چکیده: مزیت های فراوان استفاده از آب پاک و تصفیه شده باران که خداوند متعال رایگان آن را در اختیار ما گذاشته است موجب گردیده رویکردی جهانی و بین المللی برای فرهنگ سازی استفاده و ذخیره آب باران در جهان آغاز شود. با رشد تکنولوژی و احداث سدها و با به کارگیری سیستم های آب عمومی با مقیاس بزرگ، از اهمیت جمع آوری آب باران کاسته شد، ولی در سالهای اخیر در بعضی از کشورها به دلیل مواجه شدن با دوره های خشکسالی شدید موضوع جمع آوری آب باران مجدداً مطرح گردید. در این مقاله سعی گردیده است نگرشی جامع بر همه روشهای جمع آوری آب باران در ایران و دنیا صورت گیرد. نتایج نشان داد روشهای قدیمی بسیار ارزشمندی از گذشتگان به ارث رسیده است ولی به تنهایی جوابگوی نیاز جامعه بشری در حال حاضر نیستند و روشهای نوینی نیز برای جمع آوری آب باران ایجاد شده است که بدون استفاده از روشهای سنتی کارآیی لازم را ندارند. بنابراین تلفیقی از روشهای سنتی و نوین جمع آوری آب باران در مقیاس های زمانی و مکانی مختلف و در شرایط متفاوت می تواند باعث شود که حداکثر استفاده از آب باران صورت گیرد و همه روش های موجود دارای ارزش در مکان و زمان خاص خود هستند.
بیان مسئله
جمع آوری آبهای سرگردان ناشی از بارش باران، برف و یا طوفان و سیل های ناشی از تشدید بارش جهت به کارگیری مجدد در روزهای کم آب سال و جلوگیری از هدر رفت آن برای سالهای پیش رو امری مهم و حیاتی است. جمع آوری آب باران و استفاده از آن به طور تقریبی چهار هزار سال قدمت دارد و از عصر برنز شروع شده است. صحرانشینان در این دوران با صاف کردن سطح تپه ها آب باران ها را جمع آوری کرده و به نقطه دیگری برای زراعت منتقل می ساختند. در مناطق خشک کشور ما نیز به ویژه در مناطق شرقی و مرکزی آثار و نشانه های زیادی از قدیم وجود دارد که نشان دهنه ی استفاده از آب باران جهت مصارف شرب و کشاورزی است. دسترسی به آب یکی از نیازهای ضروری انسان می باشد. بنابراین، انسانها در تمامی دورانها از شیوه های مختلفی برای دستیابی به آب بهره گرفته اند. استحصال آب باران برای آبیاری تکمیلی در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. بدین منظور آب باران از اراضی مجاور جمع آوری و ذخیره می شود و در زمان کمبود به مصرف گیاه می رسد. جمع آوری آب باران یکی از روش های بسیار کهن در این زمینه می باشد، به طوری که مورخین قدمت آنرا بیش از 3330 سال تخمین زده اند. سوابق موجود استحصال آب باران در جهان نشان دهنده این است که این روش، اولین بار در صحاری فلسطین اشغالی با بارندگی 10 میلیمتر در سال انجام شده است و کمک فراوانی به تولید علوفه نموده است. در کشور استرالیا نیز سطوح آبگیر ناودانی شکل برای هدایت آب باران به باغات مورد استفاده قرار گرفته که نتایج آن به صورت دستورالعملی برای تامین آب اضطراری مناطق خشک این کشور در آمده است. در برزیل، پاراگوئه، افغانستان و ترکیه نمونه هایی از سیستمهای ساده جمع آوری آب باران کشف شده است. کمبود بارش و به دنبال آن کمبود آب یکی از مهم ترین مشکلات مناطق خشک و نیمه خشک است. شدید بودن بارش باعث میشود که آب حاصل از بارش به سرعت از دسترس خارج شود. علاوه بر آن درجه حرارت بالا و تبخیر زیاد در فصل گرم باعث می شود که اغلب گیاهان در این فصل با کم آبی جدی مواجه شوند. همچنین فعالیت های بشر باعث دگرگونی زمین در سطوح مختلف و مقیاس های فضایی می شود که منابع آب مورد نیاز در زمینه های مختلف را اعم از شهری و کشاورزی و غیره را تحت تاثیر قرار می دهد.
از جمله راههای تامین آب برای این گیاهان و همچنین افزایش سطح زیر کشت، جمع آوری و ذخیره آب باران در این مناطق است. جمع آوری آب باران یک مهارت قدیمی هست که به علت کیفیت ذاتی آب باران و علاقه به کاهش مصرف آب گندزدایی شده می باشد. آب باران به خاطر خلوص و نرمی آن دارای ارزش می باشد. همچنین تقریباً دارای یک پی اچ طبیعی است و احتیاج زیادی به گندزدایی نمکها، مواد معدنی و دیگر آلاینده های طبیعی و مصنوعی ندارد. کاهش منابع آب زیرزمینی، کیفیت پایین بعضی از آبهای زیرزمینی، انعطاف سیستم جمع آوری آب باران و روشهای مدرن عملیات از مهمترین دلایل برای جمع آوری آب باران برای استفاده های خانگی می باشد. معیارهای بیوفیزیکی شامل مناسب بودن خاک، شیب و کاربری اراضی نیز در انتخاب مکانهای مناسب جمع آوری آب باران مفید هستند. موضوع استحصال آب باران در کلیه نقاط خشک دنیا مورد توجه واقع شـده و تلاش بسـیار و سرمایه گذاری های هنگفتی از طرف مجامع بین المللی و دولت های محلی برای توسعه آن به عنوان راه حل مقابله بـا خشـکی و خشکسـالی در حـال انجام است. از آنجا که بارندگی ولو به مقدار کم تقریباً در همه جا اتفاق می افتد، قبل از اینکه به سیلاب تبدیل شـود و یـا در مسـیر جریـان خـود دچـار آلودگی گردد، به کمک روشهای استحصال آب می تواند جمع آوری و مورد استفاده قرار گیرد. برخلاف سیستمهای متمرکز و بزرگ مانند سـدها کـه نیاز به سرمایه گذاری و تکنولوژی پیشرفته دارد، سیستمهای استحصال آب فناوری ساده دارند و در ابعاد کوچک قابل اجرا میباشند. در سالهای اخیر نیز نیاز روزافزون برای ذخیره آب سطحی جهت بهره وری هر چه بیشتر آب در اکثر شهرها و کشورهای دنیا به وجود آمده است. هدف این پژوهش نگرشی جامع بر روشهای جمع آوری آب باران و همچنین معرفی و شناساندن آنها برای استفاده بیشتر محققین و مسئولین اجرایی کشور در مناطق مختلف کشور میباشد.
