تحليل تكلفة نزح المياه الجوفية

تُسعّر أعمال الحفر والخرسانة والتسليح عادة من خلال كميات يمكن قياسها وربطها مباشرة بأسعار المواد والعمالة والمعدات، أما نزح المياه الجوفية فيختلف عن هذه البنود لأن جزءاً كبيراً من تكلفته يعتمد على مدة التشغيل وليس فقط على حجم الحفر أو كمية العمل المنفذة. فإذا استمر نظام النزح أسبوعين أو أربعة أسابيع إضافية بسبب تأخر أعمال الأساسات أو العزل أو أي نشاط آخر يتطلب استمرار خفض منسوب المياه، فإن تكلفة الوقود والطاقة والمعدات والمراقبة والصيانة تستمر طوال هذه المدة.

ولهذا تعتمد سيفيلتكس عند تسعير نزح المياه على فصل التكاليف الثابتة عن التكاليف التي تستمر طوال مدة التشغيل. فهناك تكاليف ترتبط بالتجهيز والتركيب والإزالة، وأخرى تستمر ما دام النظام يعمل. ويتفق هذا المنطق مع مفهوم الرسوم المرتبطة بالطريقة في CESMM4 الذي يميز بين التكلفة الثابتة والتكلفة المرتبطة بالزمن ^[1].

لماذا يصعب تسعير نزح المياه الجوفية؟

نزح المياه أو التحكم في المياه الجوفية هو خفض مؤقت لمنسوب الماء تحت قاع الحفر وجوانبه حتى يمكن تنفيذ الأعمال في ظروف جافة ومستقرة، مع الحد من مخاطر عدم استقرار التربة أو الغليان والـ piping الناتجة عن ضغط المياه الصاعدة. ويعتمد اختيار طريقة النزح على نوع التربة ونفاذيتها، ومنسوب المياه الجوفية، ومقدار الخفض المطلوب، وأبعاد الحفر، وطريقة سند جوانبه، وقرب المنشآت أو المجاري المائية المحيطة ^[2].

ومن ناحية التسعير، توجد أربعة أسباب رئيسية تجعل هذا البند أكثر حساسية من كثير من البنود التقليدية:

• يُعتبر عملاً مؤقتاً لا ينتج عنصراً دائماً يمكن قياسه في المنشأ بعد التنفيذ، ولذلك يسهل إغفاله أو التقليل من تكلفته عند إعداد حصر يعتمد أساساً على رسومات الأعمال الدائمة.
• ترتبط نسبة كبيرة من تكلفته بالزمن، إذ تستمر تكلفة المضخات والمولدات والعمالة والصيانة والمراقبة طوال فترة التشغيل، ولذلك فإن الاعتماد على منطق بسيط من نوع «سعر الوحدة × كمية الحفر» لا يعكس طبيعة التكلفة الفعلية.
• يعتمد على ظروف الأرض والمياه الجوفية التي قد لا تكون معروفة بالكامل عند تقديم العطاء، وهو ما يزيد درجة عدم اليقين عند تقدير التكلفة.
• يرتبط تشغيله مباشرة ببرنامج أعمال ما تحت الأرض، فإذا تأخرت الأساسات أو الخرسانة أو العزل أو الردم فقد يكون من الضروري استمرار تشغيل النظام طوال فترة التأخير حتى لو كان نظام النزح نفسه يعمل كما خُطط له.

لذلك لا يكفي عند التسعير معرفة سعر المضخة أو عدد الآبار، بل يجب تحديد مدة التشغيل وكيف ستتغير التكلفة إذا تغيرت هذه المدة.

طرق نزح المياه وتأثير اختيار الطريقة في التكلفة

لا توجد طريقة واحدة مناسبة لجميع المشاريع، فاختيار نظام النزح يرتبط أساساً بنفاذية التربة ومقدار خفض منسوب المياه المطلوب، وكل نظام يؤدي إلى هيكل مختلف للتكلفة.

