مقاله استحصال آب باران، روشی برای مدیریت بر بارندگی در مناطق خشک

word قابل ویرایش
9 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

استحصال آب باران، روشی برای مدیریت بر بارندگی در مناطق خشک

چکیده

مشکل کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک، ناشی از بارندگی کم و نیز توزیع نامناسـب آن مـی باشـد کـه باعث شده است کشاورزی در این مناطق اقتصادی نباشد. منابع معمول تامین آب نظیـر چاههـا هـم در صـورت وجود اغلب دچار اضافه برداشت هستند که باید برای جبران عواقب اقتصادی و اجتماعی ناشی از آن چـاره ای اندیشید. به عنوان یک راه حل در دهه های اخیر، توجه دنیا به سمت روزآمد نمودن بعـضی روش هـای سـنتی که علاوه بر ساده و ارزان قیمت بودن، قابل اطمینان نیز هستند، جلب شده است. از ایـن میـان، استحـصال آب باران یکی از شاخص ترین تکنیک های مدیریت بهرهبرداری از آب باران برای مقابله با کم آبی مـی باشـد کـه در نقاط مشکل دار بسرعت در حال توسعه می باشد. مبنای این روش اختصاص سطحی از زمین برای جمعآوری نزولات و سپس ذخیرهسازی آن برای استفاده در زمان مورد نیاز میباشد. با توجه بـه تنـوع روشـهای استحـصال آب باران، باید در انتخاب روش مناسب به ویژگیهایی از قبیل مقدار بارنـدگی و نحـوه توزیـع آن، توپـوگرافی زمین، نوع خاک، عمق خاک و عوامل اقتصادی و اجتماعی هر منطقه توجه جدی نمود. در ایـن مقالـه، نتـایج طراحی و اجرای یک طرح پایلوت استحصال آب باران، متناسب با شرایط اقلیمی مناطق خشک کشور و با هدف آبیاری تکمیلی کشت دیم، منعکس گردیده است.

کلید واژه: استحصال آب، باران، آبیاری تکمیلی، کشت دیم، مناطق خشک

-۱ مقدمه

افزایش روزافزون جمعیت در کنار مصرف بیرویه آب مشکلات زیادی را در تامین آب شـهری و روسـتایی کـشور فراهم نمودهاست. از آنجا که عمده مصرف آب مربوط به بخش کشاورزی میباشد، لذا ضرورت تحقیق در زمینه استفاده از منابع آب جایگزین و نیز روشهای صرفهجویی در مصرف آب بسیار ضروری است. یکی از روشهایی که بطور غیر مـستقیم میتواند باعث کاهش اتکاء به منابع آب معمول نظیر چاه و قنات و یا آب رودخانه باشد، استحـصال آب بـاران نـام دارد کـه منظور از آن جمعآوری و بهرهبرداری از آب باران در محل بارش میباشد. از آنجا که باران، هرچند به مقدار کم، تقریبا در همه نقاط کشور وجود دارد، چنانچه بتواند با اعمال مدیریت صحیح مورد استفاده قرار گیرد، میتواند جهت جبران بخشی از کمبودهای موجود، مفید واقع شود. مبنای کار این است که برای جبران کمبود، رواناب ناشی از بارندگی بر روی بخشی از زمینهای مجاور محل کشت را جمعآوری نموده و به محل کشت انتقال داده میشود. در نتیجه اگـر بطـور مثـال زمینـی بـا

وسعت مشابه زمین کشت شده، به جمعآوری آب اختصاص یابد، مقدار سهم آب دریافت شده توسط گیاه – صرفنظر از تلفات انتقال- به دو برابر افزایش خواهد یافت.