معرفی دستاورد
پژوهش های بسیاری مربوط به جمع آوری آب باران در حال حاضر در دنیا در حال انجام میباشند و این نشان می دهد که محققان به اهمیت جمع آوری آب باران که برای آینده بشر اهمیت فراوان دارد، پی برده اند. بنابراین مطالب علمی هم به همان میزان افزایش پیدا می کند. این پژوهش با تاکید بر مطالعات جمع آوری آب باران در ایران و دنیا در مقیاسهای زمانی و مکانی مختلف انجام شده است. برای انجام این پژوهش مطالب مورد نیاز از منابع داخلی و خارجی جمع آوری شد. در این پژوهش سعی گردیده است نگرشی جامع بر روشهای مختلف جمع آوری آب باران در ایران و دنیا صورت گیرد و مزیت های جمع آوری آب باران توضیح داده شود و در نهایت تجزیه و تحلیل اطلاعات و ارائه بهترین راه کارهای استفاده از جمع آوری آب باران در ایران و دنیا انجام گرفت. اهداف جمع آوری آب باران هر چند استفاده از روشهای جمع آوری آب باران بستگی به وضع هوا یعنی بارندگی دارد و به طور معمول برای مصرف در مقیاسهای کوچک انجام می گیرد، ولی روی هم رفته برای نقاطی که بارندگی کم است و به هیچ وجه برای تولید محصول کفایت نمی کند و آب شیرین کافی در دسترس نیست، مهم است و میتواند بسیار مفید واقع شود. استفاده از یک روش، بستگی به شرایط آب و هوایی منطقه و مسائل مربوط به خاک دارد، از اینرو قبل از هر اقدامی باید شرایط طبیعی و امکانات اجرای طرح را سنجید تا بهترین و مناسب ترین روش که خسارت جانبی کمتری داشته باشد، اعمال گردد. با توجه به اهمیت، مزایا و ضرورت جمع آوری آب باران به عنوان منبعی برای تأمین آب مورد نیاز مصارف مختلف، اهداف جمع آوری آب باران شامل موارد زیر می باشند:
روشهای جمع آوری آب باران مورد استفاده در ایران و دنیا
در یک تقسیم بندی کلی روشهای ذخیره آب باران در دو گروه در محل و خارج از محل جای می گیرند که با توجه به شرایط مختلف طبیعی و فراهم بودن سایر پارامترهای ذخیره آب باران انتخاب میشوند.
روشهایی که در گروه جمع آوری در محل قرار می گیرند.
الف روشهای سنتی جمع آوری آب باران
تغییر دادن یا اصلاح کردن سطح زمین: صاف و پاک کردن سطح زمین و ایجاد جوی ها، متراکم کردن سطح خاک و ایجاد ناهمواری در سطح زمین یک روش ساده جمع آوری آب باران میباشد. که میتوان از آن در شرایط مختلف آب و هوایی استفاده کرد.
آب انبارها: آب انبارها مخازن زیرزمینی سنتی هستند که ظرفیتشان بین 10 تا 500 متر مکعب است. این مخازن داخل صخره ها و نـواحی کوهسـتانی و سـنگی احداث میشوند. در شمال شرق کشور مصر، کشاورزان، آب انبارهای بزرگی با ظرفیت 200 تا 300 متر مکعب داخل زمین و زیر قشری از صـخره هـای محکم به یادگار گذاشته اند. لایه ای از سنگ یا صخره، سقف آب انبار را پوشش میدهد و دیواره ها توسط نوعی گچ غیر قابل نفوذ پوشـیده شـده اسـت. روانآب یا از سطح یک سامانه آبگیر در نزدیکی مخزن جمع آوری و یا از یک حوضه دورتر به سمت آب انبار هدایت می شود. نقش این مخـازن در بقـا و حفظ جوامع روستایی مناطق خشک بسیار حیاتی است. آب انبارها معمولاً به منظور مراقبت و پرورش گیاهـان در باغچـه هـا و باغهـای کوچـک منـازل مسکونی روستائیان و همچنین تامین نیاز آبی دامها استفاده میشوند. آب انبارها مخازنی در دل زمین هستند که روان آب از طریق یک نهر به آنها منتقل میشود. آب انبارها بیشتر از سنگ و ساروج ساخته می شوند. این سازه ها معمولاً در مناطق خشک و در محل رفت و آمد انسان و احشام شناخته میشوند تا با پر شدن در هنگام بارندگی به تدریج مورد استفاده قرار گیرند.
ایجاد ناهمواری در سطح اراضی مسطح: به طور معمول در سطح زمینهای مسطح، روانآب زیادی جهت جمع آوری آب باران ایجاد نمی شود. در چنین شرایطی با ایجاد پستی و بلندیهایی منظم در سطح زمین و شیب دادن به سـطح هـای مرتفـع امکـان جـاری شدن آب بیشتر به نقاط پست تر که بلافاصله در دو طرف سطح های مرتفع یا پشته ها به وجود می آید فراهم می گردد.
