پژوهشگر

همکاران پژوهشگر

چکیده پژوهش

يکي از مشکلاتي که بشر در مناطق خشک و نيمه‌خشک با آن روبروست، کمبود نزولات جوي و به تبع آن کمبود آب مي‌باشد. امروزه موضوع مديريت بارش‌ها با استفاده از سامانه‌هاي سطوح آبگير از طرف مجامع علمي مختلف، به عنوان راهکاري براي افزايش بهره‌وري موثر از منابع آبي در مناطق خشک و نيمه‌خشک مورد توجه قرار گرفته است. اين پروژه با هدف بررسي تأثير به‌کارگيري تيمارهاي مختلف در بستر سامانه‌هاي سطوح آبگير جهت بهينه‌سازي توليد رواناب به مدت 5 سال در استان چهارمحال و بختياري به اجرا در آمده است. براي اين منظور تعداد 9 سامانه‌ي سطوح آبگير مستطيلي شکل به مساحت 12 مترمربع با سه تيمار عايق، جمع‌آوري سنگريزه و پوشش گياهي سطح سامانه و شاهد(پوشش طبيعي زمين) در 3 تکرار، بر روي دامنه‌اي با شيب متوسط 18 درصد احداث گرديد. در پايين دست هر سامانه، يک مخزن جهت جمع‌آوري و ذخيره رواناب‌ها تعبيه شد. اطلاعات بارش از طريق باران‌نگار و حجم آب جمع‌آوري شده در داخل هر مخزن، بعد از هر واقعه بارش به دقت اندازه‌گيري گرديد. نتايج نشان داد که تيمار عايق داراي بيشترين ميانگين توليد رواناب بوده است. تحليل آماري نتايج، حاکي از اختلاف کاملاً معني‌دار تيمارها مي‌باشد(01/0P<). تحليل نتايج محاسبه ضريب رواناب نشان داد که ميانگين ضريب رواناب در تيمار عايق، 4/66 درصد و در تيمارهاي جمع‌آوري پوشش‌گياهي و شاهد به ترتيب 3/9 و 8/2 درصد بوده است. از ديگر نتايج اين تحقيق مي‌توان به تأثير سطوح عايق در توليد رواناب از بارش‌هاي با مقدار کم اشاره نمود. اين موضوع با توجه به فراواني وقايع بارندگي با مقادير کمتر از 5 ميليمتر در مناطق نيمه‌خشک، لزوم استفاده از سطوح عايق را ضروري‌تر مي‌سازد. بنابراين مي‌توان نتيجه گرفت که در مناطق مستعد در اقليم خشک و نيمه‌خشک، به‌کارگيري پوشش عايق(پلاستيک و سنگريزه) در سامانه‌‌هاي سطوح آبگير، عملکرد قابل قبولي در فرآيند بارش- رواناب از خود نشان مي‌دهد و براي جمع‌آوري آب باران مورد توصيه است.

