بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تامین آب مورد نیاز خصوصا برای شهرهای بزرگ و پر جمعیت واقع در مناطق خشک و نیمه خشک به یک چالش بزرگ مدیریتی در این مناطق تبدیل شده است. در چنین شرایطی افزایش بهره وری آب در اینگونه شهرها و نیز فراهم کردن منابع جدید تامین آب میتواند راهکارهایی جهت کمک به حل این معضل باشد. در این خصوص استحصال آب باران از سطوح عایق خانگی همچون پشت بامها و نیز استفاده از پسابهای بی ضرر خانگی و بازچرخانی پسابها و فاضلابهای تولیدی و استفاده مجدد از آنها جهت نیازهای غیرشرب خانگی میتواند تاثیر قابل توجهی در کاهش تقاضا در مناطق شهری داشته باشد. در تحقیق حاضر روش ترکیبی استحصال آب باران و پساب بی ضرر خانگی جهت تامین بخشی از آب مورد نیاز خانوار در شرایط مشهد مورد بررسی قرار گرفته است.
پس از نصب تجهیزات و راه اندازی سیستم در یک منزل مسکونی ورودیها و خروجیهای سیستم در یک دوره مناسب زمانی مورد اندازه گیری قرار گرفت. پس از تجزیه و تحلیل داده های بدست آمده مشخص شد که ضریب رواناب حدود 75 درصد برای پشت بام میتواند مد نظر قرار گیرد و حدود 40 تا 50 درصد آب مورد نیاز خانوار قابل تامین از طریق این سیستم می باشد. این روش ترکیبی با داشتن پساب بی ضرر مشکل عدم وجود رواناب حاصل از بارندگی در تابستان در این مناطق را برطرف نموده و یک جریان همیشگی آب قابل استحصال در سیستم فراهم می کند. البته جهت توسعه و تشویق شهروندان در بکارگیری این روش یک سری اقدامات فرهنگی، تشویقی و قانونگذاری مورد نیاز می باشد.
-1 مقدمه
مسئله کمبود آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک ایران روز به روز جدی تر میشود. این مسئله به ویژه در رابطه با تامین آب شرب که بایستی کیفیت قابل قبولی داشته باشد و خصوصا برای شهرهای بزرگ و پر جمعیت به یک چالش بزرگ مدیریتی در این مناطق تبدیل شده است. در چنین شرایطی افزایش بهره وری آب در اینگونه شهرها و نیز فراهم کردن منابع جدید تامین آب میتواند راهکارهایی جهت کمک به حل این معضل باشد.
در این خصوص استحصال آب باران از سطوح عایق خانگی همچون پشت بامها و نیز استفاده از پسابهای بی ضرر خانگی و بازچرخانی پسابها و فاضلابهای تولیدی و استفاده مجدد از آنها جهت نیازهای غیرشرب خانگی میتواند تاثیر قابل توجهی در کاهش تقاضا در مناطق شهری داشته باشد. هر چند در خصوص روشهای ترکیبی استحصال آب باران و پساب خصوصا برای مناطق خشک که دارای دوره طولانی بدون بارش است فعالیتهای زیادی صورت نگرفته ولی بررسی های متعددی در خصوص ارزیابی استحصال آب باران از سطوح کم نفوذپذیر و نفوذناپذیر در مناطق مختلف دنیا صورت گرفته که برخی از آنها به شرح زیر می باشد:
بویرز و بنآشر - - 1982 مطالعات مختلف انجام شده در سالهای 1970 تا 1980 در خصوص استحصال آب باران را مورد بررسی قرار دادهاند. بر اساس این بررسی در زمین-های طبیعی که سطوح آنها صاف شده باشد، ضریب رواناب بین 25 تا 35 درصد، سطوح پوشیده با پارافین 48 تا 90 درصد و میانگین 85 درصد و سطوح آسفالت از 25 تا بیش از 90 درصد و میانگین 85 تا 95 درصد خواهد بود. مارتینز و همکاران - 1998 - در مناطق نیمه خشک مدیترانهای اسپانیا نحوهی تولید و عوامل موثر بر رواناب را در حوضههای کوچک، از دو گروه خاک با عکس العمل-های هیدرولوژیکی متفاوت بررسی کردهاند.
رامیر و همکاران - 2004 - نیز بر روی میزان نفوذ محیط متخلخل و آسفالت و همچنین ضریب رواناب با استفاده از لایسیمتر کار کردهاند. نتیجه این تحقیق برای محیط متخلخل نشان دهنده آن است که 16 درصد بارندگی تبدیل به رواناب شده، 58 درصد نفوذ کرده و 26 درصد تبخیر شده است درحالیکه برای آسفالت 74 درصد بارندگی تبدیل به رواناب، 2 درصد نفوذ و 25 درصد تبخیر شده است. دریلین و همکاران - 2006 - ضریب رواناب را برای دو نوع پارکینگ پوشیده شده با آسفالت و پوشیده شده از مصالح متخلخل مورد بررسی قرار دادهاند. در این بررسی 9 واقعه بارندگی مورد بررسی قرار گرفته که ضریب رواناب برای محیط متخلخل از 0 تا 26 درصد متغیر بوده است.
