The Mississippi River System: Engineering Feats and Its Impact on U.S. Water Management

إن نظام نهر ميسيسيبي هو أكثر الطرق المهيمنة في أمريكا الشمالية، حيث يصرف جميع أو جزء من 31 ولاية أمريكية ومقاطعتين كنديتين، ويغطي مستجمع مياهه حوالي 1.5 مليون ميل مربع، مما يجعله أكبر حوض استنزاف في العالم، وقد شكل النهر، على مدى قرون، جغرافيا واقتصادا وأنماط استيطانية، وهو ما لا يزال اليوم شعارا حيويا للتجارة والزراعة والتلوث في المياه البلدية.

رسوم هندسية لنهر ميسيسيبي

The Levee System: A Foundation of Flood Control

إن نظام الليفي على طول نهر ميسيسيبي هو من أكبر مشاريع الهندسة المدنية في تاريخ البشرية، حيث هبط آلاف الأميال على طول الجذع الرئيسي وثبوتاته، وصممت هذه المراكب الأرضية لاحتواء مياه الفيضانات وحماية المجتمعات المحلية المتاخمة والأراضي الزراعية، وبدأ نظام الليفي الحديث يتشكل بعد الفيضان الكبير الذي أصاب مسيسيبي عام 1927، والذي أدى إلى تدمير 000 27 ميل مربع.

واليوم، يشمل مشروع نهر ميسيسيبي وتريببوتات أكثر من 200 2 ميل من الليفيات، والفيضانات، وفيضانات. وتُصمم هياكلها لمواجهة أحداث الفيضانات الكبيرة، ويستهدف العديد منها معالجة التدفقات التي تتجاوز 1.5 مليون قدم مكعب في الثانية ، وتُرصد وتُعزز الثقبات باستمرار، مع حدوث زيادة دورية في استيفاء المعايير المتطورة.

هيكل التحكم في النهر القديم: إدارة دورة النهر

ربما أكثر قطعة من البنية التحتية أهمية في نهر ميسيسيبي هي هيكل التحكم بالنهر القديم، وموجود في وسط لويزيانا، ومجمع السدود والأقفال والقنوات ينظّم تدفق المياه بين نهر ميسيسيبي ونهر أتشافالايا، والهيكل موجود لأن نهر ميسيسيبي لديه ميل طبيعي لنقل مساره إلى مهبط تيار نسيبي

وقد اكتمل هيكل التحكم في النهر القديم في عام 1963، وقد تم تشغيله منذ ذلك الحين من قبل فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين. ويحافظ على تقسيم معار بعناية: 70 في المائة من التدفق المشترك يهبط في ميسيسيبي، و30 في المائة يهبط على هيكل التعزيزات الفرعية .

قفل الملاحة والسدود: التمكين التجاري

وتدار المسافات العليا لنهر ميسيسيبي من خلال سلسلة من 29 قفل وسدود تمتد من مينيبوليس إلى سانت لويس، وقد بنيت هذه الهياكل أساسا للحفاظ على عمق القناة الملاحية الأدنى الذي يبلغ تسعة أقدام، مما يسمح للقضبان بالتحرك بحرية بين أعالي وأقسام النهر، وقد تم بناء النظام إلى حد كبير بين عمق عام 1930 وعام 1940، مع جهود التحديث اللاحقة.

(أ) نظام الملاحة يُعالج ما يقدر بـ 175 مليون طن من البضائع سنوياً ، بما في ذلك الحبوب والفحم ومنتجات النفط والمواد الكيميائية ومواد البناء، والقيمة الاقتصادية لهذه التجارة المولدة بالمياه هائلة، ويزيد استخدام الموائل الخام كفاءة الوقود بدرجة كبيرة من السكك الحديدية أو الشاحنات، ويقلل من تكاليف النقل وانبعاثات الكربون، غير أن الأقفال والسدود تقطع أيضاً عمليات النقل الطبيعي، ويغير الهجرة الرسوبية.

الفيضانات والمسارات: تخفيف الضغط

وفيما وراء الكوابيس، يشمل نظام مراقبة الفيضانات في نهر ميسيسيبي عدة ممرات هندسية ومسارات مصممة لتحويل المياه الزائدة عن المناطق المأهولة بالسكان خلال الأحداث المتطرفة، وكان طريق بونيت كاري سبيل، الذي يقع على بعد نحو 30 ميلا من نيو أورليانز، واحدا من أهمها، وقد تم إنجازه في عام 1931، وهو يتألف من 000 7 قدم في حين يمكن فتح ليك ليك ليك ليو 199.

