بخشی از مقاله
خلاصه
معمولا مشکل کمبود آب در زمانه اي بی آبی بدلیل عدم توانایی ذخیره سازي آب در فصول پربارش میباشد. بنابراین در این مقاله ابتدا به آنالیز حساسیت متغیرهاي اثرگذار بروي بده درحوضه زیارت پرداخته، و با استفاده از روش پی باکینگهام اعداد بی بعدي بین این متغیرها بدست آمد. سپس این حوضه به دوگروه از زیرحوضه ها تقسیم شد. براي هر گروه با استفاده از رگرسیون بصورت نمایی بروي اعداد بی بعد دو فرمول کلی براي انتخاب اندازه بهینه مخزن آب باران بدست آمد. این مخازن حدود %11 کمبود آب گرگان را درهر ماه تامین میکند.
.1 مقدمه
استان گلستان با اینکه یکی از پر باران ترین استانهاي کشور می باشد اما با مشکلات کمبود آب در زمان هاي بی آبی روبروست. همچنین تحولات ناشی از استان شدن و نیز زمینه هاي اجتماعی و اقتصادي و مهاجرپذیري شهر موجب شده روند تحولات جمعیت شهر متفاوت از گذشته باشد و در نتیجه تقاضا براي آب بیش از مقدار پیش بینی شده شود. در شرایط فعلی شهرستان گرگان با کمبود 300 لیتر آب در ثانیه مواجه است.
برخی چالش هاي آب استان از جمله محدودیت منابع آب، تکیه بر آبهاي زیرزمینی، رشد بی رویه جمعیت و مصرف سرانه بالاي 236 لیتر در شبانه روز براي هر نفر باعث بروز این کمبود شده است. پتانسیل آبی استان گلستان حدود دو میلیارد و 485 میلیون متر مکعب آبهاي سطحی و زیرزمینی است که یک میلیارد و 250 میلیون متر مکعب آن زیر زمینی می باشد. بر اساس آمار ایستگاه هواشناسی هاشم آباد گرگان میانگین سالانه بارندگی: 527/4 میلیمتر ، میانگین بارندگی در فصول مختلف سال - بهار 121/3، تابستان 80/5، پائیز 169/9 و زمستان 155/7 میلیمتر - ، کم بارانترین ماه تیرماه با میانگین بارندگی 20/5 میلی متر ، پربارانترین ماه مهرماه با میانگین 60/0 میلیمتر ، میانگین تعداد روزهاي بارندگی سالانه: 101 روز، متوسط سالانه رطوبت نسبی: 71 درصد، متوسط میزان تبخیر سالانه: 1321/1 میلیمتر ، میانگین تعداد ساعات آفتابی در سال : 2233/8 ساعت می باشد .
[2] آب ناشی از بارندگی یک منبع ارزشمند است که استفاده از آن رایج می باشد. با خشکسالی هاي مداوم کاربرد مخازن آب در دنیا بطور فزاینده اي عمومیت یافته است. شاخصه هاي منحنی هاي بی بعد راه را براي توسعه یک شبکه جهت انتخاب اندازه مناسب مخزن آب باران فراهم می کند. آب از مخازن می تواند براي اهداف شرب و یا غیر شرب مثل کاربرد باغبانی، سیفون توالت، آبیاري در زمینه هاي کشاورزي و ... استفاده شود.
تحقیقات گوناگونی در زمینه ي جمع آوري آب باران و استفاده از آن براي کشت درختان و صرفه جویی در مصرف آب انجام شده است، که می توان به مطالعات - Gop ta.G.N, 1994 - اشاره نمود. در استرالیا بین سالهاي 1994 و 2001، حدود %13 افراد خانه دار منطقه روستایی مخازن آب باران را استفاده می کردند و حتی %11 از آنها آب باران را بعنوان آب قابل شرب اولیه شان بکار می بردند . - ABS,2001 - با این حال، یک تعداد از دیگر متغیرها وجود دارد که بطور مستقیم بر تصمیمات مربوط به شرایط استفاده اثر می گذارد. که شامل: آب باران در منطقه، اندازه حوضه آبریز و نوع کاربرد نهایی تصمیم گیري شده براي آب می باشد. این تحقیق، قدمی است براي استفاده از آب باران بمنظور جمع آوري آن در هر زیر حوضه هاي زیارت با سطوح کاملا طبیعی و دست نخورده، که بتوانند بدون آبیاري از منابع آبی خارجی از محل در زمان هاي کم آبی براي استفاده هاي غیر شرب شهري و یا شرب استقرار یابند.
بنابراین در این مقاله ابتدا با آنالیز حساسیت به شناسایی متغیرهاي مهم پرداخته، و با استفاده از روش پی باکینگهام اعداد بی بعد بدست آورده می شوند. سپس بر اساس رگرسیون نمایی رابطه اي بین این اعداد بی بعد براي انتخاب اندازه بهینه مخزن آب باران ترتیب داده می شود. تا یک ارتباطی درست بین افزایش کاربرد آب باران، اعتبار مرتبط با تقاضا از طریق تقویم سالانه و سرمایه گذاري هاي مورد نیاز فراهم شود.
