بخشی از مقاله
چکیده
حوضههاي شهري با دارا بودن ضریب جریان بالا از یک طرف و وجود آلایندههاي مختلف از طرف دیگر در مدیریت و برنامهریزي منابع از اهمیت خاصی برخوردارند. در این راستا استفاده از سیستمهاي سطوح آبگیر باران در تنظیم جریان و قبل از ورود آلایندهها در حفاظت کیفی منابع آب و تأمین آب مصرفی شهرها یکی از راهحلهاي اساسی است، که از یک طرف از ورود آلایندهها به محیط کاسته و از طرف دیگر بخشی از منابع آب با کیفیت مناسب را در دسترس قرار میدهد.
در این پژوهش با هدف تعیین ظرفیت سیستمهاي سطوح آبگیر باران در حفاظت کمی و کیفی منابع آب حوضههاي شهري، کلانشهر انتخاب و سپس وضعیت بارش و ظرفیت تولید رواناب آن بررسی شد . همچنین با استفاده از تصاویر ماهوارهاي سطوح کاربريهاي مختلف تعیین و با توجه به نقش آنها در ضریب جریان در دو دسته کلی فضاهاي سبز شهر و سایر کاربريها تقسیمبندي شدند.
سپس با استفاده از ایستگاههاي بارندگی سطح شهر تهران حجم بارش سالانه، رواناب تولیدي و تلفات بارش تعیین شد. بررسیهاي انجام شده نشان میدهد که 22 ,7 درصد از سطح شهر تهران به صورت پیوسته یا ناپیوسته تحت پوشش فضاي سبز شامل پاركها، فضاي سبز و درختان واقع در پیادهروها و کنارههاي خیابانها و نیز باغچههاي درون واحدهاي مسکونی، تجاري و صنعتی میباشد.
همچنین بر اساس نتایج این پژوهش سالانه قریب 255 میلیون مترمکعب بارش به سطح شهر تهران میرسد که حدود 152 میلیون مترمکعب رواناب در سطح کلان شهر تهران تولید و به مناطق پاییندست منتقل مینماید. بنابراین رواناب حاصل به عنوان یک تهدید جدي همچنین مقادیر زیادي از آلایندههاي شهري را به پایین دست منتقل و موجبات آلودگیهاي زیستمحیطی پاییندست را فراهم مینماید.
این در حالی است که سالانه قریب به 111 میلیون مترمکعب از منابع آب سالم براي فضاي سبز کلان شهر تهران مصرف و قریب به 39 میلیون مترمکعب این نوع نیاز کسري دارد. بنابراین با وجود کمبود منابع آب قابل تخصیص براي تأمین نیاز آبی فضاي سبز و سایر مصارف شهري بخشی از منابع اینگونه از دسترس خارج و به یک تهدید تبدیل شده است.
بر اساس نتیجه این پژوهش پیشنهاد میشود به جاي بهرهبرداري از منابع آب زیرزمینی حریم شهر تهران و سایر منابع آب تصفیه شده براي فضاي سبز، با استفاده از فناوريهاي سطوح آبگیر باران روانابهاي موجود از منشأ مهار و آب مصرفی فضاي سبز شهري را تأمین نماید. با این اقدام صرفه جویی در بهرهبرداري از آب زیرزمینی فرصت مناسبی را براي تعادلبخشی آبخوانهاي پایین دست فراهم مینماید.
مقدمه
سالانه در دنیا تلاش هاي زیادي در راستاي مدیریت بهینه منابع آب و بهرهبرداري حداکثر و کارآممد از آن صصورت میگییرد ککه محورهاي اصلی آن شامل افزایش سطح آگاهی و مشارکت فعال کاربران در سیاستگذاريهاي آب، ببه ککارگیري فناوريههاي ننوین و کارآمد در شبیهسازي مولفههاي منابع آب و استفاده از مدلهاي هیدرولوژیکی، کاربرد روشهاي کاهشدهنده تنش کمآبی و خششکی منابع آب در بخش تقاضا میباشد - شاهویی و همکاران، . - 1397 از طرفی، آگاهی دقیق از مؤلفههاي بیلان آببی ببراي ممدیریت پاییدار منابع آب بهخصوص در مناطق خشک و نیمهخشک ضروري میباشد Porhemmat - و همککاران، . - 2018 اهمیت این موضوع در شرایطی که منابع آبی در معرض آلایندهها قرار میگیرد، دو چندان میشود.