الضخ من حفرة تجميع Sump Pumping

تُعد هذه من أبسط طرق النزح، حيث يُسمح للمياه بالدخول إلى الحفر والتجمع في حفرة أو مصارف صغيرة ثم تُضخ إلى الخارج. وتحكم تكلفتها بصورة رئيسية عدد المضخات وحجمها والوقود أو الطاقة وعمالة التشغيل، لكنها قد لا تكون مناسبة في التربة الرملية النفوذة التي يمكن أن يؤدي تدفق المياه خلالها إلى عدم استقرار قاع الحفر ^[2].

نقاط الآبار Wellpoints

يتكون النظام من مجموعة نقاط آبار صغيرة القطر موزعة حول الحفر وتتصل بأنبوب رئيسي Header يخدمه نظام ضخ وتفريغ. وتتحكم في تكلفته أمتار أنبوب الرأس، وعدد نقاط الآبار وتباعدها، وعدد أطقم المضخات، وعدد المراحل، والطاقة ومدة التشغيل.

وبسبب اعتماد النظام على الشفط تكون قدرة المرحلة الواحدة محدودة عادة بنحو 5 إلى 6 أمتار تقريباً، وقد تقل في بعض أنواع الرمال الناعمة والغرينية. وإذا تجاوز الخفض المطلوب قدرة المرحلة الواحدة يمكن استخدام نظام متعدد المراحل إذا سمحت ظروف الموقع، أو دراسة نظام آخر مثل الآبار العميقة أو القواذف بحسب العمق والنفاذية ومساحة الحفر ^[3].

الآبار العميقة Deep Wells

تُستخدم الآبار العميقة عندما يكون الحفر عميقاً أو يكون معدل التدفق المطلوب كبيراً بحيث تصبح نقاط الآبار غير مناسبة أو غير اقتصادية. وتكون تكلفة التركيب الأولية أعلى بسبب أعمال الحفر والتغليف والمصافي وحشوة المرشح والمضخات الغاطسة، لكنها قد تكون أكثر ملاءمة في حالات الخفض العميق أو التشغيل لفترات طويلة ^[4].

أنظمة القاذف Eductor أو Ejector

تناسب هذه الأنظمة بعض أنواع التربة الناعمة منخفضة النفاذية، وتعتمد على توليد تفريغ يساعد على سحب المياه الجوفية. ويمكنها تحقيق خفض كبير، لكنها أقل كفاءة من ناحية استهلاك الطاقة، ولذلك يجب تقييم تكلفة التشغيل طوال مدة المشروع وليس قدرتها الفنية فقط ^[4].

استبعاد المياه بدلاً من ضخها

في بعض الحالات قد يكون تقليل دخول المياه إلى الحفرة أكثر اقتصاداً من ضخها باستمرار، باستخدام أنظمة مثل الخوازيق الصفائحية أو الجدران القاطعة أو ستائر الحقن. وهنا تتحول نسبة أكبر من التكلفة إلى تكلفة ثابتة تُدفع عند تنفيذ الحاجز، بينما تنخفض تكلفة التشغيل المرتبطة بالزمن. ولهذا يجب في بعض المشاريع دراسة سند جوانب الحفر ونظام نزح المياه معاً بدلاً من تسعير كل منهما بمعزل عن الآخر ^[2].

المكونات الرئيسية لتكلفة نزح المياه

عند بناء السعر يمكن تقسيم تكلفة نزح المياه إلى أربع مجموعات رئيسية، وهو تقسيم يساعد على معرفة الجزء الذي يبقى ثابتاً والجزء الذي يتغير مع مدة التشغيل.

