شهره صدری – وبینار “اثربخشی پخش سیلاب در تغذیه آبخوان ها” توسط پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری با همکاری انجمن آبخیزداری و انجمن سیستم های سطوح آبگیر باران در روز سوم شهریور با هدف بررسی تاثیرات پخش سیلاب در تغذیه آبخوان ها در چند طرح انجام شده در کشور برگزار شد.
دکتر پاک پرور، پژوهشگر و مسئول ایستگاه آبخوانداری کوثر در این وبینار مبحثی را با عنوان” اثربخشی پخش سیلاب بر تغذیه آبخوان ها” ارائه داد. به گفته دکتر پاک پرور، نتایج درخشان اولین ایستگاه پخش سیلاب که توسط پروفسور کوثر اجرا شده است نشان میدهد که چگونه میتوان سرزمینی خشک را به فضای سبز تبدیل کرد. علاوه بر آن می توان با افزایش وسعت کشتزارها به معکوس شدن مهاجرت کمک کرد. اما طرح های آبخوان داری همواره با سوالات مهمی همراه بوده است. سوالاتی از قبیل: تاثیر کمی پخش سیلاب بر تغذیه سفره آب زیرزمینی چه اندازه است؟ آیا رسوب گذری سبب مسدود شدن منافذ خاک و توقف نفوذپذیری میشود؟ پوشش گیاهی کاشته شده در محل طرح چه سهمی در مصرف آب دارند؟ تغذیه اتفاق افتاده در برابر برداشت آب چقدر است؟
در این ارائه دکتر پاک پرور به تشریح نتایج مطالعات انجام شده در دشت گربایگان و ایستگاه کوثر پرداختند. بطور کلی طرح های پخش سیلاب عمدتا در کنار یک خشکه رود، با ایجاد یک بند انحرافی معمولا با یک دهانه آبگیر همراه است که آب سیلاب از این طریق وارد شبکه میشود و مرحله به مرحله آب زلال شده تغذیه بهتر صورت میگیرد و در انتها آب مازاد به رودخانه تخلیه می گردد.
در تحقیقات انجام شده در دشت گربایگان نتایج بررسی نیاز آبی گیاهان نشان میدهد که محصولات کشاورزی که در کل دشت پراکنده هستند نزدیک به 11 میلیون مترمکعب برداشت آب دارند و گیاهان کاشته شده در طرح که عمدتا اکالیپتوس هستند یک میلیون مترمکعب برداشت آب داشته اند. در اصل نسبت نیاز آبی گیاهان در این مطالعه یک به یازده بدست آمده است. بنابراین سهم درختان کاشته شده در طرح سهم ناچیزی از نیاز آبی گیاه است.
در این مطالعه، از مرداد سال 1388 تا کنون داده ها در ایستگاه تحقیقاتی به طور مرتب از 3 چاه حفر شده تا عمق 30 متری (سطح سفره آب زیرزمینی) برداشت شده است. اندازه گیری های انجام شده در بیش از 1600 روز، نشان میدهد که در زمان وقوع سیلاب رطوبت خاک از 3 درصد (میزان طبیعی رطوبت خاک) به حداکثر مقدار میرسد و بعد از مدتی دوباره به مقدار ولیه باز می گردد. آبی که وارد شبکه پخش سیلاب شده در مدت زمان کوتاهی میتواند به عمق 4 متری نیز برسد. علاوه بر ان در مقطعی در یک بازه یکماهه در سال 2011 شاهد بارش ماکزیموم بوده ایم . 43 میلیمتر بارش باعث جریان یافتن 35 سانتیمتر سیل شده است. نتایج برداشت داده ها در این بازه زمانی نشان میدهد که در 170 سانتیمتری عمق زمین بلافاصله افزایش رطوبت ثبت شده است. یعنی رواناب از سطح خاک که تا 15 سانتیمتر از رسوب پوشیده است عبور کرده و به عمق 170 سانتیمتری رسیده است. این افزایش سطح آب تا عمق 4 متری در چاه ها نیز بسیار مشهود است. این نتیجه نشان میدهد که رسوب گذاری در سطح خاک مانع نفوذ آب به لایه های زیرین نشده است.
