مقدمة

إن رسم خرائط الموارد المائية أمر أساسي لفهم توزيع المياه العذبة في جميع أنحاء العالم وإمكانية الوصول إليها وإدارتها بصورة مستدامة، وعلى الرغم من أن المياه تغطي حوالي 71 في المائة من سطح الأرض، فإن نسبة 2.5 في المائة فقط من هذه المياه العذبة، ونسبة كبيرة من هذه المياه العذبة محصورة في الجليديات أو في أعماق الأرض، غير قابلة للاستخدام البشري المباشر، وتصبح الأنهار والبحيرات ومستودعات المياه الجوفية التي لا تزال متاحة، بمثابة خطوط حياة حيوية للزراعة والصناعة والنظم الإيكولوجية، والتوسع المحلي.

إن رسم الخرائط الدقيقة يتيح تحسين إدارة إمدادات المياه، والتأهب للجفاف، وحماية النظم الإيكولوجية، والتعاون الدولي على هيئات المياه المشتركة، وتمتد هذه المادة إلى الأنواع الرئيسية من موارد المياه العذبة - الخناق، والبحيرات، ومستودعات المياه الجوفية - التي تسلط الضوء على خصائصها، ومنهجيات رسم الخرائط، والتحديات الراهنة، ودور التكنولوجيات الحديثة في تعزيز فهمنا لتوافر المياه على الصعيد العالمي.

الأنهار

فالأنهار هي أجسام دينامية، تتدفق من المياه العذبة التي تنشأ في مناطق مرتفعة مثل الجبال والهضبة، وتنتقل إلى أسفل لتنطلق إلى المحيطات أو البحار أو البحيرات أو الأراضي الرطبة، وهي شرايين حيوية من الدورة الهيدرولوجية، وتدعم الزراعة عن طريق الري، وتوفر المياه للصناعة والاستخدام المحلي، وتحافظ على التنوع البيولوجي الغني، وقد أثرت الأنهار تاريخيا على أنماط المستوطنات البشرية، والطرق التجارية، والتنمية الثقافية.

كيف تم رسم النهر

وتتطلب رسم الخرائط في الأنهار تتبع مساراتها وقياس معدلات التدفق ورصد التباينات الموسمية والسنوية، نظراً للطبيعة الدينامية الأصيلة للأنهار التي تخضع للتحات، وترسيب الرواسب، ورسم الأنابيب، والفيضانات الدورية، يجب أن تكون مفصلة ومستكملة على السواء، وكثيراً ما تستكمل الدراسات الاستقصائية الأرضية التقليدية وتمتد على نحو دقيق بالاستشعار عن بعد وتكنولوجيات جغرافية مكانية متقدمة.

وتؤدي الصور الساتلية دورا محوريا في رسم خرائط الأنهار، وتلتقط السواتل البصرية مثل السواتل الموجودة في سلسلة لادسات وسينتينيل صورا متعددة الأطياف تميز أجسام المياه عن الأراضي المحيطة باستخدام خطوط الموجات المرئية والخفية، وتسمح هذه الصور بتحديد حدود الأنهار، وكشف التغيرات الناجمة عن الفيضانات أو الجفاف، ورصد أعمدة الرواسب السحابية - ١.

وتكمل قياسات التلال الأرضية الأرضية البيانات الساتلية عن طريق توفير قياسات دقيقة لسرعات التدفق والتصريف، وهي عوامل حاسمة في قياس عمليات الاستشعار عن بعد، كما أن التكنولوجيات الناشئة مثل المركبات الجوية غير المأهولة المجهزة بمجسات ليدار تعزز أيضا رسم خرائط النهر عن طريق وضع خرائط سطحية عالية الاستبانة للقنوات النهرية والفيضانات.

نظم نهرية رئيسية وتحدياتها

إن العديد من الأنهار الكبرى في العالم تجتاز بلدانا متعددة، وتعرض تحديات معقدة في مجالي الإدارة والتنظيم، وتخدم الأنهار العابرة للحدود مثل النيل والأمازون وغانغس - برامابوترا وميكونغ ودانوب الملايين من الناس وتدعم النظم الإيكولوجية المتنوعة، ولكنها تتطلب إدارة تعاونية لضمان التقاسم المنصف للمياه ومنع نشوب النزاعات.

