ما هو التقسيم الطبقي الحراري وحله من خلال التهوية المنتشرة
ما هو التقسيم الحراري؟
التقسيم الطبقي الحراري هو ظاهرة طبيعية تحدث في المسطحات المائية من أي عمق، مثل البحيرات والخزانات، حيث تتشكل طبقات مميزة من المياه بدرجات حرارة وكثافة ومستويات أكسجين متفاوتة. يمكن أن يؤدي هذا التقسيم الطبقي إلى العديد من التحديات البيئية وجودة المياه، مما يؤثر على الحياة المائية وصحة النظام البيئي بشكل عام. إحدى الطرق الفعالة للتخفيف من الآثار السلبية لطبقة المياه هي من خلال تهوية منتشرة.
يحدث التقسيم الطبقي الحراري بسبب عوامل مختلفة، بما في ذلك الاختلافات في درجة الحرارة والإشعاع الشمسي وأنماط الرياح ووجود مواد مذابة مثل الملح. يمكن أن تؤدي هذه العوامل إلى اختلافات في كثافة المياه، والتي بدورها تؤثر على التوزيع الرأسي للكتل المائية.
يحدث التقسيم الطبقي الحراري عادةً في ثلاث طبقات رئيسية:
الطبقة السطحية: الطبقة العليا، والمعروفة أيضًا باسم الطبقة المختلطة أو إزالة الشعر، عادة ما تكون الجزء الأكثر دفئًا والأكثر تماسكًا في الجسم المائي. إنه على اتصال مباشر بالغلاف الجوي ويتأثر بالرياح والإشعاع الشمسي وحركة الأمواج. تحتوي هذه الطبقة بشكل عام على نسبة عالية من الأكسجين والمواد الغذائية بسبب الاختلاط مع الغلاف الجوي والتيارات السطحية.
الخط الحراري: تحت الطبقة السطحية، غالبًا ما توجد منطقة انتقالية تسمى الخط الحراري. يتميز الخط الحراري بانخفاض سريع في درجة الحرارة مع العمق. يعمل كحاجز للخلط العمودي وهو مسؤول عن فصل الطبقة السطحية عن الطبقات العميقة. يمكن أن يختلف الخط الحراري في العمق والسمك اعتمادًا على عوامل مثل خط العرض والموسم والظروف المحلية.
الطبقة العميقة: أسفل الخط الحراري توجد الطبقة العميقة، والمعروفة أيضًا باسم هيبوليمينيون. تكون هذه الطبقة بشكل عام أكثر برودة وكثافة وثباتًا مقارنة بالطبقة السطحية. إنه يعاني من الحد الأدنى من الاختلاط مع الطبقات العليا وغالبًا ما يحتوي على كمية أقل من الأكسجين والمواد المغذية بسبب التبادل المحدود مع السطح.
كما لوحظ التقسيم الطبقي الحراري في أنظمة المياه العذبة مثل البحيرات. في البحيرات، يمكن أن يكون التقسيم الطبقي أكثر وضوحًا، خاصة خلال فترات الهدوء والدفء. عادةً ما يشار إلى الطبقات في التقسيم الطبقي للمياه العذبة باسم epilimnion (الطبقة الدافئة العليا) والميتالمينيون (الطبقة الانتقالية) والهيبولينيون (الطبقة الباردة العميقة).
يعيق التقسيم الطبقي الاختلاط الطبيعي للأكسجين والمواد المغذية في جميع أنحاء عمود الماء. تتلقى الطبقات العليا، وخاصة طبقة إزالة الشعر، ضوء الشمس ويتم تزويدها بالأكسجين، بينما تستنفد الطبقات السفلية، وخاصة الهيبوليون، الأكسجين. يمكن أن يؤدي نقص الأكسجين في الهيبولينيون إلى تراكم الغازات الضارة، مثل كبريتيد الهيدروجين، والتأثير سلبًا على الحياة المائية.
تحديات التقسيم الحراري
نضوب الأكسجين: قد يتعرض نقص الأكسجين، الذي يتم عزله عن الأكسجين الجوي، إلى نضوب الأكسجين، مما يخلق بيئة معادية للكائنات الهوائية.
