف لأقصى فيضان محتمل) واعتمد المكتب الأستشاري للروصيرص الفيضان التصميمي للمفيض (Spillways Design Flood / Capacity) علي أساس (17,350 m3/s)، بدلا من (m3/s 15,000) ، الرقم المختار من قبل المهندس الأستشاري، وحينها بدأ لظاهر العيان وكأنما قد اسدل الستار علي عملية اختيار الفيضان الأكثر أهمية لتصميم وسلامة سد الروصيرص! لكن في الواقع هناك درجة عالية من عدم اليقين (Uncertainty) مرتبطة بتقدير "الحد الأقصى المحتمل للفيضانات" (PMF)!
"فترة العودة" السؤال الأخر المهم هنا هو "كم تبلغ احتمالية حدوث هذا الفيضان التصميمي لمفيض سد النهضة وهو سد عالي المخاطر؟-- بالمقارنة ب (0.1) % في حالة سد الروصيرص منخفض المخاطر! بمعني أخر :ماهي "فترة العودة" (Return Period,T-years) التي أعتمدتها أثيوبيا للفيضان الأقصي المحتمل(PMF)" لسد النهضة ؟ و"فترة العودة"، هي تقدير لاحتمال حدوث الفيضان، على سبيل المثال: فيضان بفترة عودة (T-years =1,000) -- كما في حالة سد الوصيرص -- لديه فرصة حدوث تعادل (1/1000) أو (0.1 ) % وفيضان بفترة عودة=10,000) (T – years لديه فرصة حدوث تعادل (0.01 %) ، وهذا يعني أن في المتوسط يحدث مثل هذا الفيضان مرة واحدة في كل 10,000 سنة ! ولكن قد يحدث في أي وقت وقد لا يحدث على الاطلاق! وتعبير "فترة العودة"، هو قياس إحصائي مبني عادة على بيانات تاريخية تدل على متوسط فترة تكرار الفيضان على مدى فترة طويلة من الزمن، وعادة ما يستخدم لتحليل "المخاطر" (Risk) ، على سبيل المثال أن يقررمتخذ لقرار: ما إذا كان ينبغي أن يسمح لمشروع (كسد النهضة) أن يمضي قدما في منطقة خطر معين (كالخطرالزلزالي في منطقة الدمازين) ، أو كما هو الحال هنا، في تصميم سد قادر علي على الصمود أما فيضان بفترة عودة معينة علما أن السودان اختارT-years=1000 –years لسد الروصيرص باعتبار أن سد الروصيرص منخفض المخاطر أما في الخزانات عالية المخاطر كسد النهضة، فكلا من "فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين (USA Corps of Engineers) و"المعهد الأمريكي للمهندسين المدنيين" يوصيان : باستخدام (PMF 0.5 T-years to ) اذا كان "حدوث علو " للسد ، هو أمر مقبول ، والا: " عندما يكون حجم السد كبيرا، ومستوى المخاطر ينطوي على توقع هلاك العديد من المجتمعات البشرية، والإتلاف المفرط للممتلكات أو الزراعة أو الصناعة" -- كما هو دون شك الحال في مخاطر سد النهضة-- "فينبغي -- كمعيار عام -- استخدم الفيضان الأقصي المحتمل (PMF) ، كفيضان تصميمي للمفيض" أثيوبيا تكون اذا قد خالفت هذه التوصية باختيارها الفيضان التصميي لخزان سنار (Sennar Reservoir Design Flood!) والبالغ 15000م3 في الثانية ، بدلا من اعتمادها لسد النهضة الفيضان الأقصي المحتمل (PMF) الذي رست عليه أخيرا وهو 38750 م3 كفيضان تصميمي للمفيض (Spillway Design Flood, SDF)وفق توصية كلا من "فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين و"المعهد الأمريكي للمهندسين المدنيين"!!
خطورة هذا الأمر هي أن الفيضان التصميمي للمفيض – كما أشرنا عاليه - هو الفيضان الأكثر أهمية لتصميم السد وهوالذي يأمن سلامة البناء عند حدوث علوالماء (Overtopping) للجسم الخرساني للسد وأجنحته!
