چالشهای آب در عصر كنونی

 

چالشهای آب در عصر كنونی

بخش عمده منابع آب كره زمین دارای كیفیت پایین (شور) بوده و تنها 5/2 درصد آبهای موجود شیرین می‌باشد كه حدود 97 درصد آن را یخ‌ها و برفهای دائمی و آبهای زیرزمینی فسیلی تشكیل می‌دهد و تنها 3 درصد از 5/2 درصد، آبهای تجدیدپذیر در چرخه بارش و تبخیر را تشكیل می‌دهد كه آن نیز از نظر مكانی و زمانی با نیازها مطابقت ندارد. بر اساس گزارشات اعلام شده، در سال 1950 تعداد 12 كشور با حدود 20 میلیون نفر جمعیت و در سال 1990 تعداد 26 كشور با جمعیت 300 میلیون نفر با كمبود آب مواجه بوده‌اند و پیش‌بینی می‌شود در سال 2025 تعداد 65 كشور با جمعیت حدود 7 میلیارد نفر با كمبود آب مواجه شوند. كمبود آب آشامیدنی از یك سو و نیاز روزافزون به غذا، از سوی دیگر، منابع آب موجود در كره زمین را با بحران جدی و خطرناك مواجه خواهد كرد. 

 فشار بر منابع آب محدود دنیا در حال افزایش است. همراه با انتقال آب رودخانه‌ها به سمت شهرها و مزارع كشاورزی، دریاچه‌ها و تالابها در حال خشكیدن و كوچكتر شدن هستند، كشاورزان برای تامین غذای جمعیت رو به افزون، مجبور به برداشت بیش از حد از آبهای زیرزمینی هستند، راندمان آبیاری پایین است، بین كشاورزان و شهرنشینان اختلاف و تنازع بر سر آب وجود دارد، آلودگی آبها همواره موجبات نگرانی دولتها و مردم را فراهم می‌آورد. لذا برای برآوردن نیازهای رو به افزایش به جای اینكه فقط بر احداث سدهای عظیم و سیستمهای بزرگ انتقال آب، با تمام عواقب مخرب زیست‌محیطی، بهداشتی و اجتماعی تمركز كرد لازم است كه رویكرد در مورد كل مساله آب تجدید نظر شود. افزایش راندمان و آلوده نكردن منابع می‌تواند انتخاب اول باشد و فاضلاب به جای اینكه به عنوان یك دردسری كه باید از آن خلاص شد نگریسته شود به عنوان منبعی سودمند و بارآور دیده شود. 

 آب هم اكنون به صورت یك منبع استراتژیك و  محدود‌كننده برای توسعة اقتصادی و اجتماعی در آمده است (بخصوص در خاور میانه) كه می‌تواند منجر به جنگ شود [1] لذا اخلاق جدید آبی شرط لازم امنیت ملی و صلح در این جهان بسته و محدود می‌باشد. در گزارش سازمان ملل آمده كه: «وفور یا كمیابی‌ آب‌ می‌تواند به‌ معنای‌ سعادت‌ یا فقر، زندگی‌ یا مرگ‌ و حتی‌ عامل‌ بروز جنگ‌ باشد. اغلب‌ كشورها مسائل‌ نگران‌ كنندة‌ زیادی‌ در ارتباط‌ با كمیت‌ و كیفیت‌ منابع‌ آب‌ خود دارند و كشورهای‌ بسیاری‌ از پیامدهای‌ آلودگی‌ آبهای‌ ساحلی‌ خود نگرانند. محدودیتهای‌ تأمین آب‌ جدید در حال‌ افزایش‌ است‌ و با خشكسالی‌ها ، تهی‌ شدن‌ منابع آبهای‌ زیرزمینی‌ و تخریب‌ منابع‌ جنگلی‌ تشدید می‌شوند. این‌ در حالی‌ است‌ كه‌ نیاز به‌ آب‌ برای‌ مصارف‌ كشاورزی‌، تولید انرژی‌، تولیدات‌ صنعتی‌ و مصارف‌ شهری‌ به‌ سرعت در حال‌ افزایش‌ است».

