بخشی از مقاله
چکیده
امروزه درکشورهاي در حال توسعه تامین آب یک مسأله حیاتی است.جمع آوري آب باران از سطح پشت بام ساختمانهاي مسکونی درشهرها براي مصارف شرب، غیر شرب وآبیاري،کمکی در حل بحران تامین آب براي دولتها می باشد.از آنجاییکه سطح وسیعی از مساحت شهرها را پشت بام ساختمانهاي مسکونی تشکیل می دهد،حجم آب استحصالی از سطح پشت بام ساختمانهاي مسکونی قابل توجه است و می تواند بخشی از نیاز آب غیر شرب ساکنان را تامین کند.
آب باران جاري شده بر سطح پشت بام ها را می توان از طریق ناودانها به مخازن جمع آوري هدایت نمود.مخازن ذخیره سازي آب،معمولا نشان دهنده حداکثر ظرفیت سرمایه گذاري در سیستم استحصال آب باران می باشند. در بررسی حاضر سعی بر آن شده است ، با استفاده از کتب، مقالات و سایت هاي معتبر استحصال آب باران در منازل با بکارگیري سطوح آبگیر بام را مورد بررسی قرار دهد.و در این بین راهکارهایی به منزله اجراي بهینه این سیستم نیز ارائه گردد.
-1مقدمه
بشر در مناطق خشک ونیمه خشک جهت مصارف گوناگون ،نیاز به آب باران را احساس نموده است. و در استحصال آن از روش هاي متنوعی استفاده نموده که در بسیاري از مناطق جهان به ویژه کشورهایی که با کم آبی مواجه هستند استفاده می شود.یکی از سطوح جمع آوري آب باران به ویژه در مناطق مسکونی ،پشت بامها می باشند. در تحقیقی به ارزیابی عملکرد سطوح آبگیر باران - بام ها - در مناطق مسکونی که درسطح شهر قزوین انجام پذیرفته اشاره شده و با توجه به نتایج این تحقیق می توان بیان داشت که اگر حجم مخازن و نیاز غیر شرب روزانه ساکنان براساس شرایط فیزیکی ساختمان و شرایط هیدرولوژیکی محاسبه شوند،ذخیره سازي آب باران در مخازن به حداکثر رسیده وتعداد روزهاي بیشتري براي تامین نیاز غیر شرب ساکنان از طریق جمع آوري آب باران خواهیم داشت.که براي مساحت پشت بامهاي بزرگ و کوچک به طور میانگین به ترتیب 27درصدو20درصد کل روزهاي سال نیازهاي غیر شرب روزانه ساکنان تامین شده است.
همچنین براي مخازن بزرگ و کوچک به ترتیب 35 درصد و 10 درصد کل نیازهاي غیر شرب ساکنان تامین شده است - رشیدي مهر آبادي و ثقفیان. - 1391 در تحقیقی بر روي بررسی روش جمع آوري آب باران از سقف خانه ها ،مطالعه موردي دراستان گلستان کار شده است. در این تحقیق به مطالعه روش ذخیره باران در این منطقه به وسیله سقفهاي حلبی و کارایی و صرفه اقتصادي این روش نسبت به روشهاي دیگر پرداخته شد که استحصال آب باران توسط سقفهاي حلبی نسبت به سایر روشها کم هزینه تر می باشد و روش مورد استفاده از لحاظ ساختاري مناسب مناطق بیابانی بوده و همچنین کیفیت آب باران به مراتب از سایر سیستمها برتري دارد. عموما آب باران نسبت به آب سطحی از لحاظ کیفیت - آلودگی میکروبی و شیمیایی - ارجحیت دارد. با این وجود این روش از نظر علمی زیاد مورد توجه قرار نگرفت. - زهتابیان و همکاران. - 1391
در تحقیقی مقدار نفوذ در محیط هاي متخلخل وآسفالت مورد بررسی قرارگرفت. همچنین ضریب رواناب آن ها را با استفاده ازلایسیمتر اندازه گیري نمودند. نتیجه این تحقیق نشان داده است که درمحیط هاي متخلخل 16% رواناب، % 58 نفوذ و % 26 تبخیر وجود دارد. در حالی که در مورد آسفالت % 72 رواناب ، % 3 نفوذ و % 25تبخیر اندازه گیري شده است - رامییر و همکاران . - 2004 در تحقیقی دیگر به تجزیه و تحلیل سیستم جمع آوري آب باران به منظور ذخیره آبی در شهر رینگ دانسن سوئدپرداخته شد. آنها یک مدل کامپیوتري براي تعیین کمیت بالقوه صرفه جویی درآب ازطریق جمع آوري آب باران ایجاد نموده اند.