گوراب یا حفیره: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، گوراب یا حفیره میباشد. گوراب یا حفیره معمولاً حفرههایی هستند که در کف آبخیزهای طبیعی برای ذخیره آب باران ایجاد میشوند. گوراب یا حفیره در مناطق کم شیب با خاک ریزدانه حفر میشود. گورابها از سازههای سنتی ذخیره آب باران برای تامین آب روستاها میباشد. بهطور کلی گورابها بر اساس شکل ظاهری و نحوه طراحی به سه دسته دایرهای، مربعی و مستطیلی و بر اساس اندازه به کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم میشوند
چاله های کوچك: یک روش بسیار قدیمی است که غالبا در آفریقای غربی و شرقی رواج دارد و امروزه در بخـشهـایی از آفریقای شمالی و آسیای غربی هـم مورد استفاده است. این روش برای احیاء اراضی تخریب شده بسیار مناسب است. قطر هر چاله بین 1/1 تا 2 متر متغیر میباشـد. مشـهورترین سیسـتم حفر گودال مربوط به کشور بورکینافاسو و تحت عنوان سیستم زی است که گودالهایی به عمق 1 تا 01 سانتیمتر احداث میشود
هوتك: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، هوتک میباشد. هوتک پشته های خاکی کوچکی هستند که با هدف جمع آوری سیلابهای ناشی از بارندگیهای فصلی ایجاد میشود. هوتک شبیه آب بندان است ولی از نظر مساحت تقریبا ده برابر کوچکتر از آن است. ارتفاع هوتکها از سطح زمین پایینتر است و با گودبرداری در یک محل با ارتفاع پایین احداث می- شوند.
خوشاب: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، خوشاب میباشد. خوشابها دیواره های عریضی هستند که معمولاً در عرض مسیلهای پر شیب احداث میشوند و میتوان از آنها برای ذخیره آب باران استفاده کرد. خوشاب یک تکنیک محلی برای مهار کردن منابع آب در نواحی دارای امکانات هیدرولیکی بسیار ناچیز و پراکنده میباشد و با لفظ محلی هوشاب خوانده می شود. وجود این سازه ها در سیستان و بلوچستان بارز می باشد. مردمان این دیار با کمک سنگ و خاک و با دانش بومی سازه هایی بنا میکنند که به کمک آنها می توانند علاوه بر مهار سیل و بهره برداری از آن، زمین های آباد داشته باشند که به آن خوشاب میگویند.
سنگ آب: معمولاً در اثر فرسایش های مختلف حفره هایی در درون سنگها و صخره ها ایجاد میشوند که قابلیت نفوذ ندارند و باعث جمع آوری آب باران میشوند.
دکار: دکار، زمین مسطح با کشت یا بدون کشت که شامل حوضچه های خاکی با دیواره های بلند میباشند. دکارها دارای یک دروازه ورودی سیلاب میباشند.
سازه های هندسی: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، سازههای هندسی یا تانکا میباشند که معمولاً مشابه آب انبار میباشند و سازهه ایی برای ذخیره و نگهداری آب میباشند که معمولاً دایرهای کوچک یا مربعی شکل میباشند که در رو و زیر زمین ساخته میشوند. این سازه ها با ظرفیت 6000 تا 10000 لیتر طراحی می شوند.
خادین: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران خادین یا سازه های تراوشی میباشد که توسط موانع طبیعی حوزه آبخیز احاطه می شوند. در این سیستم، روانآب بالا دست در سطوح سنگی که در پایین دره ها قرار دارند، جمع میشوند. عمق آبهای جمع شده در خادینها از 50 تا 150 سانتیمتر متفاوت است و به ویژگیهای تراوش آب از بستر، رژیم بارش و ظرفیت ذخیره سازی بستر بستگی دارد.
تورکینست: تورکیسنت یک نوع سازه آبی است که برای مناطق کم شیب جهت ذخیره و جمع آوری آب باران احداث میشود و شکل آن دایره متمایل به بیضی میباشد. تورکینست را میتوان به مخزن آبی تشبیه کرد که برای جمع آوری نزولات آسمانی و به کارگیری آن به منظور آبیاری اراضی و شرب دام و تجمع رسوبات مخرب و کنترل انرژی جنبشی و تقلیل سرعت هرز آب ها احداث میشود. تورکینستها نیز مانند بندهای خاکی از مصالح و مواد بیشتری ساخته میشوند با این تفاوت که مقطع طولی آنها مستقیم نیست بلکه بر حسب شرایط محلی دارای انحناء میباشد.
حوضچه های کوچك روانآب: این حوضچه های کوچک که به نام نگاریم معروف است، سازه های مسـتطیلی شـکلی هستند کـه از اطـراف توسـط پشـته هـای خـاکی کوتـاه محصـور میشوند. سطوح مورد نظر به لحاظ موقعیت به گونه ای قرار میگیرند که بیشترین شیب زمین به موازات قطر بزرگ لوزی باشد تا جریان روانآب بتواند به راحتی به پایینترین گوشه لوزی یعنی محل استقرار گیاه، برسد. مناسبترین اراضی جهت احداث حوضچه ها، زمـین هـای مسـطح و بـدون شـیب است.
ب) روش های نوین جمع آوری آب باران
پوشاندن سطح زمین: برای جلوگیری از نفوذ آب باران به درون زمین در این روش از لایه های نازک پلاستیکی یا لاستیکی یا ورقه های فلزی مانند آلومنیوم برای پوشاندن سطح زمین استفاده میشود. این روش با توجه به نوع جنس استفاده شده برای پوشاندن سطح زمین هزینه های مختلفی دارد. البته جنس لایه پوشاننده با توجه به شرایط زمین انتخاب میشود. استفاده از این ورقه ای برای مدت زمان طولانی برای جمع آوری آب باران مناسب است.