در كنفرانس آب و محیط زیست كه در سال 1992 در شهر ریودوژانیرو برزیل برگزار شد اختصاص یك روز از سال به نام «روز جهانی آب» تصویب شد و با تایید نهایی این موضوع در سازمان ملل متحد و نظر به اهمیت آن و مسایل مربوط به آن روز 22 مارس (دوم فروردین) هر سال به نام روز جهانی آب نام‌گذاری و به كشورهای جهان ابلاغ شد. در ایران نیز با تصویب این نام‌گذاری توسط شورای فرهنگ عمومی كشور در سال 1372 و ثبت آن در تقویم جمهوری اسلامی ایران، معاونت امور آب وزارت نیرو به عنوان مرجع ملی برنامه‌های این روز در ایران شناخته شد. از سال 1994 تا 2005 روزهای جهانی آب به ترتیب به نامهای:

 

مدیریت اسید شویی در سیستمهای آبیاری قطره ای

 

مدیریت اسید شویی در سیستمهای آبیاری قطره ای

 

نويسنده : فرزين نجفي پور

امروزه با توجه به بحثهای جدی شکل گرفته در زمینه توسعه روشهای آبیاری نوین به منظور استفاده بهینه و موثر از منابع آبی و مقابله با محدودیتهای آبی بوجود آمده در دنیا، موضوع مدیریت و نگهداری این نوع سیستمها نیز مطرح می شود. اعمال صحیح این نوع مدیریت در تداوم بکار گیری این نوع سیستمها و حفاظت از منابع آبی نسبت مستقیم داشته و فرهنگ گسترش صحیح این نوع سیستمها را بهمراه خواهد داشت.
عدم رعایت رفتار صحیح در نگهداری و بهره برداری از این سیستمها عواقب ناگواری در بسیاری از مناطق دنیا بهمراه داشته به طوری که علی رقم سرمایه گذاریهای سنگین در این بخش نه تنها فرهنگ استفاده و گسترش بکارگیری سیستمهای آبیاری رشدی نشان نداده بلکه تاثیر منفی در اذهان و تفکرکشاورزان آن مناطق را بهمراه داشته است.
از این رو متن حاضر قدمی است هر چند کوچک در شناساندن رفتار های عملی در نحوه نگهداری و مدیریت بهره برداری از اینگونه سیستمها. در متن حاضر نخست به مدیریت اسید شویی به منظور پیشگیری از انسداد اجزای سیستمهای آبیاری قطره ای پرداخته شده است، امید است در آینده نزدیک به دیگر ارکان مدیریت بهره برداری و نگهداری سیستمهای آبیاری تحت فشار پرداخته شود.
اسید شویی
اسید در سیستمهای آبیاری به منظور شستشوی رسوبات تثبیت شده درون لوله ها و قطره چکانها که ناشی از مواد شیمیایی محلول در آب آبیاری می باشد کاربردهای فراوانی دارد. این نوع رسوبات یا از آب آبیاری ناشی شده(به دلیل وجود بی کربنات و کربنات کلسیم به میزان بالاتر از حد مجاز 200 ppm ) و یا به دلیل بکار گیری و تزریق کودهای محلول نا مرغوب در آب آبیاری بوجود می آید. جهت تزریق کود به درون سیستم آبیاری می بایست از کودهای اسیدی که خود به دلیل داشتن pH بسیار پایین موجب نگهداری مناسب سیستم می شوند استفاده نمود.
البته از اسید علاوه بر بر طرف نمودن انسداد در قطره چکانها ، جهت ارتقای مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک مزرعه نیز استفاده می گردد که در این مورد پس از آزمایش خاک با کارشناس خاکشناسی خبره می بایست مشورت شود.
نحوه اسید شویی
جهت اجرای موثر اسید شویی می بایست pH آب آبیاری هنگام کار در سیستم بین 2 الی 3 پایین آورده شود در این حالت آب آبیاری قادر خواهد بود ذرات رسوب درون قطره چکانها و لوله ها را حل کرده و به بیرون هدایت کند.
همگام تزریق اسید دقت شود به ریشه های حساس گیاهان صدمه ای وارد نشود. در صورت رعایت موارد زیر میزان خسارت احتمالی به ریشه گیاهان به حداقل خواهد رسید:
1- قبل از تزریق اسید با آبیاری میزان آب موجود در خاک را به ظرفیت مزرعه برسانید(در این حالت اسید به محض ورود به خاک رقیق شده و میزان خسارت به حداقل می رسد)
2- مدت تزریق اسید در شبکه به دقت محاسبه شود.
3- پس از تزریق اسید به شبکه سیستم به مدت حداقل 1 ساعت به حالت خاموش در آید تا اسید به صورت کامل رسوبات را حل نماید. با انجام این عمل خاصیت اسیدیته محلول خروجی نیز
کاهش می یابد.
4- پس از خروج اسید از سیستم، شبکه حداقل برابر مدت تزریق اسید با آب شستشو داده شود.
5- جهت اطمینان بیشتر از خروج اسید از محیط رشد ریشه بهتر است به مدت 2 ساعت خاک زراعی تحت آبیاری قطره ای قرارگیرد.
توجه نمایید در هنگام کار با انواع اسید تمامی نکات ایمنی لازم در هنگام بکار گیری و تزریق آن را رعایت نموده و هنگام رقیق نمودن اسید همواره اسید را به آب اضافه نمایید. از آنجایی که برخی از فلزات مانند آهن در برابر اسید مقاوم نیستند بنابر این قبل از تزریق اسید به درون سیستم از جنس کلیه قطعات نصب شده بر روی سیستم خود آگاه شوید. لوازم ساخته شده از جنس پلی اتیلن و پی وی سی معمولا در برابر اسید مقاوم هستند.
اسیدهای مناسب جهت شستشوی سیستم به شرح زیر می باشد:
- اسید هیدروکلریک
- اسید سولفوریک
- اسید فسفریک

