بخشی از مقاله
چکیده
تامین آب برای بخشهای مصرف خانگی،فکشاورزی و صنعت در حال حاضر یکی از مهمترین چالش های دولتها در بسیاری از مناطق جهان بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک نظیر ایران است. بسیاری از صاحب نظران معتقد هستند که آب باران می تواند یکی از منابع جانشین برای آبهای شیرین موجود محسوب باشد و در صورت جمع آوری،فذخیره و مدیریت صحیح می تواند شیوه ای مناسب وکم هزینه حداقل برای تامین بخشی از تقاضاهای آب بشمارفآید. بسیاری از ساکنین مناطق مختلف استان گلستان در این زمینه بصورت پراکنده و در برخی مناطق بطور سنتی و یکپارچه از آب باران بعنوان مکملی برای تامین بخشی از نیاز های آبی خود استفاده می نمایند متاسفانه در سالهای اخیر بعلل مختلفی از جمله عدم توجه به روشهای سنتی و تغییر الویت ها، مشکلات اقتصادی، عدم توجه و اهتمام کافی مدیران و متولیان امر و توجه به روشهای جدید مانند سد سازی و غیره، علاوه بر اینکه نتوانسته است مشکلات اساسی موجود در مناطق مختلف استان را حل نماید بلکه در برخی مواقع بر موجود افزوده است. امروزه علاوه بر مسایل فوق الذکر، عدم وجود روحیه کار جمعی را می توان به عنوان چالش های اساسی پیش رو در بحث پیش روی تامین آب در استان نام برد که با فرهنگ سازی و توجه به ساختارهای فرهنگی و اجتماعی موجود در مناطق مختلف و توجه به مشارکت عمومی بسیاری از مشکلات پیش رو در زمینه کمبود آب را می توان حل نمود.
مقدمه
کمتر از یک درصد آبهای جهان شیرین و برای شرب،کشاورزی و دیگر مصارف عمومی قابل دسترسی است. علاوه بر کمیت ناچیز، این آبها از توزیع بسیار ناهمگونی نیز برخوردار است.بر اساس جدیدترین آمارهای سازمان ملل متحد،حدود و/ز میلیارد نفرجمعییت جهان، نفریباٌ 20 درصد از ساکنان کره زمین، از آب سالم محروم هستند.فافزایش جمعیت، صنعتی شدن کشورها ،توسعه کشاورزی، ارتقای سطح زندگی انسانها و رشد مداوم مصرف آب،آلودگی آبها و همچنین گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی از جمله مهمترین دلایل بحرانهای آب شیرین درجهان است.ف تامین آب برای بخشهای مصرف خانگی،فکشاورزی و صنعت در حال حاضر یکی از مهمترین چالش های دولتها در بسیاری از مناطق جهان بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک نظیر ایران است . بسیاری از صاحب نظران معتقد هستند که آب باران می تواند یکی از منابع جانشین برای آبهای شیرین موجود محسوب باشد و در صورت جمع آوری،فذخیره و مدیریت صحیح می تواند شیوه ای مناسب وکم هزینه حداقل برای تامین بخشی از تقاضاهای آب بشمارفآید.
با توجه به اهمیت و ضرورت توجه به ااستحصال آب باران به عنوان یکی از منابع کمکی آب مصرفی خانگی در محیطهای شهری و روستایی، راهکارهای عملی حمع آوری آب باران از سطوح آبگیر مناسب بویژه بامها مورد و همچنینفچالشهای پیش روی مسئولین در تامین آب سالم برای شهروندان و پیش بینی شرایط بحرانی آینده در زمینه آب شیرین، بدین معنی است که تمام گزینه های امکانپذیر تامین آب شیرین از جمله شیوه های اکولوژیک وف بی ضرر زیست محیطی نظیر استحصال آب باران را به هیچ وجه نباید از نظر دور داشت زیرا با توجه به این که حتی با فرض قابل مهار بودن تمامی آب رودخانه ها، امکان انتقال این مقدار آب به مناطق خارج از شبکه های رودخانه ای به سهولت و به لحاظ اقتصادی و در تمامی مناطق، امکان پذیر نیست و این که دستیابی و تجدید پذیری طبیعی منابع آب زیرزمینی به ترتیب در تمامی مناطق و در تطبیق با برداشت از این منابع نمی باشد.