دکتر پاک پرور در خصوص نتایج مطالعات اعلام کردند بیلان آب خاک که در انتهای تجزیه و تحلیل داده ها بدست آمده است نشان میدهد تغییرات ذخیره رطوبت خاک 16 سانتیمتر، بارش 35 سانتیمتر، تبخیر 20 و تغذیه خالص 16.8 سانتیمتر است. در نتیجه پخش سیلاب در تغذیه خالص سفره آب زیرزمینی نقش دارد. بیلان آب و خاک بدین معنی است که در یک عرصه ای وقتی بارش و سیل صورت می گیرد بخشی دچار تبخیر و تعرق میشود. بخشی وارد خاک میشود که تغییرات ذخیره ای آب و خاک را شکل میدهد. بخشی از بارش و سیل جانبی است و نهایتا یک بخشی هم صرف تغذیه خالص آبخوان میشود.
دکتر طباطبایی عضو هیات مدیره انجمن سطوح آبگیر باران، ارائه دهنده دوم با عنوان ” پخش سیلاب از ایده ها تا واقعیت” در این وبینار بود. به گفته دکتر طباطبایی تغذیه آب زیرزمینی می بایست متداوم باشد و روشهای معمول برای تغذیه مصنوعی به دو روش شناخته میشوند:
- روش سطحی: نیاز به حوضچه و کانال دارد و یا با ایجاد تغییراتی در بستر طبیعی رودخانه آب را به داخل سفره هدایت کرد
- روش تزریقی عمقی با چاه: روانابها مستقیم از طریق چاه ها و یا چاله های حفاری شده وارد سطح سفره آب زیرزمینی میشوند
به اعتقاد دکتر طباطبایی آبخوان داری که توسط پروفسور کوثر پیشنهاد شده و با روش لبه پخش شناخته میشود در این تقسیم بندی قرار نمی گیرد. در واقع در آبخوان داری پروفسور کوثر هدف آبیاری سیلابی بوده است که تاثیرات جنبی آن تغذیه آبخوان را نیز به دنبال داشته است. ایشان توضیح دادند چیزی که به اسم آبخوان داری میشناسیم لزوما تغذیه مصنوعی نیست. آبیاری سیلابی است و هر آبیاری میتواند اثرات جنبی تغذیه مصنوعی داشته باشد. در واقع روش تغذیه سطحی کانال هایی را ایجاد می کند که تزریق از آنها شکل میگیرد.
در انتخاب روشها برای تغذیه مصنوعی یک معیار واضح وجود دارد. اگر آبرفت ضخیم باشد و نفوذپذیری کم حتما باید روش چاهی استفاده شود. عمدتا آبرفتهایی که با آنها سر و کار داریم از این نوع هستند. در صورتیکه ضخامت آبرفت نازک و جنس آبرفت نفوذپذیر باشد از روشهای سطحی استفاده میشود.
در مکان یابی تغذیه مصنوعی همواره مخروطه افکنه ها را مد نظر قرار می دهیم. ما مخروطه افکنه هایی با نفوذ پذیری زیاد داریم. ولی در داخل این مخروطه افکنه ها لایه های نفوذ ناپذیری میتواند وجود داشته باشد که مانع نفوذ آب به طبقات پایین تر میشود. در واقع آب در برخورد با این لایه ها از حرکت ایستاده و به سمت جوانب حرکت می کند. و البته ممکن است حرکت عمودی آب در لایه های زمین بسیار طولانی شده و یا کلا از حرکت عمودی باز بماند. در رابطه با انتخاب معیارهای مکانی، بحث این است که سیلاب ها شدید و سریع اتفاق می افتند. از اینرو نیاز به گنجایش بسیار بالا داریم تا بتوانیم شرایط اولیه تزریق را فراهم کنیم. در واقع نیاز داریم تا ابتدا آب کافی را جمع کنیم تا در طول زمان به اعماق خاک نفوذ کند. این درحالی است که رسوبات بطور کلی میتوانند جریان عمودی آب در لایه های خاک را آهسته کرده و یا گاهی آن را کاملا مسدود نمایند.
به گفته دکتر طباطبایی در تغذیه مصنوعی باید به موارد مهمی توجه داشت: حتما باید لایه سطحی نفوذ پذیر باشد. علاوه بر این، لایه های عمقی ظرفیت نفوذ هدایت آب به اعماق را داشته باشند. هیچگونه مانعی در مسیر عمقی نفوذ آب وجود نداشته باشد و در نهایت آبی که تزریق میشود قابلیت برداشت داشته باشد. به گفته ایشان از اصول تغذیه مصنوعی این است آبی که تزریق میشود باید قابلیت برداشت در زمان مورد نیاز را نیز داشته باشد. اگر این برداشت صورت نگیرد سیستم شکست خورده است. کلا سیستم های موفق تغذیه مصنوعی سیستم هایی هستند که امکان برداشت آب تغذیه شده را در پایین دست دارند.
