بخشی از مقاله
چکیده
در عصر حاضر افزایش جمعیت و بالتبع آن افزایش تقاضا برای مصرف آب و در کنار آن تخریب و کاهش کیفیت منابع آب، سبب ایجاد رقابت در مصارف مختلف - کشاورزی، صنعت، شرب و ... - برای استفاده از آب شیرین شده است که گویای این موضوع است که جهان دچار مشکل کمبود منابع آب شیرین میباشد. در این راستا نیاز مبرم به روشی با بکارگیری کمترین انرژی جهت کنار آمدن با این مشکلات به وضوح حس می-شود و در مناطق گرم و خشکی که دارای منابع آب شیرین کافی نمیباشند و تنها منابع موجود در منطقه، منابع آب با کیفیت نامناسب میباشند استفاده از راهکارهایی جهت کاربرد منابع آب شور در این مناطق میتواند کارآمد باشد.
-1 مقدمه
رسالت مهم بخش کشاورزی به عنوان بیشترین مصرف کننده آب، تأمین نیازهای غذایی و ارتقاء امنیت غذایی در عین حفاظت از پایداری منابع پایه می باشد؛ لذا با توجه به اهمیت کشاورزی در زندگی بشر باید سعی در توسعه بخش کشاورزی و افزایش سطح زیر کشت در تمامی مناطق نمود؛ چرا که پیشبینی میشود برای تأمین غذای 7.9 میلیارد انسان در سال 2025 مزارعی که برای تولید غلات و حبوبات استفاده میشود باید 47 درصد افزایش داده شود.[1] کمبود آب با کیفیت مناسب و انرژی مورد نیاز جهت انتقال آن همواره از فاکتورهای محدودکننده اولیه برای توسعه کشاورزی در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک میباشند.[3][2]
ساکنین مناطقی که دارای آب با کیفیت پایین میباشند و دسترسی به آب مناسب برای آبیاری مزارع کشاورزی ندارند به طور جدی در معرض خطر خواهند بود و این موضوع از برجسته-ترین مسائل منابع آبی در این مناطق میباشد. از سوی دیگر نیز نیاز به انرژی زیاد جهت انتقال و جابجایی آب با کیفیت مناسب از مناطق دیگر و پمپاژ و تحت فشار نمودن آن توأم با تقبل هزینههای بالا میباشد. با توجه واقعیتهای موجود در زمینهی محدودیت کمی و کیفی منابع آب، آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی و همچنین افزایش هزینههایتاُمین آب شیرین، یافتن راهکارهایی جدید جهت غلبه بر بحران کمبود آب و حفظ منابع آبی و همچنین ارتقا و بهبود مدیریت آب همواره از اولویتهای مطالعاتی و پژوهشی میباشد.
این پژوهش بدنبال معرفی سیستم تلفیقی آبیاری تراکمیٌ - آبیاری کندانسیون - میباشد که بصورت خاص پتانسیل تبخیری مخازن خورشیدیٍ جهت کاربرد در سیستم آبیاری تراکمی را تشریح مینماید که هدف از این مطالعه علاوه بر بررسی پتانسل تبخیری مخازن خورشیدی، بررسیتاًثیر سطح مخازن بر توان تولیدی آن نیز میباشد که کارایی این سیستم را نمایان ساخته و در ارتقاء این سیستم میتواند طراحان را یاری نماید.
نمکزدایی و سیستم آبیاری تراکمی
نیاز به انرژی در سراسر جهان در دهههای گذشته رشد روز افزونی داشته و مقوله کاهش استفاده از سوختهای فسیلی و روی آوردن به کاربرد انرژیهای تجدیدپذیر یکی از مطرحترین مباحث در تمامی طرحها میباشد و دستیابی به این امر مستلزم ارائه ایدههایی در راستای نیل به این اهداف میباشد. یکی از راهکارهای مناسب جهت تأمین آب شیرین، استفاده از روش نمکزداییَ آب شور توسط تابش خورشیدی میباشد. از روش نمکزدایی جهت تصفیه آب در مصارف شرب و کشاورزی استفاده میشود؛ در این راستا آبیاری تراکمی ایده توسعه یافته نوینی است که همگام با استفاده از انرژیهای تجدید پذیر، مسائل زیستمحیطی را نیز با استفاده و کنترل زهآب و آبهای شور مد نظر قرار داده میدهد.
در سالهای اخیر در زمینه مصارف کشاورزی و شرب، سیستمی ترکیبی تحت عنوان آبیاری تراکمی که تلفیقی از یک سیستم شیرینساز خورشیدی و یک نوع سیستم آبیاری است مطرح شده است که در این روش از انرژی تابشی خورشید جهت تبدیل آب شور به آب شیرین در مخازن خورشیدی استفاده شده و پس از مرطوبسازی هوا در این سیستم نسبت به انتقال آن به محیط ریشه اقدام میشود و پس از رخداد فرایند میعان در توده خاک توسط نیروهای کاپیلاری و مکش ریشه جذب گیاه میشود.
پایهایترین اصول در مخازنی که در آن تبخیر صورت میگیردتاُثیرگذاری ساده آن میباشد. مخزن خورشیدی از اثر گلخانهای برای به دام انداختن انرژی خورشیدی استفاده میکند و یک مدل از سیکل و چرخه آب در طبیعت است که شامل فرایندهای تبخیر، میعان و ترسیب میباشد که در طی این فرایندها تمامی ناخالصیها از جمله نمکها و فلزات سنگین و همچنین ارگانیکهای میکروبیولوژی حذف میشوند. این مخازن یک تقطیرکننده خورشیدی کارا هستند که تنها برای عمل، نیازمند تابش خورشیدی میباشند و به دلیل ساده بودن و ثابت بودن هیچ قسمتی از آنها مستهلک نشده و از بین نمیروند.
لولههای مدوفون در خاک و فرایند میعان
در سیستم آبیاری کندانسیون پس از غنی سازی هوای درون مخزن از لحاظ رطوبت، در زمان مناسب نسبت به انتقال هوای مرطوب توسط فن اقدام میشود و از میعان شدن بخار موجود در مخزن جلوگیری میشود که میتواند یکی از بارزترین برتریهای این سیستم نسبت به سیستمهای دیگر تصفیه آب باشد که پتانسیل و بازدهی تولید آب را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد. این توده هوای گرم و مرطوب به درون لولههای دفن شده در خاک هدایت میشود که در آنجا سرد شده و بخار حاصل از تبخیر آب با کیفیت پایین، تبدیل به آب شیرین میشود.
با توجه به موارد استفاده از این سیستم، لولهها میتوانند به صورت ساده یا سوراخدار باشند. اگر از لولههای منفذدار استفاده شود توده هوای مرطوب از طریق سوراخهای لوله به بیرون منتقل میشود و با توجه به اینکه مهمترین فاکتور محدود کننده برای کشت محصول، در دسترس بودن آب در منطقه ریشه است، عمل آبیاری و هوادهی در منطقه ریشه صورت میگیرد و اگر از لولههای ساده استفاده شود آب آشامیدنی می تواند در انتهای لوله جمع آوری شود.