الفيضان التصميمي للخزان":
السؤال الأخر هنا والذي لم يتطرق اليه احد البتة رغم أهميته القصوي هو: ما هو الفيضان التصميمي للخزان (Reservoir Design Flood--RDF) ،أي الفيضان الذي اعتمدته أثيوبيا لحماية المرافق السودانية والمصرية من اضرار السد ؟ وعليه كيف يكون باب التفاوض حول تصميم السد قد أَطْبَقَ وأَزْلَجَ ولم ترد للمراقبين أية اشارة طوال الخمس سنوات الماضية عن حجم هذا الفيضان!! فهل يملك القائل "باغلاق باب التفاوض حول تصميم السد " أن يرفدنا بالأجابة علي هذا السؤال؟
النقلة المعرفية من الهيدرولوجيا الكلاسيكية الي “الهيدرولوجيا الجديدة وانعكاس ذلك علي تصميم سد النهضة:
فهم الهيدرولوجيا(علم المياه المؤسس علي كثير من الأحصائيات ونظرية الأحتمالات) أمر حيوي لجعل السدود آمنة والتحليل الهيدرولوجي من المستلزمات الرئيسية للدراسات الهيدروليكية (علم دراسة السوائل المتحركة والتي تعتمد في الغالب على وسائط قطعية) وفي دراسة حديثة لهذا الباحث (بعنوان: "جدلية الهوية النيلية للسودان وأبعادها السياسية والفنية والقانونية: دولة مصب أو عبور فقط -- أم دولة “منبع؟” ، واذا كم حجم اسهامها في مياه النيل ؟") تم فيها حساب اسهام السودان المعتبر في مياه النيل—والمقدر ب 25 مليار م3 ، حتي بعد فصل الجنوب ، علي عكس ما يعتقد الكثرون في انعدام اسهامه – وفيها تم تعريف "الهيدرولوجيا الجديدة" (Modern Hydrology) والتي صححت مفاهيم "الهيدرولوجيا الكلاسيكية" (Classic Hydrology) وتصطحب معها ما تجاهلته الأخيرة ،وهو أمر أصبح ممكنا بسبب الطفرة التي حدثت في المعارف المائية نتيجة للتطورات العلمية الكبري التي طالت علوم الأرصاد والفضاء والكمبيوتر والأتصالات في الخمسين سنة الأخيرة ، فمثلا : يتبني الجانب الكمي من"الهيدرولوجيا الكلاسيكية" (Quantitative Hydrology) فرضية أن الجريان السطحي المباشر (Direct Runoff or Precipitation Excess ) ،يتكون حصريا من الجريان البري السطحي (“Overland Flow, RS ) ، كما أن الهيدرولوجيا الكلاسيكية تفترض أن قياسات المناسيب المائية والأيرادات ، صالحة احصائيا (Statistically Valid)، لأنها نتاج ظروف طبيعية ثابتة—علي المدي البعيد—فبهذا مثلا قال هيرست (Harold Hurst) في دراسته الشهيرة "السعة التخزينية طويلة الأجل للخزانات" عام 1951 فيما عرف لاحقا ب “”The Hurst Phenomenon"
بينما القراءة الدقيقة للهيدرولوجيا الجديدة“تقول:
أن حساب اسهامات الدول المبني علي فرضية أن الجريان السطحي المباشر (Direct Runoff or Precipitation Excess ) ، يتكون حصريا من الجريان البري السطحي (“(Overland Flow, RS يعطي فكرة خاطئة عن حجم اسهام الدول في مياه النهر ،كما في حالة السودان مع نهر النيل ، وذلك لأغفاله العنصرين الأخرين في معادلة الأيراد النهري وهما: التيارات المائية الجانبية التي تتحرك بصورة أفقية تحت سطح الأرض في الجزء غير المشبع من التربة حتى دخولها مجري النهر (”Interflow” or “Subsurface Runoff”, RI) و"الدفق القاعدي (Base Flow or Groundwater Runoff , RG )، الدفق القاعدي(Base Flow) يأتي من المياه الجوفية والتخزين تحت السطحي ( Subsurface Storage) والبحيرات، بحيث أنه: في التدفق العالي (فترة الوفرة المائية) ، فان التصريف النهري يعادل "الدفق القاعدي + التدفق السريع ("Quick Flow" والذي يمثل استجابة الحوض المباشرة للأمطار) أما في التدفق المنخفض (فترة الشحة المائية)، فيشكل الدفق القاعدي العنصر الأكثر أهمية حتي ليكاد التصريف النهربمجمله يأتي من الدفق القاعدي!