وجود آب انبارهای قدیمی با معماری متنوع در اکثر نقاط خشک کشور گویای میزان توجه به استحصال آب بـاران جهـت مصارف مختلف در گذشته میباشد. اگرچه این روش بطور عمده در مقیاس کوچک مورد اسـتفاده بـوده اسـت، امـا تعـداد طرحهای اجرا شده بسیار قابل توجه است. استحصال آب باران بصورت سنتی در نقاط مختلف با اسامی خاص همان منطقـه شناخته میشود که از آن جمله میتوان به هوتک وخوشابهای سیستان و بلوچـستان و یـا بندسـارهای اسـتان خراسـان اشـاره نمود.
سوابق موجود استحصال آب باران در دنیا نشان میدهد که این روش اول بار در صحاری فلسطین اشغالی با بارندگی متوسط

۹۰ میلیمتر انجام شده و کمک زیادی به تولید علوفه در منطقه نموده است. در استرالیا سطوح آبگیـر نـاودانی شـکل جهـت هدایت آب باران به باغات استفاده شده که نتایج آن بصورت دستورالعملی برای تامین آب اضـطراری منـاطق خـشک ایـن کشور در آمده است .[۱]

سپاسخواه و کامکار در تحقیقاتی از این روش برای درختکاری دیم تحت عنوان “هدایت آب حوضه درختـان بـه پـای هـر درخت” استفاده نمودند کـه نتیجـه آن، افـزایش رشـد درختـان، افـزایش محـصول و کیفیـت آن بـودهاسـت .[۲] کـوثر در مطالعاتی جهت کشت درختان دیم در گردنه قوچک در نزدیکی تهران نشان داد که در بارندگی با شـدت ۱۰۰ میلیمتـر در ساعت و یا با شدت ۱۲ میلیمتر در ساعت و مدت بیش از یکساعت بارنـدگی و یـا هنگامیکـه خـاک در حالـت نزدیـک بـه اشباع است، چنانچه از سطوح آبگیر باران به روش نواری استفاده شود، برای نسبت سطح جمع آوری به سطح کـشت شـده برابر ۱/۵:۱، نیاز آبی سیستم قابل تامین میباشد .[۳]

هدف از تحقیق حاضر، برآورد پتانسیل استحصال آب باران جهت استفاده در آبیاری تکمیلی کشت دیـم در شـرایط آب و هوایی استان خراسان بودهاست. ایستگاه تحقیقات طرق در مشهد بعنوان منطقه بررسی و از گیـاه گنـدم نیـز جهـت ارزیـابی تاثیرات طرح، استفاده شده است.

-۲ مواد و روشها

الف: شکل سیستم

سطح آبگیر در نظر گرفته شده به یک سری نوارهـای کوبیـده شـده مـوازی یکـدیگر و دارای شـیب جـانبی مـساوی تقسیم گردید، بهنحویکه هر دو نوار مجاور هم تشکیل یک نهر V شکل میدهد. مجموعه ایـن نهرهـا آب بـاران را بـه یـک زهکش جمعآوری کننده که در پایین دست قرار دارد انتقال میدهند(شکل .(۱ زهکش جمـعآوری کننـده بـه یـک مخـزن ذخیره منتهی میشود که از آن در مواقع نیاز جهت آبیاری کشت مورد نظر بهرهبرداری میشود.

شکل :(۱) نحوه جمعآوری آب در سیستمهای سطوح آبگیر درون و برون مزرعهای [ ۴ ]
ب: هوا و اقلیم
منطقه مورد مطالعه در اراضی ایستگاه تحقیقاتی طرق واقع در استان خراسان رضوی با عـرض جغرافیـایی۳۶ درجـه و

۱۲ دقیقه و ۵۵/۲ ثانیه شمالی و طول جغرافیایی۵۹ درجه و ۳۸ دقیقه و ۵۴/۵ ثانیه شرقی درارتفاع ۱۰۰۰ متـر از سـطح دریـا واقع شده است. به منظور تحلیل بارندگی از آمار روزانه ایستگاه سینوپتیک مشهد که در مجاورت محل طرح قـرار دارد در دوره آماری ۱۳۸۳-۱۳۵۶استفاده شده است. متوسط باران سالیانه منطقه مورد مطالعه ۲۷۴ میلیمتر، دمای حـداقل، متوسـط و حداکثر سالیانه به ترتیب۷/۷، ۱۴/۲ و۲۱ درجه سانتیگراد می باشد.

