أول تدفق

التدفق الأولي هو الجريان السطحي الأولي بعد هطول الأمطار. خلال هذه المرحلة، يكون تلوث المياه الداخل إلى مصارف مياه الأمطار في المناطق ذات النسب العالية من الأسطح غير المنفذة للماء أكثر تركيزًا عادةً مقارنةً ببقية مياه العاصفة. ونتيجةً لذلك، تؤدي هذه التركيزات العالية من الجريان السطحي الحضري إلى مستويات عالية من الملوثات التي تُصرّف من مجاري مياه الأمطار إلى المياه السطحية . ^{[ 1 ] [ 2 ] : 216}

يشير مصطلح "تأثير التدفق الأولي" إلى التغيرات السريعة في جودة المياه ( تركيز الملوثات أو حمولتها) التي تحدث بعد هطول أمطار بداية الموسم. إذ تُجرف جزيئات التربة والنباتات إلى الجداول، وتُعاد تعليق الرواسب والجزيئات العضوية المتراكمة الأخرى في قاع النهر، كما يمكن أن تُجرف المواد الذائبة من التربة والمياه الجوفية الضحلة إلى الجداول. وقد أظهرت الأبحاث الحديثة أن هذا التأثير لم يُلاحظ في المناطق ذات النفاذية العالية نسبيًا. ^{[ 2 ] : 216}

يُستخدم هذا المصطلح أيضًا للإشارة إلى الفيضان الأول الذي يلي فترة جفاف، والذي يُفترض أن يحتوي على تركيزات أعلى من الفيضانات اللاحقة. ويُشار إلى هذا الفيضان باسم "فيضان التدفق الأول". وهناك تعريفات مختلفة لظاهرة التدفق الأول. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

يُنتج جريان مياه الأمطار في شبكة الصرف الصحي المختلطة تدفقًا أوليًا كريه الرائحة، مصحوبًا بتعليق المواد الصلبة الصحية المتراكمة من شبكة الصرف الصحي، بالإضافة إلى الملوثات الناتجة عن جريان المياه السطحية. وقد يُحدث التدفق الداخل تأثيرًا مشابهًا في شبكات الصرف الصحي إذا بلغت ذروة التدفقات خلال الطقس الرطب. ومع زيادة معدلات التدفق فوق المتوسط، تحتوي نسبة صغيرة نسبيًا من إجمالي التدفق على نسبة كبيرة بشكل غير متناسب من إجمالي كتلة الملوثات المرتبطة بحجم التدفق الكلي خلال ذروة التدفق. ويُعد ترسب المواد الصلبة في شبكة الصرف الصحي خلال فترات انخفاض التدفق، وإعادة تعليقها لاحقًا خلال فترات ذروة التدفق، المصدر الرئيسي للملوثات في ظاهرة التدفق الأولي لشبكة الصرف الصحي المختلطة. ^{[ 6 ]}

يمكن أن تمر المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي عبر النظام أو تترسب في أجزاء التدفق الصفائحي من المجاري لتكون متاحة للغسل خلال فترات ذروة التدفق. كما قد تستعمر الأغشية الحيوية، التي تتغذى على النفايات الصحية الذائبة، المحيط المبلل للمجاري. ويُعد التصميم الهيدروليكي السبب الرئيسي لترسب المواد الصلبة في المجاري. ويمكن للمجاري المختلطة، المصممة لاستيعاب ذروة جريان المياه المتوقعة مرة كل عقد، أن تحمل ما يصل إلى 1000 ضعف متوسط ​​تدفق مياه الصرف الصحي. وتُعد المجاري ذات الأحجام الأقل ضخامة شائعة في المشاريع العمرانية الجديدة وبالقرب من نهاية أنظمة التجميع. وقد تتراكم المواد الصلبة العالقة عندما لا تولد سرعات تدفق السوائل المنخفضة اضطرابًا كافيًا . ويكون ترسب المواد الصلبة أكبر ما يمكن حيث تكون السرعات منخفضة خلال الطقس الجاف. وفي المجاري المختلطة الكبيرة، قد يكون من المستحيل الوصول إلى سرعات مياه الصرف الصحي التي تولد اضطرابًا كافيًا لإبقاء المواد الصلبة عالقة خلال الطقس الجاف. ^{[ 6 ]}