• التعبئة والتركيب وتشمل تعبئة معدات تركيب الآبار، وحفر أو نفث نقاط الآبار، والمصافي وحشوة المرشح، وتمديد أنبوب الرأس والمشعبات، وتركيب المضخات والمولدات والمضخات الاحتياطية، وتجهيز نقطة التصريف وخزانات الترسيب وإجراء اختبارات الضخ والتشغيل التجريبي. وهذه تكاليف تُدفع في بداية العمل ولا تتغير مباشرة بزيادة عدد أسابيع التشغيل.
• التشغيل المرتبط بالزمن ويشمل الوقود أو الكهرباء، واستئجار أو إهلاك المضخات والمولدات، والعمالة والحضور، والصيانة وإزالة الغرين، والمستهلكات ومراقبة مناسيب المياه والتدفق. وهذا الجزء هو الأكثر تأثراً بمدة المشروع لأنه يستمر ما دام نظام النزح يعمل ^[5].
• الإزالة وإنهاء التعبئة وتشمل سحب نقاط الآبار وإزالة أنبوب الرأس والمضخات والمولدات، وردم أو حقن الآبار، وفصل التوصيلات وإصلاح الموقع. وهي أيضاً من التكاليف الثابتة إلى حد كبير.
• التخلص من المياه ومعالجتها وقد تشمل خزانات الترسيب والمرشحات ومعالجة المياه وتصاريح التصريف والرسوم الحجمية أو نقل المياه بالصهاريج عندما لا يتوفر مسار مناسب للتصريف. وقد تصبح هذه التكلفة مؤثرة جداً عندما تكون جهة التصريف خاضعة لاشتراطات أو رسوم خاصة ^[6].

وتختلف رسوم التصريف والتصاريح بين الأسواق، لذلك لا ينبغي نقلها من مشروع إلى آخر دون مراجعة المتطلبات المحلية. فعلى سبيل المثال، تفرض مدينة بورتلاند في ولاية أوريغون رسوماً مرتبطة بتصاريح نزح مياه الإنشاء وحجم المياه المصرفة، والمقصود من هذا المثال توضيح وجود هذا النوع من التكلفة وليس استخدام هذه الأسعار في أسواق أخرى ^[6].

كيف يظهر نزح المياه في جدول الكميات؟

طريقة إدراج نزح المياه في جدول الكميات مهمة، لأنها تحدد كيف يسترد المقاول تكلفته ومن يتحمل أثر زيادة مدة التشغيل.

في CESMM4 يظهر نزح المياه ضمن الصنف A الخاص بالبنود العامة بوصفه من الرسوم المرتبطة بالطريقة Method-Related Charges، ويتطلب هذا المنهج التمييز بين الرسم الثابت والرسم المرتبط بالزمن. ولذلك يمكن أن يظهر بند للتركيب والتجهيز باعتباره رسماً ثابتاً، وبند آخر لتشغيل وصيانة النظام خلال مدة المشروع باعتباره رسماً مرتبطاً بالزمن ^[7].

أما في NRM2 فقد يعالج نزح المياه في أعمال المباني ضمن المصاريف التمهيدية أو المبالغ الاحتياطية بحسب طريقة إعداد مستندات المشروع ومدى تعريف النطاق ^[8]. ويمكن كذلك أن تكون POMI هي طريقة القياس الحاكمة في بعض العقود الدولية إذا نصت عليها مقدمات جدول الكميات أو وثائق العقد ^[9].

وفي النهاية، تحدد وثيقة القياس وشروط العقد في كل مشروع طريقة تسعير البند وآلية دفعه.

مبلغ مقطوع أم تكلفة مرتبطة بالزمن؟

يمكن استخدام مبلغ مقطوع عندما يكون نطاق العمل ومدة التشغيل معروفين بدرجة عالية من اليقين، لكن إذا كانت المدة غير مؤكدة فقد يؤدي وضع التكلفة كلها في مبلغ واحد إلى رفع السعر لحماية المقاول من احتمال امتداد المدة، أو إلى تخفيض السعر اعتماداً على برنامج متفائل ثم تحمل الزيادة لاحقاً.

فصل التكلفة الثابتة عن تكلفة التشغيل يوضح ما يُدفع مرة واحدة وما يستمر في الزيادة مع مدة النزح.