اقلیم منطقه براساس روش دومارتن نیمه خشک و براساس منحنی آمبروترمیک دوران مرطوب سال منطبق بر فاصـله زمـانی اواسط آبان لغایت اول اردیبهشت می باشد. به منظور برآورد نیاز آبـی گنـدم، و بـا اسـتفاده از دادههـای هواشناسـی، مقـدار تبخیر و تعرق پتانسیل و از آنجا مقدار تبخیر-تعرق واقعی گیاه گندم که با استفاده از روشهای پنمن-مونتیث و پنمن بدسـت آمده برابر ۵۲۵ میلیمتر برآورد گردید.

ج: نحوه غیر قابل نفوذ نمودن سطوح آبگیر

روشهای مختلفی برای پوشش آبگیر و افزایش رواناب وجود دارد که از جمله آنها میتـوان بـتن، آسفالت،پلاسـتیک، قیر و پارافین را نام برد. هر یک از این پوششها دارای بارندگی آستانه رواناب و همچنین ضریب روانـاب مشخـصی اسـت که با توجه به خصوصیات بارندگی و شکل و شیب سطح تفاوت میکنند. با توجه به هزینه زیاد بعضی از پوشـشهـا ماننـد بتن و آسفالت و از آنجا که مـالچ قیـری دارای ارزبـری کمتـر و همچنـین سـابقه اسـتفاده گـسترده در بخـش منـابع طبیعـی کشور(تثبیت شنهای روان) میباشد، لذا این نوع پوشش برای هدف مورد نظر انتخاب گردید. ارتفاع آستانه رواناب سطحی با پوشش یک لایه قیر، ۱/۷ میلیمتر و ضریب رواناب آن %۷۱ تخمین زده شده است .[ ۵ ] سوابق موجـود نـشان میدهـد کـه استفاده از ۱ لیتر قیر MC2 برای هر مترمربع سطح آبگیر کافی میباشد .[۳]

د: انتخاب سطح جمعآوری آب

مهمترین عامل در طراحی سیستمهای سطوح آبگیر باران که در هزینههای ایـن روش هـم تـاثیر بـسزایی دارد، تعیـین اندازه سطح جمعآوری آب یا همان سطح آبگیر میباشد بطوریکه رواناب ناشـی از آن بـا یـا بـدون انجـام عملیـات تثبیـت ، بتواند کمبود ناشی از مقدار بارندگی مستقیم روی سطح کشت شده را جبران نماید. یک روش سـاده بـرای تخمـین نـسبت سطح جمعآوری به سطح کشت استفاده از معادله زیر میباشد : [۶ ]
که در آن:
:ET تبخیر و تعرق در فصل زراعی

:S بارندگی در فصل زراعی :Er ضریب رواناب سطح آبگیر
و A و a بترتیب سطح جمعآوری آب (آبگیر) و سطح زیر کشت میباشند.
با احتساب مقدار تبخیر و تعرق واقعی گندم ET=525mm و ضریب رواناب%E r=71 نسبت r برابر :

بدست میآید. این نتیجه به این معنی است که در ازای هر هکتار سطح زیر کشت نیاز یـه یـک و نـیم هکتـار سـطح آبگیـر برای جبران کمبود آب باران میباشد.

به منظور تخمین دقیقتر سطح جمعآوری آب، با استفاده از آمار بارندگی روزانه درازمدت که برای سطوح احتمال مختلف بدست آمدهاست و مقایسه آن با نیاز آبی روزانه یا ماهانه میتوان فرض نمـود کـه مـازاد بـر مـصرف را در مخزنـی ذخیـره و سپس در زمانهایی که مقدار بارندگی مستقیم از نیاز آبی کمتر است، کمبود آب از مخزن ذخیره فرضی تامین گردد. بر این اساس، برای محاسبه حجم مخزن موردنیاز معادله پیوستگی جریان بصورت زیر بکار برده میشود .[۷]

که در آن I میزان ورودی، O میزان خروجی، V حجم آب در مخزن فرضی و t زمان میباشند. برای حـل معادلـه فـوق آن را بصورت گسسته زیر در میآوریم:

در حالیکه It و Ot میزان ورودی و خروجـی در زمـان t وIt+ t و Ot+ t میـزان ورودی و خروجـی در زمـان t+ t میباشـند.