سابقه استفاده از آب باران
جمع آوری آب باران و استفاده از آن به طور تقریبی چهارهزار سال قدمت دارد و از عصر برنز شروع شده است. صحرانشینان در این دوران با صاف کردن سطح تپه ها، آب باران ها را جمع آوری کرده و به نقطه دیگری برای زراعت منتقل می ساختند . مردم نبطیه با ساختن یک شبکه پیچیده آبگیر برای استفاده ازآب باران که شامل سد ها، آبریز ها و تراس بندی زمین ها می شد، قادر بودند حتی در بیابان، با بارندگی کمتر از 100میلی متر، آن قدر تولید داشته باشند که نیاز خود و شهرهای اطراف و همچنین کاروان هایی که از آن جا عبور می کردند را تأمین کنند. در عصر حاضر، کشور استرالیا، در این زمینه پیشرفت های زیادی داشته است. به عنوان مثال در سال1929یک حوضه آبخیز به مساحت 2400 مترمربع در یک منطقه خشک از استرالیا با متوسط بارندگی سالانه 300 میلی متر توانست در خشک ترین سال ها، آب کافی برای یک خانوار 6نفری با 10 رأس اسب 2رأس گاو و150 رأس گوسفند را تأمین کند.
در مناطق خشک کشور ما نیز به ویژه درمناطق شرقی و مرکزی، اثر و نشانه های زیادی از قدیم وجود دارد که نشان دهنده ی استفاده از آب باران جهت مصارف شرب وکشاورزی است.با همه اینها به درستی نمی توان گفت که فن استحصال آب برای اولین بار از کجا و در چه تاریخی پیدا شده است - - Myers 1974 اما تحقیقات تاریخی نشان می دهد که در بسیاری از نقاط خشک و نیمه خشک جهان از روشهایی کم و بیش مشابه که امروز به روش استحصال آب سطحی - Water Harvesting - شناخته شده است برای تأمین آب شرب و بخصوص کشاورزی استفاده می شده است. - Frasie r 1974 - فن استحصال آب حدود 4500 سال پیش در میان مردم بر اساس تحقیقات تاریخی در اوزوبناتین از ساکنین باستانی خاورمیانه مرسوم بوده است بعدها اقوام اولیه ساکن صحرای حدود 3000 سال پیش، از این روش برای تأمین آب کشاورزی استفاده می کرده اند.
با این همه روشهای قدیمی تماماٌ مبتنی بر غیر قابل نفوذ کردن خاک از طریق صاف و هموار کردن و کوبیدن آن بوده است. با این روش جریانهای سطحی بعد از بارندگیها از این سطو غیر قابل نفوذ مستقیماٌ به اراضی کشاورزی منتقل و صرف آبیاری درختان و یا افزایش ذخیره رطوب خاک می شده است. در پاره ای موارد و بخصوص در مناطقی که فصل بارندگی همزمان با فصل رویش گیاهان زراعی نبوده ناچار مخازنی احداث و آب باران استحصال شده در این مخازن نگهداری می شده است تا در مواقع ضروری ازآن برای آبیاری استفاده شود.روش استحصال آب باران برای شرب یا کشاورزی کم و بیش در دیگر نقاط خشک و نیمه خشک جهان و از جمله در کشور ما هم معمول بوده است تا قبل از ساخته شدن سیستمهای جدید انتقال آب شهری، در بسیاری از نقاط کشور ما و بخصوص در شمال شرقی ایران بخشی از آب شرب منازل از طریق جمع آوری آب باران از شیروانیهای منازل و یا مستقیماٌ ظروف بزرگی که در فضای باز گذاشته می شده است تأمین می گردید.
در طول 50 سال گذشته دانش و فن استحصال آب همراه با پیشرفت دانش هواشناسی پیشرفتهای زیادی کرده است. به نحوی که امروزه روشهای ساده استحصال آب دوران گذشته به تکنیکهای بسیار پیشرفتهای تبدیل شده است. به جای کوبیدن و سخت کردن زمین، از مواد گوناگونی برای کاهش نفوذپذیری خاک استفاده می شود و به جای غیر قابل نفوذ کردن سطوح کوچک، سیستمهای پیچیده ای برای سطوح وسیع ابداع شده است به طوری که در بیشتر موارد راندمان استحصال آب بیشتر از 95درصداست به عبارت دیگر، در سیستمهای جدید استحصال آب که امروزه در استرالیا، آمریکا و اسراییل استفاده می شود تنها کمتر از 5 درصد از کل باران از دست می رود و بیشتر از 95درصد آن استحصال می شود.