أهم العوامل التي تحرك تكلفة نزح المياه

• نفاذية التربة تؤثر في معدل دخول المياه ومن ثم في اختيار طريقة النزح وحجم النظام المطلوب ^[3].
• مقدار خفض منسوب المياه يحدد ما إذا كانت مرحلة واحدة من نقاط الآبار كافية أو أن المشروع يحتاج إلى مراحل متعددة أو نظام مختلف.
• مساحة الحفر ومحيطه يؤثران في طول أنبوب الرأس وعدد نقاط الآبار أو توزيع الآبار العميقة ومعدل التدفق المطلوب التعامل معه.
• مدة التشغيل تؤثر مباشرة في تكلفة الوقود والطاقة والمعدات والعمالة والصيانة والمراقبة ورسوم التصريف.
• طريقة التخلص من المياه يمكن أن تغير التكلفة بدرجة كبيرة إذا كانت هناك رسوم حجمية أو اشتراطات معالجة.
• أسعار الوقود والطاقة تؤثر في الجزء المتكرر من التكلفة، خصوصاً عند تشغيل المضخات لساعات طويلة يومياً.
• الاحتياط التشغيلي قد يتطلب مضخات أو مولدات احتياطية إذا كان توقف النظام يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع المياه داخل الحفر أو التأثير في الأعمال المنفذة ^[5].

من معدل التدفق إلى تكلفة النظام

لا ينبغي بناء تكلفة نزح المياه من سعر مضخة استخدمت في مشروع سابق فقط، لأن ظروف التربة ومنسوب المياه وأبعاد الحفر ومقدار الخفض قد تختلف بالكامل. ويبدأ تحديد حجم النظام من معدل التدفق التصميمي Q، الذي يعتمد على نفاذية التربة وخصائص المياه الجوفية ومقدار الخفض المطلوب ^[10].

بعد تحديد معدل التدفق يمكن اختيار عدد المضخات وقدراتها، ثم تقدير استهلاك الطاقة أو الوقود وحجم نظام التصريف المطلوب. وترتبط القدرة المطلوبة للمضخة بمعدل التدفق والرأس الكلي وكفاءتها ^[11]، بينما يمكن في المعدات العاملة بالديزل ربط القدرة بمعدل استهلاك الوقود النوعي للحصول على استهلاك تقريبي باللتر في الساعة ^[12].

وإذا كان نظام النزح قد صُمم بواسطة متخصص، فلا يحتاج مقدر التكلفة إلى إعادة تصميمه، بل يأخذ عدد الآبار والمضخات وقدراتها ومدة التشغيل وبقية متطلبات النظام ويبدأ منها بناء التكلفة.

لماذا تؤثر مدة النزح في التكلفة بهذه الدرجة؟

قد تكون أبعاد الحفر وعدد نقاط الآبار ثابتة من أول يوم إلى آخر يوم، لكن التكلفة تستمر في الزيادة طالما بقي النظام قيد التشغيل. فإذا كان النزح مطلوباً أثناء الحفر ثم الخرسانة العادية والأساسات وبلاطة البدروم والعزل والردم، فإن أي تأخير في واحدة من هذه المراحل قد يضيف أسابيع كاملة من الوقود والمعدات والعمالة والمراقبة والصيانة.

وبالنسبة لسيفيلتكس فإنه من اجل التسعير الصحيح لا يكفي أن يسأل مقدر التكلفة او مهندس التسعير فقط عن كم تكلفة تركيب نظام النزح؟ بدون أن يسأل أيضاً عن كم أسبوعاً سيعمل النظام، وما أثر تغير هذه المدة في التكلفة والسعر؟

مثال على تطبيق طريقة سيفيلتكس لتحليل تكلفة نزح المياه الجوفية

في المثال التالي سيتم شرح تحليل تكلفة نزح المياه مع التنبيه أنه تم استخدام عملة افتراضية لجميع الأسعار في المثال لأغراض الشرح فقط وهي CU، ويجب عند التطبيق على مشروع حقيقي استخدام أسعار السوق وعملتك المحلية، سواء كانت ريالاً أو دولاراً أو درهماً أو جنيهاً أو غيرها، مع استبدال الأسعار بما يناسب السوق الذي تعمل فيه والنسب المناسبة لمشروعك.

المشروع عبارة عن فيلا خرسانية مسلحة من طابقين بمساحة إنشائية إجمالية تبلغ 442.32 م² وتحتوي على بدروم جزئي. أبعاد حفرة البدروم 18.60 × 12.40 م، وعمق الحفر 3.85 م، بينما يقع منسوب المياه الجوفية على عمق 1.65 م تحت سطح الأرض.