Other notable floodways include the Morganza Floodway, which diverts water into the Atchafalaya Basin, and the Birds Point-New Madrid Floodway, which directs water into agricultural lands in Missouri. The floodways are designed to operate only during the most severe flood events, sacrificing farmland and other low-value areas to protect major population infrastructure affected.

الأثر على إدارة المياه

إمدادات المياه للزراعة والصناعة

ويزود نظام نهر ميسيسيبي مياه الشرب إلى ما يقدر بـ 18 مليون شخص في أنحاء الولايات المتحدة الوسطى، وتستمد محطات معالجة المياه البلدية على امتداد النهر من تدفقه، وتعتمد على حجم النهر الهائل لتقليل الملوثات والحفاظ على نوعية المياه، وبالنسبة لمدن مثل نيو أورليانز وميمفيس وسانت لويس ومينيابليس، فإن النهر هو المصدر الرئيسي أو الحصري للمياه الصالحة للشرب.

الزراعة هي أكبر مستخدم للمياه من نظام نهر ميسيسيبي، حيث إن ارتفاع عدد المناطق الساحلية في منطقة ميسيسيبي، ومتوسط المياه الجوفية المرتفعة في منطقة أركانساس، وميسيسيبي، ولويسيا، وميسوري، يدعم إنتاج الأرز، والفول الصويا، والذرة، والقطن.

إدارة المخاطر المتعلقة بالفيضانات والسياسات

نظام مراقبة الفيضانات في نهر ميسيسيبي وضع بشكل أساسي سياسة إدارة المياه في الولايات المتحدة، وقد استثمرت الحكومة الاتحادية، في المقام الأول من خلال فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين، أكثر من 13 بليون دولار في البنية التحتية للفيضانات على طول منطقة ميسيسيبي وثديثها، مما حال دون حدوث أضرار تراكمية تقدر بمبلغ 800 بليون دولار منذ تواتر عام 1920، غير أن النظام يخلق أيضا مخاطر أخلاقية:

(ب) برنامج التأمين الوطني للفيضانات، الذي تديره الوكالة الاتحادية لإدارة الطوارئ، يعمل بالاقتران مع الجرافات لإدارة مخاطر الفيضانات .() والفوائد في المناطق المحمية بالفلور مؤهلة لخفض معدلات التأمين، ولكن النظام يتطلب أن تستوفي كثافة الليف معايير محددة لإصدار الشهادات، ويحتاج الكثير من الليف في جميع أنحاء البلد إلى رفع مستوى إدارة المخاطر قبل الوضع المسقط.

إدارة الرواسب وفقدان الأراضي

ويحمل نهر ميسيسيبي ما يقدر بـ 200 مليون طن من الرواسب إلى خليج المكسيك كل عام، ومن الناحية التاريخية، قام هذا الرواسب ببناء وصيانة دلتا نهر ميسيسيبي، مما أدى إلى نشوء أرض جديدة وأراض رطبة، غير أن بناء الجذام والسدود قد أدى إلى تغيير جذري في توزيع الرواسب.

(الساحل (لويزيانا يفقد مساحة أرضية تعادل حقل كرة القدم كل 100 دقيقة، يبلغ إجماليها أكثر من 900 1 ميل مربع منذ الثلاثينات، هذه الخسارة في الأرض تهدد المجتمعات والهياكل الأساسية والنظم الإيكولوجية الحيوية، وقد تم تصميم نهر ميسيسيبي ومذابحه لتوليد المياه والرواسب إلى الساحل من خلال مشاريع مثل تحويل مياه الدارفورية الشاملة والجزء الخاص بـ(ديفيس براند فرايت)

Water Quality and Pollution Control

وتتأثر نوعية المياه في نظام نهر ميسيسيبي بمجموعة واسعة من المصادر، بما في ذلك المجرى الزراعي، والنباتات البلدية لمعالجة المياه المستعملة، والتصريف الصناعي، وهروب مياه الأمطار الحضرية، وحجم النهر الهائل وتدفقه يوفر قدرة كبيرة على إحداث الغلة، ولكن كميات الملوثات المركزة في بعض المتناولات أدت إلى استمرار مشاكل نوعية المياه.

(ب) تعمل وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة ووكالات الدولة بموجب قانون المياه النظيفة لوضع معايير نوعية المياه وإنفاذ تراخيص تصريف المرافق على امتداد النهر ) وعلى الرغم من التقدم المحرز في الحد من تلوث المصادر من المرافق الصناعية والبلدية، يظل التلوث من مصادر غير محددة من الزراعة هو التحدي السائد.

الحفظ الإيكولوجي وإعادة التأهيل

نظام نهر ميسيسيبي يدعم تنوعاً غير عادي في الحياة المائية والأرضية، وغاباته المزروعة، والأراضي الرطبة، وبحيرات المياه الخلفية توفر موئلاً حرجاً للأسماك والطيور والزواحف والامفيبيين والثدييات.