وهكذا يتم تجاهل الدفق القاعدي في الهيدرولوجيا الكلاسيكية رغم أن أحد أهم أهداف تنظيم تدفق مياه النهر ((Stream Flow Regulation، هو زيادة حجم هذا الدفق القاعدي والمعول عليه في رفد مياه النهر لأنجاز مهامه الرسالية في الوصول الي البحر، وفي حالة نهر النيل ، فان هذا "الدفق القاعدي" و"التيارات الجانبية" هما مسوغ شرعنة اسهامات السودان الكبري في رفد مياه النيل ،والسودان – بشقيه — يمثل الأقليم الذي يضم بين جوانحه أكبر مساحات مستجمع مياه النيل (Nile Catchment)
أما الشق الثاني من فرضية "الهيدرولوجيا الكلاسيكية" الخاصة بالجريان السطحي المباشر ،فذو أهمية كبري لأختيارالفيضان الأقصي المحتمل (PMF) وبالتالي الفيضان التصميمي للمفيض (Spillway Design Flood, SDF) هنا تقول الهيدرولوجيا الجديدة أن البيانات السابقة لتصريف النهر أصبحت غير موثوق بها ، وذلك بسبب: التدخلات البشرية وتأثيرها علي الأنسياب المائي التغييرات في خصائص مستجمعات المياه (Watersheds) الترسيب الطمي في الخزانات التغييرات في النهر والتي قد تشمل تحويل تدفق النهر داخل (أوخارج) الحوض (كما عمدت الي ذلك أثيوبيا ) التغييرات في استخدامات الأرض وفي الغطاء النباتي ، الناجمة عن إزالة الغابات الخ. تغير الأنماط المناخية الطفرات المتواترة في قدرات الأستفادة من الأمكانات الجديدة في مجالات العلوم والتكنولوجيا وعلوم الحاسوب ، التطورات العلمية والنقلات النوعية في مجال علم المائيات ، كالركون الي "نهج مستجمعات المياه" (Watershed Approach) في معالجة مشكلة الفيضانات، فمثلا:
نتيجة لكل ما سبق ،
لم يعد مقبولا في تصميم أنظمة الدفاع ضد الفيضانات ، تأسيسها على حدث (تصميمي) واحد Single Design Event ) ، كما فعلت أثيوبيا بتبنيها الفيضان التصميي لخزان سنار والبالغ 15000م3 في الثانية ، بل ولا حتي الفيضان الأقصي المحتمل (PMF) الذي رست عليه أخيرا وهو 38750 م3 ولم تتبناه كفيضان تصميمي للمفيض اذ ينبغي --وفق "نهج مستجمعات المياه" --- تقييم حساسية التصميم لمعدلات دفق أعلي من الدفق المستخدم في التصميم (Design Flow)، مع الأخذ في الحساب التغيرات المناخية والتغيرات في استخدام الأراضي، بمعني أنه ينبغي - اضافة "عامل هراء" (Fudge Factor) بنسبة 20 ٪ للتغيرات المناخية في ذروة الفيضانات الأكثر من 50 عاما، وهو ما لم تفعله أثيوبيا!
مفيضات سد النهضة: لسد النهضة ورديفه السروجي ثلاثة مفيضات (Spillways) لكن ليس فيها بوابات (فتحات) تحكم عليا (High Level Sluice Gates) الا في المفيض الأساسي والذي يدار ب ست بوابات نجمية (Radial Sluice Gates) تصريف كل منهما 2450 م3 في الثانية ليبلغ اجمالي تصريف المفيض الرئيسي 15,000 م3 في الثانية في المفاضات الثلاثية الأخيرة يبدو أن دول الأحباس السفلي كانت أكثر قلقا حول حجم المياه الواصلة اليهم عن قلقهاعلي سلامة السد! ففي "وثيقة الخرطوم"في ديسمبر 2015 ، تم اقتراح زيادة بوابات التحكم السفلي (Low Level Sluice Gates من 2 الي 4) ، لكن حتي هنا لم تستجيب أثيوبيا لقلق دول الأحباس السفلي ، فرفضت اقتراحهم ، بينما هي حصريا تظل تتحكم في كل البوابات وقواعد تشغيل الفيضان، أي ال Reservoir Operating Rules-ROR!)