بررسی آب باران و سیستم های جمع آوری آن

در این پست تصمیم داریم در مورد آشنایی با آب باران و سیستم های جمع آوری آن مطالبی را در اختیار شما بازدیدکنندگان گرامی قرار دهیم، با ما همراه باشید.

مقدمه

شکی نیست که کشور ایران به دلیل نازل بودن ریزش هاي جوي و پراکنده بودن میزان بارندگی در مناطق مختلف، در زمره کشورهاي خشک و نیمه خشک دنیا محسوب می شود، به طوري که کل منابع آب قابل استحصال در کشور 130 میلیارد متر مکعب در سال تخمین زده می شود که هم اکنون بخش اعظم آن یعنی حدود 90 میلیارد متر مکعب (70 %) مورد استفاده قرار می گیرد. کشور ایران در منطقه اي واقع است که متوسط بارندگی سالیانه آن کمتر از یک سوم میزان بارندگی جهان است و میزان آن را حدود 280 میلی متر محاسبه کرده اند. لذا ایران جزء مناطق خشک و نیمه خشک محسوب بوده و از دیر باز با کمبود آب مواجه بوده است. آب گران بهاترین ثروتی است که در اختیار بشر قرارگرفته، بخصوص در کشور ما که سطح وسیعی از آنرا مناطق خشک و کویري در برگرفته است. با توجه به اقلیم خشک و شکننده کشور و با در نظرگرفتن خشکسالی هاي اخیر، در صورتی که بر اساس توسعه پایدار براي منابع آب برنامه ریزي نکنیم در آینده کشور با معضلات غیر قابل حلی مواجه خواهد شد. با توجه به پراکنش نامناسب بارندگی، کشاورزي ایران به شدت به آبیاري وابسته است به طوري که تقریباً 90 درصد فراورده هاي کشاورزي از بخش فاریاب تولید می شود. طبق آخرین آمار موجود 93 درصد منابع موجود یعنی سالانه حدود 84 میلیارد متر مکعب در بخش کشاورزي و به طور خاص براي آبیاري مصرف می شود. این آمار نشان دهنده نقش تعیین کننده آبیاري در استفاده بهینه از منابع آب کشور می باشد. رشد سریع جمعیت و نیاز به تولید مواد غذایی بیشتر و از طرفی محدودیت منابع آبی در دسترس، ارزش آب را به عنوان یک عنصر اساسی در زندگی جوامع بشري بیش از پیش روشن نموده است. در این راستا ضرورت توجه به امنیت غذایی و محدودیت منابع آبی در کشور باعث گردیده است که مهمترین چالش بخش کشاورزي در شرایط کنونی تولید بیشتر غذا از آب کمتر باشد. این هدف تنها در صورتی تحقق می یابد که راهکارهاي مناسبی براي استفاده مؤثرتر از منابع آبی در بخش کشاورزي به کار گرفته شوند. بهبود و بهینه سازي عوامل مؤثر در تولید و مدیریت کاربرد آب در مزرعه، باعث صرفه جویی در منابع محدود آب، نیروي کار، حفاظت از خاك و افزایش محصول درو شده در زمین های کشاورزی خواهد شد.

پیشنهاد مطالعه : بررسی فاضلاب صنعتی و روش های تصفیه آن

جمع‌آوري آب باران براي مصارف انسان، شرب حیوانات و مصارف کشاورزي، از قرن ها پیش رایج بوده است. از نمونه هاي آن می توان به سازه هاي بومی در مراتع مناطق خشک و نیمه خشک اشاره کرد. روش هاي بومی استحصال آب شیرین باران، صرفه جویی در مصرف آب، استفاده حداکثر از آب و حفاظت خاك، داراي اساس و پایه علمی بوده است. شرایط آب و هوایی ایران به گونه ای می باشد که در منطقه خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد. با توجه به اینکه قسمت عمده آب استحصالی از منابع آبی کشور در بخش کشاورزي مصرف می گردد و همچنین راندمان مصرف آب در این بخش کمتر از 40 درصد می باشد استفاده بهینه از منابع آبی به عنوان محور اصلی توسعه کشاورزي بایستی مورد توجه قرار گیرد. در شکل 1 یک نمونه سیستم جمع آوری آب بارن نشان داده شده است.

شکل 1 . سیستم جمع آوری آب باران

استحصال آب باران براي آبیاري تکمیلی در بسیاري از مناطق خشک با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. بدین منظور آب باران از اراضی مجاور جمع آوري و ذخیره می شود و در زمان کمبود، آب به مصرف گیاه می رسد. نحوه استحصال آب باران براي کشاورزي مناطق خشک به دو دسته اصلی تقسیم می شود. روش استحصال آب سنتی بیشتر مبتنی بر استفاده مستقیم از رواناب هاي جمع شده براي آبیاري گیاهان است. در روش هاي نوین از مخزن براي جمع آوري و ذخیره بهره گرفته می شود تا بتوان آبیاري گیاهان را در دوره کمبود آب یا در فاصله زمانی بین بارش ها اعمال نمود. تحقیقات نشان داده که روش استفاده مستقیم نمی تواند در مناطقی که فصل بارش با زمان نیاز به آبیاري گیاهان تطابق ندارد توأم با موفقیت باشد، زیرا نمی توان رطوبت را در خاك از فصل مرطوب براي دوره خشکی ذخیره کرد و در این شرایط گیاهان از بین خواهند رفت و عملکرد مناسبی را عاید کشاورز نخواهند نمود.

