بخشی از مقاله
چکیده
جمع آوری روان آب برای به حداقل رساندن تلفات و تقویت ذخایر آبی در سیستم حوزه های آب خیز مورد استفاده قرار می گیرد. در حالیکه تغییرات اقلیمی در ظرف زمان و مکان اتفاق می افتد، تصویر اقلیم جهانی در طول 2000 سال گذشته ثابت مانده است. کشورهایی که همانند برخی از مناطق ایران مواجه با کمبود آب می باشند، با توزیع نامناسب بارندگی مواجه هستند. راهکارهای نوین، روی روش هایی با کیفیت بهتر به منظور ذخیره آب و شناسایی فرصت های بیش تر در اجرای روش های جمع آوری روان آب به عنوان وسیله ای برای ذخیره آب قابل دسترس، متمرکز می باشند. با این وجود روش های جمع آوری روان آب بدون توجه به اثرات غیرمستقیم بر سیستم های هیدرولوژیکی و اکولوژیکی پایین دست، نیازمند فهم بهتر از اثرات محیطی و هیدرولوژیکی در سیستم حوزه آب خیز هستند.
مسائل ایجاد شده توسط سوء مدیریت منابع آب در سیستم های مختلف آمایش زمین را با بکارگیری مناسب تکنیک های بهینه مطمئن آب، حفاظت از آب، استفاده از روکش های پیشرفته آبیاری، کنترل نمک، مدیریت رواناب و کنترل سیلاب می توان حل نمود. بر اساس تحلیل تولید پتانسیل روان آب و مکان های جمع آوری روان آب، مشخص شد که 68/4 درصد از مساحت زیرحوزه کلات دارای پتانسیل تولید روان آب بالا و خیلی بالا است؛ در حالی که تحلیل تمامی فاکتورهای موثر بر چنین سیستم هایی در طبیعت، نشان داد تنها 4/8 درصد از مساحت زیرحوزه مورد مطالعه، دارای تناسب بالا و خیلی بالای مکانی برای جمع آوری روان آب می باشد. جزئیات روش ساده مکانی پذیرفته شده در این مقاله تشریح و خروجی مدل یک پارچه سازی سیستم اطلاعات جغرافیایی توسط یک سری نقشه های مناسب ارایه شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می دهد، ارایه توزیع مکانی صحیح از تولید روان آب، گام مهمی در توسعه سیستم های جمع آوری روان آب در هر سیستم حوزه آب خیز می باشد.
کلمات کلیدی: ارزیابی مکانی آب، جمع آوری روان آب، جمع آوری آب
-1 مقدمه
جمع آوری آب باران برای مصارف انسان، شرب حیوانات و مصارف دیگر از جمله کشاورزی از زمانهای بسیار طولانی رایج بوده است. با روش جمع آوری آب باران در مصرف آب شیرین صرفه جویی و استفاده حداکثر از آب و حفاظت خاک صورت می گیرد.[1]بهره برداری بهینه از این منابع آبی برای این مقدار جز با توجه کامل به معیارهای اقتصادی و اجتماعی ممکن نیست .[2] توجه به هزینه ها و فوائد اجتماعی در تخصیص منابع آب در بهبود عملکرد اقتصادی بخش آب اهمیت دارد. از طرفی دیگر روشهای بهره برداری از منابع آب و بخصوص منابع آب سطحی چون رودخانه متفاوت است که هر کدام از این روشها دارای ویژگی های خاص بوده و ارزیابی آنها در بهبود استحصال آب نقش موثری دارد. بررسی عملکرد این روشها علاوه بر مقایسه اقتصادی و اجتماعی نقاط قوت و ضعف آنها را نمایان ساخته و می تواند در انتخاب روش برداشت در شرایط مختلف رودخانه موثر باشد و حداقل مشکلات را در بهره برداری ایجاد نماید. کمبود آب شیرین و آب مورد نیاز در کشاورزی از مهمترین مسائل بشر در آینده است و کشور ایران بدلیل موقعیت جغرافیایی خاص خود بزودی با کمبود آب مواجه می شود.[1] دسترسی به منابع آب از دیدگاه کمی و کیفی لازمه حیات انسان و فعالیتهای مختلف بشری است.
تمدنها بطور غالب در سرزمینهای مجاور آبی که قادر به حمایت از کشاورزی، حمل و نقل و آب آشامیدنی بودند. گسترش پیدا نمودند و بطور سنتی و با استفاده از روشهای سنتی از منابع آب خود بهره برداری می کردند.[ 3] با توجه به اینکه روشهای سنتی نمی تواند بهره برداری بهینه از آب را به دنبال داشته باشند. لذا روشهای نوین می توانند این مشکل را برطرف کرده و میزان بهره وری و کارایی را افزایش دهند. این طرحها در صورتی می توانند مفید واقع شوند که اولاً بصورت صحیح و اصولی، مطابق با معیارهای استاندارد و با در نظر گرفتن تمام شرایط اقلیمی احداث گردند، همچنین یک ارزیابی اقتصادی، اجتماعی وقتی از چگونگیساخت آنها صورت گیرد تا اینکه روز به روز برکارایی بهتر و راندمان آنها افزوده گردد[4] و.[5]هر چند استفاده از روش های جمع آوری آب باران بستگی به وضع هوا یعنی بارندگی دارد و به طور معمول برای مصرف در مقیاس های کوچک انجام می گیرد، ولی روی هم رفته برای نقاطی که بارندگی آن ها کم است و به هیچ وجه برای تولید محصول کفایت نمی کند و آب شیرین کافی در دسترس نیست.