مواد دافع آب و پارچه های ضد آب: پوشاندن خاک با مواد دافع آب و قرار دادن آنها بر روی خاک که نفوذ آب را به خاک کاهش میدهد و در نهایت باعث جمع آوری آب باران میشود. فنآوری نانو، استفاده از مواد نانو مقیاس و یا اصلاح سطح مواد در ابعاد نانو است. به منظور تولید منسوجات دافع آب روشهای مختلفی وجود دارد که استفاده از مواد نانو مقیاس سبب افزایش بازدهی منسوجات شده است. تولید موادی با ساختار نانو که به سطح خاصیت آبگریزی بدهد با الگوبرداری از طبیعت انجام شده است. یک مثال شاخص در این زمینه برگ گیاه نیلوفر آبی است که ترکیبی متشکل از ساختارهایی در مقیاس میکرو و نانو و دارای خواص فوق آبگریزی و خود تمیز شوندگی است. میتوان از فن آوری نانو برای ایجاد پارچه های ضد آب استفاده کرد و از آنها برای برای پوشاندن زمین و کاهش نفوذپذیری خاک و جمع آوری آب باران استفاده کرد. نانو پوشش یکی از شاخه های علم نانو است که هم اکنون در کشورهای پیشرفته و صنعتی جهان در حال انجام است. پارچه های ضد آب، پارچه هایی هستند که به طور ذاتی یا در اثر عملیات انجام شده بر روی آنها در برابر نفوذ آب و تر شدن مقاوم هستند. در هنگام برخورد آب و مایعات آبی در اثر وجود نانو ذرات بر روی الیاف پارچه، قطرات سر میخورند و روی سطح پارچه حرکت میکنند؛ از این رو سطوح پارچه در برخورد با مایعات تر نخواهند شد. بنابراین میتوان از فن آوری نانو بر روی پارچه برای جمع آوری آب باران استفاده کرد.
استفاده از کلوئیدهای خاک و سیلیکون: می توان با پراکنده کردن کلوئیدهای خاک به منظور مسدود کردن منافذ ماکرو و میکرو خاک نفوذ پذیری آن را کاهش داد و در نتیجه باعث جمع آوری آب باران شد. مثلاً مصرف 45 کیلوگرم کربنات سدیم در هکتار روی خاک رسی ـ لومی بدون گیاه، روانآب حاصله را به 70 درصد بارش نازل شده میرساند و میتوان این روانآب را جمع آوری کرد و به مصارف گوناگون رساند. انواع رسها، ترکیبات هوموسی و ترکیبات فی ما بین و شبه هوموسی و هیدروکسیدهای کلوئیدی آهن، سیلیسیوم و آلومینیوم کلوئیدهای مهم خاک را تشکیل میدهند که میتوان از آنها در جمع آوری آب باران استفاده کرد. استفاده از سیلیکون بهمنظور غیر قابل نفوذ کردن خاک و همچنین جمع آوری آب باران نتایج خوبی داشته است. از نظر شیمی سیلیکون از خانواده الستیك است. سیلیکون در واقع ترکیبی از یك الستیك مصنوعی و یك پلیمر مصنوعی است. این پلیمر ویژگیهای منحصر به فردی دارد که آنها را در مقابل حرارت و دوام به لحاظ کشیدگی یا پارگی مقاوم ساخته است. مواد تشکیلدهنده سیلیکون در واقع زنجیره های طوالنی بیاندازه از مواد شیمیایی پلیمری هستند. بنابراین میتوان از سیلیکون بهعنوان روش نوین برای جمع آوری آب باران و غیر قابل نفوذ کردن خاک در شرایط مختلف طبیعی استفاده کرد.
قیر پاشی: استفاده از قیر یکی دیگر از روشهای جمع آوری آب باران است. قیر یک هیدروکربن متراکم، بسیار چسبناک و برگرفته از نفت است که به دو نوع اصلی طبقهبندی میشود. اولین نوع، قیر طبیعی است که در زیر تپه ها و دریاچه های نفتی یافت میشود و نوع دیگر، قیر تصفیه شده حاصل از ته نشینی نفت خام است. قیرپاشی که هم نسبتا ارزان و هم پوشش بادوام و چسپندهای تشکیل میدهد و میتوان از آن در غیر قابل نفوذپذیری خاک و جمع آوری آب باران استفاده کرد.
استفاده از فایبر گلاس و فیلم پلاستیکی: یکی دیگر از روش هایی که میتوان برای جمع آوری آب باران استفاده کرد، استفاده از مواد شمیایی و معدنی . برای غیر قابل نفوذ کردن سطح خاک مانند استفاده از مالچ های نفتی، فایبر گالسها و پوششهای پلاستیکی و غیره میباشد. فایبر گالس کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که در ساختار آن از پشم شیشه به عنوان ماده تقویت کننده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده میشود. از دیگر ویژگی های فایبرگلاس سبک و مستحکم بودن آن است که میتوان از آنها در عایق کردن سطح زمین و در نتیجه جمع آوری آب باران استفاده کرد. یکی دیگر از روشهایی که میتوان برای جمع آوری آب باران استفاده کرد، استفاده از فیلم پلاستیکی می باشد. نام مستعار فیلم های شفاف و یا شیشهای، سلفون میباشد که در واقع مواد اولیه آن اساساً پروپیلن است. در فرآیند تولید آن، مواد مذاب بعد از عبور از آب سرد به شکل فیلم در خواهند آمد. گفتنی است که این فیلم های شفاف و مات و متاالیز از قابلیت استحکام مناسب و شکنندگی برخوردار است. میتوان گفت که فیلمهای پلی پروپیلن دارای وضوحی بسیار خوب، پایداری حرارتی مناسب، استحکام کششی بالا و مانع رطوبت مناسب میباشند که میتوان از آنها در غیر قابل نفوذ کردن خاک استفاده کرد و همچنین می توان از فیلم پلاستیکی پوشیده از شن نیز برای کارآیی بهتر استفاده کرد
سطوح نواری روانآب: یکی از روشهایی که می تواند برای ذخیره آب باران کارآیی مناسبی داشته باشد. تقسیم کردن زمین به نوارهایی در امتداد خطوط تراز میباشد. استفاده از خطوط روانآب روش مناسبی در شیبهای ملایم است. این روش در محیط های خشک تر که میزان تولید محصولات در سطح پایینی اسـت، کاربرد زیادی دارد. در امتداد خطوط تراز، زمین به نوارهایی تقسم بندی می شود. از دو نوار متوالی نوار بالادست به عنوان سطح جمع آوری کننـده آب در نظر گرفته میشود و نوار پایین دست به کشت محصول اختصاص داده میشود که بازدهی آن تحت تاثیر میزان آب استحصال شده از سطوح بالادست خواهد بود. پاکسازی و فشرده کردن سطح خاک کمک شایان توجهی به افزایش تولید روانآب در این روش می کند.
