ملخّص.
تسعى الدول حول العالم بشكل مستمر إلى الحفاظ على مصادرها المائية، وخاصة السطحية منها من خلال تجميع مياه الأمطار في بحيرات اصطناعية واستعمالها في الريّ. ويساهم هذا الأمر في مواجهة أزمة شحّ المياه التي تنشأ وخاصّة خلال السنوات الجافة وبالتحديد في الدول ذات المناخ المتوسطي الذي يتميّز بتذبذب كمية المتساقطات من سنة إلى أخرى. وتعتبر بحيرة القرعون واحدة من المسطحات المائيّة اللبنانية التي يمكن اعتبارها نموذجًا مهمًا لدراسة تغيّر مساحة المياه فيها، وذلك نظرًا لتلوّثها ولاستعمال مياهها في ريّ المزروعات: فإن دراسة تغيّر المساحة من سنة إلى أخرى ودراسة العوامل المؤثرة بها، يساهم في تحديد كمية المياه المتاحة للاستعمال وخاصة في الريّ. ومن أجل تحقيق هذا الهدف اعتمدنا على احتساب مؤشر AWEI لصور LANDSAT 8 الاصطناعيّة الذي يحتسب مساحة مياه البحيرة، وعلى استمارة توجهنا بها إلى المزارعين الذين يستخدمون مياهها في الريّ. هذا بالإضافة إلى دراسة الرابط الإحصائي بين هذه المساحة والمتساقطات باعتبارها أحد أهم العوامل المؤثرة بها. بيّنت الدراسة مجموعة من النتائج منها الارتباط الإحصائي القوي بين المتساقطات من جهة والمساحة القصوى والمساحة الدنيا لمياه البحيرة من جهة أخرى. وتهدف هذه الدراسة إلى تحديد النمط الفصلي والسنوي لتغيّر مساحة مياه البحيرة. يساعد هذا الأمر على إدارة استخدام مياه البحيرة وخاصّة في الريّ بشكل ناجح.
Abstract. The countries around the world seek continuously to conserve their water resources, especially surface ones, by collecting rainwater in artificial lakes and using it in irrigation. This contributes to the water scarcity crisis, especially during the dry years, particularly in countries that have a Mediterranean climate characterized by fluctuations in the amount of the precipitation from year to year. The Qaraoun lake is one of the Lebanese artificial water basins which can be considered as an important case to study the changes of the level of its water area due to the pollution and the irrigation of the crops. The study of the changing of that area from year to year and the study of the factorsaffecting it, contributes to determining the amount of water available to use. In order to achieve this goal, we have relied on the calculation of the AWEI index of the LANDSAT 8 satellite images that computes the area of the lake and on a form, we refer to the farmers who use irrigation water. This is in addition to the study of the statistical correlation between this area and the precipitation as one of the most important factors affecting it. The results showed a group of results like the strong correlation between the precipitation on the one hand and the maximum area and the minimum area of the lake water on the other hand. The aim of this study was to determine the seasonal and annual pattern of the changes of the water lake area. This helps to manage successfully the use of lake water, especially in irrigation.
كلمات مفتاح: بحيرة القرعون –AWEI– مساحة المياه – ريّ – نهر الليطاني.
1- مقدمة
يشير تذبذب مساحة المياه في المسطحات المائية كالبحيرات إلى مدى الراحة الهيدرولوجية في الحوض المائي الذي توجد فيه، والذي يغذيها عبر شبكته المائية. فالدول عامة، والزراعية منها خاصة، تسعى إلى تأمين هذه الراحة الهيدرولوجية عن طريق إحداث فائض في الميزانية المائية والهيدرولوجية في أحواضها المائية بهدف تأمين المياه الضرورية لري المزروعات. يساعد هذا الأمر على تعزيز الأمن المائي والغذائي فيها.
وبناء عليه، أصبح هذا موضوع محط اهتمام الباحثين في علوم المياه عامّة وعلوم البحيرات (Limnologie) خاصّة، الذين اهتموا بمراقبة إيقاع تذبذب مساحة مياه البحيرات (المساحة القصوى لمياه البحيرة، المساحة الدنيا لها، مدى المساحة،...) خلال فصول السنة الهيدرولوجية، وبربط هذا الإيقاع إحصائيًا ببعض العوامل مثل المتساقطات والتبخر- النتح والتلوّث: فخلال سنة هيدرولوجية معينة، يمكن أن تزداد مساحة المياه في بحيرة ما مقارنة بسنوات هيدرولوجية أخرى رغم انخفاض كمية المتساقطات التي تغذيها عبر تغذية حوضها المائي، ويمكن أن ينتج ذلك عن توفق استخدامها بسبب تلوثها. وبالعكس، قد تتقلّص مساحتها رغم ازدياد كميّة المتساقطات في حوضها، ويمكن أن يعود السبب في ذلك إلى ازدياد كمية المياه المستخدمة منها مثلًا في الريّ.
