الخزان reservoir حاوية هندسيّة تُستخدم لحفظ المواد الصلبة أوالسائلة أوالغازيّة وتخزينها. وهده السوائل هي علي العموم اما صالحة للشرب (خزانات المياه للتوزيع العمومي )أوالمستعملة(مياه التنظيف)مقارنة بالسوائل الاخري الشائعة مثل الحليب، الهيدروكربونات. وتختلف الخزانات باختلاف أحجامها وأشكالها والمواد المصنوعة منها والمواد التي تحفظ فيها، وقد تكون مكشوفة أومغطاة. ومن الخزانات ماقد يكون تحت الأرض أوفوقها أومرفوعاً على منصات عالية.

نظرة تاريخية

ان الماء من أبرز شروط البقاءوالازدهار، فحول ضفاف النيل قامت الحضارة وقد حاول الإنسان منذ القدم إيجاد وسائل لتخزين المواد بمختلف أنواعها وأشكالها، فاستخدم قدماء المصريين أسلوباً بدائيّاً وكِسَر الحجارة (الحصى) بعد ربطها بمادةٍ رابطةٍ كالطين، وحفر اليمنيون خزانات المياه في الصخور. وفي بلاد الشام والرافدين استُعمل الطين والحصى والصلصال والخشب والمعادن، لبناء خزانات القمح والشعير وغيرها. وسُميت «بيوت المؤونة» وكانت جدرانها من طوب الطين المعجون بالتبن، أما السقف فمن بتر خشبيّة أومعدنيّة أومن الاثنين معاً، وبقيت هذه الخزانات محدودة الاستعمال حتى القرن الثامن عشر حين استخدم الإسمنت والخرسانة، واقترح العالم النمساوي كونين Koenen تسليح الخرسانة بالقضبان الحديديّة، وتبع ذلك نظريّات من فهماء روس وفرنسيين اقتصرت على تسليح الخرسانة أوتصفيحها، فتنوعت الخزانات واختلفت أشكالها كما في الوقت الحاضر. وفي عصرنا الحاضر يشهدالعالم نزاعات وصراعات حادة حول مصادر المياه، خاصة مع التطورات التي عهدتها البشرية حيث أصبح الماء مصدر توليد الطاقة الكهربائية التي تشتغل في الانارةوتشغيل الأجهزة والالات بمختلف أنواعها والتي لا يمكن الاستغناء عنها.

الخزانات وبناؤها واختبارها

يُراعى في تصميم الخزانات المسقط، وسعة الخزان، والمواد التي بنيت منها، والعزل، والمُلحقات والتوابع، وطرائق التطبيق والاختبار، والردميات، ونوع المواد المُخزنة ومتطلبات الأمن فيها.

وتراعى جميع المواصفات الفنيّة الإنشائية عند تصميم أرضية الخزان وجدرانه وسقفه وأسلوب التسليح والنادىمات ودراسة ميكانيك التربة ومواد العزل المستخدمة والتوصيلات والمُلحقات من السلالم والفتحات والأنابيب والمضخات.

تُبنى الخزانات بعدة طرائق ومنها الخزانات المُسبقة الصنع أوالمنشأة في مكان الاستثمار بحسب المُخططات والدراسة الإنشائية عامة، وتثبت البتر المعدنيّة التي يُصنّع منها الخزان المعدني على القاعدة الخرسانية مع النادىمات وتطلى بمادة عازلة، وتختبر بالماء والضغط لبيان سلامة العمل وعدم وجود ثقوب أوتشققات بالصفيح أوفي نقاط اللحام. ويُغلف الخزان المعدني غالباً بجدار إسمنتي وطبقة ردم خلف ذلك الجدار. كما يُجهز الخزان بفتحات التفريغ والتهوية والتعبئة والقياس وصمامات الضغط والتوصيلات والأنابيب اللازمة لسهولة الاستثمار والاستخدام فيما بعد.