امروزه برای غیر قابل نفوذ کردن خاک به جای موادی نظیر سیمان، آسفالت، بتون، ورقه های فلزی و غیره، مواد و مصالح جدیدی پیدا شده است که بسیار ارزانتر از مواد فوق است. مواد جدید طی تحقیقات آزمایشگاهی به منظور استحصال آب به صورتی ساخته شده اند که اغلب قادرند شرایط سخت محیط را تحمل کرده و مدتی دوام بیاورند. به گفته Cooley و همکارانش - 1976 - اگر چه هنور فن استحصال آب به عنوان یک تکنیک و تأمین آبکاملاً پذیرفته نشده است ولی توان بالقوه آن در تأمین آب در بسیاری از نقاط خشک و نیمه خشک، فوقالعاده زیاد است و در واقع در پاره ای مناطق نظیر برخی مراتع خشک و نیمه خشک شاید تنها وسیله تأمین شرب دامها باشد به عنوان مثال در یک منطقه با بارندگی متوسط سالانه حدود 100 میلیمتر در هر متر مربع آن امکان جمع آوری 100 لیتر آب در سال وجود دارد، یعنی معادل 1000مترمکعب در هکتار .
باید به خاطر داشت وقتی که از استحصال آب صحبت می شود مبنای محاسبه آب تولیدی، مقدار روانآب سطحی کل حوزه نیست بلکه مقدار آن در سیستمهای استحصال آب، میزان بارندگیست که با توجه به راندمان سیستم، مبنای محاسبه قرار می گیرد. به این ترتیب اگر راندمان تولید آبی استحصال، 96 درصد باشد حجم آب تولیدی %96 بارندگی سالانه منطقه است. به همین دلیل در مقایسه با دیگر روشهای تأمین آب، روش استحصا آب مؤثرترین آنهاست.به طور کلی تمام سیستمهای استحصال آب از سه قسمت تشکیل شده اند:
-1 سطح یا حوزه آبگیر - Catchment - می شوند که باران نازل شده در آن، در حداقل زمان ممکن به کانال آبی انتقال یابند.
‐2شبکه انتقال آب، که باران استحصال شده را به مخازن آبگیر یا اراضی کشاورزی منتقل می سازند.
– 3 مخازن آبگیر، که برای ذخیره سازی و نگاهداری آب استحصال شده ساخته می شوند.
به گفته Cooley و همکارانش - - 1975، در طراحی یک سیستم استحصال آب مهمترین مسأله طراحی را در هر بارندگی، سطح آبگیر است. این سطح باید قادر باشد، حداکثر باران مؤثر تولید نماید و طبعاٌ حداقل تلفات را داشته باشد. در یک سیستم استحصال آب، باران مؤثر به آن قسمت از یک باران گفته می شود که به صورت جریان سطحی در سطح حوزه آبگیر به جریان افتاده و در نهایت به مخازن جمع کننده یا مخازن ذخیره رانده می شوند.برای حداکثر نمودن میزان باران مؤثر لازم است،که تلفات نفوذ و تبخیر را کاهش داده و نتیجتاٌ بخش بیشتری از هر باران را به صورت جریان سطحی به مخازن نگاهداری منتقل کرد. برای کاهش نفوذ لازم است که سطح حوزه آبگیر به یکی از روشهای فیزیکی، مکانیکی یا شیمیایی آماده شود و برای کاستن از تلفات نفوذ نیز لازم است. زمان توق آب در سطح حوزه به حداقل کاهش یابد. سطح حوزه آبگیر بامیزان بارندگی منطقه ارتباط مستقیم دارد. هرقدر میزان بارندگی منطقه بیشتر باشد سطح آبگیر کمتری لازم است تا بتوان حجم معین آب را استحصال کرد.
حجم مخزن نیز ارتباط مستقیم با نیاز آبی و سطح آبگیر دارد. در شرایط برابر از نظر میزان بارندگی، حجم مخزن با افزایش سطح آبگیر افزایش می یابد.به گفته - 1974 - Meyer حجم مخزن را باید از یک طرف برای متوسط بارندگی سالانه منطقه و از طرف دیگر برای ذخیره سازی بارانهای بادوره برگشت معین طراحی کرد. به طوری که قادر باشدبارانهای با شدت و ارتفاع معین را در خود نگاهدارند و در عین حال بتواند آب استحصال شده مازاد بر ظرفیت مخزن را از خود عبور داده و به اراضی مجاور یا آبراهه های طبیعی تخلیه نمایددر موردی که هدف از استحصال آب، تأمین آب برای کشاورزی باشد، سیستم را می توان به نحوی طراحی کرد که آب استحصال شده به جای انتقال به مخازن ذخیره مستقیماٌ به اراضی تحت کشت هدایت و در آن به صورت رطوبت خاک ذخیره شود.از روشهای مؤثر کاهش تلفات تبخیر، کوتاه کردن زمان توقف آب در سطح آبگیر است و برای این منظور لازم است کهاولاً سطح آبگیر به قدر کافی و بدون حفره و گودال باشد و ثانیٌ آبگیر، شیب مناسبی در جهت مخزن داشته باشد تا باران نازل شده در حداقل زمان به مخزن هدایت شود.