تغییر کاربري یککی از مهمتترین فرآینندهاي اقتصصادي-اجتماعی ایجاد کننده اثرات اکولوژیکی بلند مدت است Chio - و Deal، . - 2008 حوضضههاي ششهري از یک طرف به دلیل سطوح نفوذناپذیر بیشتري نسبت به حوضههاي طبیعی، داراي ضریب رواناب بیشتر بوده و از طرف دیگر به دلییل وججود آلاینندههاي زیاد در محیط حوضههاي شهري در معرض آلودگی و کاهش کیفیت بیشتري قرار دارند.
آلایندهها در در دوره خشکی حدفاصل بین بارندگی تجمع نموده و سپس توسط رواناب حاصل از بارش شسته شده و به پایین دسست منتققل میششود - Akan و Houghtalen، . - 2003 آلاینندههاي ﻏﯿﺮﻧﻘﻄﻄﻪاي شﻬﺮي ﺳ ﻬﻢ مهممی را در تخرییب کیفییت مننابع دارا میباششند Brezonik - و Stadelmann، . - 2002 آلایندههاي شهري به همراه فاضلاب شهري با رواناب سطحی بههم پیوسته و منشأ آلایندهها را براي مننابع آب و خخاك پپایین دسست ایجاد میکنند.
ضریب رواناب حوضههاي شهري به مراتب بیشتر از حوضههاي طبیعی بوده و لذا میزان بارشی که در سطح حوضههاي شهري نازل میشود، عمدتاٌ به رواناب تبدیل میشود. محیطهایی که داراي منطقه با رشد شهري بیشتري هستند، داراي ظرفییت بیششتري ببراي افزایش رواناب سطحی هستند. توسعه شهري ظرفیت ذخیره بیشینه حوضه را کاهش و در مقابل ضضریب جرییان را اففزایش میدهنند Weng - ، . - 2001 ضریب جریان علاوه بر نوع کاربري و پوشش سطح به شیب سطح زمین و نیز شده بارش وابسته است.
Chow و همکاران - 1988 - دامنهاي از ضریب جریان را براي سطوح مختلف از جمله سطوح اراضی و تأسیسات شهري بر حسب شدت بارش و شیب سطح زمین ارائه نمودند. بر اساس Chow و همکاران - 1988 - سطوح آسفالته داراي ضرایب جریان 73 تا 100 درصد براي بارش با شدتهاي معمولی تا شدید بوده و سطوح سیمانی و سقف پشت بامها نیز داراي ضریب جریان 75 تا 100 درصد در همین شرایط هستند.
بعلاوه در مناطق شهري فضاي سبز چمن با شرایط پوشش متوسط در شیبهاي تا 2 درصد بین 25 تا 53، در شیبهاي 2 تا 7 درصد بین 33 تا 58 و در شیبهاي بیش از 7 درصد بین 37 تا 60 درصد بر حسب شدت بارش در تغییر است. بر اساس این ارقام ضریب جریان فضاي سبز شهري به صورت کلی داراي متوسط حدود 35 درصد میباشد.
در مناطق خشک و نیمه خشک بخشی از بارش صرف رطوبت اولیه سطح شده و بخشی نیز به دلیل گرماي سطح تبخیر میشود . پژوهش پهلوانی و همکاران - 1395 - در مطالع موردي نشان داده است که ضریب رواناب سالانه براي دو مورد پشت بام ساختمان در مشهد و نور به ترتیب 66 و 75 درصد براي فصل پاییز، 69 و 76 در زمستان و 62 و 69 درصد در فصل بهار در تغییر بوده است.
همچنین، آستانه رواناب را به ترتیب 0,3 و 0,7 میلیمتر در این دو منطقه مشاهده شده است . این مقادیر در سطح مقادیر حداقلی ارائه شده توسط Chow و همکاران - 1988 - قرار دارد. با این وصف در حوضههاي شهري بخش عمدهاي از بارش به رواناب تبدیل شده و در معماري سنتی شهري به عنوان یک مزاحم بایستی از محیط دفع شود.
تجمع رواناب در نگرش سنتی مدیریت رواناب شهري به عنوان یک زائده با اثرات مخرب و منفی نگریسته میشود - توسلی و همکاران، . - 1396 این در حالی است که رواناب شهري با نگاه سیستمی به منابع آب در مقیاس حوضه یک ظرفیت آبی قابل برنامهریزي بوده و لذا این ظرفییت در حوضضههاي شهري در مدیریت کممی و کیفی منابع آب از اهم یت خاصی برخوردار بوده و بایستی مورد توجه قرار گیرند.
به دلیل این که این ظرفیت آبی پس از ورود به سامانههاي زهکشی تحت تأثیر آلایندههاي مختلف تخریب میشود، لذا بایستی در بدو ورود ذخیره شده و از ورود آن به سامانههاي زهکشی جلوگیري شود. بنابراین سامانههاي سطوح آبگیر باران در بدو ورود میتواند این منابع را علاوه بر جلوگیري از آلوده شدن آنها به یک منبع آب قابل استحصال تمیز تبدیل نماید.