چنانچه این معادله با استفاده از آمار بارندگی و مقادیر نیاز آبی کشت مورد اسـتفاده در فواصـل زمـانی مناسـب (روزانـه یـا ماهانه) بصورت متوالی حل شود، هنگامی که محاسبات به انتهای دوره آماری میرسد، حجـم مخـزن مـورد نیـاز و همچنـین دفعات و مقادیر کاهش (در اثر خالی بودن مخزن هنگامی که گیاه نیاز به آب دارد) محاسبه میگردد. شکل (۲) نتایج تکرار محاسبات فوقالذکر را بصورت رابطه بین حجم مخزن و مقادیر کمبود را برای نـسبتهـای مختلـف سـطح جمـعآوری بـه سطح کشت (r) نشان میدهد.

بطور مثال همانطور که درشکل (۲) مشاهده می شود، به ازای یک مخزن ذخیره آب ۵۰۰ متر مکعبی و r  ۲ ، مزرعـه بـا ۴۴ درصد کمبود ناشی از کم آبیاری مواجه خواهد شد. همچنین قسمتی از رواناب جمع آوری شده بخاطر کوچـک بـودن مخزن، سرریز خواهد شد. در صورتیکه مخزن به ظرفیت ۱۰۰۰ متر مکعب ساخته شود و r  ۲ در نظر گرفته شود، مقدار کمبود معادل ۲۴ درصد می گردد و اگر r ۱٫۴ انتخاب شود، مزرعه گندم با ۳۲ درصد کم آبیاری مواجه خواهد شـد.

همانطور که در شکل مشخص است بدیهی است با انتخاب r ۱٫۴ ساخت مخزن بزرگتـر از ۱۰۰۰ مترمکعـب ضـرورتی ندارد زیرا آبی به منظور ذخیره سازی بیشتر در دسترس نخواهد بود. حال با توجه به اینکه هدف اصلی دراین طـرح اسـتفاده از آب باران برای آبیاری گندم دیم می باشد و نیاز به آبیاری کامل نمی باشد و درصـورتیکه بتـوانیم نیـاز آبـی گنـدم را در مراحل حساس رشد(اولین فرصت بعد از کاشت، گردافشانی و پرشدن دانهها) تامین نماییم، هدف اصلی طرح برآورده شده است. جهت احداث نمونه آزمایشی طرح، سطح زیرکشت ۶۲۴۰ متر مربع و سطح جمع آوری ۱۲۳۸۰ مترمربع انتخاب شده است که تقریباً دوبرابر سطح زیر کشت می باشد.
ه: نحوه کاشت و آبیاری

طرح مورد استفاده بلوکهای کامل تصادفی با دو تیمار (دیم و آبیاری تکمیلـی) و چهـار تکـرار بـود. عملیـات آمـاده سازی زمین شامل شخم با گاوآهن برگرداندار، یک مرحله، دیسک، و سپس تسطیح به کمک لولر بود. میزان کـود مـورد نیاز بر اساس توصیه بخش تحقیقات خاک و آب مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی و به میـزان -۵۰ ۱۰۰-۷۵ کیلوگرم N-P-K خالص در هکتار مورد مصرف قرار گرفت. رقم گندم مورد استفاده گندم دیم آذر ۲ بـود کـه بلافاصله پس از نزول اولین بارندگی موثر در ۱۷ آبان ماه ۱۳۸۴ بوسیله بذرکار خطیکـار غـلات( همـدانی ) بـا میـزان بـذر مصرفی ۱۲۰ کیلوگرم در هکتار کشت گردید. مساحت کاشت هر تیمار ۱۲۰۰ متر مربع بـود و سـبز مزرعـه ۱۰ تـا ۱۲ روز پس از کاشت بود.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 9 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد