قصة اختراع النواعير

ماهي النواعير

منذ عصور ما قبل التاريخ ، سعى البشر إلى طرق فعالة لجمع مياه الأنهار للاستخدام اليومي وري الأراضي الصالحة للزراعة، في البداية ، استخدم البشر أجهزة بدائية مثل الأحواض ، في النهاية ، كانت هناك حاجة إلى الطاقة لقيادة عجلات المياه ، و كانت الحيوانات المصدر الأول لذلك.

النواعير هي عجلة مياه غير قابلة للاحتراق تستخدم لتوليد المياه في أنظمة الري البدائية، من الممكن انه تم اختراعها من قبل المهندس المعماري الروماني فيتروفيوس (القرن الأول قبل الميلاد)، مع وجود عجلة الغزل أو الأواني أو الأنابيب المجوفة في الحافة عند غمرها و إفراغها تلقائيا في حوض عندما تصل أو تتجاوز مركز العجلة في العصور القديمة ، يمكن أن يصل قطر العجلات إلى 12 متر (40 قدم)، كانت النواعير في العصور الوسطى أكبر ، توجد أكبر عجلة مائية في مدينة حماة بسوريا التي تسمى نواعير حماة ، و يعود تاريخها إلى 1000 ميغاواط و قطرها 20 متر (66 قدم)، في بعض الأحيان ، زادت القوة الدوارة للعجلة من تيار الإنسان أو الحيوانات على جهاز المشي المتصل

كما تسمى بالعجلة المائية و التي هي جهاز قديم يستخدم المياه المتدفقة أو المتساقطة لتوليد الطاقة من خلال المجاذيف المركبة حول عجلة، اذ تدفع قوة الماء المجاذيف وينتقل الدوران اللاحق للعجلة إلى الماكينات من خلال محور العجلة.[1]

تاريخ اختراع النواعير

يعود تاريخ الإشارة الأولى إلى عجلة المياه إلى 4000 قبل الميلاد، بالنسبة لفيتروفيوس ، المهندس الذي توفي عام 14 بعد الميلاد ، ينسب إليه إنشاء و استخدام عجلة هيدروليكية عمودية خلال العصر الروماني، كما تم استخدام العجلات لري المحاصيل و طحن الحبوب ، و كذلك لتزويد القرى بمياه الشرب، في السنوات اللاحقة ، قاموا بتشغيل المناشير ، و المضخات ، و منافيخ التشكيل ، و المطارق المائلة ، و مطارق التفجير ، و حتى مصانع النسيج، ربما كانت عجلة الماء أول طريقة طاقة ميكانيكية تم تطويرها لتحل محل عمل البشر و الحيوانات.

لقد ورث مزارعو و مهندسو العصر الذهبي تقنيات الري الموجودة ، مع الحفاظ على بعضها و تعديلها و تحسينها و بناء أخرى، في جميع أنحاء العالم الإسلامي ، كان من الشائع رؤية مئات طواحين الهواء و الشاحنات الصهريجية تعمل على ري المحاصيل، لكن لم يكن لديهم القدرة على إمداد أي مدينة أو قرية، صمم المهندسون مثل الجزري آلات لرفع المياه لتوصيل الإمدادات مباشرة إلى السكان المحليين و تحسين قدرة التأطير.[2]

القصة وراء اختراع النواعير

لقد تم إحراز تقدم نوعي في تقنيات تجريف المياه من خلال تطبيق الطاقة الكهرومائية المجانية من خلال دلاء المياه أو صناديق المياه ، مثل Norias in the Orontes، اذ بدأ نظام الري الحالي ، الذي أتاحه نهر نوري ، في الرستن ، (و هي مدينة في وسط سوريا تقع بين حمص و حماة)، في هذه المنطقة ، يمر نهر العاصي عبر طبقات الحجر الجيري في الهضبة السورية الوسطى، هنا ، من المستحيل الري السهل مباشرة من النهر ، و قدمت النواعير حلا عمليا

اذ يعتبر نظام نورياس الهيدروليكي القديم أكثر أنظمة الري كفاءة و ملاءمة محليا في تاريخ سوريا، هذا الاختراع مهم للغاية و ضروري لري الأراضي القاحلة في المنطقة التي تتميز بمناخ البحر الأبيض المتوسط ​​و الجفاف الصيفي، بالإضافة إلى ذلك ، يعد هذا النظام ضروريا لتزويد المدن الواقعة على ضفاف النهر بالمياه، غالبا ما يطلق على حماة لقب “مدينة النواعير” نظراً لتعدد مصادر المياه الموجودة فيها، فعلى بعد كيلومترين ، امتدت 16 ناعورة على طول النهر، هذه الناعورات تسقي الحقول على جانبي النهر ، مما يخلق ضفة نهر واسعة في العديد من الأماكن.

