1- مقدمه:
درشرایط خشک که میزان بارندگی کم است وهیچگونه نظمی برای بارندگی وجود ندارد ودسترسی به آب شیرین چندان مقدور نیست ،باید ازاستفاده مستقیم ازباران به عنوان منبع آب زراعت های دیمی ویا تقویت پوشش گیاهی صرف نظر کرد وبه فکر افزایش سرعت نفوذ آب درزمین به منظور افزایش رطوبت خاک وکاهش روان آب نیز نبود ،زیرا این اقدام ها درجهت بهبود وضع آب منطقه چندان مؤثر نخواهند بود ،بلکه برعکس باید اقدام هایی برای کم کردن قابلیت نفوذ پذیری آب درزمین به منظور افزایش روان آب یا آب حاصل ازبارندگی انجام داد وسپس ازاین آب ها ،درجای دیگر استفاده کرد . به طور کلی دربسیاری ازمناطق خشک ونیمه خشک مانند استان خراسان شمالی که توزیع زمانی ومکانی ،بارندگی نامناسب است وهم مقداربارندگی اندک است وباران های موقتی برای تأمین نیاز آبی گیاهان کافی نیست ،جمع آوری آب باران به اضافه مقداررطوبتی که درخاک ذخیره شده است می تواند بسیار مفید باشد . دراین نوشتار به صورت کوتاه به بحث درمورد این مسأ له (جمع آوری آب باران ) خواهیم پرداخت .جمع آوری آب باران واستفاده ازآن درکشاورزی
نگارش :رسول جهان دوست کارشناس ارشد جغرافیا ازدانشگاه تهران
1- مقدمه:
درشرایط خشک که میزان بارندگی کم است وهیچگونه نظمی برای بارندگی وجود ندارد ودسترسی به آب شیرین چندان مقدور نیست ،باید ازاستفاده مستقیم ازباران به عنوان منبع آب زراعت های دیمی ویا تقویت پوشش گیاهی صرف نظر کرد وبه فکر افزایش سرعت نفوذ آب درزمین به منظور افزایش رطوبت خاک وکاهش روان آب نیز نبود ،زیرا این اقدام ها درجهت بهبود وضع آب منطقه چندان مؤثر نخواهند بود ،بلکه برعکس باید اقدام هایی برای کم کردن قابلیت نفوذ پذیری آب درزمین به منظور افزایش روان آب یا آب حاصل ازبارندگی انجام داد وسپس ازاین آب ها ،درجای دیگر استفاده کرد . به طور کلی دربسیاری ازمناطق خشک ونیمه خشک مانند استان خراسان شمالی که توزیع زمانی ومکانی ،بارندگی نامناسب است وهم مقداربارندگی اندک است وباران های موقتی برای تأمین نیاز آبی گیاهان کافی نیست ،جمع آوری آب باران به اضافه مقداررطوبتی که درخاک ذخیره شده است می تواند بسیار مفید باشد . دراین نوشتار به صورت کوتاه به بحث درمورد این مسأ له (جمع آوری آب باران ) خواهیم پرداخت .
