شبکه های آبیاری و زهکشی و مسائل مربوطه

امروزه با رشد روزافزون جمعیت و افزایش هر چه بیشتر تقاضا برای محصولات غذایی، تولید پایدار در اراضی کشاورزی مورد توجه ویژه قرار گرفته است . به منظور استفاده بهتر از منابع محدود آب شیرین و زمین و همچنین غلبه بر رقابتی که در استفاده از این منابع در سراسر دنیا مخصوصا ایران بوجود آمده، لزوم بهبود کشت آبی از اهمیت خاصی برخوردار گردیده است. این در حالی است که هنوز پاسخ این سوال مهم که "کشاورزی فاریاب در مقابل منابع محدود آب و خاک چگونه عمل میکند؟" بطور قانع کنند ه ای پیدا نشده است. از آنجا که پارامترهای زیادی از جمله طراحی سازه ها، عوامل مدیریتی، شرایط آب و هوایی ، مسائل اقتصادی-اجتماعی و ... در میزان عملکرد کشاورزی موثر می باشند، روش مقایسه عملکرد شبکه های مختلف آبیاری با مشکل مواجه شده است.

 

1-1- شاخص های اصلی نظام بهره برداری آب و خاک و اثرات آن

 

در حال حاضر مشخصه های اصلی نظام بهره برداری از منابع آب وخاک در کشور به شرح زیر می باشد:

 

     عدم تضمین پایداری منابع آب و خاک کشاورزی به ویژه در جوار شهرها و تبدیل کاربری آنها به نفع بخش های دیگر.

    حاکمیت نظام خرده مالکی بر بخش اعظم اراضی با متوسط مالکیت 7 هکتار و تقسیم اراضی کشور به حدود 15 میلیون قطعه زراعی با متوسط مساحت هر قطعه معادل 1.3 هکتار

    بروز نامنظمی تدریجی و بدشکلی های مختلف در قطعات زراعی بعلت تفاوت در خصوصیات خاک ها و تقسیم دائمی اراضی ناشی از ارث بری

    حاکمیت مدیریت عرضه در طرح های منابع آب

    فقدان نگرش جامع و سیستمیک در مطالعه و اجرای طرح های توسعه آب کشاورزی از محل تأمین تا مصرف و تقسیم طرح ها به اجزاء تأمین آب ، شبکه های اصلی آبیاری و زهکشی ، شبکه های فرعی آبیاری و زهکشی ، تجهیز و نوسازی اراضی ، سیستم های آبیاری داخل مزرعه و محول نمودن وظایف هر قسمت به متولیان ودستگاه های اجرائی مختلف

    استفاده بیش از ظرفیت و پتانسیل منابع آب زیرزمینی در مناطقی که پتانسیل آب زیرزمینی دارند

    حاکمیت روش های آبیاری ثقلی به ویژه غرقابی در 90 درصد اراضی آبی کشور

 

    شکل گیری نظام بهره بردای نامناسب و ناکارآمد از منابع آب و خاک

 

ویژگی های فوق الاشاره آثار زیانباری به شرح زیر را موجب گردیده است:

 

    تحقق نیافتن اهداف توسعه کشاورزی پیش بینی شده در مرحله مطالعات به دلیل عدم اجرای کامل طرح های توسعه آب و آبیاری

    بروز مسائل و معضلات اجتماعی ، اقتصادی وزیست محیطی حین ساخت و دوران بهره برداری و نگهداری در طرح های توسعه منابع آب

    نامطلوب بودن مدیریت آب و آبیاری و راندمان پائین آبیاری

    فراهم نبودن امکانات مدیریت بهینه تنظیم و توزیع آب از طریق کنترل حجمی آب تحویلی به مزراع

    فراهم نبودن امکانات تخلیه آب مازاد آبیاری و تخریب اراضی کشاورزی به لحاظ زه دار شدن و شوری آنها

    عدم امکان استفاده کامل و مؤثر از نهاده های تولید و عدم امکان مکانیزه کردن کشت ، اتلاف نیروی کار و انواع انرژی و سایر نهاده ها

    عدم امکان دستیابی به تولید بهینه محصولات کشاورزی

    افزایش دائمی هزینه ها و کاهش درآمد زارعین و نابودی روستاها

    نابودی و تخریب دائمی منابع آب وخاک به لحاظ کمی و کیفی و بروز آلودگی های زیست محیطی

 

1-2- اثر احداث شبکه های آبیاری و زهکشی در فاز بهره برداری

 

اثر بر کمیت آبهای زیرزمینی

 

با بهره برداری از شبکه های آبیاری و زهکشی و افزایش مصرف آب کشاورزی، مازاد آب مصرفی سبب افزایش کمیت آبهای زیرزمینی می گردد.