وتوجد عدّة طرق لاحتساب تغير مساحة المياه في المسطحات المائية، أهمها تلك التي تعتمد على احتساب مؤشر صور الأقمار الاصطناعية AWEI (المؤشر الآليّ لاستخراج المياه / Automated Water Exraction Index) عبر برامج متخصصة مثل برنامج QGIS. يعمل هذا المؤشر على التفريق بين بيكسل المسطحات المائية وبيكسل إشغالات الأرض الأخرى (مساحات عمرانيّة، مساحات زراعيّة،...) في صور القمر الاصطناعي المأخوذة لمنطقة معيّنة ولكن بتواريخ مختلفة. يسمح هذا الأمر باحتساب مساحات المسطحات المائية في مختلف الصور، وبتنفيذ نماذج بيانيّة تمثّل تذبذب هذه المساحات بين تاريخ وآخر وتساعد على ربطه إحصائيّا بعدّة عوامل مثل العوامل المناخية.
من جهة أخرى، يعتبر لبنان ذات المناخ المتوسطي بشكل عام والذي يتميز بتذبذب كمية المتساقطات فيه بين سنة وأخرى، والذي تعاني معظم شبكاته ومسطحاته المائية من زيادة نسب التلوث فيها، واحدة من الدول الزراعية التي قامت بإنشاء عدد من البحيرات الاصطناعية في أحواضها المائية لتلبية حاجات الري فيها: ففي سنة 1959، أنشئت بحيرة اصطناعية في منطقة القرعون من حوض نهر الليطاني. هذه البحيرة التي تصنّف ضمن "بحيرات السدود" (Renard et al., 2015)، تستعمل مياهها التي تعاني من ارتفاع نسب التلوث فيها، في عدد كبير من النشاطات البشرية مثل الري وتوليد الطاقة الكهربائية.
أمام هذا الواقع، يمكننا طرح الأسئلة التالية: كيف تتغير مساحة المياه في بحيرة القرعون؟ وما هي قوّة الترابط الإحصائي بين هذا التغيّر وعناصر المناخ؟ وهل يمكن لبعض العوامل مثل التلوث أن تؤثر على قوة هذا الترابط؟
ويهدف هذا البحث إلى دراسة العوامل المؤثرة في تغير مساحة بحيرة القرعون. هذا الأمر يساعد على تحديد كمية المياه التي يمكن استخدامها في الري وغيرها من الاستخدامات، وبالتالي المساعدة في المحافظة على المصادر المائية وإدارتها بطريقة ناجحة.
2- منطقة الدراسة
تمثلت منطقة الدراسة في بحيرة القرعون وفي جزء صغير من مجرى نهر الليطاني الذي يغذيها بالمياه. بالنسبة للبحيرة، فقد تقاطعت حدودها الشمالية الشرقية مع خط تقسيم المياه للتلّة الممتد، والتي تقع في هذه الجهة. أما بالنسبة لباقي الجهات، فقد تمثلت حدودها بشبكة الطرقات الزراعية التي شقها المزارعون منذ أكثر من 30 سنة ولم تغمرها مياه البحيرة منذ إنشائها. ولم تضم منطقة الدراسة أي حوض مائي آخر غير بحيرة القرعون، لأن ذلك قد يزيد مساحة المياه مما قد يؤدي إلى زيادة هامش الخطأ عند احتساب مؤشر AWEI.
أما فيما يتعلّق بمجرى نهر الليطاني، امتدّ الجزء المختار منه على طول 3.5 كم ابتداءً من نقطة مصبّه في البحيرة، حتى النقطة التي تصبح فيها مياهه ضحلة بسبب قلّة عمق المجرى ولا يمكن بالتالي احتسابها عن طريق المؤشر AWEI (الشكل 2-1).
الشكل 2-1: منطقة الدراسة
تستفيد من مياه البحيرة مجموعة من مساحات البقاع الغربي الزراعية المروية المحيطة بها مثل تلك التي تقع داخل النطاقات العقارية لعيتنيت وباب مارع ودير عين الجوزة وصغين وبعلول والقرعون ومجدل بلهيص ومشغرة. هذا المسطح المائي الذي يمتد بشكل طولي من الشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي بموازاة سلسلتي جبال لبنان الشرقية والغربية، يكاد يملأ المساحة الفاصلة بين هاتين السلسلتين، حيث إن حدوده الشرقية والغربية تصل إلى أقدام سفوحها (الشكل 2-1).
ساهمت ثلاثة عوامل في جعل هذه البحيرة نموذجية لدراسة تغير مساحة المياه فيها، أبرزها:
طبوغرافية البحيرة: إن لبحيرة القرعون شكل قريب من "V". وهو يظهر بوضوح عند ضفافها، وخاصة الشرقية منها قرب منطقة القرعون، حيث يبلغ معدل انحدار قاعها حوالى 4%، وذلك عكس الضفة الغربية عند منطقة عيتنيت، حيث يصل معدل انحدار القاع إلى حوالي -10% (الشكل 2-2).
