ما هو نظام النهر؟

إن نظام الأنهار هو أكثر من مجرد قناة واحدة للمياه التدفقية؛ وهو شبكة معقدة من المجاري المائية المترابطة تستنزف مساحة محددة من الأرض، وهي أكبر قناة تغذيها المجاري المائية الصغيرة والكرمات التي تعرف باسم ثلاثيات، وتشكل هذه الشبكة مجتمعة حوضا للصرف، يسمى أيضا مستجمعا للمياه، يجمع التهطالات ويوصله إلى المحيط أو البحيرة أو البحر الداخلي.

وتصنف نظم النهر بأنماط تصريفها التي تعتمد على الجيولوجيا الأساسية، والمنحدرات، والمناخ، والأنماط الددرية، على سبيل المثال، تجمّع فروع الأشجار وتشكل على الصخور الموحدة، بينما تتطوّر الأنماط الرجعية على خطوط الخطأ، ويساعد فهم هذه الأنماط على التنبؤ بكيفية استجابة النهر للتغيرات في التهطال، أو استخدام الأراضي، أو النشاط التكتوني.

عناصر نظام نهر

ويتألف كل نظام نهري من عدة عناصر رئيسية تعمل معا لنقل المياه والرواسب من ارتفاع أعلى إلى مستويات أدنى، وتشمل هذه المكونات ما يلي:

  • Main River] - القناة الرئيسية التي تحمل أغلبية التصريف، وكثيرا ما تحدد اسم النظام بأكمله (مثل نهر ميسيسيبي).
  • Tributaries — Smaller streams that join the main river, increasing its volume and sediment load. Tributaries are organized by stream order, with first-order streams being the smallest headwater channels.
  • محميات المياه أو الحوض الداجن - كامل مساحة الأراضي التي تسهم في المياه السطحية والجوفية في نظام الأنهار، وتُحدَّد حدود مستجمعات المياه بواسطة الحواف الطبوغرافية.
  • Floodplain] – The flat, low-lying area adjacent to the river that is inundated during high-flow events. Floodplains are built from repeated deposition of sediment over geological time.
  • Delta] — A fan-shaped landform at the river’s mouth where sediment accumulates as the flow velocity decreases upon entering a standing body of water. Deltas are highly fertile and often heavily populated.
  • Alluvial Fan] — A cone-shaped deposit that forms where a river emerges from a mountainous area into a flat plain, causing a sudden drop in velocity and rapid sediment deposition.

Other important components include the bed] (the bottom of the channel), the banks (the sides of the channel), and the riparian zone (the vegetated corridor along the river that influences water quality and habitat).

Geomorphological Features of Rivers

فالنهر من بين أقوى عوامل تغير المشهد على الأرض، ومن خلال عمليات التحات والنقل والترسيب، فإنها تحفر الوديان وتخلق الفيضانات وتبني الدلتاسات، وتعطي السمات الناتجة سجلا للظروف البيئية السابقة والعمليات الجيولوجية الجارية، وهي أهم السمات الجيولوجية التي تولدها الأنهار.

Meanders

فالأنهار هي نحل مضلل في قناة نهرية، وهي تشكل بطبيعة الحال في المناطق المنخفضة الدخل التي يملك فيها النهر طاقة كافية لإخلاء المصرف الخارجي من منحنى (مصرف نقدي) وإرساء الرواسب في المصرف الداخلي (حانة نقطة) وهذه العملية تحركها دوامة مياه التدفق الشائكة داخل القناة، وتربط بين الخنازير الخارجية وتسقط الرواسب في الداخل، وتشمل الفيضانات التي تُعرف فيما بعد.

ويتأثر الهندسة الميدر بالتصريف، وحمولة الرواسب، والتماسك المصرفي، وعادة ما يكون الطول الموجي (التفاعل بين نحلين) من 10 إلى 14 مرة، ويكتسي فهم ديناميات العنكبوت أهمية حاسمة لإدارة الأنهار، حيث أن النحل المهاجرة يمكن أن يقوض البنية التحتية ويغير حدود الملكية.