 

 خیز سفره های آب زیرزمینی

 

در دراز مدت یکی از مسایلی که اغلب در محدوده شبکه های آبیاری رخ می دهد، خیز سطح سفره آب زیرزمینی   می باشد.

 

 پایین بودن راندمان آبیاری راندمان کمتر از 20 تا 30 درصد در بعضی مناطق از عوامل اصلی بالا آمدن سطح آب زیرزمینی در محدوده شبکه های آبیاری است. ضعیف بودن سیستم توزیع آب آبیاری، ضعف مدیریت سیستم اصلی آبیاری و قدیمی بودن عملیات آبیاری در مزارع ، عوامل اصلی پایین بودن راندمان آبیاری می باشند . خیز آب زیرزمینی در شرایط عمل صعود مویینه موجب تبخیر از سطح سفره و باقی ماندن نمک در لایه های بالایی خاک می گردد . این مسئله در نواحی خشک و نیمه خشک با وجود محدودیت شوری خاک، باید بطور ویژه مورد توجه قرار گیرد . بالا آمدن سطح آب زیرزمینی همچنین موجب دشواری انجام عملیات کشاورزی بر روی اراضی خواهد شد.

 

 شور شدن خاک

 

شوری خاک از مهمترین مسایل در کشت تک محصولی بدون دوره آیش می باشد که سریعاً حاصل خیزی خاک را تخریب می کند . کاهش در مقدار مواد آلی منتهی به افزایش قابلیت فرسایشی خاک می گردد . در اراضی آبی شور شدن یکی از مشکلات اصلی اراضی در رابطه با کاهش تولیدات کشاورزی به حساب می آید و یکی از اثرات منفی بارز آبیاری است.

 

عوامل عمده این شوری شامل : نمکهای موجود در آب آبیاری ، محلولهای اضافه شده به خاک به شکل کودهای طبیعی و مصنوعی، نمکهایی که بطور طبیعی در خاک موجود ند، تغییر از کشت دیم به کشت آبی برای یک محصول یا انتقال از تک آبیاری به دو آبیاری

 

 آلودگی آب به واسطه زهاب شبکه های آبیاری و زهکشی

 

در میان اثراتی متعددی که یک شبکه آبیاری و زهکشی در فاز احداث و بهره برداری در محیط پیرامون خود تحمیل می کند . اثر زهاب تولیدی یک شبکه بر محیط های آبی پیرامون از نظر کمیت و کیفیت به طور قطع شدیدترین و دایمی ترین اثر خواهد بود . زهاب ناشی از یک شبکه آبیاری و زهکشی دارای هدایت الکتریکی بالا بوده و مقادیر متنابهی از باقیمانده های کود و سم مصرفی در اراضی کشاورزی ر ا در خود حمل می نماید .

 

با ورود این زهاب به منابع آبی تغییرات چشمگیری در کمیت و کیفیت منابع آبی ایجاد می شود.

 

مدیریت زهابها

 

در دهه های قبل مدیریت زهابها کمتر مورد توجه قرار داشت اما امروزه با توجه به گسترش کشاورزی فاریاب و ایجاد کشت و صنعت های بزرگ که طبعاً تولید زهابها را در اراضی مختلف به دنبال دارد، تولید زهابها و مدیریت بهینه آنها از اهمیت مضاعفی برخوردار شده است. معضل زهاب های کشاورزی در حال حاضر به عنوان مهمترین دغدغه در بخش شبکه های آبیاری و زهکشی در بعضی از استانهای کشور محسوب می شود.

 

1-3- نگرش های ویژه در مطالعات شبکه های آبیاری و زهکشی

 

1-3-1- مطالعات زهکشی

 

زهکشی می تواند به دو صورت طبیعی و یا مصنوعی صورت گیرد . اغلب اراضی، دارای پتانسیل طبیعی زهکشی سطحی و زیرزمینی هستند . در شرایطی که زهکشی طبیعی کافی نباشد، انجام زهکشی مصنوعی جهت افزایش ظرفیت زهکشی لازم می باشد . زهکشی مصنوعی برای حفظ کشاورزی تحت آبیاری ضروری می باشد.