الشكل 2-2: طبوغرافية بحيرة القرعون
يتيح هذا الشكل تحديد واحتساب التقدم أو التراجع الأفقي لمساحة المياه عند ضفاف البحيرة من خلال المؤشر AWEI. هذه العملية لم تكن ممكنة لو أن للبحيرة شكلًا قريبًا من "U"، حيث إن تذبذب مساحة المياه يصبح عاموديًا وليس أفقيًا، وبالتالي، يصبح من الصعب احتساب هذا المؤشر.
الشكل 2-3: موقع بحيرة القرعون في حوض نهر الليطاني
المميزات الهيدرولوجية: تساهم دراسة تغير مساحة مياه بحيرة القرعون في معرفة الوضع الهيدرولوجي (سنوات هيدرولوجية جافة أو سنوات هيدرولوجية رطبة) للحوضين الأعلى والأدنى لنهر الليطاني . تشكل بحيرة القرعون مصبًا مؤقتًا لهذا النهر لذلك يمكن اعتبارها الحدود التي تقسم حوضه إلى قسمين: الحوض الأعلى الذي يمتد من منابع الليطاني قرب بعلبك حتى القرعون، وهو يتميز بزراعاته المروية بكثافة ويشكل حوالي 80% من المساحة الكلية للحوض التي تبلغ حوالي 2100 كم2. أما الحوض الأدنى الذي يشمل المساحة المتبقية للحوض، فهو يمتد من بحيرة القرعون حتى مصب نهر الليطاني في المنطقة القاسميّة الواقعة بين صيدا وصور (الشكل 2-3). يمكن أن تشير زيادة مساحة المياه في البحيرة إلى وجود سنة هيدرولوجية رطبة، وبالتالي إلى وفرة في المياه. وفي المقابل يمكن أن يشير تقلّص مساحة المياه إلى وجود سنة هيدرولوجية جافة، وإن تتابع عدة سنوات هيدرولوجية جافة يشير بدوره إلى حالة إجهاد مائي يمكن أن يعاني منها هذا الحوض.
استخدامات مياه البحيرة في الري: تروى سنويًا آلاف الهكتارات من الأراضي الزراعية في البقاع والجنوب اللبناني بحوالي 30 مليون م3 من مياه بحيرة القرعون (L’Orient Le Jour، 2002). هذه الكمية يمكن أن تغير بشكل ملحوظ مساحة المياه في البحيرة، مما يساهم في إضعاف ارتباط هذا التغيّر بالعوامل المناخية.
3- منهجية العمل
من أجل تحقيق أهداف الدراسة، قمنا بمعالجة وبتحليل صور الأقمار الاصطناعية Landsat 8 المتاحة لخمس سنوات هيدرولوجية (بين سنتي 2013-2014 و2017-2018). هذا فضلًا عن الاستمارة التي توجهنا بها إلى عينة من 10 من المزارعين المستفيدين من مياه البحيرة في الري.
3-1- تحليل صور الأقمار الاصطناعية
الشكل 3-1: جزء من سلسلة الخواريزميات البيانيّة المحتسبة
استندنا في تحديد واحتساب مساحة مياه بحيرة القرعون إلى الطريقة التي اعتمدت في منطقة سندور الهندية لاحتساب تغير مساحة المسطح المائي فيها (Baghdadi et al، 2018). فقمنا بمعالجة صور Landsat 8 من خلال عدة خطوات باستعمال برنامج QGIS 3.4.3 مع GRASS 7.4.2. هذه الصور التي اخترناها من موقع EarthExplorer (https://earthexplorer.usgs.gov) والتي لا تزيد فيها نسبة التغييم عن 20%، هي صور مسبقة التصحيح من حيث انعكاسها السطحي عن طريق تصحيحات C1 عالية المستوى، مما أتاح لنا عدم القيام بأي تصحيحات إشعاعية أو تصحيحات مرتبطة بالغلاف الجوي. وبهدف اختصار الوقت، عالجنا صور منطقة الدراسة المنتقاة في إطار نموذج نصف أوتوماتيكي عن طريق منشئ النماذج الخاص ببرنامج QGIS، وذلك من خلال سلسلة خواريزميات بيانيّة (الشكل 3-1-) وزعت على أربعة مراحل على الشكل الآتي:
قمنا في المرحلة الأولى بقطع صورة القمر الاصطناعي بشكل يتطابق مع طبقة موجهة (Vector layer) تمثل حدود منطقة الدراسة.