منطقة البحيرات الكبرى

يُشكّل نهر أكسبو بحيرة عندما يقطع نهراً عن طريقه، ويترك جسماً من الماء الدائم على شكل عقيدة، ويحدث ذلك عندما تُنتهك رقبة الأرض الضيقة بين اثنين من المحتالين المتاخمين أثناء الفيضانات، ويُعتمد النهر مساراً أكثر استقامة، وأقصر، ويتطور الماشية المهجورة إلى بحيرة، وعلى مر الزمن، تملأ البحيرات الأوكسبوة بالرسوب والمصابع العضوي.

وتكتسي البحيرات الأوكسبوية أهمية إيكولوجية، وتوفر الموائل للأسماك، والجر، والامفيبيين، كما أنها تشكل فخا للرواسب الطبيعية ويمكنها تخزين مياه الفيضانات، وتشمل الأمثلة على ذلك العديد من البحيرات الأوكسبوية على امتداد نهر ميسيسيبي الأدنى، مثل بحيرة بروين في لويزيانا.

وادي نهر

إن وديان النهر هي أكتئاب متصاعدة شكلها العمل الثور الذي يقوم به نهر ما على مدى آلاف السنين، ويعكس شكلها وقطعها مرحلة التنمية في النهر:

  • V-shaped valleys] - Common in youthful rivers that cut downward rapidly through resistant rock. The steep sides are shaped by mass wasteting and tributary erosion.
  • U‐shaped valleys] — Characteristic of grown rivers that have eroded wider valleys due to lateral migration and meandering. The valley floor is broad and flat.
  • Floodplain valleys - In old age rivers, the valley is almost entirely covered by a wide floodplain built from repeated flooding and sediment deposition.

(الكانيون الكبير) مثال مذهل لوادي على شكل (فيون) محفورة بواسطة نهر (كولورادو) بينما يظهر (رين) السفلى وادياً كلاسيكياً

فيضان

وإحدى المناطق المسطحة تقع بجانب نهر يغطيه بصورة دورية الماء عندما يتدفق النهر إلى مصارفه، وتُبنى قنابل الفيضان على أساس التراكم الأفقي (ترسيب الحبار) والتراكم الرأسي (ترسيب الصمامات في المياه) وهي من أكثر المناظر خصبة على الأرض، مما يدعم التربة الزراعية الغنية.

كما توفر فيضانات الفيضانات الطبيعية عن طريق تخزين المياه الزائدة والحد من تدفقات الذروة في المجرى، غير أن التنمية البشرية في الفيضانات زادت من مخاطر الفيضانات في مناطق كثيرة، وتستخدم خرائط الفيضانات التي تنتجها وكالات مثل اتحاد القوى العاملة لمدة 100 سنة لتنظيم احتياجات البناء والتأمين.

دلتا

وتُودع دلتا في شكل نهر يدخل بحيرة أو بحر أو محيطاً، وتُودع حمولة الرواسب أسرع مما يمكن أن تُزال بواسطة المد أو الأمواج، ولدلتا معجب خاص أو شكل قدم الطيور، بقنوات مُتقطعة (قنوات ملّة تُبعد عن النهر الرئيسي) تُنشر الرواسب عبر سهل دلتا.

وتشمل دلتا النيل دلتا، ودلتا غانج - براهمابوترا (أكبر دول العالم)، ودلتا ميسيسيبي، وتتطور دلتا بشكل دينامي؛ ويمكن أن تتحول إلى مستويات بحرية مرتفعة؛ كما أنها تستضيف نظما إيكولوجية حيوية مثل الأهوار المالحة والأشجار المنغروفية.

جميع الوافدين

المعجبون الغرينيون هم رواسب متشابكة تحدث عندما يُخرج النهر من وادي جبلي حاد إلى سهل مسطح نسبياً، ويتسبب الانخفاض المفاجئ في التدرج في فقدان النهر السرعة وحجز حمولة الرواسب، في كثير من الأحيان في نمط مُعجب، ويُشار إلى المعجبين الغريقين في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، مثل الجنوب الغربي الأمريكي.

وتتكون الأموال من مواد غير مصنَّفة على نحو سليم، من المدافع القريبة من الرمل إلى الرمل الدقيق في الإصبع، وهي مناطق خطرة للتنمية لأنها يمكن أن تخضع لتدفقات الحطام والفيضانات الوميضية، ومع ذلك، كثيرا ما يكون لدى المشجعين الغرينيين موارد مياه جوفية متوسطة تدعم الزراعة.