وتساعد رسم خرائط لأحواض الأنهار هذه على الصعيدين الإقليمي والدولي واضعي السياسات على التفاوض بشأن حقوق المياه وتخصيص الموارد بشكل عادل والتخطيط لحالات الطوارئ، فعلى سبيل المثال، تحشد مبادرة حوض النيل بيانات مائية وسواتل مفصلة لتيسير التعاون بين البلدان الإحدى عشرة التي تتقاسم النيل.

ويطرح تغير المناخ مخاطر إضافية من خلال تغيير أنماط التهطال والتعجيل بزراعة الجليد، مما يؤثر بدوره على نظم تدفق الأنهار، ويواجه حوض نهر إندوز، الذي يعتمد اعتماداً شديداً على الذرة الجليدية في الهيمالايا، حالة من عدم اليقين مع تراجع الجليد، ويحتمل أن يقلل من تدفقات الحروف الجليدية ويزيد من مخاطر الفيضانات خلال مواسم الانصهار، كما أن الخرائط الزمنية والمكانية العالية الاستبانة تتيح للعلمين التكيف مع هذه الآثار في ظل مختلف السيناريوهات.

التغير الموسمي والمخاطرة بالفيضانات

فالنهر يتفاوت بطبيعة الحال بين فترات التدفق المرتفعة والدنيا، التي تنجم عن سقوط الأمطار الموسمية، وصهر الثلج، ودورات المناخ، غير أن تغير المناخ يكثف هذه الدورات، مما يؤدي إلى حدوث فيضانات وحالات جفاف أكثر تواتراً وشدّة، كما أن اختلالات المواسم حاسمة في تصميم الهياكل الأساسية مثل الخزانات، والليفات، ونظم الري التي تتواءم مع توافر المياه الطبيعية بدلاً من أن تزيد من تفاقمها.

وتدمج رسم خرائط مخاطر الفيضانات السجلات الهيدرولوجية التاريخية والبيانات الطبوغرافية واستخدام الأراضي والصور الساتلية لتحديد الفيضانات والمناطق الحضرية الضعيفة، وتوفر برامج مثل دائرة إدارة الطوارئ التابعة للاتحاد الأوروبي خرائط مخاطر الفيضانات والإنذار المبكر في الوقت الحقيقي عبر أوروبا، وتساعد على الاستجابة في حالات الطوارئ والتخطيط الحضري، وتتوسع مبادرات مماثلة في آسيا وأفريقيا، وتستخدم في كثير من الأحيان بيانات ساتلية مفتوحة المصدر من برامج مثل برنامج " سين إس آي إس " (MODS).

  • Floodplain Delineation: Identifying areas prone to inundation during extreme rainfall or snowmelt events.
  • Flood Forecasting:] Using hydrological models combined with weather predictions to anticipate flood timing and severity.
  • Urban Flood Management:] Informing zoning laws and infrastructure development to minimize flood damage.

البحيرات

فالبحيرات هي أجسام المياه الداخلية التي تتراوح بين البركات الصغيرة وأجهزة ضخمة مثل البحيرات الكبرى في أمريكا الشمالية أو بحيرة بيكال في سيبيريا، وتخزن حوالي 90 في المائة من المياه العذبة السطحية السائلة للأرض وتعمل كعناصر عازلة في الدورة الهيدرولوجية، وتنظم تدفقات النهر المتدفق وتوفر الموائل للأنواع المتنوعة.

وعلى عكس الأنهار، فإن البحيرات أكثر ثباتا، ولكن حجمها وعمقها ونوعيتها يمكن أن يتغير موسمياً وعلى مدار دورات مناخية أطول، وتشمل البحيرات المرسمة قياس المساحة السطحية، وحجمها، وعمقها، ونوعيتها، وديناميات الحرارة.

بحيرة ألعاب التكنيك

ولا يزال الاستشعار عن بعد هو الأداة الرئيسية لرسم خرائط البحيرات على المناطق الكبيرة، إذ توفر السواتل الحديثة الاستبانة مثل لانديسات وسينتيل-2 صورا متعددة الأطياف تكشف مدى البحيرات وتحدد التغيرات الناجمة عن الجفاف أو الفيضانات أو الأنشطة البشرية مثل بناء السدود واستخراج المياه.