! ولو كان قلق دول الأحباس السفلي منصبا حول سلامة السد لرأوا ان أرخص وسيلة لزيادة "هامش سلامة" سد النهضة (Safety Margin) هي زياة حجم الفيضان التصميمي (Design Flood من خلال زيادة عدد بوابات التحكم العليا كما فعل السودان مع سد الروصيرص ، فمثلا اضافة فتحتين للمفيض سعة كلا منهما 2450 م3في الثانية سيرفع الفيضان التصميمي (Design Flood) من 15000 م3في الثانية الي 19900 م3في الثانية إ
تقدير الأحمال الواقعة علي السد عند التصميم: ومن نافلة القول أنه كثيرا ما يتم تصميم السدود بمعرفة جزئية فقط (Partial Knowledge) لظروف السد وخواص موقعه وأساسه، ولا شك أن هذا ينطبق علي سد النهضة لأبعد الحدود !، وفق ما أوردناه عن السد في الحلقات السابقة من هذه الدراسة وهو أمر يتسبب عادة في عواقب وخيمة لاحقا: وكمثال لهذه المعرفة الجزئية ما يختص بالأحمال الواقعة علي السدود الثقلية (Gravity Dams Loads كسد النهضة ) التي ينظر فيها عند التصميم،ومنها: "حمل رفع المياه العلوي: "فحمل رفع المياه العلوي" (Uplift Load) ، هو حمل ليس مفهوما حجمه بالكامل ، غير أن رفع المياه العلوي المفرط ينجم عادة من عدم كفاية مراقبة التسرب و يفترض أنه يتغير بشكل خطي، ولكن لا يمكن تحديده بدقة. وتستخدم طريقة "تحليل العناصر المحدودة" (Finite Element Analysis-FEA) لحساب ضغط الارتفاع تحت السد والسؤال هنا اذا هو: كيف تم تقدير (تقيم) "حمل رفع المياه العلوي"لسد النهضة ؟ فهل يستطيع صاحب مقولة "باب التفاوض حول تصميم السد قد أَوْصَدَ " أن يرفدنا بالأجابة علي هذا السؤال؟
حمل الزلزال: ومن الأحمال الأخري أيضا الواقعة علي السدود الثقلية (Gravity Dams Loads كسد النهضة ) التي ينظر فيها عند التصميم، "حمل الزلزال" (Earthquake Load) وهو حمل في غاية الأهمية ولكنه غير مفهوم تماما! وفي دراسة للبنك الدولي عام 1990شملت 49 سدا وجدوا أن أكثر من ثلاثة أرباع تلك السدود واجهت مشاكل جيولوجية غير متوقعة كالزلازل ، والزلازل بصفة خاصة هنا تمثل تهديدا حقيقيا للسدود الجاذبية (Gravity Dams) كسد النهضة ففي عام 1980 يعتقد أن 5 خزانات من أصل 9 في شبه الجزيرة الهندية قدح ملأها الأول بالمياه زناد الزلازل، وفيما يقارب 10 من السدود في الجزائر، والهند، وسد كاتسي ( Katse) في زامبيا (عام 1995) حيث التوازن التكتوني دقيق وهش ، أطلق أول ملء للخزان أيضا عقال الزلازل و"السدود الكبيرة في المناطق الجبلية تجهد القشرة الأرضية، ووجود مثل هذه السدود في منطقة نشطة تكتونيا (وغير مستقرة) كمنطقة "الصدع الأفريقي العظيم" يجعلها تشكل خطرا حقيقيا ... لأفريقيا أكبر من خطر تغير المناخ "(وفق شهادة بروفيسور كريس Hartnady من جامعة كيب تاون، لقناة بي بي سي، عام 1995) وأخطر ما في الأمر هنا هو أن الزلازل تحدث أحيانا في مناطق كان يعتقد في السابق أنها غير نشطة زلزاليا وفي هذا رد كاف علي الذين يزعمون أن سد النهضة بعيد عن منال الزلازل! وبصفة عامة، فان "فترة العودة"، "للزلزال الأقوي مصداقية" (Max Credible Earthquake –MCE) بالنسبة للسدود الهامة هي T-year=500-1000 