توسط این تجزیه و تحلیل اندازه ي مخزن آب باران را ارائه نموده اند - ویلاریال وهمکاران. - 2005 ازطرف دیگر، استحصال آب در محل بارش از آلودگیهاي بیشتر آن در طی مسیر می کاهد. ضمن آنکه این امر خود می تواند، کاهش هزینه هاي تصفیه را در پی داشته باشد. کیفیت رواناب وابسته به آلودگیهاي محیطی و آلاینده هاي انباشته شده بر روي سقف می باشد.غلظت تمام پارامترهاي کیفی نیز در آب حاصل از ذوب برف بیشتر می باشد - تیموسک وهمکاران، . - 2007 در تحقیقی دیگرنتیجه گیري شده است که ظرفیت مخزن آب باران براي هر محل به توانایی پتانسیل تولید آب باران وتقاضا براي آب باران بستگی دارد. - قیسی وهمکاران . - 2007
یک چارچوب مبنی برشرایط هیدرولوژیکی منطقه براي برقراري رابطه احتمالی بین ظرفیت ذخیره مخازن ومیزان تامین آب براي ساکنان توسط سیستم استحصال آب باران در شهر تایپه ارائه شد - سو وهمکاران . - 2009 16 آزمایش درشهر شانگهاي چین درمورد تجمع آلاینده هاي سقف صورت گرفت. غلظت مس ، روي ، کادمیوم بیش از معیار کیفی USEPA می باشد . کادمیوم نیز نزدیک به 100%، به صورت محلول گزارش شده بود. بررسی گردید تجمع آلاینده ها در فصل هاي بهار و زمستان افزایش و در فصل هاي تابستان و پاییز روند کاهش را دارند - وانگ وهمکاران . - 2009 نوع سقف سبز , شیب ، رطوبت خاك، فصل ، آب وهوا ،بارندگی ، سن بام سبز و پوشش گیاهی برکیفیت رواناب از سقف هاي سبز مؤثر هستند.
غلظت P، N، فلزات سنگین و PH بر رواناب پشت بام هاي سبز مورد ارزیابی وبحث قرارگرفت - برندتسون. - 2010 منابع مختلف آب جایگزین ازجمله مخازن آب باران، آب خاکستري ، فاضلاب وگیاهان آب شیرین کن دراسترالیا موردتوجه قرار گرفته اند.نتایج نشان داد یک منطقه با پشت بام بزرگتر از نظر صرفه جویی درآب ومزایاي مالی مطلوب تر است. تجزیه وتحلیل دوره بازپرداخت مخازن نشان می دهد که کل هزینه ساخت وساز مخازن را می توان در طی 15تا21 سال بسته به اندازه مخزن وشرایط آب وهوایی ونرخ آینده جبران نمود - رحمان وهمکاران. - 2010 بر روي تحقیقی درشهر رنو تحت عنوان استفاده از آب باران وکنترل آلودگی رواناب شهري کار شده است.