2- اهمیت جمع آوری آب باران :
باتوجه به این که درمناطق کم باران بارندگی کم اتفاق می افتد ولی آب باران هایی که از آبخیز های طبیعی ویا مصنوعی ودامنه تپه ها وکوه ها ،جمع آوری می شود ،می تواند منبع آب جدیدی باهزینه کم وکیفیت خوب برای این مناطق باشد ،زیرا یک بارش 10میلی متری دریک حوضه آبگیر ممکن است سیلابی راظرف 4تا5ساعت به وجود آوردکه مقدارآن ،تا30هزارمترمکعب باشد .[1] یاازطرف دیگر 10میلی متر بارش برابر 100هزار لیتر آب درهکتاراست .[2] درمناطقی که بارندگی سالانه از100میلی متر کمتر است ،رطوبت خاک به طورمعمول برای ایجاد پوشش گیاهی پراکنده هم کافی نیست درچنین مناطقی فقط گیاهانی که درگودی ها رشد کرده اند شانس بیشتری برای سبز شدن ورشد کردن دارند ،زیرا چنانچه درنظر بگیریم که آب حاصل از 50میلی متر بارندگی سالانه ،دریک سطح محدود جمع آوری گردد مثل این است که درآن محل 500میلی متر ویا حتی بیشتر باریده است . به عنوان مثال درقسمتی ازصحرای نقب واقع درفلسطین اشغالی که بارندگی آن فقط 100میلی متردرسال است ،توانسته اند بااحیا یک مزرعه قدیمی ،به روش ساده ای برای سطح های کشت شده با رواناب ،برابر 300تا500میلی متر بارندگی تأمین کنند . دراین منطقه هرهکتار زمین شیب دارآبخیز ،برای یک هکتار زمین زیر کشت آب تأمین می کند ،نسبت سطح آبخیز به سطح کشت برابر20به1می باشد .[3] بنابراین نتیجه جمع آوری آب باران می تواند خیلی تعجب آور باشد .
3- سابقه استفاده از آب باران :
جمع آوری آب باران واستفاده از آن به طور تقریبی چهارهزار سال قدمت دارد وازعصر برنز شروع شده است . صحرانشینان دراین دوران باصاف کردن سطح تپه ها آب باران ها راجمع آوری کرده وبه نقطه دیگری برای زراعت منتقل می ساختند .[4] مردم نبطیه [5] باساختن یک شبکه پیچیده آبگیر برای استفاده ازآب باران که شامل سد ها ،آبریز ها وتراس بندی زمین ها می شد ،قادربودند حتی دربیابان ،بابارندگی کمتر از 100میلی متر ،آن قدر تولید داشته باشند که نیاز خود وشهرهای اطراف وهمچنین کاروان ها یی که از آن جا عبور می کردند راتأمین کنند . درعصر حاضر کشور استرالیا ،دراین زمینه پیشرفت های زیادی داشته است . به عنوان مثال درسال1929یک حوضه آبخیز به مساحت 2400مترمربع دریک منطقه خشک ازاسترالیا بامتوسط بارندگی سالانه 300میلی متر توانست درخشک ترین سال ها ،آب کافی برای یک خانوار 6نفری با 10رأس اسب2رأس گاو و150 رأس گوسفند راتأمین کند .[6] درمناطق خشک کشورمانیز به ویژه درمناطق شرقی ومرکزی اثر هاو نشانه های زیادی ازقدیم وجود دارد که نشان دهنده ی استفاده از آب باران جهت مصارف شرب وکشاورزی است .
4- شرایط جمع آوری آب باران :
قبل از این که اقدامی درجهت جمع آوری آب باران دریک منطقه صورت بگیرد باید ویژگی های منطقه مورد نظر ،ازجهت موارد زیر ،شناخته شوند :
الف )مشخصات اقلیمی منطقه شامل :باد ،نور خورشید ،درجه حرارت هوا،مقدار بارندگی سالانه ،ضریب اطمینان باران وغیره ...
ب )نوع خاک به ویژه ازلحاظ قابلیت نفوذ پذیری آب درآن ،جاری شدن آب درسطح آن وقابلیت فرسایش خاک .
ج )وضعیت توپوگرافی منطقه ،دراین مورد به خصوص شیب وجهت طبیعی جریان های آب درسطح ارتفاعات مورد نظر است .
د) پوشش گیاهی منطقه . ،درسطح زمین های لخت آب باران خیلی سریع جریان می یابد ویا باسرعت فوق العاده زیادی ازروی زمین های خشک جاری می شود . حتی یک بارندگی 10میلیمتری روی حوضه ای به مساحت 50کلیومترمربع نیز ممکن است ،سیلاب به وجود آورد .