در حالیکه ضریب رواناب برای آسفالت از 35 تا 93 درصد تغییر کرده است. اسکاد و همکاران - - 2009 روندیابی جریان ناشی از بارندگی را در یک حوزهی شهری در ویریجینای غربی در آمریکا انجام دادهاند. برآورد رواناب بر اساس روش SCS انجام شده است. برای استحصال آب و ذخیره رواناب نیز برکههایی طراحی شده که در این تحقیق تاثیر آنها در کاهش پیک سیلاب شهری مورد بررسی قرار گرفته است.
روستاد و مونتالتو - 2012 - پژوهشی را در مورد جمعآوری آب باران با استفاده از رواناب پشتبامهای شهری برای فلش تانکهای توالت مناطق مسکونی انجام دادند. این پژوهش با استفاده از آمار بارندگی منطقه، مساحت کل بامها، جمعیت و میزان تقاضا برای چهار شهر آمریکا انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیلهای آماری نشان داد که این روش میتواند 50 تا 94 درصد در کاهش میزان مصرف آب شرب کمک کند که خود بستگی به الگوی بارش در منطقه، مساحت سقف و میزان تقاضا دارد. ایمیتز و همکاران - - 2012 پتانسیل استحصال آب را بر اساس یک مدل بیلان روزانه برای جنوب غربی نیجریه مورد مطالعه قرار دادهاند. حجم رواناب بر اساس بارندگی روزانه و سطوح نفوذ ناپذیر و ضریب رواناب که در اینجا 85 درصد فرض شده، برآورد گردیده است.
سعدالدین و همکاران - 1387 - به ارزیابی کمیت و کیفیت آب باران قابل جمعآوری از سطوح بام ساختمانها در پردیسهای دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان پرداختند. تجزیه و تحلیل بیلان آب در پردیسهای دانشگاه نشان داد که جمعآوری و استفاده از آب باران به طور قابل ملاحظهای حتی در ماههای خشک سال میتواند از فشار مصرف منبع آب شیرین شهری بکاهد. نتایج بررسی پارامترهای کیفیت شیمیایی و میکروبی لزوم توجه دقیقتر به آلودگیهای احتمالی آب در صورت استفاده شرب را نشان میدهد. عباسی و همکاران - - 1390 به بررسی تاثیر پارامتر آستانه شروع رواناب بر روی سطوح آبگیر شهری در شهر مشهد پرداختند. نتایج این بررسی نشان داد که آستانه بارش برای شروع رواناب 2/2 میلی متر با شدت بیشتر از 8 میلی متر بر ساعت می باشد.
عباسی و همکاران - 1392 - به بررسی پتانسیل استحصال آب باران در حوزههای آبخیز شهری پرداختند. در این پژوهش که در شهر مشهد انجام شد، سطح موردنظر برای جمعآوری و ذخیرهسازی آب باران، محوطه پارکینگ و آسفالت خیابانهای محدودهی مورد مطالعه در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که ضریب رواناب در وقایع منجر به بارندگی به طور متوسط برای فصل بهار0/52، برای فصل پاییز 0/59 و برای فصل زمستان0/60 میباشد. عابدزاده و همکاران - 1393 - پژوهشی را تحت عنوان مقایسه تامین آب مورد نیاز فضای سبز خانگی با آب استحصالی باران در اقلیمهای مختلف انجام دادند. در این تحقیق دو منطقه در دو اقلیم متفاوت برای مطالعه کارایی روش ذخیره آب بارش به وسیله سقف-های حلبی انتخاب شدند.
نتایج نشان داد مقدار آب استحصال شده از پشت بام نمیتواند به طور کامل نیاز آبی گیاه را در قطعه زمین جنب خانه تامین کند و استفاده از این روش در شهر ساحلی رامسر نتیجه بهتری را میدهد و در بیرجند با توجه به کمبود بارش مقرون به صرفه نیست. عطارزاده حسینی و همکاران - 1393 - به بررسی تاثیر ضریب رواناب بر استحصال آب باران از سطوح پشتبام پرداختند. این مطالعه در حوزه مسکن مهر تربت جام صورت گرفت و سطح پشتبام ها با عایق ایزوگام پوشانده شد.
مقدار ضریب رواناب در عایقهای پشتبام 0/9 برآورد شد. با استفاده از بارش کل منطقه و محاسبه سطوح پشتبام ها نتایج نشان داد که مقدار آب استحصال شده برای کل شهر775303 متر مکعب است. پهلوانی و همکاران - 1395 - پتانسیل استحصال آب باران از پشت بام را در دو شرایط اقلیمی مختلف - مشهد و نور مازندران - مورد بررسی قرار دادند. بر اساس نتایج این تحقیق ضریب رواناب در وقایع بارندگی منجر به رواناب به طور متوسط برای فصل پاییز در مشهد 0/66 و نور 0/75، برای فصل زمستان در مشهد 0/69 و نور 0/76 و برای فصل بهار در مشهد 0/62 و نور 0/69 میباشد.
احتمال آستانه ظهور رواناب در شهر نور 0/3 میلیمتر و در شهر مشهد 0/7 میلیمتر اندازه گیری شد و بیشترین مقدار متوسط رواناب تولید شده در شهر مشهد مربوط به فصل بهار و در شهر نور مربوط به فصل پاییز بود. در استحصال آب باران از سطوح عایق پشت بامها در مناطق خشک و نیمه خشک مشکل اصلی علاوه بر میزان کم بارندگی، توزیع نامناسب آن در طول سال و نبود بارش در دوره نسبتا طولانی سال بخصوص در فصل تابستان است که از قضا در این فصل نیاز به آب هم بیشتر است.