المتطلبات التقنية في بناء خزان

تخضع الخزانات لشروط وضوابط صارمة وفق معايير عالمية من حيث القياسات والأطوال ونوع الخرسانة أوالمعدن والسماكات والحمولات ونوع الصفيح والتسليح وهجريبه وأسلوب الإنشاء. ويحدد شكل الخزانات وحجمها ونوعها استناداً إلى كمية المواد المُخزنة وحجمها ونوعها وأهميتها وطريقة استجرارها والمكان المُخصص لها،وتجهز الخزانات بجميع أنواعها بالتوصيلات والفتحات والأنابيب والصمامات والمضخات الضرورية لسير العمل، وبما يتناسب مع نوع المواد المخزنة فيها ونظام ملئها وتفريغها واستجرار المواد فيها وتهويتها وقياس المخزون منها.

والمُواصفات الفنيّة للخزانات يراعي الشروط التالية: 1ـ المقاومة:الخزان يجب انقد يكون متوازن عند خضوعه لأنواع مختلفة من القوى 2ـ الكتامة:يجب ان يصنع من اجل سائل ذوحجم مغلق دون تسرب، يجب ان يكون كتيما اي دون تشقق. 3ـ مدة عمالخزان:الخزانيجب ان يصمد مع الوقت معناه انمادة الخرسانة يجب ان تحفظ بخصائصها الابتدائية بعد الاتصال الدائم مع السائل المخصص للاحتواء.

• الافعال المأخوذة بعين الاعتبار:
• الوزن الذاتي للخزان.
• الحمولة.
• التغير في درجة الحرارة.
• حمولات التشغيل.
• تأثير انسحاب المياه.

تأثير التشوه البطيء(يصيب المعادن مع مرور الزمن).

• الافعال المناخية (الثلوج، الرياح).
• تأثير الزلازل.

تصنيف الخزانات

تُصنف الخزانات إلى الأنماط الرئيسة الآتية:

1ـ بحسب الاستخدام: فمنها خزانات مرتفعة محمولة على عمود واحد كبير أوعلى عدة أعمدة أوعلى جدران، ومنها خزانات أرضيّة سطحيّة أونصف مطمورة أومطمورة كلياً، ومنها خزانات تحت الأرض وفي الأنفاق.

2ـ بحسب أشكال الخزانات: ومنها خزانات قشريّة أسطوانيّة أوكرويّة، أونصف كروية أوبيضوية أومضلّعة (مبترها الأفقي مربع أومستطيل أومخمس أومسدس).

3ـ بحسب نوع المواد المُخزنة: ومنها خزانات الحبوب، أوخزانات المياه، أوخزانات الغاز أوغيرها من المواد الصلبة أوالسائلة أوالغازيّة.

4ـ بحسب عدد أحواض التغذية: يمكن حتىقد يكون الخزان من حجرة واحدة أوحجرتين أوعدة حجرات وذلك بحسب حجم الخزان وشكله المعماري والمتطلبات الاقتصاديّة، وقد تقع هذه الحجرات في مستوى واحد أوفي عدة مستويات أومرصوفة قرب بعضها بعضاً، كما هوالحال في صوامع الحبوب.

5ـ بحسب كيفية التغطية وربط الجدران: تختلف كيفية تغطية سطح الخزان طبقاً لحجمه وشكله ونوعه والمادة المُخزنة فيه وأسلوب ربط الجدران مع السطح (السقف)، وعادةً تكون الخزانات مكشوفة كالأحواض أومغطاة ذات أغطية ثابتة وخزانات ذات أغطية عائمة.

يمكن تصنيف الخزانات حسب وضعية الخزان بالنسبة للارض

موضووعة على الارض

الأساس علي شكل حصيرة وهى بلاطة سميكة مصممة من 5الي 10سم.

خزان ارضي اوشبه ارضي مستطيل

يوافق الخزانات ذات قدرة عالية أكبر من 10000متر مكعب عدة طوابق ممكنة، المستويات العليا تزود بواسطة المضخات تكون مصنوعة بالخرسانة المسلحة العادية أوالمسبقة الاجهاد، الغطاءقد يكون محمي بالتربة أوبالرمل بارتفاع المدخل مع سلم النزول من اجل المعاينة التقسيم المناسبقد يكون مهيئ بطريقة لتفادي دخول الحيوانات الصغيرة أوالحشرات، جميع الالات ممجهزة في غرفة العامل