به طور کلی جمع آوری آب باران به ویژه برای مناطقی وشرایطی مناسب است که به دلایل زیر دسترسی به منابع دیگر آب نباشد ویا اقتصادی نباشد .
« نبودن دیگر منابع آبی
« کافی نبودن آب درآن محل
« دوربودن دیگر منابع آبی
« گران بودن دیگر منابع آبی
« شور بودن منابع آبی به حدی که قابل مصرف برای احشام وانسان نباشد وآبیاری باآن حتی بااستفاده ازفنون مخصوص،موجب شورتر شدن خاک گردد .[1]
5- روش های جمع آوری آب باران :
الف ) روش تغییر دادن یا اصلاح کردن سطح زمین :
دراین روش ،مواد،املاح ویا دیگر مواد شیمیایی ومصنوعی وغیره به کار برده نمی شود وفقط با عملیاتی شرایط خاک را تاحدودی درجهت کمتر نفوذ کردن آب درآن وجاری شدن بیشتر آب باران ،اصلاح می گردد ومعمولا ساده تراز روش های دیگر است . این روش ها عبارتند از :
n صاف وپاک کردن سطح زمین وایجاد جوی ها،متراکم کردن سطح خاک وایجاد ناهمواری در سطح زمین . مهمترین مسأ له دراین روش های ساده جمع آوری آب باران ،فرسایش خاک است . چنانچه شرایط به گونه ای باشد که خاک فرسایش نیابد وعملیات ازروی حساب ودقیق انجام گیرد،این سیستم ها می توانند با صرفه ترین روش جهت جمع آوری آب باران درمناطق خشک باشند .
n در روش متراکم کردن خاک ،سطح آبخیز مورد نظر باوسایل مکانیکی تسطیح وبه آن شیب یک در دویست یا 5در هزار داده می شود ، بعد به قطعاتی به عرض 9 متر تقسیم می گردد .
هر قطعه عرض آن 9 متر است وازبالا تا پایین سطح آبخیز ادامه دارد، (به صورت یک نوار پهن) طوری انحنا وغلطک زده می شود که آب باران به سرعت به جوی های کوچک که درحکم مرز بین آن هاست می ریزد . آّب این جوی ها ی باریک که درجهت شیب زمین حفر شده اند به یک جوی بزرگ یا نهر اصلی می ریزد ،نهراصلی که درواقع زهکش آبخیز است ،عمود برجوی های کنار هرقطعه آبخیز درانتهای یاپایین ترین قسمت آبخیز ،احداث می شود . شیب این جوی اصلی تقریبا یک در چهارصدیا 2.5درهزار تنظیم می گردد . چنانچه شرایط طوری باشد که شیب زمین ازاین تندتر گردد ،شیب شکن سنگی درداخل آن به وجود می آورند تاازسرعت آب کاسته شود وازفرسایش خاک داخل نهراصلی جلوگیری به عمل آید . آب های جمع آوری شده قبل ازآن که از طریق نهر اصلی به مخزن آب بریزد ،درجلوی مخزن ازحوضچه ی رسوب گیر عبورکرده تا به این وسیله گل ولای آن به میزان قابل توجهی گرفته وآب تقریبا صاف گردد . درسطح این آبخیز ها که شیب دارساخته شده اند وغلطک زده می شوند باحداقل 7.5میلی متر باران ،آب جاری می شود . [2] ازیک سطح 1.6هکتاری ،800مترمکعب آب بدست آمده است . ازمزایاومحسنات این روش برای متراکم کردن خاک آن است که ازخاک موجود ووسائلی که دستیابی به آن هاآسان است استفاده می شود .