ريفر تراساس

إن عروق النهر تشبه الأقمشة على طول جانب الوادي، فهي تمثل قنابل فيضانات سابقة تم التخلي عنها بينما يهبط النهر إلى واديه، وذلك في كثير من الأحيان استجابة لتغيرات في مستوى القاعدة أو المناخ أو الارتفاع الطيني، وكل تراس يمثل موقعا أعلى في النهر في وقت سابق.

ويمكن أن تقترن هذه التراسات (الارتفاعات المفاجئة على جانبي الوادي) أو غير المدفوع (الارتفاعات المتباينة) وتوفر سجلات هامة لسلوك النهر وتطور المناظر الطبيعية في الماضي، وفي كثير من الوديان النهرية تستخدم التراسات للزراعة والتسوية لأنها تقع فوق خطر الفيضانات.

الأرز المشلول

وتتميز الأنهار المفتقرة بقنوات متعددة ومتداخلة تفصلها جزر أو قضبان مؤقتة، وهي تشكل في الأنهار التي بها حمولات رسوبية عالية وتصريف شديد التباين، عادة في البيئات الجبلية أو الجليدية، وتتحول القنوات بسرعة خلال الفيضانات، مما يخلق نمطا معقدا ومتصدعا.

والأنهار المفتقرة شائعة في جزيرة جنوب نيوزيلندا، وأجزاء من ألاسكا، والهيمالايا، وهي نظم دينامية تطرح تحديات للهندسة والهياكل الأساسية بسبب الهجرة المتكررة للقناة.

العوامل المؤثرة في علم المورفولوجيا في نهر

إن مورفولوجيا النهر - شكل وهيكل قنوات الأنهار وما يرتبط بها من أشكال الأراضي - تتأثر بمجموعة من العوامل المترابطة، فهم هذه العوامل أساسي للتنبؤ بكيفية استجابة النهر للتغييرات الطبيعية أو البشرية.

الجيولوجيا

ويحدّد نوع وهيكل الصخور الرطبة مقاومة التحات، وتهوية الصخور الرسوبية الطفيفة (مثل الشال والرمل) بسرعة، مما ينتج وديانا واسعة ومنحدرات رقيقة، وتقاوم الصخور البلورية الصلبة (مثلاً، الغرانيت) التحات، مما يؤدي إلى وديان ضيقة وشديدة الجانب، كما يمكن أن يؤثر التخلف والتضافر على أنماط الاستنزاف أو الشبكات المستقيمة.

المناخ

ويتحكم نظام التهطال ودرجات الحرارة بشكل مباشر في تصريف مياه النهر وإمدادات الرواسب، ففي المناطق المدارية الرطبة، تؤدي الأمطار الشديدة إلى تآكل سريع ونقل رسوبي مرتفع، وتشهد المناطق القاحلة تباطؤا في التآكل، ولكنها قد تشهد فيضانات شديدة الوطأة تعيد تشكيل القنوات بشكل كبير.

النباتات

فالنبات يثبط بنكات الأنهار ذات النظم الجذرية ويقلل من التآكل ويؤثر على مقاومة التدفق، فالغابات الرباتية مثلاً يمكن أن تضيق القنوات عن طريق رسم الرواسب وتشجيع الترسيب الرسوبي، ومن ناحية أخرى، يؤدي إزالة الغابات إلى زيادة التحات المصرفية ويمكن أن يتسبب في اتساع القنوات، وفي المناظر الزراعية، أدى إزالة الغطاء النباتي المحلي إلى تسارع عدم استقرار النهر في جميع أنحاء العالم.

النشاط البشري

فالتعديلات البشرية هي من أقوى التأثيرات على الأنهار الحديثة، فالددود تنظم التدفق، والرواسب الشراكية، وتغيير المورفولوجيا في المجرى المائي، مما يتسبب في غش الأنهار (الحد الأدنى) وفقدان الحانات والجزر، وتسرع عملية النقل (التحوط، والتنقية) في الفيضانات، ولكنها تقلل من تعقيد الموئل ويمكن أن تزيد من سرعة التقلبات في المجرى.