زهکش های چند ردیفی: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران ایجاد کانالهای عریض در امتداد شیب طبیعی زمین میباشد. این سیستم که به اسم آبخیزهای جاده ای معروف شده است احتمال بهترین شیوه در مناطق هموار و مسطح به شمار می آید. زمین در امتداد شیب طبیعی به صـورت کانالهای عریض و با سطح مقطع مثلثی شکل در میآید. خاکریزها فشرده و متراکم میشوند و یا سطح آنها با ورقه های پلاستیکی یا مواد شـیمیایی غیرقابل نفوذ پوشانده میشود تا روانآب بیشتری تولید شود و ذخیره آب باران مناسبی صورت گیرد.
پیتینگ: پیتینگ یا به اصطلاح ایجاد چاله بر روی زمین نیز یکی از روشهایی است که میتوان از آن برای ذخیره کردن آب باران استفاده کرد. این روش نیز با چاله های با ابعاد مختلف میتواند در نواحی مختلف کارآیی موثری در ذخیره آب باران داشته باشد
پشت بام و حیاط منازل و جاده ها: یک تکنیک ساده برای جمع آوری آب باران، استفاده از پشت بام منازل است و جمع آوری آب از پشت بام میتواند برای تغذیه سفره های زیرزمینی نیز استفاده شود. در این سیستم بخش عمده آب باران از پشت بام منازل و ساختمانهای بزرگ، گلخانه ها، حیاط منازل و یا هر سطح غیر قابل نفوذ دیگری مانند جاده ها جمع آوری و سپس ذخیره سازی میشود. آب استحصال شده بسته به نوع سطح جمع آوری کننده، مراحل پاکسازی را طی نمـوده و متناسـب بـا نـوع مصرف بعد از تصفیه شدن مورد استفاده قرار می گیرد. گرچه این روش عمدتاً بـرای تـامین نیازهـای دامـی و حیـوانی کـاربرد دارد، لـیکن در مصـارف کشاورزی نیز جایگاه خاص خود را دارد.
احداث سامانه های لوزی شکل در دامنه های شیبدار: در این روش برای ذخیره آب باران در دامنه های شیب دار سامانه های لوزی شکلی احداث میکنند که با کاهش روانآب منجر به ذخیره آب باران شود. احداث این نوع سامانه ها بستگی به شرایط طبیعی حاکم بر منطقه دارد.
استفاده از خاک مصنوعی: زمانی که مواد مصنوعی برای پوشاندن در دسترس نباشد و یـا گـران تمـام شـود، میتوان از خـاک رس کـه در محـل وجـود دارد بـرای پوشاندن سطح خاک آبخیز استفاده کرد. این روش برای آبخیزهای خیلی کوچک به عنـوان مثـال جمـع- آوری آب بـاران برای یک حوض یا یک آب انبار صحرایی بسیار مناسب است، ولی برای آبخیزهای بزرگتر نیاز به ماشین آلات دارد
سکوبندی یا تراسبندی روی خطوط تراز: تراس یا سکو در زمینهای شیبدار به صورت پلکانی ایجاد میشود و میتوان از آن برای ذخیره آب باران استفاده کرد. این روش شامل سکوهای واقع بر روی خطوط تراز است که در شیبهای بسیار تند احداث و توام با فنآوری استحصـال آب جهـت حفاظـت آب و خـاک استفاده میشود. سکوهای کشت معموال تراز هستند و توسط دیواره های سنگی موجب کاهش سرعت آب و جلوگیری از فرسایش خاک مـیشـوند. آب مورد نیاز این سکوها از روانآب حاصل از مناطق بدون کشت و شیبدار مابین تراسها تامین میشود. نمونه بـارز آن را میتـوان در تـراسهـای قـدیمی کشور یمن مشاهده نمود و به شکل های مختلفی ساخته می شوند و باعث افزایش پوشش گیاهی نیز می شوند.
روش استفاده ازمواد شیمیایی مانند پارافین جامد و روغن: در سالهای اخیر از پارافین جامد استفاده میگـردد که بـه صـورت دانـه در سطح خاک پاشیده میشود. پارافین بعدا به صورت مایع درآمده و تمام سطح خاک را می پوشاند. نتایج یکی از بررسـی های به عمل آمده در این زمینه نشان داده است که استفاده از پارافین جمع آوری روانآب را تا 90 درصد ممکن میسازد. استفاده از روغن نیز می تواند نفوذ را کاهش دهد و باعث جمع آوری آب باران شود، اما اثر آن مدت زمان کوتاهی دوام دارد و بستگی به نوع خاک و روغنی دارد که به کار می رود.
سیستم های آبگیر درون مزرعه ای: سیستم های آبگیر درون مزرعه ای طراحی نسبتاً ساده ای دارند و با صرف هزینه اندک احداث میشوند. از این رو به آسانی قابل اجـرا بـوده و سـازگازی نسبتا زیادی نیز دارند. در مقایسه با سطوح آبگیر بزرگ، آبگیرهای کوچک توانایی بیشتری در تولید روانآب دارند و معمولاً نیاز به سیستم انتقال ندارنـد. استفاده از سطوح کوچک جمع آوری کننده آب، فرسایش خاک را نیز کنترل نموده و منجر به ته نشین شدن رسوبات در اراضی کشـاورزی مـی شـوند.