نتایج مطالعات نشان می دهد که COD وTSSدر نمونه برداري از آب باران در منطقه صنعتی بیشتر از منطقه ي تجاري و در منطقه تجاري نیز بیشتر از منطقه مسکونی می باشد. فیلتراسیونی متشکل از خاك ولجن، براي تصفیه باران اولیه پیش بینی گردید . این نتایج کمک به توسعه استفاده از آب باران وکنترل استراتژیهاي بهتر براي شهرستانهاي مواجه با کمبود آب می تواند قلمداد گردد - زانگ وهمکاران . - 2010 مخازن آب باران براي مناطق با سقف بزرگ نیاز به بهینه سازي اندازه مخزن دارد. مطالعه موردي در شهر ملبورن استرالیا بر اساس اطلاعات بارش روزانه در 3 رژیم مختلف - خشک ، متوسط ، مرطوب - انجام گرفت.
دراین مطالعه 2 مخزن با حجم هاي 185 مترمکعب و110متر مکعب در زیرزمین در نظر گرفته شد. تجزیه وتحلیل نشان می دهد که هر2 تانک در سال متوسط ومرطوب مناسب می باشدوکمتر در سال هاي خشک مؤثر هستند - امتیاز وهمکاران. - 2011 در مورد اندازه تانک هاي ذخیره براي برداشت آب باران ناشی از پشت بام، بررسی انجام دادند که به مقدار بارندگی روزانه ثبت شده در ایستگاه بارندگی ارتباط دارد - کامپیسانو وهمکاران. - 2012 در مطالعه اي به بررسی پتانسیل برداشت آب باران از سطح پشت بام در سراسر کشور اردن پرداخته شد. حجم آب استحصال شده در حدود 14/7 میلیون متر مکعب برآورد گردیدکه این رقم %6 از بودجه کشور در زمینه آب را کاهش می دهد - ابوزریگ وهمکاران. - 2013 یک روش جدید براي طراحی یک مخزن پیشنهاد گردیده است.
استفاده از این مدل، صرفه جویی آب تا 58 درصد را نشان می دهد .طول عمر پروژه بیش از 25 سال می باشد. پیاده سازي در مقیاس بزرگ می تواند فشار بر روي پروژه هاي منابع آب راکه از افزایش تقاضا برخوردارند با ایجاد یک منبع آب نسبتا تمیز و قابل اعتماد کاهش دهد - هاشم وهمکاران. - 2013 کیفیت آب باران برداشت شده از سقف و بام در سطوح - بتنی ، آسفالت ، سرامیک - در مقایسه با بام سبز ،مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد سقف سرامیکی مناسب براي برنامه هاي کاربردي آب باران می باشد.علاوه براین ،روند فصلی برکیفیت آب تاثیرگذار است. آلاینده ها در رواناب پشت بام در تابستان وپاییز کمتر از زمستان وبهار می باشند.
بنابراین کیفیت آب باران برداشت شده ،به طور قابل توجهی از مواد بام تأثیر می پذیرند - زانگ و همکاران. - 2014 مطالب عنوان شده حاکی از بررسی کیفی وکمی آب باران استحصال شده از سطوح پشت بام می باشد.در مبحث استحصال توجه به مقوله کیفی نیز بسیار لازم وضروري می باشد، زیرا بر اساس پارامترهاي کیفی می توان نوع مصرف را تعیین نمود.کشور ما ایران به دلیل واقع شدن در کمربند خشک دنیا، داراي میزان بارندگی پایین نسبت به متوسط جهانی می باشد و لذا جستجوي روشهاي جایگزین براي تامین نیاز آبی ضروري و اجتناب ناپذیر است.جمع آوري آب باران استحصال شده از سطوح پشت بام در منازل، یکی از گزینه هاي مناسب براي نیل به این هدف می باشد. در این تحقیق سعی گردیده است، مراحل استحصال آب باران از سطوح پشت بام در منازل را، مورد بررسی قرار دهد.
-2مواد و روشها
در این مطالعه سعی گردیده منابع فارسی و لاتین در زمینه استحصال آب باران در مناطق مسکونی مورد بررسی قرار گیرد و در این بین پیشنهاداتی به منظور اجراي مناسبتر این سیستم ارائه گردد. در ضمن منابع بررسی شده در بازه زمانی 2004 تا 2014 میلادي را در بر می گیرد.