يوفر النهر الطاقة الكهرومائية للنواعير، تغرق عجلات الدلو الخشبية في اتجاه مجرى النهر، لتسريع دورانهم ، تم بناء سدود صغيرة منحدرة أمامهم، تعمل هذه على إبطاء المياه و تسمح لها بالتدفق بسرعة إلى ما يسمى الخلجان، يضرب الماء الدلاء الفردية بقوة ، لذلك تدور عجلات المياه الكبيرة و تحمل الماء إلى الدلاء، بمجرد وصولها إلى أعلى نقطة لها ، يتم تفريغ الجرافات في أنابيب مياه مفتوحة كبيرة ، ثم تنقل هذه الجسور المياه إلى أعلى الحقول، اذ يتراوح حجم نورة حماة بين 5 و 12 متر، و تحتوي كل عجلة مائية على ما بين 50 و 120 دلوًا من الماء، قطر أكبر عجلة مائية على نهر العاصي 22 متر ، و أطلق عليها سكان حماة اسم المحمدية.

خلصت دراسة أجريت عام 1930 إلى أن عجلة دلو ماء واحدة يمكنها حمل 45 لتر من الماء في الثانية بأقصى سعتها، هذه الكمية من المياه تكفي لري 25 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة و ذلك للحفاظ على تشغيل عجلات المياه بسلاسة و كفاءة ، يجب صيانتها كل عامين ، و إذا لزم الأمر ، استبدال بعض صناديق المياه، المصطلح التقني لهذه الصيانة الروتينية هو “كاريم” ، أي إزالة جميع الأجزاء الخشبية.

يمكن أن يتكون نظام عجلة المياه من عجلة واحدة أو عجلتين ، و التي تشتمل على عجلتين خشبيتين متصلتين بسد مائي صغير، في بعض الأحيان تكون عجلات المياه على الضفاف المقابلة لضمان أفضل استخدام للطاقة الكهرومائية الناتجة عن السدود الصغيرة، إذا كان هناك أكثر من ثلاث عجلات مائية على نفس السد ، فإنها تسمى بطارية.[2]

النواعير في الحضارة الإسلامية

هناك فصل من كتاب الجزري مخصص لماكينات رفع المياه حيث ذكر فيه ما يلي:

• تضمنت آلات متطورة تعمل على الماء و الجاذبية ، و التي تحاكي مبدأ التوازن
• عندما يملأ الماء دلو و عندما ينسكب في الخزان الأسطواني الكبير ، يبدأ السيفون في العمل ، و ما إلى ذلك ، لتوليد ضغط الهواء عبر الفلوت و إصدار الصوت على فترات زمنية يتم التحكم فيها
• يتم التحكم في الفترة الزمنية من خلال معدل تدفق ماء الصنبور.
• ان مضخة مياه مزدوجة الأسطوانة، الميزات المهمة لهذه المضخة هي مبدأ العمل المزدوج ، و الذي يحول الدوران إلى حركة ترددية و يستخدم أنبوبين ماصين.
• كانت المضخات التي تعمل يدويا في العصور الكلاسيكية و الهيلينستية تحتوي على أسطوانات رأسية مباشرة في الماء تدخل من خلال صمامات اللوحة في أسفل الأسطوانات على شرائط الشفط، لذلك ، لا يمكن وضع المضخات فوق مستوى الماء.
• يمكن اعتبار مضخة لازاري هذه مصدرًا لمضخة الشفط، لم يتم إثبات افتراض أن Tacula (حوالي 1450) كان أول من وصف مضخة الشفط.
• التفسير الوحيد للظهور المفاجئ لمضخة الشفط في كتابات مهندسي عصر النهضة في أوروبا هو أن الفكرة موروثة من الحضارة الإسلامية.[4]