قصة اختراع النواعير

ماهي النواعير

منذ العصور القديمة، كان الإنسان يسعى جاهدًا لاستخدام طرق فعالة لجمع مياه الأنهار واستخدامها في الحياة اليومية والري، وفي البداية، كان البشر يستخدمون أوعية بدائية مثل الأحواض، وفي النهاية، تطورت هذه الأساليب إلى توظيف الطاقة لتشغيل عجلات المياه، وكانت الحيوانات هي المصدر الرئيسي لهذه الطاقة.

النواعير هي عجلة مائية غير قابلة للاشتعال تستخدم لإنتاج المياه في أنظمة الري البدائية، ومن الممكن أن تكون قد اخترعها المهندس المعماري الروماني فيتروفيوس في القرن الأول قبل الميلاد، وكانت تحتوي عادة على عجلة دوارة تشمل الغزل أو الأواني أو الأنابيب المجوفة على الحافة، وعندما تغمر وتفرغ تلقائيا في حوض عندما تصل أو تتجاوز مركز العجلة، وكانت أقطار العجلات في العصور القديمة تصل إلى 12 مترا (40 قدما)، وكانت النواعير في العصور الوسطى أكبر، وأكبر عجلة مائية في العالم تقع في مدينة حماة بسوريا وتسمى نواعير حماة، وتعود إلى عام 1000 وتبلغ قدرتها 1000 ميغاواط وقطرها 20 مترا (66 قدما)، وفي بعض الأحيان كان يتم استخدام قوة الإنسان أو الحيوانات لتدوير العجلة على جهاز المشي المتصل

الجهاز القديم المعروف بالعجلة المائية يستخدم الماء الجاري أو المتساقط لتوليد الطاقة من خلال المجاذيف المرتبة حول العجلة، حيث تدفع قوة الماء المجاذيف وتنتقل الدوران اللاحق للعجلة إلى الماكينات عبر محور العجلة.

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.

ورث مزارعو ومهندسو العصر الذهبي تقنيات الري الموجودة في جميع أنحاء العالم الإسلامي، وحافظوا عليها وعدلوها وحسنوها وبنوا تقنيات جديدة. كان من المعتاد رؤية المئات من طواحين الهواء والشاحنات الصهريجية تستخدم في ري المحاصيل. ومع ذلك، لم يكن لديهم القدرة على توفير المياه لأي مدينة أو قرية. لذا، صمم المهندسون مثل الجزري آلات لرفع المياه وتوصيلها مباشرة إلى السكان المحليين، وزادوا من قدرة التأمين.

القصة وراء اختراع النواعير

تم تحقيق تقدم كبير في تقنيات استخراج المياه من خلال استخدام الطاقة الكهرومائية المجانية باستخدام دلاء المياه أو صناديق المياه، مثل نواعير الأورونتيس، حيث بدأ النظام الحالي للري الذي يتيحه نهر نوري في الرستن، وهي مدينة وسط سوريا بين حمص وحماة، في هذه المنطقة، ويمر نهر العاصي عبر طبقات الحجر الجيري في الهضبة الوسطى السورية، وهناك من الصعب الري المباشر من النهر، ونواعير المياه قدمت 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.

توفر النهر الطاقة الكهرومائية للنواعير، حيث يغمر الماء العجلات الخشبية ويساعدها على الدوران عبر تدفق المياه، وتم بناء سدود صغيرة منحدرة أمامها لتبطئ المياه وتمكنها من التدفق بسرعة إلى الخلجان. ويضرب الماء الدلاء الفردية بقوة، مما يدفع عجلات المياه الكبيرة ويساعدها على حمل الماء إلى الدلاء. وعندما تصل العجلات إلى أعلى نقطة لها، يتم تفريغ الماء في أنابيب مياه مفتوحة كبيرة، وتنقل هذه الأنابيب المياه إلى أعلى الحقول. تتراوح حجم نورة حماة بين 5 و 12 مترا، وتحتوي كل عجلة مائية على ما بين 50 و 120 دلوا من الماء، ويبلغ قطر أكبر عجلة مائية على نهر العاصي 22 مترا، وأطلق عليها سكان حماة اسم المحمدي.

أظهرت دراسة أجريت في عام 1930 أن عجلة دلو واحدة قادرة على حمل 45 لترا من الماء في الثانية بأقصى سعتها، ويكفي هذا الكم من الماء لري 25 هكتارا من الأراضي الزراعية للحفاظ على عمل العجلات المائية بسلاسة وكفاءة، يجب صيانتها كل عامين واستبدال بعض صناديق الماء إذا لزم الأمر، والمصطلح 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.

النواعير في الحضارة الإسلامية

يتضمن فصلٌ في كتاب الجزري يعنى بماكينات رفع المياه، حيث ذُكر فيه ما يلي:

• تحتوي الآلات المتطورة التي تعمل بالماء والجاذبية على مبدأ المحاكاة للتوازن
• عندما يمتلئ الدلو بالماء وينسكب في الخزان الأسطواني الكبير، يبدأ السيفون في العمل لتوليد ضغط الهواء عبر الفلوت وإصدار الصوت على فترات زمنية محددة يتم التحكم فيها وهكذا
• يتم التحكم في مدة الوقت المستخدمة عن طريق معدل تدفق ماء الصنبور.
• – تُعَدُّ المضخة المزدوجة الأسطوانة للمياه متميزة بميزات هامة، حيث يتضمن ذلك مبدأ العمل المزدوج الذي يحول الدوران إلى حركة ترددية، كما يستخدم اثنين من الأنابيب الشفط.
• كانت المضخات التي تعمل يدويًا في العصور الكلاسيكية والهيلينستية تحتوي على أسطوانات رأسية مباشرة في الماء، حيث تدخل المياه من خلال صمامات اللوحة في أسفل الأسطوانات على شرائط الشفط، ولذلك فلا يمكن وضع المضخات فوق مستوى الماء.
• من الممكن النظر إلى مضخة لازاري هذه كمصدر لمضخة الشفط، ولم يتم إثبات افتراض أن Tacula (حوالي 1450) كان أول من وصف مضخة الشفط.
• التفسير الوحيد لظهور مضخة الشفط بشكل مفاجئ في كتابات مهندسي عصر النهضة في أوروبا هو أن الفكرة مأخوذة عن الحضارة الإسلامية.