خزان ارضي اوشبه ارضي دائري

المبتر الدائري عموما يوافق الخزانات ذات قدرة اقل من 10000م تنضيم مجموعة الينابيع يبقى نفسه كما في الخزان المستطيل. هذه الخزانات تنجز عادة بالخرسانة المسلحة العادية أوالخرسانة مسبقة الاجهاد حسب أهميتها . الحوض يرتكز على حصيرة مثبة فوق خرسانة النظافة بارتفاع10سم

خزان مرفوع على عمود

ارتفاع هذه الخزانات بين التربة والحصيرة متغير ، ارتفاعات البرج تزيد عن 50سم بدون استثناء. خرسانة الحوض تكون احيانا مسبقة الاجهاد ،القدرات الشائعة بين (50و6000) متر مكعب ،ارتفاع الماء يمكن ان يصل إلى 7او8م الخزان المرفوع يحتاج هندسة خاصة بالمسقط، لا يجب ان يتلف المحيط، وان يدرج ضمن المشاهدالحضرية من اجل صيانة الماء ضد تغيرات درجة الحرارة نستطيع حمل طبقة الرمل إلى ازدياد 20سم وجدران الحوض تكون احيانا مضاعفة بأجور مجوف مع ذلكهذا الشرط لاقد يكون فعالا عند الاستعمال.

Valley dammed reservoir

Bank-side reservoir

Service reservoir

أنواع الخزانات وأشكالها حسب المادة المصنوع منها

1ـ الخزانات المعدنيّة المصنوعة من صفائح الحديد أوالألمنيوم أوالتوتياء.

2ـ الخزانات الخرسانية: وتشيد من الخرسانة المسلحة أوالصفائح الملحومة على شكل قميص داخلي محصور ضمن إطار خرساني من الخارج.

3ـ الخزانات البلاستيكية: وتُصنع من اللدائن والمواد البلاستيكية المقاومة ذات المواصفات الفنية العالية وتتكون عادة من طبقتين داخلية عازلة وخارجية مقاومة لعوامل الطبيعة.

4ـ الخزانات المطاطيّة: المصنوعة من المطاط المُقاوم والمُعالج ضد الحموض والأسس والعوامل الجويّة والمحمية عادة بغلاف مُغلق.

اختيار نوع الخزان

الخزان الأرضى وشبه الأرضي والمرفوع مقارنة بالأخرى لها الامتيازات التالية:

• اقتصاد مصاريف البناء
• دراسة هندسية مبسطة واقل تعرضا للنقد.
• كتامة سهلة التحقيق.
• الحفظ في درجة حرارة ثابتة للماء.

مبادئ البناء

• الخزان يجب ان يبنى بمواد ثابتة.
• يجب حتىقد يكون مغطى بعيدا عن التلوث ،المياه الجوفية، تسربات الأمطار والغبار.
• يجب حتىقد يكون مهوى ويبقى بعيدا عن البرودة والحرارة.