 

اغلب طرح های آبیاری به زهکشی زیرزمینی نیازمندند تا سطح آب زیرزمینی را کنترل و نیز از پدیده غرقاب شدن و شوری خاک جلوگیری به عمل آید . سیستم های سنتی زهکشی زیرزمینی مشتمل بر دو نوعند که عبارتند از: سیستم های عمودی ( چاه با لوله جدار) و سیستم های افقی (لوله زهکشی).

 

سیستم های زهکشی زیرزمینی جذب آب از خاک، انتقال آن به جمع کننده ها و سپس به زهکش های اصلی و در نهایت دفع زهاب از طریق رودخانه ها، دریا ها و حوضچه های تبخیری را دنبال می نماید.

 

جذب آب  از منطقه اطراف ریشه گیاهان و خروج نمک به طور هم زمان اتفاق می افتد.

 

چنین سیستم هایی در صورت طرا حی، نصب و نگهداری مناسب، می توانند نقش کارآمدی در پایین آوردن سطح آب زیرزمینی و نیز جلوگیری از شوری اراضی تحت آبیاری داشته باشند . با این وجود سیستم های مذکور دارای اشکالاتی نیز هستند . این سیستم ها اصولا نیاز به نگهداری و بهره برداری داشته و سرمایه اولیه برای احداث چنین زهکش هایی بسیار زیاد است . علاوه بر این، زهاب خروجی از این زهکش ها غالبا شور و گاهی نیز آلوده بوده و تخلیه آن به آ ب های سطحی (رودخانه، دریاچه، تالاب و مانند آنها) مشکلات زیست محیطی را به دنبال دارد.

 

لذا مدیریت سطح ایستابی، دفع و در مواقع لزوم نگهداشت زه آب در خاک، مدیریت کیفیت آب، افزایش کارایی مصرف آب و کاهش حجم زه آب، استفاده مجدد از زه آب ها و اجرای روش های نوین زهکشی (مانند زهکشی زیستی، زهکشی خشک و زهکشی کنترل شده) میبایست مدنظر قرار گیرد.

 

زهکشی زیستی

 

از گزینه های جایگزین سیستم های سنتی زهکشی می توان به زهکشی زیستی اشاره کرد. این سیستم زهکشی طبیعی عموماً مقرون به صرفه تر و از نظر زیست محیطی نیز سالم تراست. زهکشی زیستی عبارتست از زهکشی اراضی به کمک گیاهان ،در  این روش ، گیاهانی که به شدت به شوری مقاومند در نوارهایی در مجاورت نوارهای زراعی کشت می شوند . این گیاهان به سبب تعرق ، پتانسیل کمتری را در نیمرخ خاک منطقه ریشه خود و زیر آن بوجود می آورند و از این رو ، زهاب زیرزمینی که پتانسیل بیشتری دارد به سمت نوار مذکور حرکت می کند و سطح آب در منطقه زراعی پائین می افتد. این روش از نقطه نظر اقتصادی مطلوب می باشد چرا که زهکشی زیستی تنها نیازمند یک سرمایه گذاری اولیه جهت کاشت گیاهان و تولید پوشش گیاهی مورد نظر می باشد و نیز این سیستم پس ازتثبیت وبهره برداری امکان برداشت علوفه، چوب و فیبر را فراهم آورده و بدین ترتیب از مزایای اقتصادی نیز بهره مند خواهد بود. نظر برآن است که فن آوری زهکشی زیستی در صورت اجرای صحیح، قادر به پایین آوردن سطح آب زیرزمینی می باشد . همچنین می تواند مسائل مربوط به مناطق غرقاب ونیز نشت از کانال ها را مرتفع نماید .

 

زهکشی کنترل شده

 

سیستم های زهکشی در اغلب اوقات، آبی بیش از مقدار لازم را از خاک خارج می کنند زیرا که برای بدترین شرایط طراحی می شوند؛ مقداری بیش از آنچه که سطح ایستابی را در حدود مورد نیاز تثبیت کند و یا شوری را کنترل نماید.

