مدة بقاء المياه في البحيرة

زمن بقاء الماء في البحيرة (ويُسمى أيضًا زمن بقاء الماء، أو عمر الماء ، أو زمن التصريف ) هو قيمة محسوبة تُعبّر عن متوسط ​​الوقت الذي يقضيه الماء (أو أي مادة مذابة) في بحيرة معينة . ببساطة، يُحسب هذا الرقم بقسمة حجم البحيرة على معدل التدفق الداخل إليها أو الخارج منها. وهو يُعبّر تقريبًا عن المدة الزمنية اللازمة لتدفق مادة أُدخلت إلى البحيرة خارجها. يُعدّ زمن البقاء ذا أهمية خاصة فيما يتعلق بالفيضانات أو الملوثات في المصب.

يُحسب زمن الاحتفاظ الكلي في البحيرة (متوسط ​​الوقت الإجمالي الذي تقضيه المياه فيها) بقسمة حجم البحيرة إما على متوسط ​​معدل تدفق المياه الداخلة من جميع الروافد ، أو على متوسط ​​معدل التدفق الخارج (مع مراعاة التبخر والتسرب ). يفترض هذا المقياس أن مياه البحيرة متجانسة (وليست طبقية )، بحيث يكون كل جزء من مياه البحيرة متشابهًا إلى حد كبير. في الواقع، لا تكون البحيرات الأكبر والأعمق متجانسة عمومًا. يمكن تقسيم العديد من البحيرات الكبيرة إلى أجزاء متميزة ذات تدفق محدود بينها. أما البحيرات العميقة فهي طبقية في الغالب، حيث يختلط الماء العميق بمياه السطح بشكل غير متكرر. غالبًا ما يكون من الأفضل نمذجة هذه البحيرات على أنها عدة أحجام فرعية متميزة من الماء. ^{[ 1 ]}

من الممكن حساب قيم أدقّ لفترات بقاء المياه في بحيرة معينة، مثل فترات بقاء المياه في أجزاء محددة منها (كأذرع البحيرة مثلاً)، أو توزيع فترات بقاء المياه في طبقات البحيرة المختلفة. غالباً ما تعكس هذه القيم ديناميكيات المياه في البحيرة بشكل أفضل. مع ذلك، يبقى أي نهج من هذا القبيل تبسيطاً، ويجب أن يستند إلى فهم دقيق للعمليات التي تحدث داخل البحيرة.

يمكن استخدام منهجين (غالباً معاً) لتوضيح كيفية عمل بحيرة معينة: القياسات الميدانية والنمذجة الرياضية . إحدى التقنيات الشائعة للقياسات الميدانية هي إدخال مادة متتبعة في البحيرة ومراقبة حركتها. قد تكون هذه المادة صلبة، مثل عوامة مصممة لتكون متعادلة الطفو ضمن طبقة مائية معينة، أو سائلة في بعض الأحيان. يُشار إلى هذا المنهج أحياناً باستخدام إطار مرجعي لاغرانجي . أما المنهج الآخر للقياسات الميدانية، باستخدام إطار مرجعي أويلري ، فيتمثل في رصد خصائص مختلفة لمياه البحيرة (بما في ذلك حركة الكتلة، ودرجة حرارة الماء، والتوصيل الكهربائي ، ومستويات المواد المذابة، وخاصة الأكسجين) في مواقع ثابتة مختلفة داخل البحيرة. ومن خلال هذه البيانات، يمكن فهم العمليات السائدة في مختلف أجزاء البحيرة ونطاقها ومدتها. ^{[ 1 ]}

لا تُعدّ القياسات الميدانية وحدها عادةً أساسًا موثوقًا لحساب أزمنة الإقامة، ويعود ذلك أساسًا إلى أنها لا تمثل بالضرورة سوى مجموعة فرعية صغيرة من المواقع والظروف. لذا، تُستخدم هذه القياسات عمومًا كمدخلات للنماذج العددية. نظريًا، يُمكن دمج نظام من المعادلات الهيدروديناميكية ذات الشروط الحدية المتغيرة على مدى فترة طويلة جدًا تكفي لخروج جزيئات الماء المتدفقة من البحيرة. ومن ثم، يُمكن حساب أزمنة انتقال هذه الجزيئات باستخدام طريقة لاغرانج. إلا أن هذا النهج يتجاوز مستوى التفصيل المتاح في النماذج الهيدروديناميكية الحالية وقدرة موارد الحوسبة المتاحة. وبدلًا من ذلك، يُمكن تكييف نماذج زمن الإقامة المُطوّرة لديناميكا الغازات والسوائل ، والهندسة الكيميائية ، والهيدروديناميكية الحيوية، لحساب أزمنة الإقامة لأجزاء من البحيرات. ^{[ 1 ]}

يُعدّ قياس سرعة تدفق المياه الداخلة إلى البحيرة لإعادة ملئها نموذجًا رياضيًا مفيدًا. ويُعرف زمن التجديد بأنه مقياس محدد لزمن الاحتفاظ بالمياه، حيث ينصبّ التركيز على "كم من الوقت يستغرق استبدال جميع المياه في البحيرة بالكامل". ولا يمكن إجراء هذا النموذج إلا بميزانية دقيقة لجميع المياه المكتسبة والمفقودة من النظام. ويُصبح زمن التجديد ببساطة سؤالًا حول مدى سرعة قدرة تدفق المياه الداخلة إلى البحيرة على ملء كامل حجم الحوض (مع افتراض ثبات التدفقات الخارجة). فعلى سبيل المثال، إذا جُفّفت بحيرة ميشيغان ، فسيستغرق الأمر 99 عامًا حتى تمتلئ روافدها بالكامل. ^{[ 2 ]}

يتم أخذ مدة الإقامة المذكورة من صندوق المعلومات في المقالة ذات الصلة ما لم يُنص على خلاف ذلك.

• دورة الماء: أوقات الإقامة

• صحيفة حقائق وكالة حماية البيئة بشأن البحيرات العظمى رقم 1
• أطلس البحيرات العظمى التابع لوكالة حماية البيئة
• جودي ريتشاردسون، أليستير ماكيرشار (ديسمبر 2006). "الأسماك التي تعيش في المياه العذبة وفترة إقامتها في البحيرة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مايو 2007 .- العلاقة بين مدة بقاء الأسماك في بحيرات نيوزيلندا وتجمعات أسماك الكوارو والسمك الصغير والسمك الشائع .