| Abstract: |
ABSTRACT Nile River is one of the world longest rivers but considered the longest river by adding its tributaries which reach 6850 km. The Nile basin covers about 10% of Africa where the basin area reaches 3106 km2 and spread over 10 countries Burundi, Congo, Egypt, Eritrea, Ethiopia, Kenya, Rwanda, Sudan, Tanzania, and Uganda.from the comparison between Nile and other major rivers such as Amazon, Congo, Mississippi, Mekong, Zambezi, and Rhine shows that the discharged water from Nile basin is very small relative to the basin area also fast water demand increase and multiple uses for the basin countries specially Egypt and Sudan which classified arid regions, so it was very important to search about new projects to increase water flow in the river and also river planning and management techniques to better solve water shortage problems.The complexity of the nature and economic system within a river basin makes it difficult to plan and design an optimal operation program, A model may be helpful in accounting for all relevant components comprising a river basin in addressing various planning and management objectives. In the present study, an optimization model was developed to produce optimal operation guidelines for water resources in a main Nile River basin under different operation rules using optimization software. The model enables the water planner/manager to evaluate and choose the most suitable operation guidelines for the local conditions and objectives.Although the model was developed as an optimization model, simulation components were included to better solve the complex optimization problem. The model includes all the essential relationships of these components in a one-year time horizon with a monthly time step. The model objective minimized water deficit between water supply, and demand at all demand sites over all periods under three kinds of constraints: physical constraints (e.g., mass balances), policy constraints (e.g., political and international boundaries), and system control constraints (e.g., maintaining feasibility).Different operation scenarios were developed to the study area (Main Nile River basin) to determine the shortage value for the operation scenario such as operation of Aswan High Dam (AHD) under the present demand values at dry year of minimum flow values considering short term storage, operation of (AHD) under the present demand values at year of normal flow values considering short and long term storage, and operation of (AHD) under demand increase by year 2020 considering long term storage taking monthly time step for the studied area of Egypt and Sudan.ملخص الرســــــالةعنوان الرســــالة:” الإدارة المتكاملة لأحواض الأنهار المشتركة ““ INTEGRATED MANAGEMENT OF SHAREDRIVER BASIN ”مقدمـــــــة:إنه مما لا شك فيه أن المياه هي أساس لأي بناء حضاري لذلك فإن الحضارات المختلفة منذ أقدم التاريخ قامت على جانبي الأنهار برغم ضآلة نسبة ما تمثله من إجمالي المياه علي سطح الأرض كما هو موضح بالجدول التالي لذا كان من الضرورى الأهتمام بأحواض الأنهار ومحاولة الوصول الي الأسلوب الأمثل لتشغيل الأنهار وإداره مياهها.