تُعرّف مستجمعات المياه أو مساقط المياه (Watershed) بأنها مساحة من الأرض تُصرّف المياه الناشئة عن هطول الأمطار وانصهار الثلوج وتوجه تدفقها لتصب باتجاه الجداول والأنهار، وفي النهاية إلى نقاط التدفق (Outflow points) التي تصب في مستودعات المياه الأكبر حجما مثل الخلجان والمحيطات. ولكل جسم مائي مستجمع مياه أو أكثر. وتسمى أيضًا أحواض الأنهار أو أحواض التصريف (Drainage Basin). كما تُسمّى مصائد المياه (Catchment)، لأن الأرض الصاعدة والمرتفعة (Upstream) تصطاد المياه ومن ثم تجري إلى أسفل التل (Downstream) في اتجاه مجرى النهر أو الجدول القريب.
تتكون المستجمعات المائية من وديان منحدرة تحيط بها قمم وتلال مرتفعة. ويتم تحديد حدود مستجمعات المياه من خلال أعلى الارتفاعات المحيطة ببحيرة أو جزء من النهر، وبالتالي تشكل هذه النقاط المرتفعة حدود المستجمع المائي. وترسم التضاريس المُحيطة شكل مستجمعات المياه وحدودها التي تعتبر الحد الفاصل بين منطقة تصريف (مستجمع مائي) عن أخرى. يتم تحديد حجم مساقط المياه على عدة مقاييس بناءً على الجغرافيا الأقرب إلى منطقة الحوض أو المستجمع، وتقاس باستخدام مقياس الوحدة الهيدرولوجية (HUC). وتعد جميع مساحة الأرض جزءاً من مستجمعات المياه. فإذا تتبعت تيارات المياه صعودًا، ستصل إلى منابع المياه، بينما إذا تتبعتها لأسفل، ستصل في النهاية إلى تيار أو نهر أكبر، أو بحيرة، أو محيط أو خليج. وقد تكون بعض مستجمعات المياه شديدة الانحدار وذات طبيعة صخرية، في حين أن البعض الآخر مسطح وذو منحدرات طفيفة.
تتفاوت مستجمعات المياه في أحجامها، إذ يمكن أن تكون مستجمعات المياه صغيرة في حجم بحيرة داخلية متواضعة أو حتى بحجم بضعة أمتار مربعة مثل جزء من فناء يصب في بركة طينية، بينما يمكن أن تبلغ مساحتها آلاف الأميال المربعة وقد تحتوي على جداول وأنهار وبحيرات وخزّانات ومياه جوفية أساسيّة تقع على بعد عدة أميال في الداخل. وعادةً ما تشمل المستجمعات الضخمة العديد من المستجمعات الصغيرة أو الفرعية (Sub-watersheds). ومن الأمثلة المشهورة على مساقط المياه ذات الحجم الهائل حوض نهر المسيسيبي والذي يوفر المياه العذبة لجزء كبير من الولايات المتحدة القارية، إذ يُعدّ أكبر مستجمع مائي في الولايات المتحدة، والذي يمتلك مساحة مقدارها 1.15 مليون ميل مربع (أكثر من ثلاثة ملايين كيلومتر مربع) من 31 ولاية أمريكية بشكل جزئي أو كلي بالإضافة إلى مقاطعتين كنديتين تمتد من جبال روكي إلى جبال الأبالاش. ويشكل نهرا المسيسيبي وميسوري الأطول في أمريكا الشمالية العمود الفقري لمستجمع المسيسيبي.
الصورة 1: صورة ملتقطة بالأقمار الصناعية لحوض نهر الميسيسبي (ناشيونال جيوجرافيك، 2022).
حركة المياه في المستجمعات المائية
تُعدّ طبوغرافية الأرض (Topography) العنصر الرئيسي الذي يؤثر في كيفية تصريف الأراضي للمياه باتجاه نقطة معينة. وتساعد الجاذبية في توجيه المسار الذي تسلكه المياه عبر التضاريس والمعالم الطبيعية. إذ تتدفق المياه عبر عدد كبير من الجداول الصغيرة والتي تنبع من الأراضي المرتفعة وتصب في الأنهار التي تصب في النهاية في جسم مائي أكبر.