کاربرد استحصال آب در آبخیزها
استحصال آب باران از طریق به وجود آوردن سطوح غیر قابل نفوذ و یا کم نفوذ یکی از روشهای قدیمی تأمین آب برای مصارف گوناگون خاصه کشاورزی و شرب است . این روش بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک که در آنها منابع آب قابل استفاده تا قبل از پیدایش ماشین و آبزارهای صنعتی محدود است کاربرد زیادی دارد به گفته - 1975 - Myers برای استخراج آبهای زیرزمینی نظیر موتور پمپ و همچنین توسعه سیستمهای جدید انتقال آب از یک حوزه به حوزه دیگر، استحصال آب باران برای مصارف گوناگون کاربرد بسیار وسیعتری داشته است به طوری که بسیاری از نیازهای آبی مناطق خشک و نیمه خشک بخصوص مناطقی که در آنها منابع دیگر آب وجود نداشته است از همین روش تأمین می شده است.
امروزه تأمین آب کشاورزی یا شرب از طریق احداث سیستمهای استحصال باران به دلیل گرانی آب حاصله - در مقایسه با سایر روشها - تنها وقتی قابل توصیه است که منابع دیگر آب در اختیار نباشد با وجود این در پاره ای مناطق اهمیت تأمین آب خاصه برای شرب انسان ودام چنان است که چنین هزینه های سنگین احداث سیستمهای استحصال آب را توصیه می کند.تحقیقات انجام شده در ایالت آریزونا - - 1974 نشان داده است که سیستم های استحصال آب در صورتی که به درستی طراحی شده باشند و از مواد و مصالح غیر زیانبخش به وجود آمده باشند می توانند بیشتر نیازهای خانوارهای ساکن مناطق کم آب را به آب قابل شرب تأمین کنند. به عنوان مثال استحصال آب در سطح یک هکتار در منطقه ای با 125 میلیمتر بارندگی سالانه و با راندمان استحصال 80 درصد می تواند سالانه 1000000 لیتر آب تأمین کند که معادل نیاز آبی سه خانوار چهار نفره با مصرف سرانه200 لیتر در روز برای یک سال است.
در کشور ما نیز استحصال آب باران چه در مناطق خشک و نیمه خشک و چه در مناطق مرطوب و پرباران سابقه طولانی دارد. در بسیاری از روستاههای مناطق خشک و نیمه خشک استفاده از آب باران از طریق جمع آوری آن در ظروف، مخازن سیمانی و یافلزی و یا حتی گودالهای موجود درون زمین یکی از منابع مهم تأمین آب محسوب می شود. در طول چند سال گذشته به تعدادی سیستم استحصال آب برای تأمین آب مورد نیاز دامها در مناطق مختلف کشور احداث شده است. بسیاری از این سیستمها توانسته اند بخش زیادی از آب مورد نیاز دامها را تأمین کنند.به طور کلی استحصال آب در حوزه های آبخیز می تواند تا حدود زیادی به توزیع بهتر آب بخصوص در سطح مراتع خشک و نیمه خشک کمک کند و همچنین بخشی از آب مورد نیاز برای شرب خانوارهای ساکن در مناطق خشک و نیمه خشک را تأمین نماید.
موقعیت استان گلستان
استان گلستان در شمال و شمال شرق کشور بین طولهای جغرافیایی"19 و 56 œ تا"51 و 53 œ شرقی و عرضهای جغرافیایی"08 و œ 38 تا 30"و 36 œ شمالی قرار دارد. براساس آخرین تقسیمات کشوری در سال 1388 استان 13 شهرستان، 24شهر، 21بخش، 50 دهستان 1075 روستا می باشد . این استان طبق سرشماری نفوس و مسکن سال 1385 دارای 379774 خانوار جمعیت می باشد . مساحت این استان 20893 کیلومتر مربع است. مرکز استان گرگان می باشد.این منطقه با وضعیت توپوگرافی خاص از ارتفاع -27 متر تا 3750 متربه همراه تنوع آب و هوایی، پوشش گیاهی و اقلیمی خاصی را ایجاد نموده است.
آب و هوای استان با توجه به موقعیت جغرافیایی دارای شرایط آب و هوایی سرد کوهستانی، معتدل، نیمه خشک و خشک بوده و میزان بارندگی آن از200 تا 800 میلی متر در نوسان است.وضعیت پوشش گیاهی نیز به تبعیت از وضعیت اقلیم نیز بسیار متنوع می باشد بطوریکه از جنگلهای انبوه در جنوب استان تا مراتع فقیر و ضعیف در شمال در نوسان می باشد . حدود 430 هزار هکتار از اراضی کوهستانی و جنوب استان به جنگل و حدود 630 هزار هکتار از اراضی مناطق میانی استان به اراضی زراعی و حدود یک میلیون هکتار از اراضی شمال استان به مراتع اختصاص دارد.