قد تتعرض الأغشية الحيوية والمواد الصلبة المترسبة سابقًا للجرف وإعادة التحميل أثناء ذروة اضطراب التدفق. ^{[ 7 ]} يحدث الحمل العالي للتلوث في مياه الصرف الصحي في بداية حدث الجريان السطحي عندما يؤدي ازدياد معدل التدفق إلى تآكل الرواسب المتراكمة في المجاري. ^{[ 8 ]} يمكن أن يؤدي تآكل الرواسب في المجاري إلى إطلاق ملوثات بتراكيز تتجاوز المستويات الموجودة في المصادر المساهمة. يتم إطلاق التدفق الأولي عالي التلوث في بداية تدفق الطقس الرطب أثناء التآكل السريع لطبقة ضعيفة من حمولة الرواسب السطحية عالية التركيز. ^{[ 9 ]} عندما تكون الظروف مواتية لترسب المواد الصلبة في الطقس الجاف، قد يحتوي التدفق الأول على ما يصل إلى 30 بالمائة من إجمالي المواد الصلبة العالقة السنوية التي يتم تصريفها إلى نظام الصرف الصحي المختلط. قد تُلاحظ تراكيز المواد الصلبة العالقة في المجاري المختلطة تصل إلى عدة آلاف من المليغرامات لكل لتر (ملغم/لتر) أثناء التدفق الأول. ^{[ 6 ]}

تتأثر مستويات تركيز الملوثات بعمر وحالة شبكة الصرف الصحي، وبكمية التسرب/التدفق الداخل مقارنةً بالتدفق الصحي. وتعتمد ذروة تركيز الملوثات على حجم وميل شبكة الأنابيب، والفاصل الزمني بين العواصف، وتراكم المواد الصلبة في شبكة الصرف الصحي. إن زيادة انحدار المجاري وتصميم قاع الأنابيب الذي يحافظ على سرعة تدفق عالية خلال فترات انخفاض التدفق يقلل من تراكم الرواسب في المجاري؛ كما أن التنظيف الدوري لخطوط الصرف الصحي الفردية خلال الطقس الجاف قد ينقل المواد الصلبة المتراكمة إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي قبل أن يتسبب جريان مياه الأمطار في ذروة تدفق متزامنة في شبكة الصرف الصحي بأكملها. ^{[ 10 ]}

ولأن مرجع التدفق الأول ليس واضحًا دائمًا، فقد تم تقديم مصطلحي "التدفق الأول القائم على التركيز" (CBFF) و"التدفق الأول القائم على الكتلة" (MBFF). ^{[ 11 ]}

وبغض النظر عن هذا التعريف، هناك عدد من معايير التقييم في الأدبيات لتحديد حدوث التدفق الأول. ^{[ 11 ]}

في سياق تجميع مياه الأمطار ، يُعدّ محوّل التدفق الأولي جهازًا بسيطًا مصممًا لحماية خزان التخزين من التلوث الناتج عن جريان مياه التدفق الأولي. يؤدي ذلك إلى تحسين جودة المياه المُجمّعة، وتقليل ترسب الطمي في الخزان بمرور الوقت في المناطق المتربة. تُستخدم مياه التدفق الأولي المُحوّلة للري أو لأغراض أخرى، على غرار المياه الرمادية . ^{[ 12 ]} على الرغم من توفر العديد من النماذج التجارية، إلا أن هذه الأجهزة تُصنع غالبًا من أنابيب احتياطية عند تركيب الخزان في البداية أو بعد ذلك. راجع دليل تكساس لتجميع مياه الأمطار للاطلاع على حسابات تحديد الحجم. ^{[ 13 ]}

• برنامج جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية على مستوى الولايات المتحدة - مشروع بحثي أمريكي
• تلوث المصادر غير المحددة
• فيضان مياه الصرف الصحي
• مياه الأمطار

• تلوث مياه الأمطار المتدفقة من أول تدفق لها - هيئة حماية البيئة في نيو ساوث ويلز، أستراليا