واحتسبنا في المرحلة الثانية مؤشر AWEI (Automated Water Extraction Index) للمنطقة المقطوعة. هذا المؤشر الذي يعمل على تمييز المساحات المغطاة بالمياه عن المساحات الأخرى من خلال تحويل بيكسل المياه إلى بيكسل ايجابية وبيكسل الإشغالات الأخرى للأرض إلى بيكسل سلبية، يحتسب على الشكل الآتي:
AWEI = 4*(V-MIR1)-(0.25*PIR+2.75*MIR2)
بحيث يمثل العنصر "V" النطاق الأخضر لصورة القمر الاصطناعي المأخوذة في لحظة معينة، و"MIR1" النطاق المادون الأحمر المتوسط الأول، و"PIR" النطاق القريب من الماتحت الأحمر و"MIR2" النطاق الماتحت الأحمر المتوسط الثاني.
وبالاستناد إلى نتائج احتساب مؤشر AWEI، قمنا في المرحلة الثالثة بتحويل بيكسل المياه إلى قيم ثنائية، وذلك من خلال إنشاء نقطيات ثنائية ذات قيمة 1 للمساحات المغطاة بالمياه وصفر للمساحات الأخرى من الصورة. وبهدف التخلص من مشكلة الانعكاس التي تمثل الفصول الجافة، حيث تصبح مياه البحيرة ضحلة عند ضفافها، اعتمدنا على قيمة –500 كحد أدنى للبيكسل المحوّل إلى نقطيات ثنائية وليس صفرًا، فهذه القيمة تساوي في الواقع انعكاس قدرة 0.05 فقط (Baghdadi، 2018). يزيد هذا الأمر من دقّة نتائج التحويل ويساهم في تضييق هامش الخطأ فيها.
وفي المرحلة الرابعة والأخيرة، حولنا النقطيات الثنائية لكل صورة من الصور إلى كميات موجهة (vectorization ofbinary raster)، مما سمح لنا بانتقاء مضلع المسطح المائي الذي حدد في العمليات السابقة وباحتساب مساحته.
3-2- الاستمارة
شملت الاستمارة 10من المزارعين الذي يستعملون مياه البحيرة لري الأراضي الزراعية المحيطة بها. وهدفت هذه الاستمارة إلى معرفة كمية المياه التي استخدمت في الري خلال فترة الدراسة، وما إذا كانت هذه الكمية قد تغيرت من سنة إلى أخرى وأسباب تغيرها المتنوعة (التلوث، تغيير أنواع الزراعات،...). وفي هذا الإطار، استندنا إلى التحاليل المخبرية البيولوجية والكيميائية التي قامت بها مصلحة الأبحاث العلمية الزراعية في تل عمارة لمياه البحيرة لسنة 2015.
وساعدتنا الاستمارة على معرفة عادات المزارع في استخدام المياه في الري وما إذا كان على وعي كافٍ أنه لا يجب أن يستخدم المياه الملوثة. وساعدتنا أيضًا على تبيان إمكانية وجود تأثير لكمية المياه في البحيرة على نوعيتها من خلال تحديد العلاقة الإحصائية بينهما، حيث إن تردي نوعيتها بسبب تلوثها يمكن أن يساهم في زيادة مساحتها بسبب عدم استخدامها.
4- نتائج الدراسة
تمكنّا بناء على نتائج احتساب مؤشرات AWEI وعلى نتائج الاستمارات المعبأة من قبل مزارعي المنطقة، من تصنيف تغيّر مساحة المياه خلال السنوات الهيدرولوجية المدروسة في قسمين أساسيين: تناول القسم الأول التغيرات السنوية لمساحة المياه في بحيرة القرعون أما القسم الثاني فتناول التغيرات الفصليّة لها.
4-1- التغيرات السنوية لمساحة المياه في بحيرة القرعون
الشكل 4-2: العلاقة الإحصائية بين بعض القيم المميزة لمساحة مياه بحيرة القرعون والمتساقطات
أظهرت المعالجة الإحصائية لمساحة مياه بحيرة القرعون خلال السنوات الهيدرولوجية الخمس المدروسة، وجود ترابط إحصائي بين ثلاثة من عناصر الموجز الإحصائي (Summary statistics) لهذه المساحة (المساحة القصوى والمساحة الدنيا ومتوسط المساحة ومدى المساحة) من جهة، وبين كمية المتساقطات التي تغذّي الحوض الأعلى لنهر الليطاني الذي يغذي بدوره بحيرة القرعون كما ذكرنا سابقًا من جهة أخرى (الشكل 4-2). وتجدر الإشارة إلى أننا لم نستعمل إلاّ معطيات محطة تل عمارة المناخية التابعة لمصلحة الأبحاث العلميّة الزراعيّة وذلك نظرًا لدقتها.