n روش ایجاد ناهمواری درسطح اراضی مسطح . به طور معمول درسطح زمین های مسطح آب باران درهمه سطوح پخش شده ورواناب زیادی جهت جمع آوری آب باران ایجاد نمی شود ،درچنین شرایطی باایجادپستی وبلندی هایی منظم درسطح زمین وشیب دادن به سطح های مرتفع امکان جاری شدن اب بیشتر به نقاط پست تر که بلافاصله دردوطرف سطح های مرتفع یا پشته ها به وجود می آید فراهم گردد . بااین عمل درواقع یک حوضه آبریز درست می شود که آب ازنقاط مرتفع به قسمت های پست که به صورت نواری دردوطرف سطح های مرتفع قرار گرفته است ودر آن ها زراعت می شود ،می ریزد . عرض سطح پشته ها آبخیز وهمچنین نوار کشت متفاوت است . نسبت بین عرض پشته ها به عرض نوار کشت به مقدار بارندگی سالانه بستگی دارد ،این نسبت به طور معمول 1به2تا1به 4 است وبرای غلات ،نوار پهن تر وبرای گیاهان ردیفی مانند پنبه ،نوار های باریک تر درنظر گرفته می شود . [3] ایجاد چنین ناهمواری هایی درسطح زمین های مسطح سبب می شود ،که مقدار آب باران بیشتری برای زراعت بدست آید وبعلاوه رطوبت بیشتری درخاک سطح های قابل کشت ذخیره گردد .
ب) روش پوشاندن سطح خاک :
دربعضی موارد که خاک منطقه ی مورد نظر متخلخل ودرمقابل اثر فرسایشی آب ناپایداراست ،بهتراست باپوشاندن سطح آن ،ازنفوذ وتأثیر آب درزمین جلوگیری کرد تابه این وسیله آب باران بیشتری جاری وجمع آوری شود . موادپوششی به دودسته تقسیم می شوند :
n خاک
n موادمصنوعی 10
--- از خاک زمانی که مواد مصنوعی برای پوشاندن دردسترس نباشد ویاگران تمام شود ، استفاده می شود. ازخاک رس که درمحل وجود دارد برای پوشاندن سطح خاک آبخیز می توان استفاده کرد . این روش برای آبخیز های خیلی کوچک به عنوان مثال جمع آوری آب باران برای یک حوض یایک آب انبارصحرایی بسیار مناسب است ،ولی برای آبخیز های بزرگ تر نیاز به ماشین آلات دارد . مهمترین مسأ له دراین روش فرسایش خاک به وسیله آب هنگام بارندگی های شدید است ،ازاین روبرای آن که خسارت کمتری وارد شود ونتیجه بهتری ازاین روش گرفته شود ،باید به شیب زمین ودیگر عوامل ،توجه کافی گردد وسطح آبخیز طوری ساخته شود که فشار جزیان آب زیاد نتواند خرابی به بار آورد .
--- روش استفاده از موادمصنوعی جهت پوشاندن سطح خاک . دراین روش سطح خاک رابا لایه ی نازک ازمواد فلزی ،پلاستیکی ،پلی اتیلن ،قیرو ... می پوشانند .
ازروش های مناسب استفاده از نمک های سدیم است که باعث می شود تادانه های رس(خاک دانه ) ازهم جداوباز شوند وبه این طریق فاصله بین ذرات رس ازهم کم بشود ویا ازبین برود ،درنتیجه همین مختصرخلل وفرج خاک رس نیز ازبین می رود ومسدود می شود . دریکی ازآبخیز ها بامصرف 45کیلو گرم کربنات سدیم درهکتارتوانسته اند درصد رواناب رابه 70درصد برسانند . 11درکشور. ما به دلیل فراوان وارزان بودن این املاح نسبت به دیگر موادشیمایی ،می توان ازآن برای جمع آوری رواناب به خوبی استفاده کرد . مسأ له مهم دراین روش فرسایش خاک است که باید درمناطقی که خسارت های ناشی ازفرسایش کم است ازاین روش استفاده کرد وکیفیت نامطلوب آب جمع آوری شده که کمی شور مزه است .