ومن الأمثلة على ذلك الانخفاض الكبير في إمدادات الرواسب إلى دلتا ميسيسيبي في أعقاب بناء سد على نهر المسيري، مما أدى إلى فقدان الأراضي الساحلية، وبالمثل، لم يعد نهر كولورادو يصل إلى البحر في معظم السنوات بسبب تحويله إلى الري والاستخدام الحضري.

أهمية دراسة نظم نهر ريفر

إن فهم نظم الأنهار ليس مجرد عملية أكاديمية، بل له تطبيقات عملية تؤثر على ملايين الناس والنظم الإيكولوجية التي لا تحصى، وهنا الأسباب الرئيسية التي تدعو إلى دراسة مسائل الأنهار.

فهم النظم الإيكولوجية

فالأنهار هي شريان الحياة للتنوع البيولوجي الأرضي، فهي توفر الموائل للأسماك، واللافقاريات المائية، والطيور، والثدييات، والممرات الربيانية غالبا ما تكون بؤر ساخنة للتنوع البيولوجي، ولا سيما في المناطق القاحلة، وتساعد دراسة علم الأرض في الأنهار علماء الإيكولوجيا على فهم شكل القنوات، ونظام التدفق، وديناميات الرواسب على توزيع الأنواع وعلى وظيفة النظام الإيكولوجي.

إدارة موارد المياه

فالمياه العذبة مورد محدود، إذ توفر نظم المياه الصالحة للشرب والري للزراعة ومياه التبريد لمصانع الطاقة، ففهم نظام التدفق الطبيعي أمر حاسم بالنسبة للتخصيص المستدام للمياه، لا سيما في عالم يواجه تغير المناخ، وتساعد نماذج النهر المديرين على تحقيق التوازن بين الاحتياجات البشرية والتدفقات البيئية التي تحافظ على صحة النظام الإيكولوجي.

تقييم مخاطر الفيضانات

فالفيضانات هي من أكثر الكوارث الطبيعية تكلفة، ويعتمد رسم خرائط مخاطر الفيضانات الدقيقة على معرفة الهيدروليكية النهرية، والقدرة على القنوات، ورسم الخرائط فيضانات الفيضانات، ويتيح دراسة الفيضانات التاريخية وسلوك الأنهار للمهندسين والمخططين تصميم دفاعات فعالة عن الفيضانات (الأنهار، والفيضانات، وأحواض الاحتفاظ) وتنفيذ تقسيم المناطق إلى مناطق تستخدم الأرض تقلل من التعرض.

الحفظ وإعادة التثبيت

وقد تدهورت الأنهار الكثيرة من جراء توجيهها وسدودها وتلوثها، حيث إن البيئة الاستعادة تحفز على الفهم الجيومورفيك لإعادة إنشاء العمليات الطبيعية، وغالبا ما تنطوي المشاريع على إزالة الجرافات لإعادة ربط شلالات الفيضانات، أو إضافة حطام خشبي لخلق الموئل، أو إعادة تشكيل القنوات لتعزيز التلويث، كما أن إزالة سد نهر الألفا في ولاية واشنطن مثال بارز على إعادة تشغيل النهر وزياداته المتجددة.

Climate Change Adaptation

وتغير المناخ يغير أنماط التهطال وتوقيت الصهر الجليدي وارتفاع مستوى سطح البحر، وكلها تؤثر على نظم الأنهار، ويستخدم علماء النهر نماذج لتوقع التدفقات المستقبلية وديناميات الرواسب، ويساعدون المجتمعات المحلية على التكيف مع التغيرات في مخاطر الفيضانات، وتوافر المياه، واستقرار الدلتا.

خاتمة

(أ) النظم الوسيطة ذات الدلالة: تُظهر ملامح جيولوجية فريدة من نوعها، وتُظهر صورة مُنْعَة من المياه والرواسب والطاقة، ومن أصغر مجرى مائي مائي إلى السهول الدفترية الواسعة، يُظهر كل منها سمات جيورفولوجية فريدة تُروي قصة عن العمليات السابقة والحالية، أما بالنسبة للطلاب والمربين، فإن فهماً صلباً لنظم النهرية هو أمر أساسي للتصدي للتحديات في مجال إدارة المياه وحفظ النظم الإيكولوجية والتخفيف من المخاطر.