عاما، هذا يعني أن في المتوسط يحدث مثل هذا الزلزال مرة واحدة في كل 500-1000 سنة و قد يحدث في أي وقت ! ولكن "فترة العودة"، لمثل هذه الزلزال الأقوي مصداقية أقصر من ذلك (من ال500-1000 سنة) على طول الصدوع الزلزالية الرئيسية كالصدع الأفريقي! وهناك أيضا "النشاط الزلزالي المستحدث بسبب الخزان” (“Reservoir-induced Seismicity-RIS) والذي تتضمن مخاطره: o خرق السد o انزلاق محطة توليد القدرة ( Power House) بعيدا عن مرساة (مثبت) قناة ضبط جريان الماء(Penstock Anchor) o انزلاقات أرضية تدفع بتدحرج صخور تحدث اضرارا بالسد وبمعدات التحكم في بواباته وقد أسهم مثل هذا النشاط الزلزالي في الماضي في واحدة من أكبر كوارث السدود فتكا في العالم، اذ أدي الي علو المياه لذروة سد فيونت (Vaiont) في جبال الألب الإيطالية في عام 1963مما ترتب عنه مقتل 2,600 شخص وعليه هل يستطيع صاحب مقولة "باب التفاوض حول تصميم السد قد أَوْصَدَ" ، أن يطلع خبراءالمياه في السودان عن: ما هي أحكام التحسب (الأستشرافي?(Anticipatory Provisions) التي اعتمدت عند سد النهضة لمقابلة لمتطلبات التصميمية لحمل الزلازل وكيف تم تقدير حمل الزلازل عند تصميم سد النهضة وهل تم في مرحلة التخطيط لسد النهضة اجراء "تقييم المخاطر" (Risk Assessment) للظاهرة الزلزالية ، أو للنشاط الزلزالي المستحدث بسبب الخزان (Reservoir-Induced Seismic Activity--RIS، بما في ذلك استخدام الطريقة الديناميكية "للعناصر المحدودة" (فيمDynamic Finite Elements Method ) لتحليل الاستجابة الزلزالية؟
علما – كما أشرنا عاليه - بجثامة الخطر الكارثي للسودان ومصرمن سد النهضة والذي يتمثل في الأنطلاق الفجائي لأكثر من 51 مليون "فدان- قدم" من المياه تجتاح دول الأحباس السفلي في حالة انهيار السد لا قدر الله! (سنخصص لهذا الأمر لاحقا حلقة حصرية ان شاء الله)
"عدم اليقين" (Uncertainty) يصف ظواهر غير قابلة للقياس وغير متكررة ، أي عمليات عشوائية وغير ثابتة (Stationary Stochastic Process) ، وقد تكون: هيدرولوجية، كتدفق المجاري المائية، و هطول الأمطار وكالمعلمات (Parameters)المرتبطة بتقدير الفيضان التصميمي(Design Flood) الخ… أو هيدروليكية، كالتفاوت في المواد أو أخطاء النمذجة، على سبيل المثال استخدام معادلة مانينغ (Manning Equation) لوصف جريان مائي غير مضطرد وغير ثابت(Unsteady & Non-uniform Flow)، وقد تكون: هيكلية كالتعرية أو التشبع بالمياه وفقدان استقرار التربة الخ
عدم اليقين في تصميم المنشآت الهيدروليكية: تصميم المنشآت الهيدروليكية يستند على معايير معروفة بدرجات متفاوتة من "عدم اليقين. "بعضها – كالجريان النهري - يتبدل مع الوقت وذو نزعة واضحة ، و له تأثيرات حاسمة على المنشئات الهيدروليكية كالسد: فالتصريف النهري الأقصي (المتوقع) -- علي سبيل المثال - يحدد حجم المفيض المطلوب والسعة التحويلية Diversion Capacity)) وحجم إنتاج الطاقة وحتى وقت قريب، كان يعتقد أن التصريف النهري مستقر نسبيا على المدى الطويل لكن الأن يعتقد أنه يتأثر بتغير المناخ وذو نزعة توجهة على المدى الطويل، لكن، حجم ذلك التوجه من الصعب تحديده.