خلاصه نتایج حاصله

متوسط بارندگي سالانه در محل اجراي اين تحقيق تا زمان شروع اين پروژه 320 ميليمتر بوده است، هرچند طي چند سال اخير به علت خشکسالي‌هاي پي‌درپي، اين مقدار به 285 ميليمتر کاهش يافته است. نتايج نشان مي‌دهد که فصول پاييز و زمستان جمعاً به ميزان 77 درصد و فصول بهار و تابستان جمعاً 23 درصد از بارش سالانه را به خود اختصاص داده‌اند. بنابراين با در نظر گرفتن دوران خواب درختان در فصول پربارش، در استفاده از سامانه‌هاي سطوح آبگير باران جهت کشت درختان مثمر، نياز به ذخيره‌سازی رواناب در فصول پربارش و استفاده از آن در زمان رشد و نمو درختان کاملاً ضروري مي‌باشد. بنابراين افزايش مقدار و شدت بارندگي نقش اساسي در افزايش توليد رواناب در تيمارهاي مختلف سامانه‌هاي سطوح آبگير داشته است. در هر بارش بيشترين مقدار رواناب در تيمار عايق و کمترين آن در تيمار شاهد(زمين طبيعي)، استحصال شده است. نتايج تجزيه و تحليل بارش‌هاي روزانه در منطقه نشان مي‌دهد که با افزايش عمق بارش‌هاي روزانه، مقدار فراواني آن‌ها کاهش مي‌يابد به ‌طوري که فقط 1 درصد فراواني بارش‌هاي روزانه مربوط به بارش‌هاي بيشتر از 25 ميليمتر مي‌باشد. از طرف ديگر بارش‌هاي کمتر از 5 ميلي‌متر، تنها در سطوح عايق منجر به توليد رواناب شده است. اين امر تأثير قابل توجه سطوح عايق را در ايجاد رواناب از بارش‌هايي با عمق کم نشان مي‌دهد. وقوع بارش با عمق و شدت کم در سطوح طبيعي عمدتاً جذب خاک شده و توليد رواناب آن حداقل مي‌باشد. يعني سطوح طبيعي زمين بسته به بافت خاک آن، بخشي از بارندگي را در خود ذخيره مي‌کند، نظير آن چه در مدل‌هاي بارش- رواناب نظير SCS براي آستانه توليد رواناب در نظر گرفته شده است. لذا يکي از مزيت‌هاي به کارگيري سطوح عايق را مي‌توان در توليد رواناب در بارش‌هاي حداقل برشمرد. اين موضوع با توجه به فراواني وقايع بارندگي با مقادير کمتر از 5 ميليمتر در مناطق خشک و نيمه‌خشک، لزوم استفاده از سطوح عايق در استحصال آب باران در اين مناطق را ضروري‌تر مي‌سازد. نتايج نشان داد که حدود 70 درصد فراواني بارش‌هاي روزانه، مربوط به بارش‌هاي کمتر از 5 ميليمتر مي‌باشد. بنابراين در بسياري از مناطق خشک و نيمه‌خشک مي‌توان با استحصال آب از بارش‌هاي با عمق کم و ذخيره آن در محل مناسب، رطوبت مورد نياز درختان را در زمان دلخواه در محل استقرار آن‌ها مهيا نمود. نتايج معادلات رگرسيون خطي بين ميزان رواناب و مقدار بارندگي نشان مي‌دهد که حد آستانه شروع رواناب براي سطوح عايق، جمع‌آوري پوشش‌سطحي و پوشش‌طبيعي به ترتيب نيازمند بارش‌هايي با مقادير 2/1، 9/4 و 7 ميليمتر است. به عبارت ديگر بارش‌هايي با مقادير کمتر از حد ذکر شده در هر يک از تيمارهاي مورد بررسي، توليد رواناب نخواهد کرد. همچنين تحقيقات انجام شده در زمينه قابليت‌سنجي سامانه‌هاي جمع‌آوري آب باران براي ايجاد پوشش‌گياهي در استان زنجان نشان مي‌دهد که حد آستانه بارندگي براي شروع رواناب در سطوح عايق، نيمه عايق و طبيعي به ترتيب برابر 1/2، 3 و 5 ميليمتر مي‌باشد. نتايج تجزيه واريانس داده‌هاي رواناب در تيمارهاي مختلف نشان مي‌دهد که بين مقادير رواناب در تيمارهاي مختلف، تفاوت کاملاً معني‌داري وجود دارد( 01/0P<). نتايج آزمون مقايسه تفاوت بين تيمارها حاکي از آن است که ميانگين سطوح مختلف تيمار، داراي اختلاف کاملاً معني‌داري با هم هستند(01/0P<). کمترين ميزان رواناب در تيمار شاهد(زمين دست نخورده) مشاهده شده است. تيمار جمع‌آوري پوشش‌سطحي منجر به افزايش نسبي رواناب شده به طوري که ميانگين رواناب توليد شده در اين تيمار، به 6/3 برابر ميزان شاهد رسيده است. تيمار عايق بيشترين ميانگين رواناب را نشان داده به طوري که ميانگين رواناب در اين تيمار، 6/6 برابر تيمار جمع‌آوري پوشش‌گياهي و 24 برابر تيمار شاهد(زمين دست نخورده) مي‌باشد. به عبارت ديگر عايق نمودن سطح سامانه با پوشش پلاستيک و سنگريزه، به طور