يُحسب مقدار الخفض حتى منسوب التأسيس من الفرق بين عمق الحفر وعمق منسوب المياه:

وبإضافة هامش خفض قدره 0.50 م:

والتربة رمل ناعم إلى متوسط بنفاذية افتراضية:

وبما أن الخفض المطلوب يقع ضمن القدرة العملية لنظام نقاط الآبار أحادي المرحلة في هذا المثال، نفترض استخدام نظام Wellpoints أحادي المرحلة.

الخطوة الأولى: حساب محيط الحفر وطول أنبوب الرأس

يُحسب محيط الحفر من طول الحفرة وعرضها:

وبافتراض خلوص عمل قدره 1.25 م من كل جانب، يزداد كل بعد بمقدار ضعف الخلوص، ولذلك:

إذن طول أنبوب الرأس المطلوب يبلغ 72 م.

الخطوة الثانية: حساب عدد نقاط الآبار

يُحسب عدد نقاط الآبار بقسمة طول أنبوب الرأس على التباعد المختار بين النقاط:

الخطوة الثالثة: حساب التكاليف الثابتة

وتبلغ تكلفة إزالة النظام وإنهاء التعبئة وإعادة الموقع إلى حالته 1,486.40 CU. ويُحسب إجمالي التكاليف الثابتة قبل رسم التصريح من:

الخطوة الرابعة: حساب تكلفة التشغيل الأسبوعية

نفترض مضخة تشغيل بقدرة ممتصة تبلغ 7.50 kW وتعمل فعلياً بما يعادل 20 ساعة يومياً.

يُحسب استهلاك الوقود قبل إضافة استهلاك الملحقات من قدرة المضخة والاستهلاك النوعي للوقود وكثافة الديزل:

وبإضافة 6% تقريباً للملحقات:

عدد ساعات التشغيل الأسبوعية:

وبذلك:

وبافتراض سعر وقود قدره 1.28 CU/لتر:

ثم تضاف بقية تكاليف التشغيل:

• وقود خمول مضخة الاحتياط وتشغيلها الدوري = 46.75 CU/أسبوع
• عمالة الحضور = 214.00 CU/أسبوع
• الصيانة ونزع الغرين والمستهلكات = 88.60 CU/أسبوع
• استئجار أو إهلاك المعدات = 512.40 CU/أسبوع
• الرصد وقراءات البيزومتر = 63.30 CU/أسبوع
• رسوم التخلص الحجمية = 176.40 CU/أسبوع

ويكون إجمالي التشغيل الأسبوعي:

وهذه هي التكلفة المرتبطة بالزمن في المثال.

الخطوة الخامسة: فحص تكلفة التخلص من المياه

معدل التدفق المستقر المفترض هو 4.8 لتر/ثانية. ولتحويله إلى متر مكعب في الساعة:

وعند تشغيل النظام 20 ساعة يومياً:

وخلال أسبوع:

إذا كان رسم التصريف الافتراضي 0.0729 CU/م³:

ونفترض كذلك رسم تصريح يُدفع مرة واحدة قدره 295.00 CU، وبالتالي:

الخطوة السادسة: حساب التكلفة والسعر عند مدة 10 أسابيع

تبلغ التكاليف الثابتة بعد إضافة رسم التصريح:

أما تكلفة التشغيل لمدة 10 أسابيع فتُحسب من:

وبذلك:

وفي هذا المثال نفترض إضافة مجمعة للمصاريف والربح بنسبة 14.5% على التكلفة:

ثم نحسب سعر البيع:

إذن هناك رقمان مختلفان يجب عدم الخلط بينهما:

• تكلفة النزح قبل المصاريف والربح = 23,553.35 CU
• سعر البيع بعد إضافة المصاريف والربح = 26,968.59 CU

ونسبة 14.5% هنا افتراض تعليمي مجمع يضاف على أساس التكلفة، وليست Margin بنسبة 14.5% من سعر البيع، كما أنها ليست نسبة مرجعية ثابتة للمشاريع الفعلية.