السؤال هنا هو: كيف تم تقييم عناصر عدم اليقين المتعلق بالتصاميم الهيدرولوجية؟(Hydrologic Uncertaities) كالألتباسات الهيدرولوجية بشأن عمليات تدفق المجاري المائية(Stream Flow ) ، وعدم التيقن المرتبط بالظواهر الطبيعية وعدم اليقين المرتبط بالنموذج المستخدم في التحليل وبمعلماته (Model Parameters) الخ
وكيف تم تقييم عناصر عدم اليقين (أو الأخفاق) الهيدروليكي (Hydraulic Uncertainties) فيما يختص : بالتصرف المائي التصميمي (Design Discharges) المستخدم في بناء السد أو بنجاعة النموذج التحليلي المستخدم ، فعلي سبيل المثال فان جريان المياه عبر المنشئات الهيدروليكية كالسد(كما في حالة التدفقات الخارجة من بوابات السد أو موجات الفيضان او الفيضان الناجم عن انهيار السد) هو انسياب (أوتدفق) متقلب وغير ثابت (أي خصائص التدفق تتغير مع الوقت (Unsteady Flow وغير منتظم (Non- uniform) أي متوسط سرعة المياه تتفاوت في قطاعات المجري العرضية المتعاقبة ) ولا يمكن توصيفه الا من خلال معادلات سنت فنانت(St. Venant equations) للمياه الضحلة بينما معادلات مانق وشذي (Manning- Chezy) لا تمثل بصورة صادقة الدفق المائي المتقلب وغير المنتظم (Unsteady Non-Uniform Flow) عبر السد وكيف تم تقييم عناصر عدم اليقين (أو الأخفاق ) الهيكلي (Structural Uncertainties) على سبيل المثال الناجم عن تشبع التربة بالمياه وفقدانها لأستقرارها(Loss of Soil Stability)، أو فشلها الهيدروليكي
المخاطر: "المخاطر"(Risk، علي عكس "عدم اليقين") تصف ظواهرمتكررة وقابلة للقياس ، (كالمخاطر الطبيعية مثل الفيضانات والزلازل وانهيار السد) وهي عمليات عشوائية لكن ثابتة (Stationary Stochastic Process)
المخاطر المرتبطة بصميم المنشآت الهيدروليكية:
وكمثال لمخاطر المشروع المحتملة المرتبطة ببناء السد ، هناك عدم كفاية تحقيقات الموقع وعدم كفاية التصميم والتأثيرات علي النظم الهيدرولوجية و الهيدروليكية والجيومورفولوجية ، بما في ذلك : التاثيرات علي كمية المياه وجودتها، والتغييرات في المياه الجوفية (مثلا من خلال التسربSeepage) والتأثيرات علي نظام القشرة الأرضية (Crustal System) مثل التدهور في اسفل النهر(أمام السد ، كالتآكل نتيجة نقاء المياه والتعرية الضفية (Shoreline Erosion) بل وحتي: قدح زناد الزلازل في منطقة نشطة تكتونيا وليست ببعيدة عن الصدع الأفريقي العظيم (Great African Rift) وعادة الأمر يتطلب اجراء"تقييم للمخاطر" (Risk Assessment) في مرحلة التخطيط للسد ، وأثيوبيا لم تزعم أبدا أنها أجرت مثل ذلك التقييم الأساسي لكل أو بعض المخاطر وفق المنهجية العلمية المعروفه للجميع!!
يتبع ان شاء الله
****** بروفسير قريش مهندس مستشار و خبير اقتصادي دولي في مجالات المياه والنقل والطاقة والتصنيع، بجانب خبرته في مفاوضات نقل التكنولوجيا وتوطينها و في مفاوضات نزاعات المياه الدولية واقتسامها وقوانين المياه الدولية بروفسير قريش حائزعلي الدكتوراه الأولي له (Summa Cum Laude) من جامعة كولمبيا الأمريكية في هندسة النظم الصناعية والنقل والتي أتم أبحاثها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا M.I.T)) حيث عمل زميلا في "مركز الدراسات الهندسية المتقدمة" بالمعهد، وحيث قام بوضع مواصفات تصميمية أولية لطائرتين تفيان بمتطلبات الدول النامية مع الأختبار الناجح للطائرين علي شبكات طيران الدول النامية من خلال أساليب المحاكاة الحاسوبية الرياضية وتفوقهما علي الطائرات المعروضة في الأسواق ، وهو أيضا حائز علي ماجستير الفلسفة (M.Phil) بتخصص في التخطيط الاقتصادي والاقتصاد الصناعي من نفس الجامعة و حيث انتخب عضوا في" الجمعية الشرفية للمهندسين الأمريكيين" (Tau Beta Pi ) ورشح في نفس السنة للقائمة العالمية للمهندسين الأشهر (Who's Who) بروفسير قريش حائز أيضا علي دكتوراة ثانية من جامعة مينيسوتا الأمريكية في موارد المياة بتخصص في الهيدرولوجيا وعلم السوائل المتحركة (الهيدروليكا)، وعلي ماجستير إدارة الأعمال من جامعة يوتاه الأمريكية بتخصص اقتصاد وبحوث العمليات، بجانب حصوله علي شهادة في النقل