تأثيرات التعويض البيئي للمياه على تعافي المياه الجوفية في أكبر مخروط هبوط للمياه الجوفية الضحلة في سهل شمال الصين

لماذا يهم إعادة تعبئة المياه المخفية

في أجزاء كثيرة من العالم، يتم ضخ مخزونات المياه الجوفية التي تدعم المدن والمزارع أسرع من قدرة الطبيعة على تعويضها. يعتبر سهل شمال الصين أحد أكثر الأمثلة تطرفًا: عقود من الري المكثف خفضت مستويات المياه الجوفية بمقدار عشرات الأمتار، مما يهدد المحاصيل والأنهار وحتى استقرار الأراضي. تستكشف هذه الدراسة ما إذا كانت إضافة المياه عمداً إلى مجاري الأنهار الجافة — وهو إجراء يُعرف باسم التعويض البيئي للمياه — يمكن أن يساعد في إعادة ملء هذه المخزونات المخفية تحت مدينة شيجياتشوانغ، حيث يقع أكبر "وعاء" هبوط للمياه الجوفية في المنطقة.

سهل ظمآن تحت الضغط

يقع سهل شيجياتشوانغ عند سفح الجبال في مقاطعة خبي، ويميل تدريجيًا نحو الشرق عبر منطقة زراعية واسعة. أكثر من 70 بالمئة من الأراضي مخصصة للزراعة، وأكثر من 80 بالمئة من المياه المضخوخة تُستخدم لري الحبوب. لسنوات، كان هطول الأمطار منخفضًا ومتقطعًا بدرجة لا تكفي لموازنة هذا الاستخراج، فغرقت مستويات المياه في المكامن الضحلة بما يتراوح بين 20 إلى 60 مترًا عبر أرجاء سهل شمال الصين. ومع تعمق الآبار وجفاف الأنهار، تتزايد المخاطر: قد تحدث هبات أرضية، وتدهور النظم البيئية، وتزداد تكلفة المياه لكل من المزارعين والمدن.

تحويل الأنهار إلى أنظمة إعادة تغذية

لمواجهة هذا التراجع، بدأت الصين بتوجيه مياه إضافية إلى الأنهار التي كانت جافة أو ضعيفة سابقًا. يجمع التعويض البيئي للمياه بين تصريفات من سدود الجبال وتحويلات من قناة تحويل المياه من الجنوب إلى الشمال. عندما تسري هذه التدفقات المعززة عبر فراش نهري نفاذ، يتسرب جزء منها نزولًا ويعيد ببطء ملء المكامن الجوفية أدناه. في سهل شيجياتشوانغ، تلقت خمسة أنهار رئيسية — بما في ذلك نهر هوتو الطويل ونهر شا-تشولونغ الأقصر — أكثر من 5 مليارات متر مكعب من هذه التدفقات منذ أواخر 2018، مما يجعل المنطقة حالة اختبار رئيسية لمعرفة ما إذا كانت هذه الاستراتيجية قادرة على عكس خسائر المياه الجوفية.

محاكاة تعافٍ غير مرئي

بما أن عوامل عديدة تؤثر على المياه الجوفية — مثل الأمطار والضخ والقنوات وتدفقات الأنهار — لجأ الباحثون إلى نموذج حاسوبي مفصل يُدعى MODCYCLE يربط بين المياه السطحية والجوفية في إطار واحد. قسموا المنطقة إلى مئات الحوضات الفرعية وشبكة من خلايا بحجم كيلومتر واحد، وزودوا النموذج ببيانات حقيقية عن الطقس وتدفقات الأنهار والري والجيولوجيا، وحققوا من دقته بمقارنة نتائجه بقياسات من عشرات الآبار ومقاييس الجريان. بعد أن أعاد النموذج بشكل موثوق الظروف الحديثة، أجروا سيناريوهات "ماذا لو" أزالوا فيها التعويض في جميع الأنهار أو في أنهار محددة، لكشف مدى ما يمكن نسبته فعليًا إلى التعويض البيئي للمياه من الانتعاش الملحوظ للمياه الجوفية.