قابل ملاحظه‌اي ميزان توليد رواناب را افزايش داده است. نتايج بررسي ميزان گل‌آلودگي در رواناب‌هاي استحصال شده نشان مي‌دهد که ميانگين گل‌آلودگي تيمار جمع‌آوري پوشش‌گياهي(زمين لخت)، 4/4 گرم در ليتر مي‌باشد. حداکثر ميزان گل‌آلودگي در اين تيمار برابر 8/8 گرم در ليتر است. اين در حالي است که ميانگين گل‌آلودگي در رواناب تيمار عايق فقط 07/0 گرم در ليتر بوده و رواناب استحصال شده از اين تيمار از شفافيت و کيفيت خوبي برخوردار مي‌باشد. در واقع ميزان گل‌آلودگي تيمار جمع‌آوري پوشش‌گياهي، به طور متوسط 63 برابر گل‌آلودگي رواناب تيمار عايق مي‌باشد. بنابراين تيمار زمين لخت(جمع‌آوري پوشش‌گياهي و سنگريزه سطحي) علاوه بر کم بودن ضريب رواناب در آن، مشکل فرسايش خاک و ايجاد رسوب نيز دارد. به منظور برآورد دقيق ميزان رواناب قابل استحصال از هر مترمربع سطح عايق و يا سطح لخت(جمع‌آوري پوشش گياهي) جهت برنامه‌ريزي براي کشت درختان مثمر، شرب دام و يا استفاده‌هاي ديگر، ضريب رواناب براي هر يک از سامانه‌هاي سطوح آبگير با تيمارهاي مختلف محاسبه شد. نتايج نشان داد که ميانگين ضريب رواناب در تيمارهاي شاهد(زمين دست نخورده)، جمع‌آوري پوشش‌گياهي و سنگريزه سطح سامانه و تيمار عايق(پلاستيک و سنگريزه) در طي بارش‌هاي مورد بررسي، به ترتيب 8/2 ، 3/9 و 4/66 درصد مي‌باشد. اين امر حکايت از آن دارد که پوشش‌گياهي و خار و خاشاک موجود در سطح سامانه، داراي نقش قابل توجهي در کاهش ضريب رواناب بوده و تنها حذف آن از سطح سامانه، ضريب رواناب را بيش از 3 برابر افزايش داده است. اين در حالي است که ميانگين ضريب رواناب در تيمار عايق، 4/66 درصد محاسبه شده است. به عبارت ديگر از هر مترمربع سطح عايق در منطقه‌اي با ميانگين بارش سالانه محل تحقيق(320 ميليمتر)، مي‌توان 5/212 ليتر آب استحصال نمود. به بيان ديگر از هر هکتار سطح عايق(پلاستيک و سنگريزه) مي‌توان 2125 مترمکعب آب جمع‌آوري نمود. مطالعات انجام شده در زمينه نياز خالص آب آبياري بادام در منطقه نشان مي‌دهد که با توجه به راندمان آبياري، آب مصرفي بادام در منطقه در حدود 5637 متر مكعب در هكتار در سال مي‌باشد(حقيقت، 1378). در اين صورت اگر فقط 75 درصد از خاک چاله نهال خيس شود، نياز خالص آب آبياري بادام به 4439 مترمکعب در هکتار کاهش مي‌يابد(حقيقت، 1378). با فرض کاشت 400 اصله درخت بادام در هر هکتار(عرف منطقه)، هر درخت بادام 11 مترمکعب در سال نياز آبي دارد(شرايط آبياري کامل). بنابراين از هر هکتار سطح عايق(پوشش پلاستيک و سنگريزه) مي‌توان آب مورد نياز 193 اصله درخت بادام(تقريباً نيم هکتار) را جهت آبياري کامل فراهم نمود. نظر به اين که استفاده از سامانه‌هاي سطوح آبگير باران جهت کشت درختان مثمر، بيشتر براي شرايط ديم توصيه مي‌گردد و در اين شرايط بايد فقط به آبياري تکميلي در مواقع بحراني اکتفا نمود، لذا بر اساس نتايج تحقيقات انجام شده در زمينه بررسي تأثير به‌كارگيري سامانه‌هاي سطوح آبگير مديريت شده در افزايش توليدات گياهي(تحقيقات مجري)، مي‌توان مجموعاً در 7 نوبت آبياري تکميلي در سال، به هر درخت بادام 350 ليتر آب به صورت آبياري اختصاص داد. در اين صورت ميزان آب مورد نياز براي هر هکتار باغ بادام ديم، 140 مترمکعب در سال مي‌باشد(بر اساس400 اصله درخت). به عبارت ديگر رواناب حاصل از هر هکتار سطح عايق(پلاستيک و سنگريزه) در منطقه‌اي با ميانگين بارش سالانه محل تحقيق(320 ميليمتر)، مي‌تواند آب مورد نياز 15 هکتار باغ بادام ديم همراه با آبياري تکميلي را فراهم نمايد. مطالب بيان شده بر نقش قابل توجه سامانه‌هاي سطوح آبگير باران به ويژه سامانه عايق در استحصال آب باران تأکيد دارد. نتايج تحقيقات انجام شده در زمينه‌ي ابداع سامانه‌هاي جمع‌آوري باران در مناطق مورد نياز به آب بدون اتکاء به منابع آب سطحي و زيرزميني و تنها با استفاده از نزولات جوي، حکايت از تأئيد يافته‌هاي تحقيق حاضر دارد.

فایل های پژوهش