الجوي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (M.I.T) و علي شهادة في "العلوم والتكنولوجيا والتنمية" من جامعة كورنيل الأمريكية وفي جانب السيرة العلمية العملية، فقد عمل بروفسير قريش كمساعد باحث بجامعة ولاية يوتاه الأمريكية ، ثم باحث أول بالمجلس القومي للبحوث ومحاضر غير متفرغ بجامعة الخرطوم وعمل بعدها كبروفيسور مشارك في جامعتي ولاية مينيسوتا الأمريكية وجامعة الملك عبد العزيزبجدة ، ومستشارا لليونسكو بباريس و مستشارا للأمم المتحدة (الأسكوا) ، وخبيرا بمنظمة الخليج للأستشارات الصناعية في الجانب المهني، بروفسير قريش هو مهندس بدرجة مستشار" في" المجلس الهندسي السوداني" وزميل في "الجمعية الهندسية السودانية" وعضو مجاز في" أكاديمية نيويورك للعلوم" ومجاز "كعضو بارز في جمعية هندسة التصنيع الأمريكية كما هو مجاز "كعضو بارز" أيضا من قبل "معهد المهندسين الصناعيين" الأمريكي وعضو مجاز من قبل "معهد الطيران والملاحة الفضائية" الأمريكي وعضو مجاز من قبل "الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين" والمعهد الأمريكي للعلوم الإدارية و الجمعية الأمريكية لضبط الجودة والمعهد البريطاني للنقل blacknims2000@hotmail.co.uk
References
1. Water Info Centre, Inc. 1973. Water Policies for the Future) 2. Gasser, M.& F.El Gamal.1994. Aswan High Dam:Lessons Learned & On-Going Research. Water Power & Dam Construction, Jan.1994 3. Egyptian Correspondence with Uganda Government, Dated Feb. 1949 4. Mays, L.1996. Water resources Handbook 5. J.K. Hunter (Consultant, Sir Alexander Gibb & Partners:”in Ahmed,A.”Recent Development in the Nile Control”, Proc. Of Instn. Civ.Eng., Paper 6102 (1960) 6. H.T. Cory, Chapter IV –Section Two--, Report on Second & Third Terms of Reference, in Egypian Government .1920. Short Summary of the Report of the Nile Projects Commission) 7. Guariso, G & D. Whittington, Implications of Ethiopian Water Development for Egypt & Sudan, Water Resources Development, Volume 3 #2) 8. " International Commission on Large Dams (ICOLD): Bulletin 59 —Dam Safety Guidelines & ICOLD) : Bulletin 99 —Dam Failures Statistical Analysis) 9. ASCE. 1996.Introduction to River Hydraulics 10. Ahmed, Abdel Aziz. 1960. An Analysis of the Study of the Storage Losses in the Nile Basin. Paper #6102, Proc. Instn. Civ. Engrs., Vol.17. 11. Allan, W. 1954. Descriptive Note on Nile Waters 12. Botkin, D. & E. Keller.1987. Environmental Studies 13. Bureau of Reclamation, 1964 14. Chaudhry, M. 1993.Open Channel Flow 15. Chow, Ven., D. Maidment & L. Mays. 1988. Applied Hydroloy 16. Class Notes on Water Resources Policies –University of Minesota, 2000 17. Cunha, L. 1977. Management & Law for Water Resources 18. Dickinson, H. & K. Wedgwood. The Nile Waters: Sudan’s Critical Resource. Water Power & Dam Construction, Jan. 1982 19. Dubler, J. and Grigg, N. 1996. ”Dam Safety Policy for Spillway Design Floods.” J. Prof. Issues Eng. Educ. Pract., 122(4), 163–169. TECHNICAL PAPERS 20. Eagleson, P.S. (1994) The evolution of modern hydrology (from watershed to continent in 30 years). Advances in Water Resources 17, 3–18. 21. El Rashid Sid Ahmed .1959. Paper on Layout of Canals & Drains
43. Hurst, H. 1944.A Short Account of the Nile Basin
44. Hurst, H. 1957. The Nile
45. H. Hurst, H. & R. Black.1955. Report on a Hydrological Investigations on How the Max Volume of the Nile Water May be Made Available For Development in Egypt & the Sudan
46. ICID. 1961.International Problems Relating to the Economic Use of River Waters