وتمّ تقسيم الترابط الإحصائي على أساس قوّة الترابط إلى ثلاثة مستويات: تميز المستوى الأول بوجود ترابط إحصائي إيجابي متوسط مائل إلى القوي بين مجموع كمية المتساقطات من جهة والمساحة القصوى لمياه البحيرة من جهة أخرى وصل إلى 0.815 (الجدول 4-1). توسعت مساحة مياه بحيرة القرعون بشكل كبير ووصلت مساحتها القصوى إلى حوالى 9.638 كم2(الشكل 4-1) خلال سنة 2014-2015 الهيدرولوجية الرطبة، حيث تجاوزت كمية المتساقطات عتبة 671 مم. وفي المقابل، تقلصت المساحة القصوى لمياه البحيرة حوالي 2كم2 ووصلت إلى حوالي 7.771 كم2 خلال سنة 2013-2014 الهيدرولوجية الجافة، حيث لم يتخطَّ مجموع كميّة المتساقطات خلالها عتبة 292 مم (الجدول 4-1). ولم يتجاوز هذا الترابط الإحصائي الحد المذكور بسبب استمرار تغذية بحيرة القرعون بمياه الشبكة المائية لنهر الليطاني حتى بعد توقف المتساقطات عن تغذية حوضه الأعلى بعد انتهاء فصل الشتاء الهيدرولوجي الرطب وبداية فصل الصيف الهيدرولوجي الجاف من خلال مياه ذوبان الثلوج التي تتراكم طيلة الفصل الرطب على مرتفعات الحوض الأعلى لسلسلتي جبال لبنان الغربية والشرقية. ولو أن هذه التغذية حدثت بشكل متزامن مع فترات تساقط الأمطار وتوقفت عند توقفها، لكان الترابط الإحصائي أكبر.
الشكل 4-1: تغير مساحة المياه في بحيرة القرعون خلال السنوات الهيدرولوجية الممتدة من سنة 2-13-2014 حتى سنة 2017- 2018 حسب الأشهر
أما المستوى الثاني، فتميّز بوجود ترابط إحصائي إيجابيّ أيضًا ولكن ضعيف بين مجموع كمية المتساقطات من جهة، ومتوسط مساحة مياه البحيرة من جهة أخرى لم يتجاوز 0.454. فخلال سنة 2014-2015 مثلًا كان متوسط مساحة المياه في البحيرة 6.850 كم2 أي أقل بحوالي 0.323 كم2 من سنة 2016-2017، حيث بلغ 7.173. وذلك على الرغم من أنّ كمية المتساقطات خلال السنة 2014-2015 والتي بلغت حوالي 671 مم، كانت أكبر منها خلال السنة 2016-2017 التي سجلت حوالي 356 مم فقط (الجدول 4-1). قد يكون سبب ضعف هذا الترابط هو احتسابه على مدى كامل السنة الهيدرولوجية دون الأخذ بعين الاعتبار تأثير بعض العوامل المرتبطة بالنشاط الزراعي أهمها الريّ. تستعمل مياه البحيرة لري عدد كبير من المزروعات التي تزرع حول منطقة الدراسة خلال موسمين: الأول خلال الخريف الهيدرولوجي كالبطاطا، والثاني خلال الجزء الثاني من الشتاء الهيدرولوجي كالبطاطا أيضًا بالإضافة إلى الخضار والأشجار المثمرة. وتساهم الطرق البدائية المستعملة في ري هذه المزروعات كالجرّ والرش، في سحب كميات كبيرة من مياه البحيرة خلال فترة قصيرة من السنة لا تتجاوز ثلاثة أو أربعة أشهر خلال القسم الثاني من الشتاء الهيدرولوجي. هذا الأمر يؤدي إلى تقلّص مساحة المياه بشكل سريع رغم استمرار التغذية المائية لها.
الجدول 4-1: كميّة المتساقطات وعناصر الموجز الإحصائي الأربعة المميزة لمساحة مياه بحيرة القرعون
وتميز المستوى الثالث والأخير بوجود ترابط إحصائي سلبي وقوي بين المساحة الدنيا لمياه البحيرة من جهة، وكمية المتساقطات من جهة أخرى. هذا الترابط الذي وصل إلى -0.703 (الجدول 4-1) يفسّر بأن المساحة الدنيا لمياه البحيرة خلال سنة هيدرولوجية معيّنة تتقلص عندما تكون كمية المتساقطات مرتفعة والعكس، فهي تزداد عندما تنخفض كمية المتساقطات: زادت المساحة الدنيا للمياه حوالي 2.219 كم2 من سنة 2014-2015 حتى سنة 2015-2016 (2.712 سنة 2014-2015 و4.841 سنة 2015-2016) فيما انخفضت كميّة المتساقطات حوالي 344 مم من سنة 2014-2015 حتى سنة 2015-2016 (671 سنة 2014-2015 و326.9 سنة 2015-2016). ويعود السبب في ذلك إلى أن المساحة الدنيا التي تميّز مياه بحيرة القرعون خلال شهر أيلول في كل سنة من السنوات الهيدرولوجية المدروسة تتأثر بالفصل الجاف للسنة الهيدرولوجية التي تسبقها لأنها امتداد مناخي لها، حيث تتوقف الأمطار عن الهطول. تقلصت المساحة الدنيا للمياه خلال السنة الهيدرولوجية 2014-2015 إلى 2.712 كم2 على الرغم من أن هذه السنة سجلت كمية متساقطات وصلت إلى 671 مم، ولكن مجموع كمية المتساقطات خلال سنة 2013-2014 لم يتخطَّ عتبة 292 مم. أما كمية الأمطار التي تساقطت بعد شهر أيلول للسنة الهيدرولوجية 2014-2015 ووصلت إلى 671 مم أثرت على شهر أيلول للسنة الهيدرولوجية التالية 2015-2016، حيث لم تتقلص مساحة المياه إلا حوالى 2.129 كم2 عن السنة التي سبقتها (الجدول 4-1).