ماذا يحدث إذا تغيرت مدة النزح؟

لإظهار أثر الزمن نستخدم النظام نفسه والأسعار نفسها، ولا نغير سوى عدد أسابيع التشغيل. وفي كل حالة تُحسب التكلفة المرتبطة بالزمن من:

ثم:

وسعر البيع بعد إضافة المصاريف والربح:

بقيت التكاليف الثابتة عند 8,956.65 CU في الحالات الثلاث، بينما تغير الجزء المرتبط بالزمن. والانتقال من 6 إلى 14 أسبوعاً رفع سعر البيع من 20,283.30 CU إلى 33,653.87 CU، أي بزيادة تقارب 65.9% من دون أي تغيير في أبعاد الحفر أو عدد نقاط الآبار أو طول أنبوب الرأس.

وإذا أردنا مقارنة النتيجة بمساحة الفيلا، فيُحسب المؤشر من:

فتكون النتائج:

• 6 أسابيع: 20,283.30 ÷ 442.32 = 45.86 CU/م²
• 10 أسابيع: 26,968.59 ÷ 442.32 = 60.97 CU/م²
• 14 أسبوعاً: 33,653.87 ÷ 442.32 = 76.08 CU/م²

وهذه القيم ليست أسعار متر مرجعية لنزح المياه، وإنما مؤشر يوضح فقط أثر مدة التشغيل في النتيجة النهائية لهذا المثال.

ماذا عن المخاطر التعاقدية للمياه الجوفية؟

لا يمكن فصل التسعير تماماً عن العقد، لأن منسوب المياه وظروف الأرض الفعلية قد تختلف عما كان متوقعاً وقت تقديم العطاء. وفي FIDIC ترتبط بعض حالات الظروف المادية غير المتوقعة بالبند 4.12 وفق الإصدار والشروط المطبقة ^[13]، بينما يتعامل NEC4 مع بعض الظروف المادية من خلال آلية أحداث التعويض ^[14].

وما يهم مقدر التكلفة هنا أن اختلاف منسوب المياه أو امتداد مدة النزح لا يعني تلقائياً وجود حق في المطالبة، ولذلك يجب مراجعة التقرير الجيوتقني والهيدروجيولوجي وشروط العقد وتوزيع المخاطر قبل تثبيت السعر.

توصيات سيفيلتكس عند تسعير نزح المياه الجوفية

• لا تبدأ من سعر مضخة أو رقم إجمالي استخدم في مشروع سابق فقط. ابدأ من ظروف الموقع ونظام النزح المطلوب ثم ابنِ تكلفة الموارد.
• افصل قدر الإمكان بين التكلفة الثابتة والتكلفة المرتبطة بالزمن حتى تعرف بوضوح ما الذي سيتغير إذا تغير البرنامج.
• لا تفترض أن تجاوز قدرة مرحلة واحدة من نقاط الآبار يعني الانتقال تلقائياً إلى نظام آخر. قد تكون المراحل المتعددة مناسبة، وقد تكون الآبار العميقة أو القواذف أكثر اقتصاداً. القرار يعتمد على العمق والنفاذية ومساحة الموقع وتكلفة كل بديل.
• أدخل التخلص من المياه والتصاريح والمعالجة ضمن السعر منذ البداية، لأنها ليست تكاليف ثانوية إذا كانت جهة التصريف تفرض قيوداً أو رسوماً.
• اختبر حساسية السعر للمدة. فإذا كان العطاء مبنياً على 10 أسابيع، احسب ماذا يحدث عند 12 أو 14 أسبوعاً قبل تقديم العرض، لا بعد وقوع التأخير.
• تأكد من وجود احتياط تشغيلي مناسب للمضخات والمولدات إذا كان توقف النظام يمكن أن يعرض الحفر أو الأعمال المنفذة للخطر.
• راجع الوثيقة التعاقدية وطريقة القياس الحاكمة للمشروع حتى تعرف أين يجب أن تظهر تكلفة النزح وكيف ستتم معالجة أي تغير في الظروف أو المدة.