-1-2 سیستم استحصال آب باران
سیستم استحصال آب باران شامل 3 مولفه اصلی می باشد:
-1 منطقه استحصال یا سطوح پشت بامها براي جمع آوري آب باران
-2 سیستم انتقال، بررسی انتقال آب از پشت بام به مخازن ذخیره - ناودانها و زهکشها -
-3 مخزن ذخیره یا تانکر براي ذخیره آب تا زمان بهره برداري - رشیدي مهر آبادي و ثقفیان، - 1391
-1-1-2 سطوح پشت بامها براي جمع آوري آب باران
پشت بام ساختمانها در جهت استحصال آب باران از 2 جنبه - کمی و کیفی - مورد بررسی قرار می گیرند.
-1-1-1-2 جنبه کیفی
هنگامی که آب باران بر روي پشت بام فرو می ریزد هم می تواند به دلیل مواد و مصالحی که در عایق پشت بام به کار رفته است و هم از طریق موادي که بر روي سطح پشت بام انباشته شده اند، آلوده شوند بنابراین باید قبل از جمع آوري آب باران سطوح پشت بام عاري از آلودگی باشد. وجود فضولات پرندگان و شاخ و برگ درختان بر روي سطح پشت بام، باعث بالا رفتن شاخص هاي میکروبیولوژیکی آب باران از جمله افزایش باکتري کلی فرم و سالمولا می گردد بنابراین باید قبل از جمع آوري آب باران از سطح پشت بام حذف گردند.
- وارد و همکاران - 2010 همچنین می توان با انحراف دادن اولین ورودي آب باران به مخازن - First - Flush، از ورود رسوبات معلق و غیر محلول و سوسپانسیون ها جلوگیري نمود. پیشنهاد می گردد قبل از جمع آوري آب باران پشت بام شسته گردد. این عمل در حدود 85 درصد حذف مواد به داخل مخازن جمع آوري را سبب می گردد و به این ترتیب می توان کیفیت آب را تا حدود %85 بالا برد. - مارتینسون و همکاران . - 2009
نوع و مصالح پشت بام ها نیز باید مورد بررسی و آزمایش قرار گیرند چرا که کیفیت آب باران را تحت الشعاع قرار می دهند. پشت بام هاي فلزي بهتر است از جنس آلومنیوم باشند نه از جنس سرب، روي و مس. ورود عناصر فلز مس در طولانی مدت منجر به بیماریهاي گوارشی، کلیوي و ناراحتی هاي کبدي می گردند. - رشیدي مهر آبادي و ثقفیان . - 1391 استفاده از درپوشهاي سربی و لوله هاي مسی نیز در پشت بامها ممنوع می باشد. زیرا خطرات بسیاري براي سلامتی انسان ها در پی دارند. - وارد و همکاران . - 2010
فلز مس و روي به دلیل پتانسیل بالایی که براي آلودگی دارند نباید براي آشامیدن، آبیاري باغچه ها و مزارع و پر کردن استخرهاي شنا استفاده گردد. پشت بامهاي آسفالت شده نیز به دلیل دارا بودن سرب و جیوه ممنوع می باشد. پشت بامهاي چوبی نیز به علت آزاد سازي مس و آرسنیک ممنوع است. پشت بامهاي سفالینه نیز به دلیل دارا بودن مقادیر زیادي سرب، مس و کادیوم ممنوع می باشد. پشت بامهایی از جنس آزبست نیز به دلیل ایجاد سرطان گوارش ممنوع می باشند. - رشیدي مهر آبادي و ثقفیان . - 1391
-2-1-1-2 جنبه کمی
ازلحاظ کمی نیز می توان از مواد و مصالحی استفاده نمود که ضریب رواناب بالایی داشته باشند. جدول 1 مقادیر ضریب رواناب در سطوح مختلف پشت بام را نشان می دهد.