خلال الجريان السطحي، تعبر المياه أراضٍ طبيعية متنوعة في الخصائص مثل الغابات والصحاري والمراعي بالإضافة لأراضٍ تحتوي مظاهر الامتداد العمراني البشري وذات الاستخدامات المتعددة مثل الأراضي الزراعية والمناطق السكنية والطرق والبلدات والمدن وأماكن التصنيع. وكل من هذه البيئات لها تأثير على سلامة النهر. وفي البيئات الطبيعية مثل الغابات، تمتص التربة معظم الأمطار بسرعة. ثم تتدفّق هذه المياه إلى الطبقات الصخرية أسفل التربة لتغذي المياه الجوفية. بينما تتشكل معظم الجداول الصغيرة في الأماكن التي تظهر فيها المياه الجوفية على السطح كينابيع. وعلى ضفاف الجداول والأنهار، تتساقط الأوراق وجذوع الأشجار وغيرها من الحطام العضوي في الماء. وهو ما يوفر العناصر الغذائية التي تدعم الأنظمة البيئية وما تحتويه من كائنات حية كما توفر موائل طبيعية وأماكن للاختباء للمخلوقات التي تعيش فيها.
ومن الجدير بالذكر أن معظم المياه في مستجمعات المياه لا توجد في الأنهار والجداول، ولكن في التربة نفسها التي تمتص المياه عبر مسامات التربة أو من خلال الثقوب التي تصنعها الديدان والجذور المتحللة في التربة وتخزنها داخلها لبعض الوقت ويتسلل جزء منها إلى طبقات المياه الجوفية، وتبقى هذه المياه في التربة حتى تتسرب في النهاية إلى أقرب تيار، لذلك لا تتدفق مياه الأمطار مباشرة إلى البحار والمحيطات. وهنا تعمل المساقط المائية الطبيعية على إبطاء حركة المياه من خلالها، الأمر الذي يجعل التربة تشبه الإسفنجة في هذه الوظيفة. يسمح تدفق المياه البطيء عبر المستجمعات المائية بزيادة المدة الزمنية التي يستغرقها جريان المياه عبرها مما يقلل من فرص تشكل الفيضانات أو يخفف حدتها أثناء العواصف.
أما في المناطق التي تحتوي على بيئات مبنية كالمدن التي تحتوي على العمارات والطرق ومواقف السيارات والبنى التحتية المختلفة فإن هطول الأمطار يتساقط ويتدفق على أسطح إسمنتية وأسفلتية صلبة غير منفّذة على عكس التربة الطبيعية. وفي المدن التي تُراعي مسارات تدفق مياه الأمطار في تخطيطها يمكن تجميع مياه الهطل عبر مصارف مياه الأمطار. ولكن عندما لا تراعي البيئة المبنية تدفق المياه، يمكن لمياه الأمطار أن تتدفق سريعا وفي وقت وجيز أسفل المنحدرات مسببة فيضانات مدمرة.
ومن ناحية أخرى، تؤدي التربة الطبيعية ذات المكونات السليمة دوراً مهما في تنقية المياه من الشوائب. في الإطار ذاته، تؤدي الأراضي الرطبة التي غالبًا ما توجد في قاع مستجمعات المياه دوراً مهماً في تصفية وتنظيف المياه أثناء تحركها. كما يمكن للأراضي الرطبة تصفية بعض الملوثات السامة. لذا تحتوي مستجمعات المياه الصحية على إمدادات من المياه النظيفة والتربة الغنية. كما أن حركة مياه الأمطار عبر التربة والصخور في مستجمعات المياه الحُرجية تساهم إيجاباً في جودة المياه الجارية في الجداول. لأن جذور الأشجار تثبت التربة في مكانها وتسمح للتربة بتصفية مياه الأمطار. بينما تُساعد طبقة أوراق الأشجار القديمة على الأرض أيضًا على تخفيف سرعة تدفق هطول الأمطار ومنعها من جرف التربة ونقلها إلى الجداول.