وتبين على صعيد آخر، فيما يختص بمدى مساحة مياه البحيرة، أنه كلما زادت كمية المتساقطات خلال سنة هيدرولوجية معينة مقارنة بالسنة الهيدرولوجية التي تسبقها، كلما تقلص مدى المساحة خلال السنة الهيدرولوجية التي تليها: أدت كمية المتساقطات القليلة لسنة 2013-2014 إلى زيادة في مدى مساحة المياه لسنة 2014-2015 والذي وصل إلى 6.971 كم2. وبالعكس، كلما قلت كمية المتساقطات خلال سنة هيدرولوجية معينة كلما اتسع مدى مساحة المياه في السنة الهيدرولوجية التي تليها: فالمدى الذي سجّل سنة 2015-2016 والذي بلغ 3.393 كم2، كان نتيجة لكمية المتساقطات المرتفعة التي سجلت سنة 2014-2015 وبلغت 671 مم. أما تقلص المدى خلال السنة الهيدرولوجية 2016-2017 (3.184 كم2) بشكل مخالف لباقي السنوات رغم انخفاض كمية المتساقطات في السنة الهيدرولوجية التي تسبقها (326.9 مم سنة 2015-2016)، فيفسّر بتوقف المزارعين عن استخدام مياه البحيرة في الري بسبب تلوثها. وأظهرت نتائج الفحوصات المخبرية التي قامت بها مصلحة الأبحاث العلمية الزراعية في تل عمارة ارتفاع نسب الفوسفات والنيترات وبكتيريا القولون الناتجة عن الصرف الصحي عن معدلاتها الطبيعية. هذا بالإضافة إلى دراسات الباحثين كمال سليم وعلي فاضل وعلي عطوي من «المجلس الوطني للبحوث العلمية» في شأن تلوث بحيرة القرعون، والتي بينت تفشي طحالب «السيانوباكتيريا» بكثافة فيها، ما أدى إلى فرز سموم بلغ معدلها 400 ضعف المعدل المسموح به عالميًا وبالتالي زيادة خطر القضاء على الكائنات الحية في البحيرة (المجلس الوطني للبحوث العلميّة، 2016). وتبيّن من خلال المقابلات التي أجريناها مع بعض أعضاء بلدية القرعون أن البلدية عملت سنة 2016 على إقفال القنوات المائية التي كان المزارعون يستعملونها في الري بسبب تلوثها.
بالإضافة إلى ذلك، أظهر المنحنى السنوي لتذبذب مساحة المياه في بحيرة القرعون زوايا حادة فيما يختص بزيادة مساحة البحيرة خلال بداية كل سنة هيدرولوجية (الشكل 4-1). ويمكن أن يعود السبب في ذلك إلى الشكل المستطيل للحوض الأعلى لنهر الليطاني وقرب منابع روافده من مصباتها فيه، حيث إنها لا تبتعد عنه أكثر من 12 كم من الجهة الشرقية و13 كم من الجهة الغربية. هذا الأمر يساهم في تغذيته بالمياه بشكل سريع خلال الفصل الرطب ويقلل من إمكانية خسارتها عن طريق التسرب إلى داخل الطبقات الصخرية الجيرية والكدانيّة التي تجري فيها. هذا النهر الذي يجري بدوره في منطقة سهلية صلصالية بشكل عام وقليلة النفاذية يحمي المياه من التسرب، مما يساهم في تغذية البحيرة بشكل سريع ويجعل بالتالي زوايا المنحنى حادة.
4-2- التغيرات الفصلية لمساحة المياه في بحيرة القرعون
يمثل الشكل 4-5 تغير مساحة بحيرة القرعون حسب الفصول لكل سنة من السنوات الهيدرولوجية المدروسة. وبشكل عام تبلغ بحيرة القرعون أقصى اتساع لها خلال فصل الربيع الهيدرولوجي، حيث يلامس متوسط مساحتها حوالي 7.454 كم2 (الشكل 4-5-ج). وفي المقابل يبلغ أقصى تقلص لها خلال الخريف الهيدرولوجي، حيث لا تتجاوز متوسط مساحة البحيرة حوالي 5.203 كم2 (الشكل 4-5-أ). أما خلال فصل الشتاء فإن مساحة البحيرة تبدأ بالاتساع كلما تقدمنا في هذا الفصل (الشكل 4-5-ب) وذلك عكس فصل الصيف، حيث يزداد تقلّصها كلما اتجهنا نحو آخر وبداية فصل الخريف (الشكل 4-5-د).