.2 منطقه مورد مطالعه
شهرستان گرگان بین 54 درجه و 13 دقیقه تا 54 درجه و 45 دقیقه طول شرقی و 36 درجه و 31 دقیقه تا 36 درجه و 59 دقیقه عرض شمالی در بخش جنوبی استان گلستان واقع شده است شکل - . - 1 حوزه آبخیز زیارت در جنوب شهرستان گرگان قرار داشته که از مغرب به آبخیز شصت کلا، از مشرق به آبخیز چهار باغ، از جنوب به ارتفاعات لره کوه و از شمال به رود خانه قره سو محدود می گردد. مساحت این حوزه بالغ بر 17880 هکتار بوده که شامل سه بخش حوزه آبخیز کوهستانی حوزه آبخیز شهري و حوزه آبخیز دشتی می باشد.
رودخانه زیارت در حوزه آبخیز کوهستانی از دو رشته رودخانه به نامهاي رود آبشار و رود طول بنه تشکیل شده که پس از اتصال این دو رودخانه، خاصه رود یا رودخانه زیارت تشکیل می شود. بلندترین نقطه ارتفاعی حوزه 3086 متر و پست ترین آن 800 متر می باشد. حفظ و نگهداري منابع آبی و خاکی منطقه و بهره برداري بهینه چه به صورت احداث سد و ذخیره آبی و چه با اجراي طرحهاي آبخیز داراي - بیولوپیکی و مکانیکی - جهت تغذیه سازي سفره هاي زیرزمینی امري ضروري می باشد. به همین منظور، براي جلوگیري از تخریب روستاها، زمینهاي کشاورزي، ابنیه و غیره در اثر سیلابهاي اتفاقی و فرسایش سطحی و زمین لغزشهاي متوالی ناشی از بارندگیهاي شدید، اعمال مخازن زیر سطحی لازم میباشد.
.3 تعیین رواناب حوضه
Q مقدار رواناب براي هر زیر حوضه، R مقدار بارش در هر زیر حوضه، S حداکثر نگهداشت سطحی و CN شماره منحنی می باشد. شماره منحنی هر زیر حوضه از سازمان ابخیزداري استان گلستان تهیه شد. مقدار رواناب هاي بدست آمده نشان میدهند که توانایی هر زیر حوضه براي تولید آبهاي سطحی چقدر میباشد و همچنین تخمین اولیه حجم مخزن چه مقدار در نظر گرفته شود. آب ناشی از بارش براي هر زیر حوضه ممکن است داراي رسوب، گردوخاك، برگ و ... باشد که به ضایعات مناطق اطراف وابسته است.
آن امري ضروري است که بطور اولیه یک سهم ثابت از بارش رخداده براي بهبود کیفیت آب هدر رود. با ایجاد یک حوضچه آرامش در قبل مخزن میتوان مانع از ورود آب با کیفیت پایین شد. این عمل براي ایجاد کیفیت آب مناسب سیفون اولیه نامیده میشود. یزایز - Yaziz, 1989 - ، پیرسون و جنکیس Pearson,1978 - و - Jenkins به اینکه چه ضریبی از رواناب ایجاد شده را به سیفون اولیه تخصیص دهند پرداختند. با این حال با توجه به نظرات متفاوت موجود در سیفون اولیه جهت اطمینان از کیفیت آب یک ضریب کاهشی 0.8 در این مطالعه براي رواناب هاي محاسباتی بکار می رود.
.4 تعیین تقاضا براي آب:
آب ناشی از بارش یک منبع ارزشمند است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این آبها را میتوان به تصفیه خانه و یا براي همه کاربردهاي غیر شرب استفاده کرد. در شرایط فعلی شهرستان گرگان با کمبود 300 لیتر آب در ثانیه مواجه است. هدف اولیه بکارگیري آب باران در مخازن، حفاظت از ذخایر آبی قابل شرب است. آب از مخازن میتواند براي اهداف غیر شرب مثل آبیاري زمین هاي کشاورزي در زمان هاي کم آبی در زمینه هاي شرب براي کم کردن نرخ کمبود آب در زمان هاي کم بارش استفاده شود. باید از این امر اطمینان داشت که مقدار آب کافی در مخزن براي تقاضا وجود دارد - بعبارت دیگر افزایش اعتبار - . سطح ذخیره مخزن آب به دوره بازگشت و مقدار بارش پیشبینی شده بستگی دارد.
.5 اعداد بی بعد :
در این مقاله بر طبق اصول زیر از تئوري π -باکینگهام براي ساخت اعداد بی بعد استفاده شد :
-1 تا آنجایی که ممکن است پارامتر تابع - پارامترهاي مستقل - بعنوان پارامتر تکراري انتخاب نشود.
-2 پارامترهاي تکراري طوري انتخاب شوند که هر کدام داراي دو بعد متفاوت از دیگري باشد. مثلا یک پارامتر داراي بعد مربوط به هندسه و پارامتر دیگر داراي بعد مربوط به خصوصیات دینامیکی جریان و پارامتر دیگر داراي خصوصیات خود سیال باشد.
-3 پارامترهاي تکراري طوري انتخاب شوند که در صورت ادغام با یکدیگر عدد بی بعد تشکیل نشود.
-4 پارامترهاي تکراري نباید داراي بعد مشابه با هم باشند.