المحيطات 97.13 ٪ Oceans (saline)المياه القطبية 2.24 ٪ Ice caps and glaciers Total surface Landالبحيرات والأنهار العذبة 0.01 ٪ Fresh water (lakes &rivers)البحيرات المالحة والبحار الداخلية 0.01 ٪ Saline lakes & inland seasأجمــالي نسبة المياه السطحية 2.26 ٪ Totalمياه فوق منسوب المياه الجوفية 0.002 ٪ Soil moisture Total sub-surfaceالمياه الجوفية الضحلة 0.3 ٪ Shallow groundwaterالمياه الجوفية العميقة 0.3 ٪ Deep groundwaterأجمــالي نسبة المياه في التربة 0.61 ٪ Totalأجمــالي نسبة المياه الأرضية 2.87 ٪ Total land waterعلي الرغم من أن نهر النيل من أطول أنهار العالم بل ويعتبر أطولها وبإضافة أطوال روافده يبلغ طوله حوالي 6850 كم. يغطي حوض نهر النيل تقريباً 10٪ من مســـاحة قارة أفريقيا وتبلغ مساحة حوض نهر النيل 3106 كم2 إذ يمتد خلال 10 دول هي تنزانيا, بوروندي, رواندا, الكونغو, كينيا, أوغندا, إثيوبيا, إريتريا, السودان, مصـــــر إلا أن التصــرف الناتج منه أقل كثيراً من أنهار أخري أصغر منه كما هو موضــح في الجدول التالي.التصرف السنوي/ كم2(310م3/ كم2) مساحة ألحوض(310كم2) التصرف السنوي(مليار م3) الطول(كم) النهر28 3106 84 6850 النيل728 7050 5518 6700 الأمازون326 3820 1248 4700 الكونغو170 3270 562 970 المسيسبي590 795 470 4200 مي كونج185 1200 223 2700 الزامبيزي252 816 206 2900 الدانوب78 2274 177 4100 النيجر312 224 70 1320 الراينيتضح من الجدول السابق ضِآلة المياه المنصرفة خلال نهر النيل مقارنة بالأنهار الأخرى رغم كبر مســاحة حوض النهر وتعدد أنشطة استهلاك مياهه وزيادة متطلبات دول حوض النيل خاصة دول المصب السودان ومصــــــر التي تصنف علي أنها من المناطق القاحلة. لذلك كان لزاماً البحث عن طرق وأســــاليب لزيادة الموارد المائية للنهر مثل قناة جونجلي ومشاريع أعالي النهر أو استخدام أســـاليب إدارة حوض النهر مع اعتبار أســــلوب التكامل بين الموارد المائية المختلفة من مياه ســـطحية وجوفيـــــة وكذلك مياه الأمطــار وبين الاستخدامات المختلفة للمياه سواء زراعية, صناعية, توليد الطاقة, وكذلك الأنشطـة الترفيهية.الدراســـة النمذجيه:تم دراســــــة إمكانية تطبيق أســـاليب الإدارة المتكاملة لحوض نهر النيل مع تركيز الدراســـة علي أكثر المناطق ندرة في كميات المياة المتساقطة وأكثرها جفافاً وهي دول المصب حيث تركزت الدراسة في التوصل إلي نموذج رياضي يعطي حالات التشغيل المثلي لبحيرة ناصــر والسد العالي ومحاولة الوصــول إلي أقل قيم العجز بين الموارد المائية المختلفة من مياه ســـطحية وجوفيـــــة وكذلك مياه الأمطــار وبين الاستخدامات المختلفة للمياه سواء زراعية, صناعية, توليد الطاقة, وكذلك الأنشطـة الترفيهية مع دراســة التكامل بين العناصر المختلفة للموارد وكذلك العناصــر المختلفة لاستخدامات المياه خاصـــة في السنوات الأكثر جفافاً وهي السنوات المسجل خلالها أقل قيم التصـــرف الطبيعي للنهــر. كذلك الوصـــول إلي سيناريوهات تشغيل مختلفة للمستقبل مع الأخذ في الاعتبار القيم المتزايدة لاستخدامات المياه مع ثبات كميات المياه المنصـــرفة خلال النهــــر.البحث يتكون من ستة فصــول كالآتي:الفصــل الأول:ويتناول هذا الفصــل مقدمة عامه عن الموارد المائية ومشاكل المياه وندرتها كذلك فكره عامه عن البحث وأهميته وعرض لأهم أهدافه ودوافعه والأسلوب المستخدم في الدراســـة واستعراض فصــوله المختلفة.الفصــل الثاني:ويتناول هذا الفصــل مراجعة الدراســات والأعمال السابقة المرتبطة بموضوع إدارة أحواض الأنهار وتم تصنيفها إلي عدة مجموعات وهي1. الدراسات الحقلية والتقييم الرياضي.2. نماذج المحاكاة الفيزيائية والرياضية.3. النماذج الرياضية المثلي للتشغيل.4. التكامل بين نماذج المحاكاة والتشغيل المثلي.5. أنظمة دعم اتخاذ القرار بناء علي المعلومات الجغرافية.6. أنظمة التكامل علي مستوي حوض النهر.