كم من الماء عاد — ومن أين

تُظهر المحاكاة أنه من سبتمبر 2018 حتى نهاية 2022، حول التعويض البيئي للمياه خسارة صغيرة مستمرة للمياه الجوفية إلى مكسب ملموس. بدلًا من تراجع طفيف صافٍ، اكتسب السهل نحو 1.76 مليار متر مكعب من المياه المخزنة، وارتفع مستوى المياه الوسطي بنحو مترين — أي حوالي 0.45 متر في السنة. جاء الجزء الأكبر من هذا التعافي، نحو 82 بالمئة، من المياه المضافة إلى نهر هوتو، الذي يمتد طويلاً ومتصلاً جيدًا بالمكمن وله قاع نهري نفاذ. ساهم نهر شا-تشولونغ بحوالي 12 بالمئة، بينما وفرت عدة أنهار أصغر معًا النسبة المتبقية بين 5 إلى 6 بالمئة. حول هذه الأنهار، وخصوصًا على طول هوتو، ارتفع مستوى المياه بأكثر من نصف متر عبر أكثر من 60 بالمئة من السهل، مع امتداد أقوى المكاسب حتى نحو 25 كيلومترًا من مجرى النهر.

إيجاد نقطة التعويض المثلى

المزيد من مياه الأنهار لا يعني بالضرورة إعادة تغذية أكثر كفاءة. وجدت الدراسة أنه عندما تكون تدفقات التعويض معتدلة ومستقرة، يتسرب جزء أكبر من المياه المضافة إلى الأرض ويظل هناك. عندما تُدفع التدفقات إلى مستويات أعلى، يزداد جزء يمر عبر النظام ويغادر المنطقة، مما يخفض الكفاءة. تشير اختبارات النموذج إلى أنه خلال السنوات الجافة يمكن لنهر هوتو إعادة تغذية المياه الجوفية بفاعلية عند نحو 14.6 مترًا مكعبًا في الثانية، لكن ينبغي حينها توجيه المياه الزائدة إلى أنهار أخرى لتوزيع الفوائد. في سنوات الأمطار العادية، يكفي نحو 8.4 مترًا مكعبًا في الثانية في نهر هوتو لتحويل التوازن من النضوب إلى التعافي؛ في السنوات الممطرة جدًا، قد يرفع التعويض الطبيعي وحده مستوى المياه الجوفية دون إطلاقات إضافية.

ما يعنيه هذا لأمن المياه

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن تدفقات الأنهار المدارة بعناية يمكن أن تساعد في إعادة ملء خزانات الأرض المستنزفة، حتى في مناطق زراعية مكثفة وفقيرة بالمياه. في سهل شيجياتشوانغ، أوقف التعويض البيئي للمياه بالفعل الخسائر المستمرة وبدأ في إعادة ملء أكبر "حفرة" ضحلة للمياه الجوفية في سهل شمال الصين. كما تُظهر الدراسة أن المكان وطريقة توصيل المياه مهمان بقدر كمية المياه المرسلة: الأنهار الطويلة والمتصلة جيدًا بالمكمن مثل نهر هوتو تشكل مسارات إعادة تغذية قوية، والتدفقات المعتدلة والمستمرة أكثر فاعلية من الاندفاعات العرضية. يمكن أن توجه هذه الرؤى مديري المياه في الصين ومناطق جافة أخرى عند تصميم استراتيجيات تعتمد على الأنهار لتحقيق استقرار واستعادة المكامن المستنزفة.

الاستشهاد: Lu, W., Lu, C., Jia, Y. et al. Ecological water replenishment effects on groundwater recovery in the largest shallow groundwater depression cone of the North China Plain. Sci Rep 16, 7583 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38451-5

الكلمات المفتاحية: إعادة تغذية المياه الجوفية, تعويض الأنهار, سهل شمال الصين, استخدام المياه الزراعية, تعافي المكمن المائي