دور مساقط المياه في دورة المياه الطبيعية ودعم الأنظمة الحيوية
عند حدوث هطول الأمطار، تدخل كميات من الماء إلى مستجمعات المياه على شكل أمطار أو ثلوج. تمتص الأشجار والنباتات الكثير من الأمطار ثم تطلقها مرة أخرى في الهواء على شكل بخار ماء ضمن ما يُعرف بعملية النتح. ويحدث أن تتبخر كميات من المياه بفعل حرارة الشمس قبل أن تتمكن النباتات من استخدامها. بينما ينتقل هطول الأمطار الذي لا تستخدمه النباتات ولا يتبخر إلى الجداول ويسمى الجريان السطحي. تصب مياه الجريان السطحي من مستجمعات المياه الصغيرة في جداول وأنهار أكبر حجما. في النهاية، تصب مياه الجريان السطحي في مسطحات مائية أكبر كالبحار أو المحيطات. مرة أخرى، يحدث أن تتبخر بعض المياه في الهواء أثناء تدفقها في الجداول والأنهار والمحيطات بفعل حرارة الشمس. ومن ثم تتحد المياه التي تطلقها النباتات مرة أخرى في الهواء من خلال النتح والتبخر لتشكيل السحب والمزيد من الأمطار. هذه الحركة المستمرة للماء من الهواء إلى مستجمعات المياه والعودة إلى الهواء تسمى دورة الماء. وتتنقل المياه باستمرار داخل مستجمعات المياه وفيما بينها. لذا تؤدي مستجمعات المياه السليمة دوراً محورياً في حفظ دورة المياه الطبيعية.
يمكن تلخيص أهم وظائف مستجمعات المياه بتجميع مياه الأمطار، تخزين المياه بكميات مختلفة ولأوقات مختلفة، توفير الأرضية لجريان المياه السطحي، وتوفير البيئات الملائمة لحدوث التفاعلات الكيميائية التي تدعم أنظمة الحياة البيئية، إذ تحمل المياه المتدفقة المواد العضوية المُذابة التي توفر الغذاء للغابات والنباتات والحياة البرية وتحافظ على خصوبة التربة وتوفر موائل طبيعية للنباتات والحيوانات البرية والمائية.
تعمل الأشجار والنباتات، وخاصة الأعشاب، في الأجزاء العليا من مستجمعات المياه وعلى طول ضفاف الأنهار والجداول، على تحسين نوعية وكمية المياه الجوفية. لذا تحافظ مستجمعات المياه على الحياة بأكثر من طريقة. كما توفر مستجمعات المياه مصادر طبيعية تدعم إنتاج العديد من السلع والخدمات الضرورية للمجتمعات البشرية، على سبيل المثال، وفقًا لوكالة حماية البيئة، تعتمد أكثر من 450 مليار دولار من الأطعمة والألياف والسلع المصنعة والسياحة على مستجمعات المياه النظيفة والصحية. كما تحمي مستجمعات المياه الصحية إمدادات المياه العذبة الصالحة للشرب، وتدعم المجتمعات المعتمدة على الذات.
المخاطر التي تُهدّد مستجمعات المياه
عندما تتدفق المياه، غالبًا ما تلتقط الملوثات في طريقها، والتي قد يكون لها آثار خطيرة على بيئة مستجمعات المياه، التي تمكث فيها هذه المياه ومن ثم تصب في الخزان أو الخليج أو المحيط في نهاية المطاف. لا توجد مياه «نقية» بشكل كامل في الطبيعة؛ جميع المياه «ملوثة» إلى حد ما. حتى في مستجمعات المياه البكر حيث لا تتأثر جودة المياه بالبشر، فإن مصادر الملوثات «الطبيعية» وفيرة. وتشمل هذه الملوثات الرواسب الناجمة عن تآكل ضفاف الجداول والأنهار، والبكتيريا والمغذيات الموجودة في الحياة البرية، والمواد الكيميائية المترسبة بسبب هطول الأمطار.