مهم است و می تواند بسیار مفید واقع شود استفاده از یک روش، بستگی به شرایط آب و هوایی منطقه و مسائل مربوط به خاک دارد، از این رو قبل از هر اقدامی باید شرایط طبیعی و امکانات اجرای طرح را سنجید تا بهترین و مناسب ترین روش که کمتر خسارت جانبی داشته باشد، اعمال گردد. روش های پوشاندن سطح زمین و افزودن مواد شیمیایی بیشتر در مقیاس کوچک در سطح جهانی مورد استفاده قرار می گیرد. با آن که اجرای این روش ها از نظر فنی امکان پذیر است ولی از لحاظ اقتصادی آنقدر متناسب نیست که بتوان از آن ها در سطح های وسیع، با آبخیزهای گسترده استفاده کرد.[6]برنامه ریزی جهت جمع آوری آب باران از سطوح آماده شهری - پشت بامها، سطح عایق کارخانجات و انبارها، باند فرودگاهها، سطح معابر، خیابانها، و جاده ها و ... - و نیز طراحی و اجرای پروژه های استحصال آب از مه و شبنم دو روشی هستند که در بسیاری از مناطق کشور می تواند منبع آب پایدار و مناسب را جهت توسعه شهرها ایجاد نماید[7] و.[8]
تکنولوژی استحصال آب باران شامل جمع آوری، انتقال و ذخیره باران برای استفاده های بعدی می باشد. آب جمع آوری شده می تواند از سطح سقف تمیز، سطح زمین و یا حوزه های سنگی باشد. فیلتراسیون در این سیستم نقش بسیار مهمی را در مدیریت ایفا می کند. سیستم جمع آوری آب جهت کاربردهای گوناگون که در آنها نیازی به کیفیتی در حد آب آشامیدنی نمی باشد، مانند فلاش تانک توالت، شستشو و آبیاری باغچه ها، شستشوی لباس و غیره قابل اجرا می باشد. جمع آوری آب باران در بسیاری از مناطق دنیا به عنوان منابع آب آشامیدنی استفاده می شود. از آنجا که آب باران از نظر املاح بسیار سبک می باشد، نیازمند مصرف کمتری از مواد شوینده جهت شستشو می باشد. با جمع آوری آب باران می توان تا بیش از %50 در مصرف آب شرب خانوارها صرفه جویی نمود. سطح جمع آوری آب باران را می توان به دو گروه عمده زمین و سطح سقف تقسیم کرد[9] و.[10]
در حال حاضر، جمع آوری آب باران به طور معمول در تمام مناطق دنیا با روش طراحی به روز و استانداردهای مربوط به آن انجام می گیرد. اگرچه آب باران می تواند از بسیاری از سطوح برداشت شود، اما سیستم جمع آوریآب بام عمدتاً به عنوان برداشت آب باران با کیفیتی استفاده می شود که پس از نصب و راه اندازی و تعمیر و نگهداری مناسب این سیستم، آب باران را تصفیه می کند. مساحت موثر سقف و مواد مورد استفاده در ساخت سقف تا حد زیادی بر بازدهی مجموعه و کیفیت آب تاثیر می گذارند.[6]
-2 مواد و روشها -2-1 اجزا و مواد تشکیل دهنده سیستم
الف - سیستم جمع آوری آب باران به طور کلی شامل ساختار ساده ای مانند سقف و ناودان می باشد که آب باران را به سمت منابع ذخیره سازی هدایت می کند.[2]
ب - یک سیستم انتقال نیازمند انتقال آب باران از سقف ناحیه باران گیر به سیستم ذخیره سازی، توسط اتصال زهکشهای سقف - لوله تخلیه - و لوله کشی از بالای پشت بام به یک یا چند مجرای آب است که انتقال آب باران از طریق یک سیستم فیلتر به مخازن ذخیره سازی است. مناسب ترین این لوله ها از جنس پلی اتیلن - - PE، پلی پروپیلن - - PP و یا فولاد ضد زنگ می باشند. قبل از ذخیره سازی آب در مخزن و قبل از استفاده، باید آن را برای حذف ذرات و بقایای موجود تصفیه کرد[1] و.[3]
ج - سیستم تحویل که آب باران را به محل مصرف انتقال می دهد و معمولاً شامل یک پمپ کوچک، مخزن تحت فشار، لوله و شیرآب است، چرا که انتقال تنها با استفاده از ثقل بر روی محل امکان پذیر نیست.[8]
د - مخازن یا تانک های ذخیره سازی، معمولاً خیلی گران هستندو باید شامل: پوشش جامد محکم، یک فیلتر ورودی درشت، یک لوله سرریز، یک دریچه بزرگ، تشتک و زهکش به منظور تسهیل در تمیز کردن باشند.[1]