وتشمل جهود الإصلاح الإيكولوجي على امتداد نهر ميسيسيبي إعادة ربط موائل الفيضانات، وإعادة الهيدرولوجيا الطبيعية، والسيطرة على الأنواع الغازية، وقد انتشرت السجادة الآسيوية الغزيرة، بما فيها السجاد الفضي والرأس الكبير، في معظم أنحاء شبكة الأنهار، وفاقت المنافسة بين الأسماك الأصلية، وطرحت المخاطر على مراكب إعادة البناء، وقامت في الوقت نفسه هيئة تابعة لجيش الولايات المتحدة بإعادة بناء الأسماك إلى منطقة البحيرات الكبرى بمنع الحواجز الكهربائية

الأهمية الاقتصادية والإيكولوجية

الملاحة والتجارة

The Mississippi River System is the backbone of the U.S. inland waterway transportation network. The river carries roughly 600% of all U.S. grain exports, along with significant volumes of coal, oil, chemicals, and manufactured goods. The Port of South Louisiana, located along the Mississippi between Baton Rouge and New Orleans,

وتحتاج الأقفال والسدود التي تتيح الملاحة إلى الصيانة المستمرة وإعادة التأهيل الكبير من حين لآخر، كما أن فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين يعمل بميزانية سنوية تبلغ 1.2 بليون دولار للعمليات والصيانة في نظام المجاري المائية الداخلية، مع تخصيص جزء كبير لنهر ميسيسيبي، كما أن العديد من أقفال الملاحة تبلغ من العمر 50 عاما وتحتاج إلى تحديث.

الترفيه والسياحة

The Mississippi River offers abundant recreational opportunities, including fishing, boating, bird-watching, camping, and sightseeing. The Mississippi National River and Recreation Area, managed by the National Park Service, protects a 72-mile extension of the river through the Minneapolis-St. Paul metropolitan area.[1]

الصيد في نهر ميسيسيبي هو في آن معاً ممر ترويح وصناعة تجارية، يدعم النهر سكان الأسماك، والباص، والهراء، والوادي، والأنواع الأخرى، ويحتاج مصائد الأسماك التجارية، في المقام الأول لصيد الأسماك والبوفالو، إلى قيمة حصاد سنوية تبلغ عدة ملايين دولار، غير أن الشواغل المتعلقة بالتلوث من الملوثات القديمة مثل الملوثات الثنائية الفينيل المتعددة الكلور، التي يمتد استهلاكها إلى الزئبق.

Climate Resilience and Adaptation

ويشكل تغير المناخ تحديات كبيرة بالنسبة لنظام نهر ميسيسيبي. ] ومن المتوقع أن تزيد درجات الحرارة الحرارية وأنماط التهطال المتغيرة من تواتر وشدة كل من الفيضانات والجفاف ، ويزيد فيضان نهر ميسيسيبي لعام 2011 والجفاف، الذي أدى إلى ارتفاع مستويات الأنهار إلى انخفاضات تاريخية في غضون 18 شهرا، ويوضح مدى تعرض النظام لمخاطر الكوارث.

ومن بين تدابير التكيف التي تتبعها الوكالات الاتحادية والولايات والوكالات المحلية رفع وتعزيز الليف، وتحسين نظم التنبؤ بالفيضانات والإنذار المبكر، والاستثمار في الهياكل الأساسية الطبيعية مثل الأراضي الرطبة واستعادة فيضانات، وتدرج فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين توقعات المناخ في عمليات التخطيط، مع مراعاة السيناريوهات المستقبلية للتهيؤ، وارتفاع مستوى سطح البحر، وتدفق العواصف.

التحديات والنظر في المستقبل

البنية التحتية الناشئة

وهناك جزء كبير من بنية تحتية مراقبة الفيضانات والملاحة في نهر ميسيسيبي، وهي في حاجة إلى إصلاح أو استبدال، وكثير من الليف والأقفال والسدود وغيرها من الهياكل التي تم بناؤها منذ 50 إلى 100 سنة، وهي مصممة على أساس معايير أقل من تلك المطبقة على البناء الجديد اليوم.

Climate-Driven Flood Risks

ويظهر سجل المراقبة أن تواتر وحجم أحداث الفيضانات على نهر ميسيسيبي قد زادا كثيرا على مدى القرن الماضي. كما أن هذه الفيضانات التي حدثت في عام 2019 على الأقل في ميسيسيبي، والتي استمرت من آذار/مارس إلى تموز/يوليه، مع بقاء النهر فوق مرحلة الفيضانات في باتون روغ لمدة 62 يوما متتاليا .