من ناحية أخرى، هناك العديد من التغييرات البشرية في البيئة التي يمكن أن تلحق أضرارًا جسيمة بالأنظمة البيئية النهرية. إذ غالبًا ما تؤثر البيئات البشرية الحضرية التي خضعت لعمليات التنمية والتطوير سلبًا على نظافة النهر وصحته. على سبيل المثال، تخلق الأراضي الزراعية بيئة غذائية غير طبيعية حيث ترعى الحيوانات مثل الأبقار النباتات التي تحافظ على ضفة النهر مستقرة وصحية، بينما تُحمّلها أيضًا بكميات زائدة من مخلفاتها العضوية. علاوة على ذلك، تُهدّد فضلات الأراضي الزراعية المليئة بالأسمدة والمغذيات الكيميائية مساقط المياه عندما تنتقل هذه الملوثات وتستقر فيها عبر الجريان السطحي. كما يمكن للتلوث الناتج عن محطات الطاقة والمصانع والسيارات والطيران الاستقرار في مستجمعات المياه حتى لو كانت على بعد مئات الأميال. بالإضافة لذلك، يُمكن أن يتسبّب تلوث الهواء في هطول أمطار حمضية تُزيل العناصر الغذائية من التربة وتؤدي إلى زيادة مستوى حامضية المياه في الجداول. وهو ما قد يفضي إلى موت الأشجار واختفاء الأسماك المحلية والحياة المائية الأخرى في بعض مستجمعات المياه الحرجية.
يمكن للأنشطة البشرية أن تغير كمية ونوعية المياه في الجداول. على سبيل المثال، عندما تتم إزالة الغابات بشكل دائم لبناء المنازل أو لتحويل استخدامات الأراضي، يتضمن ذلك إحداث تغييرات في دورة المياه. ففي غياب الأشجار والنباتات التي كانت تستهلك وتخزن كميات كبيرة من المياه ستتدفق هذه الكميات مباشرة إلى الجداول. وهو ما قد يزيد نسبة الوحل فيها بسبب انجراف التربة التي لم تعد مغطاة بالأوراق ومثبتة في مكانها عن طريق جذور الأشجار. كما ستحتوي التربة على مياه أقل، بينما ستجف الآبار والينابيع. وفي حين تؤدي إزالة الغابات إلى فقدان التربة، تُصبح زراعة الغذاء أكثر صعوبة، مما يُؤدي إلى تفشي المشاكل الصحية والجوع وموجات الهجرة، وبالتالي التأثير في قدرة الأرض على دعم المجتمعات الصحية والمستدامة.
إضافة إلى ذلك، فإن الأسطح المعبدة مثل الشوارع ومواقف السيارات والمناطق المبنية تخلُق سطوحًا غير منفّذة ولا تمتص المياه، وتعمل هذه الأسطح كـ «ممرات سريعة» تنقل المياه مباشرة إلى مصارف الأمطار. مما يؤدي إلى تدفق مياه الجريان السطحي بسرعة وبكميات كبيرة تفوق قدرة الجداول والأنهار على تصريفها بشكل طبيعي مما يزيد من مخاطر الفيضانات التي تجلب معها المواد الكيميائية الضارة والنفايات البشرية الأخرى. نتيجة لذلك، قد تصبح فترات الجفاف أطول أو أكثر تواترا، مما يسبب العديد من المشاكل الصحية لعدم وجود كمية كافية من الماء.
وعندما يتم تدمير الأراضي الرطبة الموجودة في مستجمعات المياه، نخسر دورها في تصفية الملوثات السامة في الماء. وتسبب الأضرار التي تلحق بالأراضي الرطبة وإزالة الغابات المزيد من الفيضانات التي يمكن أن تتسبب في العديد من الإصابات والوفيات وتفشي الأمراض. وعندما تحدث الفيضانات يتعذر ترشيح المياه لتجديد إمدادات المياه الجوفية كما في الأوضاع الطبيعية، بينما لا يُمكن للتربة العمل كمرشح طبيعي للملوثات الموجودة في هطول الأمطار.