--- استفاده ازمواد شیمیایی مانند سیلیکون ،لاتکس ،موم وپارافین جامد . سیلیکون ها برای غیر نفوذ کردن خاک سطح آبخیزها ،مورد آزمایش قرارگرفته ونتایج رضایت بخشی نیز داده است . بدیهی است که بااین مواد می توان آب باکیفیت مطلوب تهیه کرد . 12 درسال های اخیر از پارافین جامدبه دوصورت استفاده می گردد ،به صورت دانه درسطح خاک پاشیده می شود که بعد به صورت مایع درآمده وتمام سطح خاک رامی پوشاند وبه صورت مایع . دریکی ازبررسی های به عمل آمده در زمینه استفاده ازپارافین نشان داده شده است که استفاده ازپارافین جمع آوری رواناب راتا90 درصدممکن می سازد .
--- روش استفاده ازقیر . قیر ازمواد بسیار خوب است اگرجه درطی سال های اخیر قیمت آن بسیار افزایش یافته وصرفه اقتصادی که درقبل داشت درحال حاضر نداردویا کمتردارد . 13
--- استفاده ازموادی چون آسفالت ،موزاییک ،بتون وسیمان برای تهیه آبخیز های کوچک ازلحاظ اقتصادی قابل توجیه است ولی درسطوح گسترده ازاین قبیل مواددارای توجیه اقتصادی نخواهد بود . 14
6- خلاصه مطالب ونتیجه گیری :
از آنچه تاکنون درمورد جمع آوری رواناب گفته شد به اختصار می توان نتیجه گرفت که :
ارش--- هر چنداستفاده از روش های جمع آوری آب باران بستگی به وضع هوا یعنی بارندگی دارد وبه طور معمول برای مصرف درمقیاس های کوچک انجام می گیرد ،ولی روی هم رفته برای نقاطی که بارندگی آن هاکم است وبه هیچ وجه برای تولید محصول کفایت نمی کند وآب شیرین کافی دردسترس نیست ،مهم است ومی تواند بسیار مفید واقع شود . دراکثر مناطق استان خراسان شمالی که میزان بارش برای برداشت مطلوب درزمین های دیم کشاورزی کم است ،به راحتی می توان باتوجه به موقعیت جغرافیایی وتوپوگرافی منطقه بامسدود کردن دهانه دره های بالا دستی آب کافی برای زمانی ازسال که محصول به آب نیاز دارد ولی بارشی اتفاق نمی افتد ، به دست آورد .
--- با آن که روش های زیادی برای جمع آوری آب باران به کار می رود ،ولی مهارت زیادی جهت طراحی روش ها ،لازم نیست .
--- استفاده ازیک روش ،بستگی به شرایط آب وهوایی منطقه ومسائل مربوط به خاک دارد،ازاین رو قبل ازهر اقدامی باید شرایط طبیعی وامکانات اجرای طرح را سنجید تا بهترین ومناسب ترین روش که کمتر خسارت جانبی داشته باشد ،اعمال گردد .
--- هرچند چنین می نماید که تحت شرایط مساعد «روش اصلاح زمین » ازتمام روش ها ارزان تر است وبااین روش می توان با هزینه کم ،آب برای اکثر فعالیت های کشاورزی به دست آورد،ولی هیچ کدام روش ها ی جمع آوری آب باران دردرازمدت ازلحاظ مقرون به صرفه بودن آن ،مورد بررسی قرار نگرفته است .
--- روش های پوشاندن سطح زمین وافزودن مواد شیمیایی بیشتر درمقیاس کوچک درسطح جهانی مورد استفاده قرار می گیرد ،با آن که اجرای این روش ها ازنظر فنی امکان پذیر است ولی ازلحاظ اقتصادی آنقدر متناسب نیست که بتوان از آن هادرسطح های وسیع ،باآبخیز های گسترده استفاده کرد .
--- دربه کار بردن روش های جدید جمع آوری آب باران که اغلب اختراع کشورهای غربی است باید دقت کافی به عمل آورد تا باتعدیل آن ها همچنین تطبیق دادن آن ها باشرایط وامکانات ونیاز کشور ومنطقه ،بهترین روش اقتصادی رابرای شرایط مناسب برای هرمنطقه انتخاب کرد .