 

زهکشی کنترل شده می تواند نقش مهمی در حفظ آب، بالا بردن راندمان آبیاری، حفظ مواد غذایی خاک و در نهایت، حفظ کیفیت آب پائین دست داشته باشد. امروزه این عقیده وجود دارد که زهکشی نکنید مگر اینکه ضرورت آن کاملاً وجود داشته باشد حتی در این صورت نیز زهکشی کنترل شده بعنوان  اولین گزینه   می بایست مورد مطالعه قرار گیرد.

 

تفکر زهکشی کنترل شده از حدود سه دهه پیش بوجود آمده است. امروز در امریکا، هلند، برخی دیگر از کشور های اروپایی، استرالیا وبویژه در مصر کاربرد زیادی پیدا کرده است.

 

بدون تفکر در مورد زهکشی کنترل شده و کمیت و کیفیت زهاب، نباید سامانه های زهکشی طراحی شوند، کم توجهی به همین امر در بعضی از طرحهای آبیاری و زهکشی در کشور موجب افزایش بیش از حد شوری زهاب و خسارت به اراضی پایین دست گردیده است.

 

زهکش های موجود باید طوری اصلاح شوند که بتوان از آن ها بعنوان زهکش کنترل شده یا سامانه "کنترل سطح ایستابی" استفاده کرد. در این راستا موارد ذیل را در مدیریت جامع زهکشی در طرح های آبیاری و زهکشی می بایست مد نظر قرارداد.

 

 نگاه ویژه به الگوی کشت

 

با اصلاح الگوی کشت ودر نظر گرفتن گیاهانی که مقاومت های متفاوتی نسبت به شوری دارند، می توان خروجی را مدیریت کرد، تک کشتی به طور معمول مشکلاتی به همراه دارد. چنانچه این گیاه پر مصرف باشد، دبی ویژه (هیدرومدول) بطور معمول افزایش می یابد؛ شبکه آبیاری و زهکشی بیش از حد بزرگ می شود؛ هزینه های احداث شبکه افزایش مییابد و از انعطاف پذیری سامانه می کاهد.

 

نگاه ویژه به کاشت گیاهان با توان مقاومت به تحمل شوری مختلف

 

در روش مدیریت جامع زهکشی، آب آبیاری به گیاهی حساس به شوری اختصاص می یابد و زهاب حاصله به آبیاری گیاهی مقاوم به شوری داده می شود. در این مرحله می توان از مخلوطی از آب آبیاری و زهاب نیز استفاده کرد بطوری که گیاه مورد نظر توان مقاومت نسبت به شوری آب اختلاط یافته را داشته باشد. زهاب حاصله به گیاهی مقاوم تر مانند اکالیپتوس اختصاص می یابد و این شیوه به همین ترتیب ادامه می یابد تا سرانجام از حجم زهاب به اندازه ای کاهش یابد که بتوان آن را در حوضچه تبخیر، بخار کرد.

 

 1-3-2- توجه به شرایط خاکهای مساله دار

 

خاکهای مساله دار شامل خاکهای واگرا، روانگرا،رمبنده، تورم زا و حاوی املاح شیمیایی مضر( گچ و ...) می باشند.

 

عدم توجه طراحان یا مجریان طرح ها به اهمیت ساختار خاک در ساخت کانالها، ابنیه فنی و سازه های وابسته خسارات بسیار زیادی به شبکه های آبیاری و زهکشی وارد می نماید. لذا در نظر گرفتن راهکارهای ساخت کانالها و ابنیه فنی در خاک های مساله دار موجب پیشگیری از بوجود آمدن خسارات احتمالی و نیز ترمیم و یا تثبیت سازه های موجود ساخته شده بر روی اینگونه خاکها می گردد.

 

الف- تخریب کانالها و ابنیه فنی ناشی از وجود گچ در خاک

 

در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالاست و یا به علت جریان آب، خاک پیرامون سازه یا کانال اشباع می گردد، با انجام واکنش های شیمیایی بین آب،گچ و خاک سولفاتهای جدیدی تولید میشوند که سبب تشدید تخریب های شیمیایی در بتن می گردند.

 

بسته به نوع و کمیت املاح خاک یا املاح محلول در آب بین منافذ خاک یا آب در حال جریان در خاک، میتوان انتظار واکنشهای متفاوتی داشت.

 

تخریب بوسیله گچ موجب افزایش تخلخل خاک و متعاقبا پوک شدن، کاهش مقاومت برشی، افزایش نشست پذیری و در کل ضعف ساختمان خاک می گردد.