عدم توازن المغذيات: يمنع التقسيم الطبقي اختلاط العناصر الغذائية، مما يؤدي إلى اختلال التوازن في توزيع العناصر الأساسية مثل الفوسفور والنيتروجين، مما يؤثر على دورة المغذيات بشكل عام.
تكاثر الطحالب: يعزز التقسيم الطبقي المستقر نمو الطحالب في الطبقات العليا، مما يؤدي إلى تكاثر الطحالب التي يمكن أن تزيد من تفاقم نضوب الأكسجين عندما تتحلل.
التهوية المنتشرة كحل
تهوية منتشرة هي تقنية معتمدة على نطاق واسع لمواجهة التحديات المرتبطة بالتقسيم الطبقي للمياه. تتضمن هذه الطريقة إدخال الهواء على أعماق مختلفة في عمود الماء باستخدام أجهزة نشر، مثل الأحجار الهوائية أو أجهزة نشر الأغشية. تشمل الفوائد الرئيسية للتهوية المنتشرة ما يلي:
الأوكسجين: من خلال حقن الهواء في الطبقات العميقة، تعمل التهوية المنتشرة على تعزيز مستويات الأكسجين في جميع أنحاء عمود الماء، مما يخفف من نضوب الأكسجين في الهيبولينيون ويعزز بيئة صحية للكائنات المائية.
الخلط: تعمل الفقاعات الناتجة عن التهوية المنتشرة على تعزيز الخلط الرأسي وتعطيل التقسيم الطبقي وتسهيل حركة العناصر الغذائية والغازات بين الطبقات.
معادلة درجة الحرارة: تساعد التهوية على معادلة درجات الحرارة عبر عمود الماء، مما يقلل من التدرج في درجة الحرارة بين إزالة الشعر والهايبولينيون، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على بيئة مائية أكثر استقرارًا وضيافًا.
الوقاية من حالات نقص الأكسجين: تمنع التهوية المنتشرة تراكم حالات نقص الأكسجين (المستنفدة للأكسجين) في نقص الأكسجين، مما قد يؤدي إلى إطلاق غازات ضارة ويؤثر سلبًا على الأسماك والكائنات المائية الأخرى.
أنظمة التهوية المنتشرة لدينا
ألقِ نظرة على مجموعتنا من أنظمة التهوية المنتشرة للمساعدة في مكافحة التقسيم الطبقي الحراري
Sometimes the lack of power available means a specialist aeration system is required and with the rising energy costs, there is no better option than a solar-powered subsurface aeration system to help keep monthly energy costs down. Heathland Group’s research and development team have engineered the most efficient solar aeration system available on today’s global market.
The OxiAir HD diffused lake aerator is designed and developed with depth in mind. These diffused lake aerators can aerate your lake in depths up to 10m+. The super silent bankside compressor pumps air through the diffuser membranes situated on the lake bed. This diffused aeration system has been designed and manufactured by our team here in the UK.
Why is Aeration Important for Wastewater Treatment?
Wastewater aeration is a crucial process in the treatment of contaminated water, where air is intentionally introduced into the wastewater to facilitate the growth and activity of aerobic microorganisms. This method harnesses the power of oxygen to support the metabolic processes of bacteria, fungi, and other microorganisms that thrive in oxygen-rich environments.
Large water fountains for lakes are a popular feature that adds aesthetic appeal and enhances the visual experience of a lake. These fountains are designed to create impressive displays of water jets, patterns, and sometimes synchronized lighting effects. They can be installed in both natural and curated...
Super Lily Lake Fountain Installation in Epping, Essex
Heathland Fountains and Aerators were contacted by a domestic client in Essex for a quote in May 2019. The client has a lake on his property where he required a floating lake fountain for aeration. Fountain lighting to create a stunning evening garden display also formed part of the client brief.
Here at Heathland Group, we offer two types of lake aeration, diffused aeration, and floating aeration to help you efficiently aerate your lake. A diffused aerator pumps air through the diffuser membranes, which then travels to the surface in the form of millions of tiny bubbles...