ويتم رسم خرائط المقاييس الفيائية التي تقيس عمق البحيرات والطوبوغرافيا السفلية عن طريق دراسات استقصائية للسونار تجري من القوارب أو المركبات الجوية فوق البنفسجية، ويتزايد عن طريق نظم ليدار المحملة جوا، وعندما يقترن ذلك ببعثات التألق الساتلية مثل جيسون - 3 وسينتيل - 3، التي تقيس الارتفاع السطحي للبحيرات بدقة تبلغ مقياسا للسنتر، يمكن للعلماء تقدير التغيرات في حجم البحيرات بمرور الوقت، وهي حاسمة بالنسبة لدراسات المتعلقة بميزات المائية.

وتكشف أجهزة الاستشعار الحرارية ذات الأشعة تحت الحمراء على متن السواتل عن تفاوتات في درجة حرارة المياه السطحية، مما يؤثر على معدلات التبخر والنشاط البيولوجي، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تعجل درجات الحرارة السطحية الأكثر دفئاً بالبروزات الطحالب الضارة، التي تتدهور نوعية المياه والنظم الإيكولوجية المائية.

رصد صحة بحيرة

إن نوعية المياه هي مصدر قلق ملحا للبحيرات في جميع أنحاء العالم، فالتحلل الحراري، الذي يُعزى إلى طفح المغذيات من الزراعة ومياه النفايات غير المعالجة، يؤدي إلى تضخيمات ضارة بالغال تخفض مستويات الأكسجين وتقتل الأسماك وتجعل الماء غير مأمون للاستخدام البشري، كما أن أجهزة الاستشعار الساتلية مثل أداة المحيطات وملوثات الأراضي في مجال الاستشعار عن بعد (Strtinel-3) والكشف عن الـة الـة الـ (MODIS) قادرة على كشف تركيزات الكلوروسفيريـة.

وتشكل البحيرات الكبرى في أمريكا الشمالية مثالاً رئيسياً على الرصد الواسع النطاق بواسطة السواتل من أجل إدارة نوعية المياه وصحة النظم الإيكولوجية، وبالمثل، تواجه بحيرة فيكتوريا في شرق أفريقيا، وهي واحدة من أكبر البحيرات المدارية، تحديات في مجال التغذية، ويتيح الرصد الساتلي للسلطات تحديد بؤر ساخنة مزدهرة، وتقييم مدى انتشارها، وإبلاغ استراتيجيات التخفيف من آثارها لحماية مصائد الأسماك ومياه الشرب.

نظم البحيرات الملحوظة تحت الضغط

إن العديد من أكبر البحيرات في العالم تتقلص بسبب مزيج من تغير المناخ، وتحويل المياه للري، والضغوط السكانية، وقد فقد بحر آرال، بمجرد أكبر بحيرة داخلية في العالم، أكثر من 90 في المائة من حجمه منذ الستينات بسبب تحويل أنهاره المغذية إلى الزراعة، مما أدى إلى عواقب إيكولوجية واقتصادية خطيرة، ووثق رسم الخرائط الساتلية المفصَّلة هذا الانخفاض وما زال يدعم جهود إعادة البناء في المنطقة.

وشهدت بحيرة أورميا في إيران انخفاضا جذريا في المساحة السطحية، حيث فقدت أكثر من 90 في المائة بين السبعينات والسنوات 2010 بسبب سحب الري والتشويه، وتعتمد برامج إعادة الإمداد اعتمادا كبيرا على خرائط دقيقة لرصد التقدم المحرز في مجال الإنعاش والتخطيط لإطلاقات المياه بصورة استراتيجية.

وعلى العكس من ذلك، فإن البحيرات الجليدية في الهيمالايا آخذة في التوسع مع تراجع الجليد تحت درجات الحرارة، ويؤدي تكوين البحيرات الجديدة وتوسيع البحيرات القائمة إلى زيادة خطر الفيضانات التي تتدفق من البحيرات الجليدية، والتي يمكن أن تكون لها آثار مدمرة في أسفل النهر، كما أن رسم خرائط لنظم البحيرات المتطورة باستخدام الصور الساتلية العالية الاستبانة والدراسات الاستقصائية للأشعة فوق البنفسجية يتيحان نظم الإنذار المبكر والتخفيف من المخاطر بالنسبة للمجتمعات الضعيفة.