--- در پایان ذکر این نکته رالازم می دانم که باتوجه به پیشرفت روزافزون علم وتحقیقات محققان همواره روش های جدیدی جهت جمع آوری آب باران یافت می شود که اطلاع ازاین روش ها وپی گیری نتایج کارآنان وهمچنین آزمایش هریک ازموادارائه شده به بازارمی تواندنقش مهمی درموفقیت بیشتراین روش ها ،هم درمنطقه وهم درسطح جهانی داشته باشد . آگاهی ازکاروآزمایش های دیگران ومقایسه آن ها بانتایج حاصله ازتحقیقات وتجربیات خود،نیزموجب توسعه وبه کاربردن بهترین واقتصادی ترین روش هاخواهد شد .
پی نویس ها :
1- آرنون ،آی. ترجمه کوچکی ،عوض وعلی زاده ،امین . اصول زراعت درمناطق خشک جلد اول ،انتشارات استان قدس رضوی ،1365صفحه 28
2-همان منبع همان صفحه
3-کردوانی ،پرویز . منطق خشک ،جلد اول ، انتشارات دانشگاه تهران 1367صفحه 98
4-منبع قبلی صفحه 99
5- پادشاه نبطیه ازدوقرن قبل از میلاد مسیح تاهفت قرن بعدازآن ازدمشق تاعربستان کنونی دراقلیم های خشک گسترش داشت .
6- منبع شماره 3صفحه100
7- کردوانی ،پرویز . منابع ومسائل آب درایران ،جلداول ،انتشارات آکاه ،تهران 1363صفحه 262
8- منبع شماره 3صفحه 110
9- فرزاد ،هومان . منابع ناشناخته آب وانرژی درایران . اتشارات سازمان های پژوهش های علمی - صنعتی کشور ،1363تهران صفحه 112
10- فیروز نخجوانی ، فیروز . مبارزه با فرسایش واصلاح آبخیز ها ،انتشارات دانشگاه تهران 1351صفحه 82
11- منبع شماره 1 صفحه 101
12- منبع شماره 3 صفحه 119
13- چاه کوتاهی ،سیروس . مطالعه کامل حوزه آبریز برای تعیین مصرف مفید وتأمین آب کشور ،گزارش نخستین کنگره جغرافیا دانان ایران ،مهرماه 1352صفحه 32
14- لانگ وپری ،خلاصه گزارش درباره تحقیق وتوسعه درمناطق خشک ایران 1 صفحه 110
منابع مورد استفاده :
1- آرنون ،آی . ترجمه کوچکی ،عوض وعلی زاده ،امین . اصول زراعت درمناطق خشک ،جلد اول ،انتشارات آستان قدس رضوی ،1365
2- چاه کوتاهی ،سیروس . مطالعه ی کامل حوزه آبریزبرای تعیین مصرف مفید وتأمین آب کشور ،گزارش نخستین کنگره جغرافیادانان ایران مهرماه 1352
3- فرزاد ،هومان . منابع ناشناخته آب وانرژی درایران ،انتشارات سازمان پژوهش های علمی – صنعتی کشور ،تهران 1363
4- فیروز نخجوانی ،فیروز . مبارزه با فرسایش واصلاح آبخیزها ،انتشارات دانشگاه تهران ،1351
5- کردوانی ،پرویز. مناطق خشک ،جلداول ،انتشارات دانشگاه تهران ،1367
6- کردوانی ،پرویز. منابع ومسائل آب درایران ،جلداول ،انتشارات آگاه ،تهران 163
7- لانگ وپری ،ترجمه توسط مدیریت کشاورزی ودامپروری سازمان برنامه وبودجه ، خلاصه گزارش درباره تحقیق وتوسعه درمناطق خشک ایران ،1349
www.cskk.org