دکتر جهانگیر پرهمت عضو هیات علمیپژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری در ادامه این وبینار ارائه ای در خصوص “درسهایی از نتایج تحقیقات و بررسی تغذیه طبیعی و مصنوعی آبخوان ها و آبهای برگشتی” داشتند.
به گفته دکتر پرهمت، برآورد مولفه های بیلان خاک همواره با خطا همراه است. محاسبات بیلان مرسوم در حال حاضر دارای دو مولفه تقریبی است. یکی تغذیه آب زیرزمینی و دیگری آب برگشتی کشاورزی. این دو مولفه همیشه در محاسبات با درصدی خطا همراه هستند. آب برگشتی کشاورزی یکی از مولفه های اصلی تغذیه است که همواره بین 15 تا 30 درصد در نظر گرفته میشود. حال اینکه رقم 15 درصد و یا 30 درصد در محاسبات در نظر گرفته شود بستگی به این مساله دارد که در معادلات بیلان چه میزان آب کم بیاید. آن را عمدتا به حساب آب برگشتی میگذارند. مولفه دیگر که معمولا در محاسبات بیلان با خطا با آن برخورد میشود، تغذیه از بستر آبخوان است. این داده ها عموما در اختیار نیستند. البته داده های ورودی و خروجی جریان آب زیرزمینی در دست است ولی با خطای زیادی مواجه است. این مولفه ها مجموعا خطای معادله بیلان هستند.
در یکی از مطالعاتی انجام شده توسط دکتر پرهمت و همکاران شان، مطالعه اندازه گیری مولفه های بیلان در یک حوضه مرتفع انجام شده است. ایشان در ارائه خود در وبینار توضیح دادند که در حوضه های مرتفع بارش غالب برف است و مولفه های مربوطه به برف عبارتند از: میزان بارش برف، برف انباشته و یا میزان برفی که در سطح تجمع پیدا می کند، ذوب تدریجی برف، تبخیر از سطح برف، مقدار آبی که حاصل از ذوب برف است چه میزان در زمین نفوذ کرده و چه میزانی تبخیر میشود. معمولا این مولفه ها در شرایط حوضه های کوهستانی غالب هستند. در حوضه های غیر کوهستانی بارش به شکل باران است و مولفه های باران شرایط خود را دارد. بارش یا در زمین جاری میشود، یا تبخیر میشود و یا در خاک نفوذ می کند. ولی برف مدت ماندگاری در سطح زمین دارد و به تدریج تبدیل به یکی از مولفه های ذکر شده میگردد.
حوضه مطلعاتی کوهستانی انتخاب شده منطقه شکره در سپیدان استان فارس بوده است. این حوضه از ارتفاع 2800 متری شروع شده و تا 3500 متری ادامه می یابد. در قله این کوه دریاچه برف فیروز قرار دارد. این حوضه از منابع آهکی تشکیل شده و یک حوضه آهکی با مساحت 855 هکتار بوده و از سه زیر حوضه تشکیل شده است.
پارامترهای اندازه گیری شده مربوط به سال آبی 71-1370 بوده که بنا بر نیاز مطالعاتی، ایستگاه هواشناسی در ارتفاع 2810 متری در محدوده مطالعاتی نصب شده و پارامترهای کامل هواشناسی به جز تشعشعات در در طی یکسال در این ایستگاه جمع آوری شده است .
نتایج حاصله از مطالعه یکساله حوضه شکره نشان میدهد که در سه زیر حوضه محدوده درصد تبخیر از برف و تبخیر و تعرق واقعی 5.27 درصد از کل بارش سالانه بوده است. در این سال آبی میزان بارندگی در حوضه 1530 میلیمتر بوده است. براساس نتایج اعلام شده درصد رواناب در کل حوضه 25.3 درصد و درصد نفوذ 69.5 درصد بوده است.