الاحتياطات المأخوذة بعين الاعتبار في انجاز الخزان

• يجب حتى تصنع خزانات مياه الشرب من مواد غير قابلة للصدأ أوالتاكل، وأنلا تؤثر في الخواص الطبيعية أوالكيميائية للمياه، وأن لاتحدث أيتغير في لون أوطعم أورائحة المياه، وأن لاتتأثر بالحرارة أوالرطوبة حتى تكون غير منفذة للضوءوليس لهاأي تأثير ضار بصحة الإنسان.
• يجب حتى تزود الخزانات بفتحات للتنظيف بمقياس مناسب وذات قابلية للغلق محكم ومن نوع المخصص لخزانات المياه(ELDUOD SAEL)،وأن تكون هذه الفتحات بسعة تكفي لدخول إنسان لاجراء النظافة الدورية داخل الخزان،وأنقد يكون مسقطها في منطقة نظيفة وبعيدة عن الحركة اليوية المباشرة وعن مصادر التلوث وأن تكون مرتفعة عن منسوب الأرضية.
• يجب حتى تزود الخزانات بفتحات لملئ الماء والتوزيع وتصريف مياه الغسيل والتهوية بمقاسات مناسبة لحجم الخزان ويراعي ان تكون فتوحات التوزيع على ازدياد لايقل عن 60سم من منسوب قاع الخزان وفتحات تصريف مياه الغسيل داخل قاع الخزان وفتحات ماء الخزان والتهوية في الجزء العلوي من الخزان،وأن تكون هذه الفتحات مزودة بمحابس للتحكم والاغلاق، وأن تكون ماسورة التهوية مصممة بكيفية تمنع دخول أي مواد أوحشرات تلوث الخزان،وأن تكون جميع هذه الفتحات والتوصيلات مصنوعة من مواد غير قابلة للصدأ وليس لها أي تاثيرات ضارة على صحة الإنسان.
• يجب حتى يتم وضع الخزان في أماكن نظيفة وبعيدة عن أي مصدر للتلوث، وأن يحمل على قوائم بمسافة لاتقل عن 20سم من الأرضية، وأن يراعي تثبيت الخزان بطريقة لا تؤ ثر على طبقات العزم للأسطح ويفضل حتى يوضع الخزان في مكان مضلل وأن لا يظهر الخزان بكيفية تشوه أوتعيق الحركة عتى السطح.
• يجب حتى يتم تنظيف خزانات المياه مرة جميع ستة أشهر على الأقل مع مراعاة حتى لا تحتوي المواد المستخدمة في التنظيف على مواد سامة أوضارة بالصحة العامة ويجب الالتزام التم بالشروط الصحية في عملية التنظيف.
• يراعي ان يتم اختيار مواقع خزانات المياه الأرضية بحيث تكون بعيدة ما أمكن من خطوط الصرف الصحي وغرف التفتيش وخزانات التحلل والحفر والامتصاصية، وفي جميع الأحوال لا يصرح بوضع خطوط الصرف الصحي فوق أوبجانب خزانات المياه طالما وجود الخزانات أسفل منسوب سطح الأرض.
• في خزانات المياه المصنوعة المسلحة يجب مراعاة كافة اشتراطات العزل المائي، وذلك منع تسرب أي مياه يمكن انقد يكون لهاتاثير صار على المبنى .
• يتم حساب سعة خزانات المياه بناءا على الاحتياطات العملية لاستخدام المبنى، بحيث لاتقل سعة الخزان عن 12متر مكعب للمبنى المكون من وحدتين ،وتزداد حسب حجم المبنى .
• يجب عمل هبوط صغير في الخزانات الأرضية بمقياس 50سم*50سم وعمق 25سم أسفل ماسورة سحب المياه من الخزان.
• يجب طلاء أرضية وجدران الخزان بمادة مانعة لتكون الطحالب، ويراعي حتى تكون غير سامة .
• يجب حتى يعلوقاع الخزان العلوي عن سطح المبنى بمسافة كافية لضمان كفاية ضغط المياه المناسبة للاستخدام.
• يحق للمفتش الصحي الدخول إلى اي مبنى لاجراء التفتيش على خزانات المياه للتاكد من مطابقتها للشروط الصحية والفنية.

الإستخدامات

إمدادات المياه مباشرة

الطاقة الكهرومائية

السيطرة على المجاري المائية

التدفق المتوازن

Recreation

Operation

مصطلحات

Modelling reservoir management

السلامة

الأثر البيئي

الأثر البيئي في الحياة

تغير المناخ

فهم الاحياء

تأثير الإنسان

فهم البحيرات

Micro climate

قائمة الخزانات

قائمة الخزانات حسب المنطقة

The following are the world's ten largest reservoirs by surface area:

1. Lake Volta (8,482 kم² or 3,275 ميل²; Ghana)
2. Smallwood Reservoir (6,527 kم² or 2,520 ميل²; كندا)
3. Kuybyshev Reservoir (6,450 kم² or 2,490 ميل²; روسيا)
4. Lake Kariba (5,580 kم² or 2,150 ميل²; Zimbabwe, Zambia)
5. Bukhtarma Reservoir (5,490 kم² or 2,120 ميل²; Kazakhstan)
6. Bratsk Reservoir (5,426 kم² or 2,095 ميل²; روسيا)
7. Lake Nasser (5,248 kم² or 2,026 ميل²; Egypt, Sudan)
8. Rybinsk Reservoir (4,580 kم² or 1,770 ميل²; روسيا)
9. Caniapiscau Reservoir (4,318 kم² or 1,667 ميل²; كندا)
10. Lake Guri (4,250 kم² or 1,640 ميل²; Venezuela)