أ: الخريفب: الشتاء
ج: الربيعد: الصيف
الشكل 4-5: التغير الفصلي لمساحة بحيرة القرعون
ومن الملاحظ أنه خلال فصل الخريف، احتلّت سنة 2013-2014 المساحة الأكبر، وفي المقابل، احتلّت سنة 2014-2015 المساحة الأدنى. أما خلال فصل الشتاء، فإن مساحة المياه كانت الأكبر سنة 2016-2017، بينما وصلت إلى أدنى قيم لها سنة 2013-2014. أما خلال الربيع، فتميّزت سنة 2014-2015 أنها السنة ذات المساحة الأكبر وسنة 20 13-2014 السنة ذات المساحة الأدنى. وبالنسبة للصيف الهيدرولوجي فإن أكبر مساحة كانت سنة 2014-2015 وأقل مساحة كانت سنة 2013-2013 أيضًا. ونلاحظ أن فصل الشتاء والربيع والصيف من سنة 2013-2014 هي الفصول التي كانت فيها مساحة مياه البحيرة في أدنى مستوياتها. ويعود السبب في ذلك إلى انخفاض كمية المتساقطات خلال فصل الشتاء، وبالتالي فإن ذلك أثر على باقي الفصول، إذ أنه قلل كمية المياه الجارية في الشبكة المائية التي تغذي البحيرة.
الشكل 4-6: تغير مساحة المياه في بحيرة القرعون حسب الفصول
يمكننا تحليل تغير مساحة مياه بحيرة القرعون حسب الفصول خلال السنوات الهيدرولوجية المدروسة من خلال الرسم البياني السهميّ (Stock Chart) الذي يبيّن المساحات المميّزة المتمثلة بمدى التغيّر المساحي والمساحة القصوى، والمساحة الدنيا لكل فصل من الفصول الأربعة المدروسة.
تظهر مقارنة عامّة بين هذه الفصول، أنّ تغير مساحة المياه بين فصل وآخر هو تغيّر منطقي ومتعلق بالمناخ. فحسب الخط الأسود المتواصل الذي يمثل متوسط مساحة مياه بحيرة القرعون في كلّ فصل من الفصول، تنخفض المساحة من 6.153 كم2 خلال فصل الخريف إلى 5.294 كم2 في القسم الأول من فصل الشتاء، حيث تكون كمية المتساقطات ما زالت منخفضة ولا تتجاوز 50 مم.
أما بين فصلي الشتاء والربيع، فإن مساحة مياه البحيرة تتوسع حوالي 0.76 كم2. ويمكن أن يكون السبب الرئيسي في ذلك هو زيادة غزارة الشبكة المائية لحوض نهر الليطاني التي تغذي البحيرة خلال هذه الفترة. وتساهم عدة عوامل في زيادة هذه الغزارة، أهمها الأمطار التي تتساقط فوق مناطق حوض الليطاني من حدود نهر العاصي في شمال البقاع حتى بحيرة القرعون (الشكل 2-3). هذا بالإضافة إلى الثلوج التي تتساقط فوق قمم السلسلتين الشرقية والغربية للبنان والتي تغذي ينابيع نهر الليطاني وروافده مثل نبع شتورة الذي ينبع من سلسلة جبال لبنان الغربية ويغذي نهر شتورة، ونبعي جنتا ويحفوفا اللذين ينبعان من السلسلة الشرقية لجبال لبنان ويغذيان نهر حالا.
أما بين فصلي الربيع والصيف، فتعود مساحة المياه إلى التقلّص من 6.054 إلى 4.982، بعد توقف المتساقطات وارتفاع قيم الحرارة التي يمكن أن تلامس 40 درجة مئوية خلال شهري تموز وآب، هذا بالإضافة إلى ارتفاع قيم والتبخر- النتح التي تصل إلى أكثر من 160 مم خلال نفس الفترة.
أما بين فصلي الصيف والخريف، فإن مساحة المياه في بحيرة القرعون تبدأ بالتوسع من جديد ولكن بشكل بطيء لا يزيد عن حوالي 1.581 كم2 وذلك مع بداية موسم الأمطار في النصف الثاني من الخريف الهيدرولوجي. هذا البطء في التوسع يجعل من فصل الخريف الفصل الوحيد بين الفصول الأربعة الذي تكون فيه مساحة البحيرة في أدنى مستوياتها، وهذا ما يعبّر عنه بالمستطيل الأسود داخل الرسم البياني في الشكل 4-6.