احداث سطوح آبگیر رو زمینی: احداث سطوح آبگیر روزمینی تیمار شده از طریق شکل دهی، کوبیدن و فشرده نمودن خاک پس از پاکسازی سطح خاک از سنگریزه و خار و خاشاک میباشد که معمولاً همراه با مواد افزودنی نظیر خاک رس است .
پشته های تراز: در این روش خاکریزها یا پشته های خاکی در امتداد خطوط تراز با فاصله 5 تا 20 متر از یکدیگر ساخته میشوند. فاصله یک تا دو متری بالای پشـته به کشت محصولات زراعی اختصاص داده میشود در حالیکه مابقی سطح بین پشته ها به عنوان سطح آبگیر در نظر گرفته می شود. متناسـب بـا تغییـرات شیب زمین و ارتفاع روانآب جمع شده در پشت خاکریزها، ارتفاع پشته متفاوت است. این پشته ها در شیب های بین یک تا پنجاه درصد احداث می شوند.
پشته های هلالی شکل: این روش شامل پشته های خاکی است که به اشکال گوناگون نیم دایرهای، هلالی و ذوزنقه ای در قسمت بالادست شیب احداث میشوند. فاصـله بـین خاکریزها باید به اندازه ای باشد که سطح آبگیر مناسبی برای جمع آوری روانآب ایجاد شود. روانآب در قسمت جلوی پشته که محل مناسبی بـرای رشد گیاهان است، جمع میشود. معمولاً این پشته ها در ردیفهایی به صورت متناوب ساخته میشوند. فاصله بین انتهای پشته ها از یکدیگر متغیر و بـین یک تا هشت متر و ارتفاع هر پشته نیز 30 تا 50 سانتیمتر است.
استفاده از سامانه های ترکیبی سطوح آبگیر باران: استفاده از سامانه های ترکیبی سطوح آبگیر باران برای تامین مصارف روستایی و زراعی است که سطوح آبگیر مرکب از برونزدگی های سنگی در قله و دامنه کوه و سطوح آبگیر مصنوعی احداث شده از مواد مختلف میباشد
چاله فلسی: چاله های فلسی چاله هایی هلالی شکل و تقریباً نیم دایره هستند که در امتداد خطوط تراز و عمود بر جهت شیب میباشند و در ابعاد مختلف ساخته میشوند. روش چاله فلسی برای جمع آوری باران کمتر از 300 میلیمتر کارآمد می باشد.
ذخیره آب باران پشت سد: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، ذخیره آب پشت سدهای کوچک، متوسط و بزرگ میباشد که در بسیاری از کشورهای دنیا مورد استفاده قرار میگیرد. این روش هزینه های بالای اجرایی دارد
آهار یا کوالارکار: استفاده از خاکریزهای طویل احداث شده بر روی خطوط تراز در اراضی با شیب بسیار کم و در پای دامنه های پر شیب مناطق صخره ای که به آنها کوالارکار و همچنین آهار میگویند که برای ذخیره روانآب سطحی برای مصارف مختلف به ویژه کشاورزی استفاده میشود. معمولاً ارتفاع این خاکریز ها به سه متر میرسد و طول آنها نیز در برخی موارد به چندین کیلومتر میرسد. در این روش وسعت اراضی غرقاب شده در مقایسه با حجم سیلاب های جمع آوری شده، اهمیت بیشتری دارد. زیرا در این حالت وسعت اراضی که برای کشت آماده می شوند بیشتر خواهد بود.
پشت بام سبز: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، روش پشت بام سبز میباشد. بر روی بام های خانه ها و سایر ساختمانها لایه های عمیقی از خاک همراه با گیاهان مختلف قرار میدهند که میتواند آب باران را ذخیره کند و حتی به عنوان یکی از بهترین شیوههای مدیریتی برای کاهش اثرات زیست محیطی نیز شناخته میشود.
فاروئینگ: فاروئینگ که به سیستم خطوط تراز یا کنتور فارو و یا شیارهای تراز نیز موسوم است از آن میتوان برای ذخیره آب باران استفاده کرد. فاروئینگ در پروژه های آبخیزداری شامل شیارهایی است که بر روی خطوط تراز احداث میشود. این شیارها مانند بانکتها عمل کرده و از حرکت روانآب بر روی دامنه های شیبدار جلوگیری میکنند.
ریپر زدن: منظور از ریپر زدن شکستن لایه های سخت خاک جهت افزایش نفوذپذیری آن در مقابل آب و همچنین ایجاد شرایط مناسب برای فعالیت و نفوذ ریشه های گیاهان مرتعی میباشد. این روش نیز میتواند با افزایش نفوذپذیری خاک جهت جمع آوری آب باران مناسب باشد. ریپرزدن بهخصوص در اراضی شیبدار، بایستی در روی خطوط تراز انجام گیرد. بانکت: بانکتها نیز به صورت نهرها یا کانالهای خاکی پهن روی خطوط تراز در دامنه های شیبدار ایجاد میشوند که میتوان از آنها نیز برای ذخیره آب باران استفاده کرد. بانکتها کانالها و پشتههایی هستند که در جهت مخالف شیب مراتع و بر روی خطوط منحنی تراز احداث میشوند. بانکت بندی یکی از شیوههای متداول آبخیزداری است که با حفر شیارها و کانالهایی به منظور کاهش شیب دامنه با اهدافی چون کنترل فرسایش، کنترل روانآب، افزایش رطوبت نسبی و ایجاد بستر رشد گیاه ایجاد میشود.