محاسبه زمان تزریق اسید درون سیستم
جهت تزریق اسید درون سیستم می بایست اسید درون کل سیستم نفوذ کرده و کل بخشهای آن را از رسوب شستشو دهد. به همین دلیل باید اطلاعاتی نظیر فاصله محل تزریق تا دورترین عضوسیستم (L) و حداقل سرعت حرکت آب درون لوله آبیاری (V) دراختیار باشد.
با داشتن اطلاعات فوق و با استفاده از فرمول زیر می توانزمان مناسب جهت تزریق اسید به درون سیستم را به نحوی که اثر حل کنندگی اسید در کل سیستم بروز کند بدست می آید:
T=L / V
که در آن: v حداقل سرعت آب درون لوله بر حسب متر بر ثانیه (m/s) ، L فاصله محل تزریق از دورترین خروجی دریپر بر حسب متر (m) و T زمان لازم جهت تزریق اسید درون سیستم
بر حسب ثانیه (s) می باشد.
بدین ترتیب با تزریق اسید در مدت زمان بدست آمده مطمئن خواهیم بود که اسید به تمام بخشهای سیستم راه یافته است.

نحوه کالیبره کردن اسید در آب آبیاری(نسبت اسید موردنیاز در آب)
جهت برآورد نسبت اسید مورد نیاز درآب آبیاری می بایست جهت هر ایستگاه آزمایش جداگانه ای صورت داد. مثال زیر اقدامات لازم جهت انجام آزمایش فوق را تشریح می کند:
آب آبیاری چاهی دارای pH 7.5 می باشد، pH مورد نیاز جهت شستشو معمولا 2 الی 3 می باشد. جهت انجام آزمایش ظرف 10لیتری از آب آبیاری را آماده کرده و با کاغذ مخصوص pH متر، pH آن را اندازه می گیریم (pH=7.5) . در مراحل مختلف و در هر مرحله 1 میلیلیتر از اسید مورد نظر را به ظرف اضافه
کرده و مجددا pH را اندازه میگیریم تا pH مورد نظر به عدد 2 نزدیک شود. در این آزمایش برای 10 لیتر آب 6 میلیلیتر اسید مصرف شد تا pH به عدد 2 برسد. بنابراین نسبت اسید مورد نیاز 600 میلیلیتر به ازای هر 1000 لیتر می باشد.

محاسبه دبی تزریق اسید درون سیستم
با داشتن اطلاعاتی نظیر دبی کل سیستم Q برحسب متر مکعب در ساعت (m3/h) و نسبت اسید مورد نیازR بر حسب میلیلیتر در متر مکعب (ml/m3) می توان میزان دبی مورد نیاز جهت تزریق اسید I بر حسب میلیلیتر در ساعت (ml/h) را مشخص نمود:
I = R . Q
میزان کل اسید مورد نیاز جهت تزریق با استفاده از زمان مورد نیاز بدست آمده از محاسبات پیشین بدست خواهد آمد.
مثال: در سیستم آبیاری مزرعه ای 30 دقیقه زمان لازم است تا آب به دورترین نقطه سیستم برسد. دبی کل سیستم 31 مترمکعب در ساعت و بر اساس آزمایش فوق غلظت اسید مورد نیاز درون سیستم 600 میلیلیتر در متر مکعب می باشد. میزان دبی تزریق اسید به سیستم چه میزان است ؟
I = R . Q , I= 31 . 600 , I = 18,600 ml/h ,
I=18.6 lt/h
بنابراین دبی تزریق اسید می بایست برابر 18.6 لیتر در ساعت باشد و این عمل به مدت 30 دقیقه ادامه داشته باشد. پس میزان کل اسید مورد نیاز ما 9.3 لیتر می باشد.