الفصــل الثالث:ويتضمن هذا الفصــل دراســة تفصــيلية للأســـلوب المســتخدم واستنتاج النموذج المســتخدم للوصــول لحالات التشـــغيل المثلي وشرح الأسس والفروض التي تم إنشــاء النموذج عليها وكذلك البرنامج المســـتخدم لتطبيق النموذج.Lindo softwareالفصــل الرابع:تم في هذا الفصـــل تجميع البيانات المســـتخدمة خلال النموذج مع عمل دراسة إحصــائية لبيانات النهر الطبيعي عند أســوان في الفترة من 1870 إلي 2000 وهي كالآتي:• بيانات الموارد المائية1. بيانات النهر الطبيعي عند أســوان في الفترة من 1870 إلي 20002. بيانات الأمطـــار3. بيانات المياه الجوفية• بيانات الاستهلاك المائي وتشتمل علي الاستهلاك الزراعي للمياه بالإضافة إلي الاســتخدامات المختلفة الأخرى مثل مياه الشــرب والصــناعة وتوليد الطاقة.الفصــل الخامس:ويتناول هذا الفصــل تطبيق النموذج الرياضي علي اقل قيم التصـــرف الطبيعي للنهر من 1870-1871 إلي 1999-2000 كذلك سيناريوهات التشغيل المختلفة والتحقق من النتائج وذلك بهدف الوصــول إلي التشغيل الديناميكي الأمثل للسد العالي وتحليله ومناقشته.الفصــل السادس:ويتناول هذا الفصــل عرض ملخص للبحث واستعراض لأهم المستنبطات التي تم التوصــل إليها من البحث مع وضــع مقترحات لبعض التوصيات للأبحاث المستقبلية.• أهم ما توصـــل إليه البحث:1. التوصـــل إلي نموذج رياضي لإدارة أحواض الأنهار يســـاعد مخططي ومديري الموارد المائية في التوصـــل إلي حالات التشغيل المثلي لأحواض الأنهار للوصــول إلي أدني قيم للعجز بين الموارد المائية المختلفة وبين الاستخدامات المتعددة للمياه.2. التوصـــل إلي التكامل بين كلاً من الموارد المائية المختلفة من مياه سطحيه والمتمثلة في التصـــــرف الطبيعي للنهر بالإضافة إلي المياه الجوفية ومياه الأمطار, وكذلك التكامل بين الاستخدامات المختلفة للمياه من استخدامات زراعية, صناعية, سياحية وأنشطه ترفيهية وكذلك توليد الطاقة.3. إمكانية تمثيل الوضـــع الطبيعي للأنظمة المائية وعلاقتها ببعضها البعض وكذلك الترابط والتداخل و التعقيد في أحواض الأنهار كقيود داخل نموذج التشغيل الرياضي للوصـــول إلي أفضـــل حالة تشغيل.4. تم عمل حالات تشـــغيل للسد العالي بتخزين طويل المدى للوصـــول لحالة تشــغيل مثلي للوضع الحالي وكذلك لتقييم الوضــع الحالي لتشغيل الخزان بناء علي دراسة إحصائية للقيم التاريخية لتصـــرف النهر الطبيعي وحالات تشـــغيل مســـتقبلية عام 2020 للوصــول لأدني قيم عجز مائي مع ثبات قيم الموارد والزيادة المســـتمرة لاستخدامات المياة.5. التوصل إلي سيناريوهات تشـــغيل لإدارة المياه في نهر النيل في حالات التخزين قصــــير المدى أي حالة التشـــغيل الســـنوي للخزان أو حالة استخدام إمكانيات التخزين المتدنية داخل شبكـــة الري وخلال قطـــاع النهر.• هذا وأهم توصـــيات البحث هي:1. التوصل إلي نموذج رياضي لإدارة أحواض الأنهارمتعدد الأهداف قادر علي التعامل مع الارتباطات بين دول الحوض مع الأخذ في الاعتبار قواعد التشغيل المختلفة مما يســـاعد علي زيادة دقة وكفاءة أداره الأنهار.2. التوصل إلي نموذج رياضي تفصيلي لإدارة الأنهار يأخذ في الاعتبار العوامل المختلفة لإدارة الأنهار أتزان الأملاح وتغير جودة المياه خاصـــة مع زيادة الاعتماد علي المياه الجوفية ثاني أهم الموارد المائية والذي يمكن تطبيقه علي الترع والفروع الرئيسية للأنهار.3. تطبيق مبدأ التكامل علي مستوي حوض نهر النيل لدراســـة مدي تأثير مشروعات أعالي النهر علي قيم التصرف الطبيعي للنهر وكذلك قيم العجز المائي لدول المصب.4. للحصول علي قيم أكثر واقعية لتشغيل السد العالي وبحيرة ناصــــر يجب استخدام نموذج رياضي بوحدة زمن 10 أيام وهي وحدة الزمن التي يتم عليها تشغيل السد فعلاً وهى المدة اللازمة لوصـــول المياه من السد العالي وحتى نهاية شبكة الري.5. التوصل إلي نموذج رياضي لإدارة أحواض الأنهار قادر علي تطبيق مبدأ التكامل بين الموارد المائية التقليدية والغير تقليدية للحصول علي اقل قيم العجز في المياه.6. التوصل إلي نموذج رياضي لإدارة أحواض الأنهار قادر علي تطبيق مبدأ التكامل بين قواعد التشغيل المختلفة لبقية السدود ونقاط التحكم علي طول النهر (علي سبيل المثال سياسات التشغيل العادية وسياسات توفير المياه مثل تسعير المياه).
|
|
|