5- خاتمة ومناقشة
إن أي عملية تهدف إلى تحسين إدارة بحيرة القرعون يجب أن تهتم بمراقبة تغير مساحة مياهها ودراسة العوامل التي تؤثر عليها وخاصة المتساقطات. هذا الأمر قد يساعد على تحديد مدى الراحة الهيدرولوجية للحوض الأعلى لنهر الليطاني الذي يصب في بحيرة القرعون. مما سيساهم في تنظيم كمية المياه والطرق المستعملة في الري، وذلك من خلال تحديد الكميات القصوى التي يمكن استعمالها من أجل هذا الغرض: فيمكن السماح بزيادتها خلال السنوات الرطبة والتي تزداد فيها كميّات الأمطار، وبالعكس يمكن خفض هذه الكمية المسموح بها خلال السنوات الجافة. وهنا ظهرت أهمية مؤشرات صور الأقمار الاصطناعية التي ساهمت في تأمين المعطيات الكميّة الضرورية الناقصة لتحقيق هذه الأهداف. فإن غياب القياسات حول تغير مساحة المياه في بحيرة القرعون، جعل الاستعانة بمؤشر AWEI لصور الأقمار الاصطناعيّة LandSat8 أمرًا ضروريًا لاحتسابها.
وسمحت لنا نتائج احتساب هذا المؤشر الذي تزداد دقّته في الأحواض المائية ذات شكل "V" في دراسة الترابط الإحصائي بين مساحة مياه البحيرة التي تتغير عبر السنوات والفصول الهيدرولوجية من جهة وبين بعض عناصر المناخ كالمتساقطات من جهة أخرى. وبما أن المعطيات المناخية لم تكن متوفرة بشكل دقيق لكامل مساحة الحوض الأعلى لنهر الليطاني، اكتفينا بمعطيات محطة مصلحة الأبحاث العلمية في تل عمارة التي ساعدت على إعطاء تصور ممكن لهذا الترابط: فهو يتغير من متوسط - قوي إيجابيًا مع المساحات السنوية القصوى لمياه البحيرة، إلى ضعيف مع متوسط المساحات السنوية إلى قوي سلبيًا مع المساحات السنويّة الدنيا. هذا الترابط الإحصائي يتأثر بشكل كبير بعدة عوامل، أهمها الريّ؛ فهو يضعف في حال استعملت مياه البحيرة في الري، وفي المقابل يصبح قويًا في حال التوقف عن استعمالها.
بينت هذه الدراسة تأثير شكل الأحواض المائية في تغذية مصباتها بالمياه في حال كانت هذه المصبات عبارة عن بحيرات؛ فيمكن للأحواض المائيّة المستطيلة والتي تكون فيها المسافة قصيرة بين روافدها ونهرها الرئيسي، أن تتسبب خلال فصل الربيع في الزيادة السريعة لمساحة المياه في البحيرات التي تشكل مصبات لها. وهذا ما بيّنه منحنى تغير مساحة بحيرة القرعون التي تشكل مصبًا مؤقتًا لنهر الليطاني الذي يجري في حوضها الأعلى.
برهنت الدراسة أن مساحة بحيرة القرعون، وبسبب توقف استخدام مياهها في الريّ، تتجه نحو التوسع وليس نحو التقلّص، وهذا ما يساهم في تأمين الراحة الهيدرولوجية لحوض نهر الليطاني. ولكن هنا يُطرح السؤال التالي: هل يتطلب تحسين الوضعية الهيدرولوجية لحوض نهر الليطاني التوقف عن الري، الهدف الرئيسي الذي أنشئت من أجله بحيرة القرعون؟
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت هذه الدراسة أن تغذية بحيرة القرعون خلال الفصل الجاف تعتمد بالدرجة الأولى على الينابيع. ولكن مع التغيرات المناخية المزعومة والتي تتمثل بارتفاع درجات الحرارة وتذبذب المتساقطات بين سنة وأخرى، يمكننا أن نسأل كيف سيتغير منحنى مساحة مياه بحيرة القرعون في السنوات الهيدرولوجية القادمة؟
6- مراجع
6-1- مراجع عربيّة
•المصلحة الوطنية لنهر الليطاني، خصائص نهر الليطاني، الجمعة 6 أيلول 2018، http://www.litani.gov.lb/wp/?page_id=316، 28/12/2018.
•المجلس الوطني للبحوث العلميّة. السموم تنتشر في بحيرة القرعون. 16 أيار 2016، http://www.cnrs.edu.lb/english/newsroom/news/.
6-2- مراجع أجنبيّة
•Baghdadi Niicolas, Mallet Clément, Zribi Mehrez (2018), QGIS et applications en eau et risques (Volume 4), ISTE editions Ltd 2018.
•L’Orient Le Jour, Projet du Litani L’association des amis de Abdel-Al célèbre le lancement de la seconde phase(photo), Vendredi 28 décembre 2018, https://www.lorientlejour.com/article/380192/Projet_du_Litani_L%2527association_des_amis_de_Abdel-Al_celebre_le_lancement_de_la_seconde_phase%2528photo%2529.html, 28/12/2018.
•Renard Maurice, Lagabrielle Yves, Marin Erwan, Rafélis De Marc (2015). Elément de géologie 15e edition du “Pomerol” DUNOD, 1142 pages.