لوازم مورد نیاز جهت اسید شویی
جهت تزریق اسید به درون سیستم آبیاری همان لوازمی بکار میرود که در هنگام تزریق کود از آنها استفاده می شود مکانیزم سیستمهای آبیاری قطره ای به صورتی است که با راندمان بالای 85 در صد آب مورد نیاز تبخیر و تعرق گیاه را به محیط رشد ریشه ها می رساند همین امر و همچنین ارزش بالای کودهای مورد نیاز گیاه موجب گشته تا از سالها پیش متخصصین تغزیه گیاه به فکر رساندن عناصر غذایی مورد نیاز گیاه به همین شیوه با راندمان بالا باشند(Fertigation). راههایی که تا کنون جهت تزریق کود و اسید در سیستمهای
آبیاری بکار گرفته شده متنوع می باشد. یکی از بصرفه ترین و موثر ترین این شیوه ها استفاده از ونتوری تزریق کننده (Mazzei Injector) می باشد که با راندمان بسیار بالا و با غلظت کاملا یکنواخت محلول کود را به درون سیستم هدایت می کند. مسئله مهمی که در این پروسه هنگام تزریق کود جلوه می کند درصد حلالیت کود، درجه اشباع و pH آن می باشد.
متاسفانه بکارگیری کودهایی با کیفیت بسیار نازل باعث بروز خساراتی جبران ناپذیر به سیستم آبیاری می شوند. در این
زمینه و قبل از تهیه کود جهت تزریق بدرون سیستم آبیاری می بایست با کارشناسان مربوطه مشورت شود. اخیرا کودهای UNEC علاوه بر تامین نیاز غذایی گیاهان، با پایین آوردن pH آب آبیاری در حد 4-3 باعث عدم رسوب گذاری املاح محلول در آب گشته و علاوه بر آن بتدریج با عث شستشوی رسوبات پیشین نیز
می گردند. این نوع کودها در حال حاضر بسیار مطرح بوده و هر سال استفاده کنندگان از سیستمهای آبیاری مخصوصا سیستمهای قطره ای را به خود جلب می کند.

 

 

تعيين حجم مفيد مخازن آب تصفيه شده زميني

 

نحوه تعيين حجم مفيد مخازن آب تصفيه شده زميني

حجم مفيد مخازن شامل سه قسمت زير مي باشد:

الف) حجم مورد نياز براي جبران نوسانات ساعتي

ب) حجم مورد نياز براي تامين نيازهاي آتش نشاني

ج) حجم مورد نياز براي تامين آب در مواقعي كه آب ورودي به مخازن قطع مي شود (در اثر شكستگي و صدمات وارده به مجاري و خطوط آبرساني يا از كار افتادن تلمبه ها و انجام تعميرات و غيره).

الف) حجم مورد نياز براي جبران نوسانات ساعتي مصرف (حجم متعادل كننده)

مخازن آب بايستي قادر باشند آب مورد نياز شهر در ساعات حداكثر مصرف را تامين نمايد.حجم مورد نياز براي اين منظور بايستي با اندازه گيريهاي لازم و ترسيم منحني تغييرات روزانه مصرف تعيين گردد. در صورتي كه ترسيم منحني تغييرات مصرف امكان پذير نباشد لازم است با استفاده از تغييرات مصرف در شهرهايي با شرايط مشابه ، حجم مورد نياز را محاسبه نمود. در صورتي كه تغذيه مخزن با دبي ثابت انجام گيرد حجم مورد نياز فوق برابر 15- 25 درصد حداكثر مصرف روزانه شبكه مربوطه (با توجه به جمعيت و نحوه مصرف) توصيه مي شود. در صورتي كه تغذيه مخزن با دبي ثابت انجام نشود ، اين حجم مطابق شرايط پمپاژ تعيين خواهد شد.

ب) حجم مورد نياز براي تامين مصارف آتش نشاني

ج) حجم مورد نياز براي تامين آب در صورت از كار افتادن تاسيسات آبرساني قبل از مخازن ، اين حجم بايستي قادر باشد در صورت قطع شدن جريان آب ورودي به مخازن ، آب مورد نياز شبكه مربوطه را تامين نمايد.

عواملي كه موجب افزايش اين حجم مي گردد به شرح زير مي باشند:

-      منحصر بفرد بودن منبع تامين آب

-      منحصر بفرد بودن خط آبرساني و طول زياد اين خط

-      سختي دسترسي به خط آبرساني يا محل تامين آب

-  احتمال زياد قطع برق و نداشتن سيستم برق اضطراري در مواردي كه از پمپ استفاده مي شود.

-      محدوديت امكانات و اجراي تعميرات سريع خطوط و يا ساير تاسيسات آبرساني

-      ميزان آسيب پذيري تاسيسات آبرساني.

حجم مورد نياز براي اين مورد با توجه به عوامل فوق الذكر تعيين مي گردد و به صورت ميزان اين اضافه حجم نبايستي از 10 درصد حداكثر مصرف روزانه شبكه مربوطه در پايان دوره طرح كمتر باشد.