47. Jansen, P. et. al.(ed.).1971.Principles of River Engineering 48. John, P. et al Water Balance of the Blue Nile River Basin in Ethiopia 49. Koloski, J. , S. Schwarz & D. Tubbs “Geotechnical Properties of Geologic Materials, Engineering Geology in Washington, Volume 1--Washington Division of Geology and Earth Resources Bulletin 78, 1989 50. Maidment, D. 1992. Handbook of Hydrology 51. Mamak,W. 1964.River Regulation 52. Masahiro Murakami .1995. “Managing Water for Peace in the Middle East: Alternative Strategies”, 53. http://unu.edu/unupress/unupbooks/80...0.htm#Contents 54. Mays, L. 1996. Water Resources Handbook 55. MOI.1955. The Nile Waters Question 56. MOI Memo Dated 9/21/1957 57. Monenco, 1993. Stage II Feasibility Study, Main Report, Vol. 1 58. Montanari, F & J. Fink, “State Role in Water Resource Policy”, in Cohen, P. et al.Proc. Of the 4th AmericanWater Resources, 1968). 59. Morrice, H. & W. Allan. 1959. Planning for the Ultimate 60. Hydraulic Development of the Nile Valley. Proc. Instn. Civ. Engrs., Paper #6372 61. Mays, L.1996. Water resources Handbook 62. Morrice, H.”The Water of the Nile & the Future of Sudan”, Unpublished Paper, 1955 63. Nath, B.1996. General Report. Symposium on Economic & Optimum Use of Irrigation System. Pub. No.71 64. Office of Technology Assessment.1984. Wetland: Their Use & Regulation 65. Outers, P.1997.Int’l aw 66. Phillips, O.1967. Leading Cases in Constitutional & Administrative Law 67. Schumn, S. “River Metamorphosis”, J.of Hydraulic Division, Pro. Of ASCE, June 1969 68. Sebenius, J. 1984. Negotiating the Law of the Sea 69. Smith, R. “The Problem of Water Rights”,J. of Irrigation& Drainage. Proc. Of ASCE, December 1959 56. U.N. 1958. Integrated River Basin Development 70. Various MOI pamphlets, notes & publications 71. Waterbury, J.1979.Hydropolitics of the Nile 72. Waterbury, W. 1987.”Legal & Institutional Arrangements for Managing Water Resources in the Nile Basin”, Water Resources Development, Vol. 3 No. 2 73. Water Info Centre.1973. Water Policies for the Future 74. Whittington, D. & K. Haynes “Nile Water for Whom? Emerging Conflicts in Water Allocation for Agricultural Expansion in Egypt & Sudan, in Beaumont, P. & K. McLachlan (eds.). 1985. Agricultural Development in the Middle East 75. Whittington, D.,J. Waterbury & E. McClelland, Towards A New Nile Waters Agreement, in A. Dinar et al. 1995. Water Quantity/Quality Management & Conflict Resolution) World Commissions On Dams: 2000 Report 76. Zelermyer, W.1964.Introduction to Business Law: A Concepual Approach 77. H. Hurst & R. Black.1955. Report on a Hydrological Investigations on How the Max Volume of the Nile Water May be Made Available For Development in Egypt & the Sudan) MOI Memo Dated 9/21/1957). 78. Schumn, S. “River Metamorphosis”, J.of Hydraulic Division, Pro. Of ASCE, June 1969 79. Guariso, G & D. Whittington, Implications of Ethiopian Water Development for Egypt & Sudan, Water Resources Development, Volume 3 #2. 80. Dubler, J. and Grigg, N. 1996. ”Dam Safety Policy for Spillway Design Floods.” J. Prof. Issues Eng. Educ. Pract., 122(4), 163–169. TECHNICAL PAPERS Volume of the Nile Water May be Made Available For Development in Egypt & the Sudan) MOI Memo Dated 9/21/1957 81. J.K. Hunter (Consultant, Sir Alexander Gibb & Partners:”in Ahmed,A.”Recent Development in the Nile Control”, Proc. Of Instn. Civ.Eng., Paper 6102 (1960 82. الرشيد سيد أحمد 1959 مشكلة مياه النيل 83. الرشيد سيد أحمد 1960 ايراد نهر النيل من مصادره المختلفة 84. الرشيد سيد أحمد 1962 وصف لحوض النيل
