في عالم الهندسة البيئية والهيدرولوجيا، أصبحت محاكاة سلوك مياه الأمطار والصرف من الأمور الأساسية لتصميم أنظمة فعّالة ومستدامة. وبين العديد من البرمجيات المتخصصة، يبرز برنامج SWMM – Storm Water Management Model – الذي طورته وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) كأحد أهم وأشهر الأدوات المستخدمة على مستوى العالم في دراسة وإدارة جريان مياه الأمطار ومياه الصرف السطحي.

يُعتبر SWMM أكثر من مجرد برنامج حسابي، فهو بيئة متكاملة للمحاكاة الزمنية والمكانية، قادرة على تتبع حركة المياه من لحظة سقوطها على السطح وحتى دخولها الشبكات أو أنظمة التخزين أو إعادة الاستخدام. بدأ تطوير SWMM في أوائل السبعينيات، وكان في بدايته برنامجًا موجّهًا للأبحاث الأكاديمية. ومع مرور العقود، تطور ليصبح أداة أساسية في مكاتب الاستشارات الهندسية، البلديات، وشركات تصميم شبكات الصرف. الإصدار الأخير يتميز بواجهة رسومية سهلة الاستخدام، مع إمكانيات عالية في تمثيل البيانات الجغرافية وربطها بأنظمة GIS، مما جعل عملية النمذجة أكثر واقعية ودقة.

كيف يعمل SWMM؟

يعتمد البرنامج على تقسيم منطقة الدراسة إلى أحواض صغيرة (Subcatchments)، يتم تحديد خصائصها بدقة مثل المساحة، الانحدار، نوع السطح، ونسبة النفاذية. بعد ذلك يقوم المستخدم بإدخال بيانات الهطول المطري، سواء كانت من محطات قياس أو من نماذج مناخية مستقبلية. عند بدء المحاكاة، يقوم البرنامج بحساب كمية الجريان السطحي لكل حوض، ثم يتتبع مسار المياه عبر شبكة الصرف، سواء كانت أنابيب، قنوات مفتوحة، أو أنظمة تخزين. كما يتيح إدخال عناصر تحكم مثل البوابات والمضخات لتمثيل الواقع.

إمكانات التحليل في SWMM

ما يميز SWMM هو أنه لا يقتصر على المحاكاة الهيدرولوجية، بل يقدم تحليلات هيدروليكية دقيقة، تشمل:

دراسة تأثير العواصف المختلفة على الشبكات.
تحديد نقاط الاختناق أو الفيضانات المحتملة.
تحليل تأثير مشاريع البنية التحتية الخضراء (مثل الأسطح الخضراء وأحواض التجميع).

بالإضافة إلى ذلك، يدعم البرنامج تحليل جودة المياه، مما يجعله أداة قوية في تقييم التلوث الناتج عن الجريان السطحي.

التطبيقات العملية لـ SWMM

يجد البرنامج استخدامه في العديد من المجالات، من أبرزها:

تصميم شبكات الصرف المطري في المدن والمناطق الحضرية.
إدارة الفيضانات وتقييم المخاطر الناتجة عن تغير المناخ.
تحليل حلول البنية التحتية الخضراء لتقليل الضغط على الشبكات.
دراسة جودة المياه في المجاري المائية بعد العواصف.

مثال واقعي هو استخدام SWMM في مدينة نيويورك لتطوير خطة لمواجهة الفيضانات الناتجة عن العواصف الشديدة، حيث ساعد في تحديد أولويات تنفيذ مشاريع تحسين الشبكات.

تصوير واقعي لشارع مغمور بالمياه أثناء الأمطار الغزيرة، لتوضيح أهمية النمذجة.

التكامل مع البرمجيات الأخرى

يدعم SWMM التكامل مع برامج نظم المعلومات الجغرافية GIS وبرامج النمذجة ثلاثية الأبعاد، مما يسمح بإدخال بيانات دقيقة عن التضاريس وشبكات البنية التحتية. كما يمكن تصدير نتائجه إلى برامج تحليل بيئي أو نمذجة هيدروليكية متقدمة.

برنامج SWMM ليس مجرد أداة هندسية، بل هو جسر بين المعرفة العلمية والتطبيق العملي، يتيح للمهندسين والمخططين تصميم شبكات أكثر كفاءة واستدامة. في زمن تتزايد فيه تحديات التغير المناخي والفيضانات الحضرية، تصبح النمذجة الدقيقة باستخدام أدوات مثل SWMM ضرورة لا رفاهية.

الكاتب: م. محمد عوض

مهندس إنشاءات وباحث في الهندسة المدنية. يتم تقديم محتوى يتناول مختلف جوانب الهندسة المدنية، مع هدف توفير معلومات قيمة ومفيدة للمهندسين والمختصين في هذا المجال.