قد تتسبّب التغييرات المفاجئة في مجاري المياه الطبيعية في مستجمعات المياه التي يرافقها تدهور في بيئة المساقط المائية انتشار الأمراض التي ينقلها البعوض مثل حمى الضنك والملاريا والحمى الصفراء، إذ يتكاثر البعوض في المياه بطيئة الحركة والراكدة. وتنشأ برك المياه الراكدة بسبب عدة حوادث منها حفر مجاري الأنهار لاستخراج مواد البناء مثل الحصى والرمال والمعادن الثمينة مثل الذهب، أو انسداد الأنهار وتغير طريقة تدفق المياه، أو بناء الطرق الذي يؤدي إلى منع تدفق المياه.
كما يُؤثّر تغير المناخ بشكل كبير في بيئة مستجمعات المياه. وتتفاوت المجتمعات في مدى الإحساس بآثار هذه التغييرات التي تشمل فقدان الموائل الطبيعية المهددة، تعدي الأنواع الغازية على الأصيلة، والتغيرات في أنماط هطول الأمطار مما يؤدي إلى الفيضانات أو الجفاف أو حرائق الغابات وغيرها من الظواهر الجوية المتطرفة.
إدارة وحماية المستجمعات المائية
إدارة مستجمعات المياه هو مصطلح يصف استخدام الأراضي والغابات وموارد المياه بطرق تحفظ النباتات والحيوانات التي تعيش هناك من الضرر وتدعم الأنظمة البيئية في هذه المناطق. لذا، ترتبط إدارة مستجمعات المياه ارتباطًا وثيقًا بالحفاظ على البيئة. يمكن لأي نشاط يحدث داخل مستجمعات المياه أن يؤثر على كمية ونوعية المياه في المجرى. وعادةً ما يُقلّل التخطيط الدقيق وبرامج الإشراف على مستجمعات المياه من الآثار الضارة لمعظم هذه الأنشطة عن طريق تدابير وقائية لحماية المياه والأراضي والغطاء النباتي في هذه البيئات.
وتُساعد عمليات التخطيط المجتمعات على اتخاذ خيارات أفضل بشأن النمو المستقبلي. إذ لا بد من دراسة أي تغييرات تؤثر في عمليات تدفق المياه عبر مستجمعات المياه، وهو ما يشمل تطوير موارد المياه والأراضي واستخدامها. وتتضمن برامج إشراف مستجمعات المياه تطوير برامج تعليمية للسكان لتسهيل تحديد احتياجات ترميم مستجمعات المياه. إذ تعتمد مستجمعات المياه النظيفة والصحية على جهود المجتمعات المحيطة والمستنيرة لاتخاذ القرارات الصحيحة. في هذا السياق، تبرز مشكلة مُلكيّات الأراضي المحيطة والمكونة لمستجمعات المياه، فعندما تكون مملوكة للعديد من الأشخاص المختلفين في المصالح والاهتمامات، قد يكون من الصعب الحصول على تعاون الجميع لاستعادة وتحسين هذه المستجمعات. وغالبًا ما تتضمن حماية مستجمعات المياه تدخل الحكومات المحلية والإقليمية لتسوية النزاعات على الأرض، ووضع حدود واضحة، ووضع خطط لتدفق المياه، وإبرام اتفاقات بين الجيران حول استخدام الأرض والمياه، وجمع وتقاسم الموارد اللازمة للقيام بالعمل. نظرًا لأن هذه البيئات تؤثر في الجميع، فمن المهم العمل على تعزيز آليات التعاون واتخاذ القرارات المشتركة لأكبر عدد ممكن من الناس. إذ يجب على كل شخص ذو علاقة المشاركة في حماية هذه الموارد الطبيعية.