Aquifers

فالأكوافر هي تشكيلات جيولوجية تحت الأرض من الصخور أو الرمل أو الحصى التي تخزن المياه الجوفية وتنقلها، وهي حرجة بالنسبة لاحتياجات المياه البشرية، وتوفر ما يقرب من نصف مياه الشرب في العالم، ونحو 40 في المائة من مياه الري على الصعيد العالمي، وخلافا لأجهزة المياه السطحية، تُخفى طبقات المياه الجوفية من المراقبة المباشرة، مما يتطلب تقنيات متخصصة لتحديد مدى هذه المياه وسماكها ومعدلات تغذيةها ونوعيتها.

طرق المسح الجيوفيزيائي

وتشمل أصناف المياه الجوفية دمج الدراسات الاستقصائية الجيوفيزيائية، وبيانات الحفر، والقياسات الهيدرولوجيا، وتستخدم عادة رسم الخرائط المقاومة الكهربائية لتفريق طبقات تربية المياه عن طريق قياس السلوك الكهربائي تحت سطح الأرض؛ وتدير المناطق المائية الكهرباء بطريقة مختلفة عن الصخور الجافة أو الطين.

(ج) تقنيات الإيثروجغنطيسية، بما في ذلك الدراسات الاستقصائية للكهرباء المغناطيسية العابرة، والمساعدة على تحديد وصلات المياه العذبة في طبقات المياه الجوفية الساحلية، وهو جانب رئيسي لمنع تطفل المياه المالحة، وتحلل الدراسات الاستقصائية السيزمية كيفية انتقال الأمواج السيزمية من خلال المواد الجوفية إلى الكشف عن الهندسة والعمق في طبقة المياه الجوفية، ولا سيما بالنسبة لمستودعات المياه الجوفية المحصورة أو العميقة.

وتزيد هذه الأدوات الجيوفيزيائية من خلال رصد الآبار التي توفر رصدا مباشرا لمستويات المياه الجوفية وعيناات لتقييم الجودة، ومن خلال الجمع بين مجموعات البيانات هذه ضمن نظم المعلومات الجغرافية، يخلق علماء الهيدروجي نماذج ثلاثية الأبعاد لنظم طبقات المياه الجوفية.

إعادة شحن المواد والاستدامة

ففهم إعادة شحن المياه الجوفية، كم يتراكم من المياه السطحية إلى خزانات تحت الأرض، أمر أساسي للإدارة المستدامة للمياه الجوفية، إذ تتوقف معدلات التغذية على المناخ، وقابلية التربة، وغطاء النبات، واستخدام الأراضي، وفي المناطق القاحلة وشبه القاحلة، كثيرا ما تحدث التغذية بصورة ملحة خلال أحداث هطول الأمطار أو الفيضانات، مما يجعل من الصعب قياس كمية دون رصد مستمر.

يحتفظ المركز الدولي لتقييم موارد المياه الجوفية التابع لليونسكو بخريطة عالمية لنظم طبقات المياه الجوفية تدمج البيانات المتعلقة بإعادة التغذية والتخزين والاستخراج، وهذا المركز يساعد البلدان على تقييم مدى توافر المياه الجوفية والمخاطر التي تهددها.

وقد أدى الإفراط في استخراج المياه الجوفية إلى انخفاض كبير في جداول المياه في المناطق الزراعية الحرجة مثل طبقة المياه الجوفية المرتفعة البلاستيك في الولايات المتحدة (المعروفة أيضا باسم طبقة المياه الجوفية في أوغالالا)، وطبقة مياه الفاوانات في شمال الصين، ونظام طبقات المياه الجوفية في غانج - برامابوترا، مما يهدد الأمن الغذائي ويزيد من تكاليف الضخ، وفي طبقات المياه الجوفية الساحلية، تسبب الضخ المفرط في تطفل المياه العذبة بشكل دائم.

إدارة المكيفات العابرة للحدود

إن نظام نوبيان ساندستون، الذي يمتد إلى مصر وليبيا وتشاد والسودان، هو أحد أكبر طبقات المياه الجوفية الأحفورية في العالم ومصدر حيوي للمياه للملايين، وهو نظام أساسي لإدارة الشؤون التعاونية، مثل الأنهار السطحية، وهى حاجة إلى إدارة تعاونية لتجنب الصراعات وضمان الاستخدام المستدام.