مواد و روشها
در این تحقیق براي تعیین نقش سطوح آبگیر باران در استفاده از ظرفیت آبی روانابهاي شهري کلانشهر تهران انتخاب شد. سپس با استفاده از تصاویر ماهوارهاي کاربريهاي شهر به تفکیک فضاي سبز و سایر کاربريها تعیین شد. علاوه بر این، فضاي سبز به دو دسته فضاي سبز از نوع چمن و فضاي سبز جنگلی نیز مشخص شد. سپس بارندگی سالانه در یک دوره طولانی از سازمان هواشناسی و سازمان آب تهران اخذ و حجم بارش سالانه طی این مدت برآورد گردید. بر اساس نوع کاربري ضریب جریان هر محدوده تعیین و سپس میزان رواناب سالانه براي هر کدام از کاربريهاي یاد شده تعیین شد.
بارندگی ایستگاهی دو ایستگاه مهرآباد تهران و تجریش که به ترتیب یکی در جنوب شهر و دیگري در شمال شهر تهران واقع هستند براي این پژوهش استفاده شدهاند. همچنین با استفاده از ضریب رواناب استنتاجی از کارهاي قبلی براي شرایط مشابه شهر تهران در تحلیل بارش رواناب و بر مبناي تغییرات کاربري به صورت نیمه توزیعی براي کاربريهاي مختلف رواناب سالانه محاسبه شد.
میزان آب مصرفی فضاي شهر تهران از اطلاعات موجود سازمان پاركها و فضاي سبز شهرداري تهران استفاده شد.ضریب جریان سالانه بر اساس براي سطوح آسفالته، سیمانی و سقف پشتبامها در دامنه حداقلی توسط Chow و همکاران - 1988 - و در محدوده ارقام مشاهدهاي پهلوانی و همکاران - 1395 - در نظر گرفته شد. جدول - 1 - محدوده ضریب جریان انتخابی را نشان میدهد.
با توجه به شرایط شهر تهران و عدم دسترسی به نقشه تغییرات جزئی ارتفاع، ضریب جریان سالانه براي فضاي سبز چمن 33، براي پارکهاي جنگلی 31، متوسط فضاي سبز و پارکهاي جنگلی 32 و براي سطوح آسفالته، سیمانی و سقف پشتبامها 68 درصد در نظر گرفته شد . شایان ذکر است که دامنههاي بیشینه ضریب جریان در جدول - 1 - براي وقایع رگباري با شدت بالا میباشد و لذا مقادیر متوسط سالانه از این مقدار کمتر میباشد، به همین دلیل مقادیر ضریب جریان سالانه در محدوده پایینی دامنهها فرض شد که با کار پهلوانی و همکاران - 1395 - براي شرایط خشک و نیمه خشک مطابقت دارد.
نتایج و بحث
بررسی ظرفیت سامانههاي سطوح آبگیر باران در حوضه شهري بر پایه سه عامل استوار است . بارشی که به سطح زمین میرسد و سهم رواناب حاصل از آن، انواع نیازهاي مصرف متناسب با کمیت و کیفیت رواناب شهري ایجاد شده و زیرساختهاي مورد نیاز در بهرهبرداري از رواناب این سه را تشکیل میدهند.
نیاز آبی در سطح شهر و ظرفیت تولید رواناب کلان شهر تهران
کاربریهاي مختلف حوضه هاي شهري شامل کاربريهايمسکونی، تجاري و اداري، صنعتی و فضاي باز - عمدتاً فضاي سبز - می باشد. چهار نوع اول داراي بخش اصلی به صورت بنا و مسقف هستند کهردتولید رواناب داراي عملکرد نسبتاٌ مشابهی هستند. بر اساس نتایج بررسی فضاي سبز شهر تهران منتج از تصاویر مماهوارهاي سطح این کاربري در محدوده شهر تع یین شد.
ششکل - 1 - نقششه کاربریهاي فضاي سبز تهران و جدول - 2 - مساحت هر کدام را به تفکیک مناطق 22 گانه کلانشهر تهران نشان میدهند. همانطور که شکل - 1 - نشان میدهد، مناطق مختلف شهر تهران از فضاي سبز یکنواختی برخوردار نیست. بر اساس نتتایج ششکل - 1 - و جدول - 2 - براي نمونه منطقه 10 تهران با 13 هکتار فضاي سبز کمترین میزان فضاي سبز را براي جمعیت ایین منطققه 500 هزارنففري در ببین مناطق تهران دارا میباشد.