ه - تانک یا مخزن ذخیره، جهت ذخیره آب باران جمع آوری شده برای استفاده در هنگام نیاز می باشد. و با توجه به فضای موجود می توان این تانک را تراز کرد و قرار داد.[9]
همان طور که مشخص می باشد در گروه اول از سطح زمین جمع آوری گشته و سپس در مخزنی ذخیره می گردد اما در گروه دوم سطح جمع آوری آب باران، سطح موثر سقف می باشد. در
در هنگام انتخاب سیستم جمع آوری آب باران برای مصارف خانگی باید به عواملی همچون؛ نوع و اندازه سطح بارانگیری، داده های محلی بارندگی و الگوهای آب و هوایی، طول دوره خشکسالی، منابع آب جایگزین و هزینه استفاده از سیستم جمع آوری آب باران توجه داشت. و همچنین در هنگام جمع آوری آب باران برای مصارف عمده باید به عواملی همچون؛ مقدار، شدت بارندگی و میزان تبخیر و تعرق، نرخ نفوذ خاک، ظرفیتدنگهداشت آب در خاک و عمق خاک و بررسی آبهای زیرزمینی و... توجه داشت.[10]روش سریعتر برداشت آب، نگهداری آن در آبگیرهاست. آبگیرها مناطقی هستند که از بتن، ورقه های فلزی، آسفالت یا خاک غیرقابل نفوذ به نحوی ساخته شده اند که آب بارندگی را گرفته و ذخیره می کنند. در برداشت موفقیت آمیز آب نه تنها باید به جمع آوری آب توجه داشت، بلکه به انتقال و ذخیره سازی آب جمعآوری شده نیز باید توجه کرد.
عملیاتی که روی آبگیرها انجام میشود از تسطیح خاک و خارج کردن پوشش گیاهی تا استفاده از غشاء پلاستیکی و ورقه های آلومینیومی متغیر است. در برخی آزمایشات، عملیات ساده تسطیح خاک و خارج نمودن پوشش گیاهی، مقدار جریان سطحی را تا سه برابر افزایش داده است. آب بندی کامل، مقدار جریان سطحی را تا صددرصد افزایش می دهد. جمع آوری آب به منظور توسعه منابع آب مورد نیاز حیات وحش و چارپایان اهلی و گاهی اوقات مصارف شهری نیز به کار میرود.[5]کمبود آب در مقیاس جهانی مهمترین فاکتور محدودکننده برای عملکرد گیاهان زراعی است، با کاهش میزان آب فعالیتهای فیزیولوژیکی گیاهان یا کاهش می یابد - البته عکس آن نیز صادق است بدین معنا که با رسیدگی فیزیولوژیکی میزان آب گیاه کاهش مییابد - با توجه به اینکه کمبود آب متداولترین فاکتور محدودکننده در تولید محصولات زراعی به خصوص در مناطق نیمه خشک دنیا است هر اقدامی در جهت تامین قسمتی از آب مورد نیاز گیاه میتواند در افزایش تولید موثر باشد.
[4]معمولا رواناب موقعی جاری می شود که باران روی خاک اشباع شده ببارد. در مناطق مرطوب چون خاک در اکثر مواقع اشباع است، رواناب بلافاصله بعد از بارندگی جاری می شود. ولی در مناطق خشک، خاک به ندرت اشباع بوده و در صورتی رواناب جاری می شود که شدت بارندگی از حد معینی تجاوز نماید. مثلا در تحقیقات انجام شده در آفریقا به این نتیجه رسیده اند که زمانی رواناب جاری می شود که سرعت بارندگی از 0,5 میلیمتر در دقیقه بیشتر و مقدار آن نیز بیش از مقدار 5 میلیمتر باشد. معمولا به دلیل پوشش گیاهی پراکنده و کمبود مواد آلی و همچنین پیدایش یک لایه غیرقابل نفوذ در اولین لحظات پس از بارندگی، توانایی خاکهای خشک در جذب بارندگی بسیار کم است[7] و .[3] بنابراین در شرایط بسیار خشک، کاهش رواناب و افزایش نفوذپذیری خاک موثر نبوده و به دلیل کم بودن رطوبت قابل ذخیره در خاک و ناکافی بودن آن برای زراعت، باید در جهت عکس کوشش نمود؛ یعنی رواناب را در بعضی اراضی افزایش داد و نفوذپذیری خاک را کاهش داد. و سپس از آب حاصله در جاهای مناسب دیگر استفاده نمود. به این عمل جمع آوری آب گفته میشود.[1]با این اوصاف، جمعآوری آب عبارت است از جمعآوری آب از منطقهای که برای افزایش رواناب آماده شده و استفاده از آب حاصله بعنوان مکمل