روشهای ذخیره آب باران که در گروه بندی خارج از محل قرار میگیرند:
الف) روشهای سنتی جمع آوری آب باران
بندسار: بندسار متشکل از حوضچه ای است که با خاکریزی بر روی خطوط تراز احداث و سیلاب یا روانآب به داخل این حوضچه هدایت می گردد. این حوضچه در واقع یک کرت یا مزرعه کشاورزی محسوب می گردد که میتوان از آن برای جمع آوری آب باران استفاده کرد. در ایران در استانهای خراسان بند سار یافت میشود و از کهن ترین سازه های بشر محسوب می شود. این روش در کشور تونس به سیستم سنتی استحصال آب اطلاق میشود. در این روش یک سطح آبگیر وجود دارد کـه در مجاورت اراضی مسطح تحت کشت قرار گرفته است. برخی مواقع این سطوح آبگیر، از اطراف توسط پشته های دارای سـر ریز محصـور مـیشوند که میتواند جریان روانآب را بدون فرسایش به داخل منطقه کشت هدایت میکند.
ذخیره آب باران با انحراف از مسیلها و آبراهه ها: استفاده از سیلابهای ناشی از ریزشهای جوی کوتاه مدت از طریق انحراف از مسیلها و آبراهه ها و پخش در اراضی کم شیب به منظور ذخیره رطوبت در خاک میتواند یک از روشهای مهم ذخیره آب باران مطرح باشد.
ب)روشهای نوین جمع آوری آب باران
پاینس و آنیکوت: پاینس، کانالهای سیلگیری هستند که روانآب یا سیلابهای اضافی را جمع آوری میکنند و یا به عنوان دریافت کننده روانآب از آبخیز عمل میکنند. این کانالها عمود بر ساحل رودخانه حفر میشوند. برای کنترل مقدار آب وارد شده به کانال در عرض رودخانه هیچ مانع یا سدی احداث نمی شود و کف کانال سیلگیر خیلی بالاتر از بستر رودخانه میباشد. عرض این کانال ها سه تا 100 متر و عمق آنها بین یک تا سه متر میباشد. شیب کانالها نیز کمتر از شیب رودخانه است بهطوری که زمین قابل کشت بین رودخانه ها و کانال را میتوان به کمک نیروی گرانش آبیاری کرد. آنیکوت نیز سازه های عرضی هستند که شامل سازه های عمود بر جهت جریان آب میباشند که در مقطع خاکریزی همراه با سرریز بوده و برای نگهداشت آب به منظور غرقاب کردن اراضی بالادست در طی فصل بارانی به کار میرود.
استفاده از GIS و RS و AHP: با استفاده از نقشه های GIS میتوان مکانهای مناسب برای ذخیره آب باران را شناسایی کرد و با در دسترس بودن ذخیره آب، مشکالت فعلی سیستم آبرسانی در شهرها و روستاها را مشخص کرد و در نتیجه رشد جمعیت را با مصرف و تقاضای آب ارتباط داد. مدیریت یکپارچة حوزه آبخیز نیازمند میزانی از اطالعات است که با ایجاد و مطالعة روابط هر یک از مؤلفهها به دست میآید. تکنیک های نامبرده اطالعات به روز و ارزشمندی از منابع طبیعی و مؤلفه های فیزیکی زمین به دست میدهد. فن آوریهای نوین نظیر سنجش از دور (RS) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با برخورداری از امکانات و توانایی های بالقوه و قابلیت استفاده از منابع چندگانة اطلاعاتی، تجزیه و تحلیل، تلفیق و بررسی داده های گوناگون میتوانند شرایط جمع آوری آب باران را در شرایط مختلف طبیعی فراهم کنند. همچنین میتوان برای مکانیابی مناسب ذخیره آب باران با استفاده از وزن دهی لایه های اطلاعاتی از تحلیل سلسله مراتبی هم استفاده کرد. ترکیب تحلیل سلسله مراتبی و تکنیکهای سیستم اطلاعات جغرافیـایی و سنجش از دور کارآیی ساختاری مناسـب را جهـت مکـانیـابی مناسب ذخیره آب باران فراهم می کنند.
ذخیره ثقلی و غیر ثقلی آب باران به صورت تغذیه رودخانه ای: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، ذخیره آب به صورت ثقلی و غیر ثقلی در رودخانه های دائمی و فصلی و مسیل ها میباشد. در این روش ذخیره آب باران در مکان های مناسب و قابل ذخیره در خود رودخانه های دائمی و فصلی و مسیلها قرار میگیرد و میتوان با هزینه کم مقدار آب زیادی را ذخیره کرد. باید در این روش مکانیابی مناسب انجام شود که بتوان از آب آن در کشاورزی و سایر مصارف دیگر با کمترین هزینه انتقال استفاده کرد. در رودخانه های آبرفتی آب در طی جریان در کف و دیواره نفوذ کرده و وارد لایه های آبدار زیرزمینی میشود. برای افزایش تغذیه باید اقداماتی را در رودخانه انجام داد تا همزمان توقف آب در مسیر و هم سطح نفوذ افزایش یابد. از جمله این اقدامات عبارتند از: عریض کردن بستر، ایجاد موانع در مسیر حرکت آب با مواد رودخانه ها و یا احداث سدهای موقتی
ذخیره آب باران در چاه های عمیق و نیمه عمیق: در این روش ذخیره آب باران در چاههای عمیق و نیمه عمیق صورت می گیرد. البته این روش در جاهایی استفاده میشود که ذخیره آب باران حیاتی است و نمی توان از سایر روشهای ذخیره آب استفاده کرد. چون احداث این چاهها هزینه بسیار بالایی دارد و این چاهها به سفره آب زیر زمینی هم وصل نمیشوند
چاه تغذیه: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، احداث چاه های تغذیه برای ذخیره آب باران در سفره های آب زیرزمینی می- باشد. این چاهها نیز دارای هزینه حفاری بالایی هستند ولی چون به سفره های آبهای زیرزمینی متصل میشوند بنابراین مقرون به صرفه هستند و میتوانند حجم بالایی از آب باران را ذخیره کنند و میتوان آنها را به تعداد دلخواه با توجه به شرایط طبیعی منطقه و حجم آب قابل ذخیره احداث کرد.