دکتر پرهمت تاکید کردند که باید توجه داشته باشیم در قله حوضه که دریاچه برف فیرزو قرار دارد کل رواناب وارد دریاچه میشود، این میزان 25.3 درصد رواناب به صورت نفوذ جمعی و متمرکز وارد دریاچه شده و بدلیل کاستی بودن حوضه، وارد منابع آب زیرزمینی میشود. بنابراین اگر در مناطق کاستی گودال داشته باشیم، تمام بارندگی به جز تبخیر و تعرق وارد جریان آب زیرزمینی میشود و به شکل نفوذ برآورد می گردد .
در ادامه وبینار دکتر پرهمت نتایج مطالعات مربوط به اندازه گیری مولفه های بیلان آبی و آب برگشتی در دو مقیاس آزمایشگاهی و صحرایی را نیز ارائه دادند. در این مطالعه، مزرعه ای در موسسه بذر و نهال کرج برای بررسی داده های اندازه گیری شده براساس ویژگی های خاک، وضعیت آبرفت و میزان نوع کشت و میزان آبیاری تعیین شده و مطالعه بافت خاک در مقطع عمودی تا عمق 10 متری با حفر چاهک آزمایشی صورت گرفته است. این مدل فیزیکی در سه واحد مجزا با سطح مقطع 1.5 متر مربع در محیط آزمایشگاهی ساخته شد و سه نوع آبیاری غرقابی، قطره ای و بارانی روی این مدل ها در یکسال آبی با کاشت گندم مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در مزرعه نیز با مدل بارندگی و غرقابی مطالعه انجام شده است.
بطور کلی نتایج این مطالعه نشان داده است که آب برگشتی از از آبیاری غرقابی 17.82 درصد، از آبیاری قطره ای 0.14 درصد و از آبیاری بارانی 0.8 درصد بدست آمده است. از اینرو با توجه به محاسبات بیلان که عمدتا با آبیاری غرقابی و بین 15 تا 30 درصد در نظر گرفته میشود میتوان نتیجه گرفت که ارقام تخمینی آب برگشتی در محاسبات بیلان با خطای زیادی مواجه بوده و یکی از منابع خطا و عدمک قطعیت در برنامه ریزی های منابع آب است.
در ادامه دکتر حسین هاشمی استاد دانشگاه لوند سوئد، در خصوص “برآورد تغذیه مصنوعی از سامانه پخش سیلاب در برابر تغذیه از آبرفت رودخانه ای “توضیحاتی ارائه دادند. در مطالعه انجام شده توسط دکتر هاشمی دشت گربایگان در جنوب ایران با بارندگی 250 میلیمتر در سال مورد بررسی قرار گرفته است. هیدروگراف آب زیرزمینی دشت نشان میدهد که در دو دهه اخیر سطح سفره آب زیرزمینی دشت از روند نزولی مانند سایر نقاط کشور برخوردار است. مساحت دشت 6 هزار هکتار و تبخیر و تعرق در آن 3 متر در سال است. این میزان تبخیر و تعرق حدود 10 تا 12 برابر میزان بارندگی است. میزان بالای تبخیر و تعرق در این دشت گویای این مساله است که اگر به دنبال روش های احیا هستیم از روش های سطحی استفاده نکنیم. یعنی آب را در سطح زمین قرار ندهیم.
به گفته دکتر هاشمی، شش چاه مشاهده ای در منطقه وجود دارد و حدود 25 تا 30 سال داده مداوم ماهانه از این چاه ها برداشت شده است. داده ها نشان میدهد که میزان ورود آب به دشت با شروع دوره خشکسالی از روند نزولی برخوردار است. تعداد چاه های آب دشت تا پیش از سال 1390 تنها 16 چاه بوده که در سال در سال 96 به 120 چاه رسیده است. این نشان میدهد که تاثیر خشکسالی در منطقه باعث برداشت زیاد آب از آبهای زیرزمینی شده است. همچنین داده های برداشت شده از دشت نشان مدهد که از سال 97 میزان بارندگی کم شده و به نسبت برداشت آب از منابع آب زیرزمینی افزایش یافته است.