وتروج مبادرة لإدارة موارد المياه الجوفية المشتركة دولياً ] للجهود المنسقة الرامية إلى رسم خرائط لمستودعات المياه الجوفية العابرة للحدود وإدارتها، وتشجيع تبادل البيانات والسياسات المشتركة، وأدت التطورات في قياسات الجاذبية الساتلية من بعثات الناسا العالمية لرصد المياه الجوفية، وبعثة المتابعة التابعة للشبكة العالمية لسواتل الملاحة إلى ثورة رصد طبقات المياه الجوفية من خلال كشف التغيرات في إجمالي اتجاهات تخزين المياه الجوفية على المناطق الكبيرة، مما وفر معلومات عن قرب.

رسم خرائط متكاملة لموارد المياه

دور نظام المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد

ونظراً لعدم وجود طريقة واحدة يمكن أن تستوعب تماماً الطبيعة المعقدة لنظم المياه العذبة، فإن نُهج رسم الخرائط المتكاملة أساسية، إذ أن نظم المعلومات الجغرافية تستخدم كمنابر للجمع بين الصور الساتلية، والقياسات الأرضية، والنماذج الهيدرولوجية، والبيانات الجيوفيزيائية في خرائط شاملة متعددة المستويات.

وتنتج منظمات مثل U.S. Geological Survey (USGS) ] خرائط وطنية مفصلة لموارد المياه تتضمن بيانات تدفق الأنهار ومستويات البحيرات وظروف المياه الجوفية ومقاييس نوعية المياه، وبالمثل، فإن برنامج كوبرنيكوس يقدم بيانات مجانية ومفتوحة الوصول إلى جميع أنحاء العالم مع بيانات مكانية ومناسبة.

وتدعم هذه البيانات المتكاملة اتخاذ القرارات الحاسمة، مثل تحديد المواقع المثلى للمستودعات الجديدة، وتخصيص المياه بصورة فعالة خلال فترات الجفاف، وتحديد أولويات المناطق لحفظ النظام الإيكولوجي.

النماذج الهيدرولوجيـة وإدماج البيانات

وتحفز النماذج الهيدرولوجية حركة المياه عبر المناظر الطبيعية عن طريق إدماج خرائط التضاريس، وخواص التربة، والنباتات، واستخدام الأراضي، والمتغيرات المناخية، وتتوقف دقة هذه النماذج على حل البيانات ونوعيتها، وتعززها التحديثات المستمرة من الاستشعار عن بعد والملاحظات الميدانية.

وتستخدم النماذج الهيدرولوجية العالمية مثل PCR-GLOBB ونموذج المياه المجتمعي مجموعات بيانات مستمدة من السواتل بشأن التهطال والتهرب من المياه الأرضية وتخزين المياه الأرضية لتقدير مدى توافر المياه والإجهاد على الصعيدين القاري والعالمي، وتشتمل النماذج الإقليمية والمحلية على بيانات أكثر تفصيلا لزيادة الدقة في تقييمات الموارد المائية.

ومن خلال إدماج خرائط الأنهار والبحيرات ومستودعات المياه الجوفية مع التوقعات المناخية في المستقبل، يمكن لمديري المياه ومقرري السياسات استكشاف مجموعة من السيناريوهات، وتحديد أوجه الضعف، ووضع استراتيجيات للتكيف لتعزيز أمن المياه وقدرتها على التكيف.

خاتمة

إن رسم خرائط الموارد المائية عملية مستمرة ودينامية يجب أن تتكيف باستمرار مع التغيرات البيئية، والتقدم التكنولوجي، والاحتياجات الاجتماعية، وسير مياه الأنهار والتدفقات، والبحيرات تتوسع أو تنكمش، وتستنفد المياه الجوفية أو تغذيها بمرور الوقت، وتسمح الابتكارات في مجال تكنولوجيا السواتل، والمسح الجيوفيزيائي، وتكامل البيانات برصد وفهم هذه الموارد الحيوية على نحو غير مسبوق.

والمبادرات الدولية مثل برنامج الأمم المتحدة العالمي لتنمية المياه والشبكة العالمية لرصد المياه الجوفية تسعى جاهدة إلى جعل بيانات موارد المياه أكثر سهولة، لا سيما في البلدان النامية التي تكون فيها شحيحة المياه والتحديات الإدارية أشد حدة، وحيث تزداد شح المياه العذبة وتزداد حدة الآثار المناخية وتزداد دقة توقيتا ورسم الخرائط المتكاملة للأنهار والبحيرات ومستودعات المياه الجوفية، ستكون ضرورية لضمان الإدارة المنصفة والمستدامة للمياه للأجيال الحالية والمقبلة.