بخشی از مقاله
چکیده:
منابع آب محدودند. امروزه حتی کشورهای پیشرفته نیز محدودیت منابع آبی را درک نموده اند. فعالیتهای مخرب و استفاده ناکارآمد از منابع آب و در کنار آن افزایش جمعیت و افزایش تقاضای آب، منابع آب را در چند دهه اخیر به شدت محدود کرده است و بشر را به فکر استفاده از منابع غیر معمول آب سوق داده است. سیستم جمع آوری آب باران بر اساس جمع آوری آب با استفاده از نیروی ثقل پایهریزی شده است و ابتکاری نو در جهت جمع آوری آب باران می باشد. با توجه به اینکه در اغلب مناطق کشور ریزش بارانهای شدید و شلاقی معمول بوده و نتیجه ای جز ایجاد سیل و فرسایش منابع خاک را ندارند استفاده از این پدیده می تواند به عنوان یکی از منابع تامین و ذخیره آب بویژه در بخش کشاورزی و خانگی - مصارف غیر شرب - مفید واقع شود.
واژههای کلیدی: محدودیت آب، سیستم جمعآوری باران، ذخیره آب
مقدمه
با وجود اینکه 2/3 کره زمین را آب فراگرفته است اما امروزه در بیشتر نقاط دنیا با کمبود آب مواجه هستیم. از طرف دیگر در مناطق خشک و نیمه خشک نیز مقدار بارندگی هم از نظر زمانی و هم از نظر مکانی بسیار متغیر است. شواهد تاریخی حاکی از آن است که در گذشته بشر جهت رفع این معضل از آب بارانی که در گودالها ذخیره میشد استفاده میکرد. همچنین مشاهده شده گیاهانی که از آب باران تغذیه میکنند، شادابی بیشتری داشته و رشد مطلوبتریدارند، در صورتیکه آبیاری منظم گیاهان چنین اثری را در بر ندارد. این موضوع بشر را بر آن داشت که سیستمی را جهت ذخیره نزولات جوی ابداع کند. به طوریکه بتوان از این طریق علاوه بر کاهش مشکلات کمبود آب، نسبت به تغییر الگوی کشت منطقه و بهبود آن نیز اقدام کرد 6]، 10، 14 و.[16 بدین منظور باید مشخص کرد آیا ناحیه مورد نظر نیاز به احداث چنین سیستمی دارد یا نه؟ به این دلیل باید به سوالات زیر پاسخ داد.
-1آیا در منطقه نیاز واقعی برای بهبود تامین آب وجود دارد؟
-2 آیا منبع آب موجود با مشکلات، آلودگی و یا هر دو مورد روبرو است؟
-3 آیا سطوح مناسبی حهت جمع آوری و ذخیره آب وجود دارد؟
-4 آیا بارندگی منطقه بیش از400 میلیمتر در سال است؟
-5 آیا این آب میتواند مشکل اساسی جوامع توسعه یافته را بهبود ببخشد؟.[16]
اگر پاسخ به این سئوالات مثبت است. حال باید به دنبال پاسخ به سئوالات دیگری به قرارزیر بود:
-1 منابع آب پیشنهادی جامعه چیست و آیا با سیستمهای جمعکننده قابل مقایسه هستند؟
-2 مفاهیم اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و محیطی منابع پیشنهادی چیست؟
-3 چه پیشنهاداتی قبلاً جهت بهبود تأمین آب توسط جوامع و یا عوامل خارجی ارائه شده است؟ .[16]
پس از رفع ابهامات فوق حال میتوان اقدام به ساخت سیستم در منطقه مورد نظر کرد. بطور کلی دو نوع سیستم جمعآوری باران وجود دارد یکی سیستمهای کوچک یا خانگی و دیگری بزرگ یا جمعی است، اما ساختار هر دو نوع تقریباً مشابه است. بدلیل احداث ساده و عدم احتیاج به مدیریت پیچیده، انواع کوچک در منازل و یا مناطق کشاورزی کوچک قابل استفاده میباشند.[14]
ساختمان سیستمهای جمعکننده باران:
بطور کلی هر سیستم جمعکننده چه خانگی و چه در اندازههای بزرگ شامل قسمتهای زیر میباشد.