تشمل إدارة مستجمعات المياه استراتيجيات عدة، من أهمها إصلاح الأراضي المهجورة والأراضي التي يُساء استخدامها والتي تصدر الرواسب الزائدة أو المواد الكيميائية أو تمرر الجريان السطحي في توقيت غير مناسب. وهو ما يشمل تقليل كمية المبيدات والأسمدة واستخدامها بحذر أو الاستعاضة عنها بالأسمدة الغنية بالمغذّيات في المزارع والساحات والحقول الزراعية، إذ تنتقل هذه المواد الكيميائية مع جريان المياه السطحي إلى الأجسام المائية القريبة وتلوث إمدادات المياه الجوفية والسطحية المحلية. وينبغي لإدارة استخدامات الأراضي تجنب تغيير المجاري الطبيعية للأودية ما أمكن أو عدم التأثير في تصريف المياه السليم في المستجمعات عبر تجنب بناء المنازل والمباني الأخرى بالقرب من ضفاف الأنهار ومجاري الأودية. كما يُنصح بتقليل الأرصفة غير المنفذة للماء واستخدام الرصيف المسامي للتخفيف من العواقب السلبية للأسفلت، إذ تزيد الأرصفة والسطوح غير المنفذة خطر الفيضانات بسبب منع امتصاص الجريان السطحي بشكل طبيعي في الأرض وزيادة سرعة وحجم المياه المتدفقة بعد هطول الأمطار وذوبان الثلوج.
ومن الاستراتيجيات الأخرى الوقائية، حماية المناطق الطبيعية والحساسة لتجنب الاضطرار إلى إعادة تأهيلها. وهو ما يشمل المحافظة على الغابات وزراعتها على امتداد السهول الفيضيّة والتي تعمل على تبطيئ جريان المياه، بالإضافة إلى المحافظة على الأراضي الرطبة في مساقط الأودية سليمة وصحية لتصفية الملوثات وامتصاص مياه الفيضانات. والمحافظة على شريط من الأشجار أو أي نوع آخر من النباتات كشريط عازل على طول الجدول يعمل كحاجز نباتي طبيعي بين الأرض والمسطح المائي مما يساهم في تقليل التلوث الناجم عن الجريان السطحي. كما تؤدي المناطق الشاطئية الحاجزة بين البيئات المبنية والأنهار والبحيرات أو مجاري الماء دورا فاعلاً في حماية مصادر المياه التي تحدها عن طريق تقليل التعرية والسيطرة على الفيضانات وتصفية الرواسب والملوثات من مياه الأمطار قبل دخولها إلى المسطح المائي. بالإضافة إلى ذلك، توفر المناطق الشاطئية موطنًا قيمًا للحياة البرية.
References
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), 2023. “What is a watershed?”. Available at: https://oceanservice.noaa.gov/facts/watershed.html . Last seen: 28/1/2023.
National Geographic Society, (2022). “Watershed”. Available at: https://education.nationalgeographic.org/resource/watershed. Last seen: 28/1/2023.
University of Minnesota Extension, (2018). “What is a watershed?”. Available at: https://extension.umn.edu/watersheds/what-watershed. Last seen: 28/1/2023.
Swistock, B. and S. Smith S., (2005). “Watersheds”. PennsState Extension. Available at: https://extension.psu.edu/watersheds. Last seen: 28/1/2023.
- Shukla, (2019). “Watersheds—Functions and Management”. UF Extension, University of Florida. Available at: https://edis.ifas.ufl.edu/publication/AE265. Last seen: 28/1/2023.
The National Wildlife Federation, (n.d). “Watersheds Pathway”. Available at: https://www.nwf.org/Eco-Schools-USA/Pathways/WOW/Watersheds. Last seen: 28/1/2023.
The Nature Conservancy, (n.d). “How We Protect Watersheds”. Available at: https://www.nature.org/en-us/what-we-do/our-priorities/protect-water-and-land/land-and-water-stories/how-we-protect-watersheds/. Last seen: 28/1/2023.
Gros, L., (2016). “6 Ways to Protect Your Local Watershed”. Wildlife Habitat Council (WHC). Available at: https://www.wildlifehc.org/6-ways-to-protect-your-local-watershed/. Last seen: 28/1/2023.
“Protecting Watersheds”. A Community Guide to Environmental Health. https://hesperian.org/wp-content/uploads/pdf/en_cgeh_2012/en_cgeh_2012_09.pdf. Hesperian. Last seen: 28/1/2023.