سیستم هاي جمع آوري آب باران به 3 نوع اصلی تقسیم می گردند که عبارتند از :

1 . حفاظت و نگهداري رطوبت (حفاظت آب و خاك) براي تولید محصولات زراعی

2 . متمرکز نمودن رواناب براي حیوانات اهلی و وحشی و زراعت

3 . جمع آوري و ذخیره سازي رواناب به دست آمده از بام ها و سطح زمین براي مصارف خانگی و زراعی

سابقه استفاده از آب باران

جمع آوري آب باران و استفاده از آن به طور تقريبي چهار هزار سال قدمت دارد و از عصر برنز شروع شده است. صحرا نشينان در اين دوران با صاف كردن سطح تپه ها، آب باران ها را جمع آوري كرده و به نقطه ديگري براي زراعت منتقل مي ساختند. مردم نبطيه با ساختن يك شبكه پيچيده آبگير براي استفاده از آب باران كه شامل سد ها، آبريز ها و تراس بندي زمين ها مي شد، قادر بودند حتي در بيابان، با بارندگي كمتر از 100 ميلي متر، آن قدر توليد داشته باشند كه نياز خود و شهرهاي اطراف و همچنين كاروان هايي كه از آن جا عبور مي كردند را تأمين كنند. در عصر حاضر، كشور استراليا، در اين زمينه پيشرفت هاي زيادي داشته است. به عنوان مثال در سال 1929 يك حوضه آبخيز به مساحت 2400 مترمربع در يك منطقه خشك از استراليا با متوسط بارندگي سالانه 300 ميلي متر توانست در خشك ترين سال ها، آب كافي براي يك خانوار 6 نفري با 10 راس اسب، 2 راس گاو و 150 رأس گوسفند را تأمين كند. در مناطق خشك كشور ما نيز به ويژه در مناطق شرقي و مركزي، اثر و نشانه هاي زيادي از قديم وجود دارد كه نشان دهنده ي استفاده از آب باران جهت مصارف شرب و كشاورزي است. در شکل 2 یک نمونه سیستم جمع آوری آب بارن نشان داده شده است.

شکل 2 . سیستم جمع آوری آب باران

با اين همه، روش هاي قديمي تماماٌ مبتني بر غير قابل نفوذ كردن خاك از طريق صاف و هموار كردن و كوبيدن آن بوده است. با اين روش جريان هاي سطحي بعد از بارندگي ها از اين سطوح غير قابل نفوذ مستقيماٌ به اراضي كشاورزي منتقل و صرف آبياري درختان و يا افزايش ذخيره رطوبت خاك مي شده است. در پاره اي موارد و بخصوص در مناطقي كه فصل بارندگي همزمان با فصل رويش گياهان زراعي نبوده ناچار مخازني احداث و آب باران استحصال شده در اين مخازن نگهداري مي شده است تا در مواقع ضروري از آن براي آبياري استفاده شود. روش استحصال آب باران براي شرب يا كشاورزي كم و بيش در ديگر نقاط خشك و نيمه خشك جهان و از جمله در كشور ما هم معمول بوده است تا قبل از ساخته شدن سيستم هاي جديد انتقال آب شهري، در بسياري از نقاط كشور ما و بخصوص در شمال شرقي ايران بخشي از آب شرب منازل از طريق جمع آوري آب باران از شيرواني هاي منازل و يا مستقيماٌ ظروف بزرگي كه در فضاي باز گذاشته مي شده است تأمين مي گرديد.

در طول 50 سال گذشته دانش و فن استحصال آب همراه با پيشرفت دانش هواشناسي پيشرفت هاي زيادي كرده است، به نحوي كه امروزه روش هاي ساده استحصال آب دوران گذشته، به تكنيك هاي بسيار پيشرفته اي تبديل شده است. به جاي كوبيدن و سخت كردن زمين، از مواد گوناگوني براي كاهش نفوذپذيري خاك استفاده مي شود و به جاي غير قابل نفوذ كردن سطوح كوچك، سيستم هاي پيچيده اي براي سطوح وسيع ابداع شده است به طوري كه در بيشتر موارد راندمان استحصال آب بيشتر از 95 درصد است به عبارت ديگر، در سيستم هاي جديد استحصال آب كه امروزه در استراليا و آمريكا استفاده مي شود تنها كمتر از 5 درصد از كل باران از دست مي رود و بيشتر از 95 درصد آن استحصال مي شود.

اجزای تشکیل دهنده سيستم هاي استحصال آب

1 . سطح يا حوزه آبگير كه باران نازل شده در آن، در حداقل زمان ممكن به كانال آبي انتقال می يابد.

2 . شبكه انتقال آب، كه باران استحصال شده را به مخازن آبگير يا اراضي كشاورزي منتقل مي سازد.

3 . مخازن آبگير، كه براي ذخيره سازي و نگهداري آب استحصال شده ساخته مي شوند.

براي حداكثر نمودن ميزان باران مؤثر لازم است كه تلفات نفوذ و تبخير را كاهش داده و نتيجتا بخش بيشتري از هر باران را به صورت جريان سطحي به مخازن نگهداري منتقل كرد. براي كاهش نفوذ لازم است كه سطح حوزه آبگير به يكي از روش هاي فيزيكي، مكانيكي يا شيميايي آماده شود و براي كاستن از تلفات نفوذ نيز لازم است.

منابع :

1 . مقاله ی طراحی و ساخت سیستمی جهت جمع آوري آب باران در باغات و مزارع کشاورزي از یاسر محمدي نشلی، علی عزیزي

2 . مقاله ی جمع آوري آب باران در استان گلستان، چالش ها راهكارها از لطف ا… پارسايي