-1 سطوح جمعکننده یا سقفها: عموماً میتوان از سقف منازل، مغازهها، آپارتمانها، مدارس کلیساها و ... برای جمعآوری نزولات جوی استفاده نمود. در صورتیکه از تنها یک سقف جداگانه استفاده شود انفرادی و استفاده از سقف اماکن عمومی به عنوان جمعکنندههای گروهی نا میده میشوند. مواد مورد استفاده در ساخت سطوح شامل آسفالت، استیل ضد زنگ، ریگهای چوبی، آلومینیوم رنگ شده و نشده، آهن گالوانیزه، بتن، فایبرگلاس، آجر باپوشش نئوپان و گل میباشد. سقفهای فلزی چون نرمتر، تمیزتر، بادوامتر و غیر قابل نفوذتر هستند کارآیی بیشتریدارند. اما سقفهای چوبی و آسفالتی به دلیل امکان ایجاد سطوح ناصاف امکان تجمع باکتری بیشتر است. بعلاوه اینکه مواد شیمیایی آلی و معدنی مانند "آزبست" نیز ممکن است از سقفهای چوبی آبشویی شوند.
سطوح آلومینیومی با بارانهای اسیدی واکنش داده و باعث آزاد شدن "آلومینیوم" میشوند که بسیار سمی و کشنده است. هر گونه تماس با مواد رنگی، مسی و سربی نیز میتواند غلظت این گونه فلزات و مواد شیمیایی را در آب جمعآوریشده افزایش دهد. مسئله اساسی در طراحی بخشهای جمعکننده این است که سطح مؤثر هر سقف و مواد مورد استفاده درساخت آنها روی کارآیی و کیفیت آب جمعآوری بسیار مؤثر است1]، 2، 8، 9، 10، 11، 12، 13، 16 و .[17 -2 ناودان یا :Gutter آب را از سقفها به مخازن هدایت میکند که تعداد آنها با توجه به اندازه سطوح جمعکننده متفاوت است. جنس این ناودانها میتواند از چوب، فلزات گالوانیزه و PVC باشد. برای جلوگیری از اثرات منفی روی کیفیت، حتماً باید از مواد بیجان استفاده شود.گاهی اوقات از انواع ناودانهای پوششدار استفاده میشود. اغلب پوششهای آلومینیومی، استیل گالوانیزه و پلاستیکی استفاده میشود، که از این میان مواد گالوانیزه بدلیل قابلیت پذیری بالا مرغوبتر میباشند. شکل و زاویه ناودانها در انتقال و سرعت جریان آب به مخزن موثر است 1]، 2، 9، 10، 12، 15 و .[16
-3 مخزن: نزولات جوی بین دو فصل بارندگی در این قسمت ذخیره میشوند. در طراحی مخازن نیز باید از مواد بی-جان استفاده کرد، که تأثیر منفی روی کیفیت آب نداشته باشد. مهمترین عامل در طراحی آنها انتخاب ظرفیت مناسب باتوجه به هدف مورد استفاده است. ساخت مخازن به صورت شیبدار جهت جمعآوری دانههای نشست کرده و رسوبات توصیه میشود. از طرف دیگر تقسیم مخازن به دو بخش یا استفاده از مخازن دوتایی راهی برای پاکیزه نگهداشتن آنهاست. معمولاً مخازن ذخیره آب به دو صورت زیر زمینی و سطحی - در سطح - احداث میشوند که اجمالاً توضیح داده میشود1]، 3، 4 و .[10
-مخازن زیر زمینی: بیشتر در ارتباط با سطوح جمع کننده گروهی به کار میروند. مسئله مهم در خصوص این مخازن بازبینی آنها در طول دوره سرما برای جلوگیری از یخزدگی است. زیرا دمای آب در زیر سطح خاک پایین بوده و امکان یخ بستن آب و فشار به مخازن و ایجاد ترک بیشتر است. البته امکان تبخیر و تعرق و همچنین آلودگی دراین نوع مخازن کمتر است.
- مخازن سطحی: در اندازههای مختلف قابل تعمیم است. بطور کلی در ساخت مخازن از مواد مختلفی استفاده میشود که شامل:-1 بتن: طول عمر بالایی دارند. به دلیل سنگینی و غیر قابل حرکت بودن بیشتر بصورت دائمی طراحی میشوند. مشکل این نوع مخازن قابلیت ترک برداشتن آنهاست 4]، 10، 12 و-2 .[16 فایبرگلاس: بدلیل سبک بودن، قیمت مناسب، طول عمر بالا، شکل و اندازه متفاوتشان قابل قبول در کلیه مناطق هستند. همچنین قابلیت حملو نقل بالایی دارند و بوسیله انواع مواد پوششی میتوان از ورود نوربه منافذ موجود در آن جلوگیری کرد4]، 10، 12و -3 .[16 چوب ماموت یا : Red Wood مخازن چوبی در طول 50 سال اخیر برای ذخیره آب کاربرد زیادی دارند.