حوضچه تغذیه: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، حوضچه تغذیه میباشد. در این روش آب از رودخانه یا منابع دیگر وارد یک یا تعدادی حوضچه که پشت سر هم ساخته شده اند، میشود. آب به ترتیب در خاک نفوذ کرده و وارد لایه آبدار زیرزمینی می گردد. سرعت نفوذ بستگی به اختلاف سطح آب روی زمین و سطح ایستابی و خصوصیات فیزیکی خاک دارد. اما از جایی که به تدریج منافذ خاک گرفته میشود سرعت نفوذ نسبت به زمان کاهش پیدا میکند. کاهش سرعت نفوذ ممکن است به حدی باشد که آب به مدت طولانی در سطح زمین باقی مانده و تبخیر گردد. در این روش اطراف کرتها پشته سازی میشود تا از حرکات جانبی آب جلوگیری شود. روش حوضچه ای می تواند به صورت طبیعی با آب رودخانه و یا مصنوعی با وارد کردن آب از محل دیگر صورت گیرد.
سطوح آبگیر بزرگ و سیستم های سیلابی: مشخصــه بــارز ســطوح بــزرگ آبگیــر و سیســتمهای سیلابی، جمع آوری آب از ســطوح آبگیــر نســبتاً بــزرگ اســت. غالبــا ســطح آبگیــر میتواند یک مرتع طبیعی، منطقه استپی یا منطقه کوهستانی باشد. سطح جمع آوری آب در این سیستم معمولاً خارج از محدوده مزرعه و در موقعیتی قرار دارد که کشاورزان کنترل بسیار کمی بر آن داشته و یا اصلاً نمی توانند بر آن نظارت کنند. این سیستم با اصطلاحاتی مانند استحصال آب از شـیبهای طویل و یا استحصال از یک سامانه آبگیر برون مزرعه ای معرفی میشود. وجود روانآبهای تند (با سرعت بالا) و جریانـات آبراهـهای در سـامانه هـای آبگیـر بزرگ وجه تمایز این سطوح با سطوح آبگیر کوچک و دارای جریانات شیاری و ورقهای میباشد. در این سطوح آبگیـر میـزان روانـآب ایجـاد شده در واحد سطح کمتر از سطوح آبگیر کوچک و کمتر از پنجاه درصد بارشهای سالیانه متغیر است. آب جمع آوری شـده معمولاً در مخـازن سـطحی یـا زیر سطحی ذخیره می شود.
سدهای زیر زمینی: یکی دیگر از روشهای ذخیره آب باران، سدهای زیرزمینی می باشد. سدهای زیرزمینی سازه هایی هستند که در زیر زمین ساخته میشوند و با مسدود کردن جریان طبیعی آبهای زیرزمینی، سبب ایجاد ذخایر آبی در زیر زمین میشوند. این سدها در محل مناسبی از لحاظ خصوصیات زمین شناسی، توپوگرافی و هیدروژئولوژی احداث میگردند و بر حسب نوع، کاربرد و شکل سیستم آب بند دارای انواع مختلفی می باشند. سدهای زیرزمینی برای توسعه منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از خروج بدون استفاده آب قابل مصرف، در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از کشورها واقع گردیده است. این سدها در بسیاری از موارد در دره های پر شده آبرفتی در زیر زمین احداث می گردند. بدنه سد را دیوار یا پرده آببندی تشکیل میدهد که مانع خروج آب زیر زمینی از حوضه میگردد. سدهای زیرزمینی در محل آبراهه های خشک و خشکه رودهای آبراهه های فصلی و نه رودخانه های دائمی ساخته میشوند و به این ترتیب به جای ذخیره آب در سطح زمین، در زیر زمین آب ذخیره میشود.
آبخوانداری: یکی از بهترین راه های ذخیره آب باران، آبخوانداری میباشد. آبخوانداری به مجموعه عملیات مکانیکی گفته میشود که با مهار و نفوذ سیلاب بر روی عرصه های آبخوان موجب احیاء کمی و کیفی منابع آب و خاک، تقلیل و حذف خسارتهای مستقیم و غیرمستقیم میشود. همچنین آبخوانداری، آبخیزداری در زیر و روی زمین است و این یعنی برای نگهداری آب روی زمین از ظرفیت های نگهداری آن در زیر زمین نیز بهره گرفته میشود. آبخوان یا آبخواه عبارتست از مخروط افکنه هایی با رسوبات دانه درشت که به آسانی آب را از خود عبور داده و موجب تغذیه سفره آبهای زیرزمینی میشود و آبخوانداری مدیریت این آبخوانهاست. تغذیه مصنوعی با هدف کاهش خسارات سیل از طریق ذخیره این آبها در آبخوانها، افزایش میزان آبهای زیرزمینی، جلوگیری از پایین رفتن سطح آبهای زیرزمینی و کاهش هزینه های پمپاژ، پیشگیری از نفوذ آبهای شور به سفره های آب زیرزمینی صورت میگیرد. آبخوان در محل خروجی آبریزها قرار میگیرد و موجب مهار شنزارها و تثبیت ریگ های روان میشود و این اراضی پس از چند سال با کشت درختان مقاوم به خشکی و با اجرای عملیات قرق، به جنگل و مرتع تبدیل میگردند. الزم به ذکر است که در هر حوضه هر آبخوان متمایز از آبخوان دیگر است، اما مرزهای یک آبخوان معموال به سمت دیگر آبخوانها کشیده میشود به گونه ای که یک آبخوان میتواند بخشی از سیستم آبخوان دیگر محسوب شود.
ما گروهی از متخصصان، مشاوران و وکلای صنعت آب بر آن شدیم تا تجربه خود را در زمینه های مرتبط با آب با شما به اشتراک بگذاریم و برای حل مشکلات و اختلافاتی که در این حوزه با آن روبه رو هستید، راهکارهای مناسب پیش روی شما قرار دهیم. سوالات خود را از ما بپرسید و یقین بدانید ما تا حصول نتیجه مطلوب همراه شما خواهیم بود.
شماره تماس پشتیبانی : 09012948564
تمامی حقوق وب سایت متعلق به مشاور فنی حقوقی آب می باشد. | © EMATIAC