در مدلسازی انجام شده، کل تغذیه چه از طریق سیستم های پخش سیلاب و چه از طریق رودخانه با هم در نظر گرفته شده و میزان تغذیه آب زیرزمینی محاسبه شده است. داده ها نشان میدهد که در هر ماه از چند صد هزار تا 5 میلیون مترمکعب تغذیه سفره انجام شده است. این میزان تغذیه از هر دو سیستم بوده است. دکتر هاشمی گفت که در این مطالعه پاسخ به این سوال کلیدی مهم بوده است: آیا این تغذیه بیشتر از آبرفت رودخانه به شکل طبیعی بوده و یا از سیستم های پخش سیلاب بوده است؟
در مطالعه انجام شده سیستم پخش سیلاب به چند بخش تقسیم شده و آبرفت رودخانه نیز به صورت سیستم تغذیه مجزا در نظر گرفته شده است. نتایجی که بدست آمده است نشان میدهد که میزان تغذیه از طریق رودخانه نسبت بیشتری از تغذیه پخش سیلاب داشته است. سیستم پخش سیلاب بطور عمومی تا یک میلیون مترمکعب در هر واقعه سیلاب باعث تغذیه سفره آب زیرزمینی شده است. بطور مثال در سال 93 به میزان 3 میلیون مترمکعب در یک ماه از سیستم های پخش سیلاب تغذیه صورت گرفته است.
به گفته دکتر هاشمی نکته مهم در این مطالعه این است که تا سال 2007 که مطالعه ادامه داشته است داده ها نشان میدهد که سیستم های پخش سیلاب عمل می کردند و رسوب گذاری آن چنان تاثیر گذار نبوده است. در زمانی که بارندگی های سیل آسا در منطقه رخ داده است مانند سال 2005، سیستم پخش سیلاب نفوذ نداشته است چون بسیاری از سیستم ها بدلیل تخریب های به جای مانده از سیلاب های قبلی مسدود بوده. و حتی سیل سال 2005 تخریب هایی را نیز در پخش سیلاب به همراه داشت که امکان تغذیه آب زیرزمینی را میسر نساخت.
براساس نتیجه نهایی مطالعه، میتوان گفت در کل دوره مطالعه 59 درصد سیستم رودخانه و 41 درصد سیستم پخش سیلاب نقش در تغذیه آب زیرزمینی داشته است. دکتر هاشمی در ادامه ارائه خود توضیح دادند که با مدلسازی دیگری بر روی داده ها و حذف سیلاب های شدید با فرض اینکه اگر سیلاب های نرمالی در دشت اتفاق می افتاد، میزان تغذیه از سیستم پخش سیلاب به 80 درصد هم میتواند برسد. به نظر میرسد این فرضیه قابل دسترس است. با بهینه کردن سیستم های پخش سیلاب میتوان میزان تغذیه مصنوعی را افزایش داد. به اعتقاد دکتر هاشمی در هرحال ظرفیت رودخانه ظرفیت محدودی است. در واقع ظرفیت طبیعی رودخانه در تغذیه افزایش پیدا نمیکند ولی کار بر روی پخش سیلاب در زمان بارندگی های نرمال میتواند تغذیه مصنوعی را افزایش دهد.
مدلسازی دیگر انجام شده در دشت گربایگان توسط دکتر حسین هاشمی بر روی این موضوع بوده است که آیا سیستم های پخش سیلاب می توانند در آینده با توجه به تغییر اقلیم کمک کنند؟
این مدلسازی با چهار سناریوی مختلف مدیریتی منابع آب و دو سناریوی مختلف آب و هوایی انجام شده است. نتیجه این سناریوها نشان میدهد که اگر با مدیریت فعلی منابع آب و میزان برداشت پیش برویم تقریبا تا 10 سال آینده کل آب زیرزمینی در منطقه را از دست خواهیم داد. ولی اگر میزان پمپاژ را تا حد زیادی کاهش دهیم میتوانیم به یک روش برگشتی در آب زیرزمینی برسیم. و حتی اگر برداشت از آب زیرزمینی را به صفر برسانیم میتوانیم تغذیه را مثبت کنیم. البته این فرضیه آخر واقع بینانه نیست. داده های این سناریوی تغییر اقلیمی در دشت نشان میدهد که در آینده با توجه به تغییرات اقلیمی میزان نفوذ به آب زیرزمینی در حدود یک میلیون مترمکعب در ماه خواهد بود که بسیار کم است.
دکتر هاشمی در انتها در ارتباط با راه حل پیشنهادی برای تغذیه منابع آب زیرزمینی دشت گربایگان گفتند که اگر ترکیبی از افزایش گنجایش سامانه پخش سیلاب با کاهش میزان برداشت را طراحی کنیم میتوانیم برای تغذیه منابع آب زیرزمینی در آینده این دشت امیدوار باشیم.