قائمة الخزانات من حيث الحجم

1. Lake Kariba (180  or 43 ; Zimbabwe, Zambia)
2. Bratsk Reservoir (169 kم³ or 41 ميل³; روسيا)
3. Lake Nasser (157 kم³ or 38 ميل³; Egypt, Sudan)
4. Lake Volta (148 kم³ or 36 ميل³; Ghana)
5. Manicouagan Reservoir (142 kم³ or 34 ميل³; كندا)
6. Lake Guri (135 kم³ or 32 ميل³; Venezuela)
7. Williston Lake (74 kم³ or 18 ميل³; كندا)
8. Krasnoyarsk Reservoir (73 kم³ or 18 ميل³; روسيا)
9. Zeya Reservoir (68 kم³ or 16 ميل³; روسيا)

سد

مُعايرة الخزانات

تُعاير الخزانات عادةً بعدة طرائق أهمها:

1ـ الطريقة المساحية (الجافة): وتضم مسح جدران الخزان الداخلية (إذا كان فارغاً)أوجدرانه الخارجية (إذا كان مملوءاً) وتعليمها بمقاطع شاقولية من أسفل الخزان حتى أعلاه مع مراعاة التشوهات الحاصلة في أثناء الإنشاء، وتُعالج المعلومات الملفية المأخوذة باستخدام الحاسوب، ويتم إعداد جداول قياس ومعايرة لكل خزان تتدرج لقاء رقم القياس الموافق.

2ـ الطريقة الحجمية (السائلة): وتتميز باستخدام دفقات متتاليـــة من سائل ما (الماء أوالوقود) وقياس كمية السائل الموجود ضمن الخزان بوساطة شريط قياس معدني متري مدرج بالميليمترات، ويُسجل القياس. تُكرر هذه العملية عدة مرات حتى امتلاء الخزان، ثم تُعطى القياسات الناتجة إلى الحاسوب وفق برنامج مُعد، لتحويلها إلى جداول معايرة، ويجب مراعاة ارتيابات القياس، وشروط القياس، وحرارة السائل داخل الخزان وجهاز المعايرة.

صيانة الخزانات وتنظيفها

تُخزن المواد بأنواعها (الصلبة والسائلة والغازية) في خزانات متنوعة الحجوم. إذا بقاء هذه المواد مدة زمنية طويلة يؤدي إلى تشكل بعض الشوائب والرواسب وتسرب الرطوبة إليها، مما يُؤثر سلباً في نوعية المواد المُخزنة، لذلك يجب تنظيف الخزانات في مدد محددة من الزمن.

إصلاح أعطاب الخزانات وترميمها

تتعرض الخزانات في أثناء الاستثمار إلى أعطاب واهتراءات وتشققات بحسب نوع الخزان وشكله، ناتجة من الترسبات الناجمة عن المواد المُخزنة وتفاعلات الصفيح مع المياه والتفاعلات الناجمة عن تقلبات الطقس والأحوال الجوية، مما يؤدي إلى هدر في المواد المُخزنة في بعض الأحيان. ويعود ذلك إلى عدة مسببات كسوء التطبيق الناتج من عدم مطابقة المواد الأولية المُستخدمة للمواصفات الفنيّة، أومن سوء التطبيق الناجم عن قلة الخبرة، أوالإهمال، أوسوء دراسة ميكانيك التربة وغير ذلك. وهذا يحتاج تحديد نوع العطب وشكله ومكانه ومساحته، وإصلاحه بالسرعة المطلوبة بإزالة الطبقة التالفة أوالقسم المعطوب واستبداله، وبأقل كلفة ممكنة.

انظر أيضاً

• Ab Anbar
• Colourful lakelets (in Poland)
• Drainage basin
• Drought
• Hydroelectricity
• Dam failure
• Mill pond
• Multipurpose reservoir
• Spillway

المصادر

• [1]
• عدنان يوسف عبود. "خزان". الموسوعة العربية.

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Reservoirs.

• Department of Water Resources. "Reservoir Information". California Data Exchange Center. State of California.