فقدان الرواسب والأراضي الساحلية

وتُحدّد الآثار التراكمية للسدود في أعلى المجرى، والأجسام، والتوجّه، دلتا نهر ميسيسيبي من الرواسب التي تحتاج إلى الحفاظ عليها، وتُقدّم هذه الدلتا بشكل طبيعي نتيجة لتضاؤل الرواسب وسحب السوائل الجوفية، ولكن خفض إمدادات التربة يعني أن الأراضي الجديدة لا تُبنى بسرعة كافية للتعويض عن الخسائر.

التلوث والهبوكسيا

The seasonal hypoxic zone in the Gulf of Mexico is one of the largest dead zones in the world, caused primarily by nitrogen and phosphorus runoff from the Mississippi River basin and the United States has committed to reducing the size of the dead zone to 1,900 square miles by 2035, but progress has been slow. voluntary programs aimed at reducing stronger loss from agricultural operations have

الموازنة بين الاستخدامات التنافسية

ويخدم نظام نهر ميسيسيبي عدة أغراض: مراقبة الفيضانات، والملاحة، والإمداد بالمياه، والاستجمام، ودعم النظم الإيكولوجية، وتوليد الطاقة، وكثيرا ما تتضارب هذه الاستخدامات. وتقييد خطوط التحكم المتدفقة التي تحمي الأراضي الزراعية والمجتمعات المحلية، يمكن أيضا عزل النهر عن موائله في الفيضانات، وموائل الأراضي الرطبة المهينة .

(أ) تستخدم فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين، إلى جانب الوكالات البيئية الحكومية والمنظمات غير الربحية، نهجاً لمستجمع المياه يسترشد باستراتيجية إعادة بناء حوض نهر ميسيسيبي وتيسيره ، وتؤكد هذه الاستراتيجية على التعاون وصنع القرار على أساس علمي والاعتراف بنظام الأنهار ككل متكامل وليس على مجموعة من التحديات الملموسة.

The Politics of River Management

وتستلزم إدارة نظام نهر ميسيسيبي نقل شبكة معقدة من الولايات القضائية الاتحادية والولايات والقبلية والمحلية، وتتحمل فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين المسؤولية الرئيسية عن مراقبة الفيضانات والملاحة، ولكن وكالة حماية البيئة تشرف على نوعية المياه، وتضع إدارة الزراعة سياسة عامة بشأن طول المزارع، وتدير وكالات الدولة استخدام الأراضي والموارد الطبيعية في كثير من الأحيان. The Mississippi River Commission, established in 1879

خاتمة

إن نظام نهر ميسيسيبي كنز وطني وعنصر حاسم في الهياكل الأساسية والاقتصاد والبيئة في الولايات المتحدة، وتمثل المناورات الهندسية التي شكلت مساره وتحكمت فيضاناته بعض أكثر المشاريع طموحاً وما يترتب عليها من أي وقت مضى، وقد جعلت المناشف والأقفال والسدود والفيضانات وهياكل التحكم النهر أكثر أماناً وأكثر إنتاجية، مما مكّن الملايين من الناس من العيش والعمل في مناطق دورية خلاف ذلك.

ومع ذلك، يواجه النظام ضغوطا متزايدة، فتغير المناخ يؤدي إلى حدوث فيضانات أكثر تواترا وشدّة، بينما يهدد أيضا نوعية المياه والنظم الإيكولوجية الدلتية، ويحتاج الهيكل الأساسي للشيخوخة إلى بلايين الدولارات في مراحل التحديث، ويستمر التلوث الناجم عن المياه الزراعية في تدهور نوعية المياه وتغذية منطقة الخليج الميتة، ويسهم فقدان إمدادات الرواسب في فقدان الأراضي الساحلية بصورة كبيرة في لويزيانا، ويستلزم الطلب المتنافس على الملاحة ومراقبة الفيضانات والإمداد بالمياه والاستجات الصحية والاستجمامات، والاستجمامات، والاستجمامات، والانت، والانت، والانتظام.

إن مستقبل نظام نهر ميسيسيبي يعتمد على التزام بالإدارة المستدامة التي تحترم الديناميات الطبيعية للنهر في حين تلبي الاحتياجات البشرية، وهذا يعني الاستثمار في تحديث الهياكل الأساسية، وإبراز حلول النظام الطبيعي مثل استعادة الفيضانات وتحويل الرواسب، والحد من التلوث المغذي في مصدره، وإدماج التكيف مع المناخ في جميع جوانب تخطيط الأنهار. [التنبيه على مدى نجاح الازدهار في جميع أنحاء نهر ميسيسبي]