 

اثرات مکانیکی ایجاد سوراخ و گودال در خاکهای مجاور کانال یا ابنیه: این اثرات بیشتر از اثرات شیمیایی ناشی از انحلال گچ در آب موجود در خاک می باشند.

 

بالازدگی پوشش بتنی در شیب جداره کانالها که بعلت مرطوب شدن و در نتیجه افزایش حجم خاک گچ دار خشک(حاوی انیدرید) صورت می گیرد.

 

      نشست های موضعی در زیر پوشش بتنی کانالها و در نتیجه فرورفتگی پوشش بتنی در کف یا جداره کانالهای آبیاری یا خاک پشت کانال(در برم ها) و یا حتی در کنار پی سایر ابنیه فنی ایجاد می گردد. این حفره ها میتوانند محل تمرکز آب و افزایش انحلال گچ و نهایتا تخریبهای وسیع آینده باشند.

 

    ایجاد ترکهای طولی یا عرضی در مقطع کانالهای بتنی

    ایجاد اعوجاج در سطح بتن کانالها بعلت تغییرات موضعی در تخلخل خاک زیر پوشش بتنی کانال

 

 ب- روش های کاهش پتانسیل تخریب کانالها و ابنیه فنی

 

از آنجا که جهت انحلال گچ در خاک وجود آب الزامی می باشد لذا کلیه روشهای ترمیم خاک های گچ دار در راستای کاهش دسترسی آب به خاک و حتی المقدور ایجاد لایه نفوذ ناپذیر بین آب و خاک می باشد. نفوذ آب های سطحی( کانالها، زهکشها و یا آب باران) به خاک، وجود و حرکت آبهای زیرزمینی و هر چه خالص تر بودن اینگونه آبها می تواند پتانسیل انحلال را افزایش دهد.

 

روشهای کاهش پتانسیل تخریب کانالها و ابنیه فنی بر روی خاک گچدار شامل چهار دسته کلی به شکل زیر می باشد:

الف- تعویض خاک

ب- ترمیم خاک

ج- تثبیت خاک

د- استفاده از غشاء نفوذناپذیر و بکارگیری شگردهای مهندسی

 

 1-3-3-  توجه به اثرات زیست محیطی شبکه های آبیاری و زهکشی

 

فعالیتهای انسان در راستای توسعه اثرات مختلفی بر محیط زیست به دنبال دارد لیکن نمیتوان ایـن فعالیتهـا را محـدود کـرد بلکه باید متناسب با نیازهای حال و آینده هر چه بهتر در توسعه و تکامل آن تلاش شود، مشروط بـر آنکـه بـه بهـای نـابودی محیط زیست و منابع طبیعی نباشد . با توجه به اینکه محیط زیست و توسعه دو موضوع جدایی ناپذیر میباشند ضـروری اسـت که با دستیابی و استفاده از ابزارهای مدیریت زیست محیطی در کلیه برنامه های توسعه حـداقل خـسارت بـه منـابع و محـیط زیست وارد آید محدودیت منابع آب و خاک و ضعف عملکرد شبکه های آبیـاری و زهکـشی در دنیـا ضـرورت بهبـود و بهـره وری و ارتقـای عملکرد شبکه ها را ایجاب می کند . تعداد عوامل موثر در عملکرد شبکه های آبیاری و زهکشی گستردگی تعامل آنها ، مـسئله ارزیابی و بهبود عملکرد را به امری پیچیده تبدیل کرده است . دراین زمینه با توجـه بـه تعـداد وتنـوع گز ینـه هـای بهبـود بـه کارگیری روش هائی که قادر به تحلیل تعامل گزینه ها و ارائه رهنمود لازم برای انتخاب گزینه هـای مناسـب بهبـود عملکـرد باشد ضروری است.  آلودگیهای ناشی از مواد شـیمیایی مـورد اسـتفاده در اراضـی فاریاب مثل کودها( عمدتا نیترات) ، آفت کش ها، قا رچ کش ها وعلـف کـش هـا مـی توانـد موجـب آلـودگی شـدید منـابع آب زیرزمینی وسطحی شوند. استفاده ازسموم وکودها بمقدار موردنیاز ودر زمان بهینه برای ازبین بردن آفات و علفهای هـرز و رشـد مناسب گیاه راه مهمی برای کاهش ایجاد آلودگی در محیط می تواند باشد. تمامی راههـایی کـه بـه کـاهش نـشت و درنتیجـه نفوذ عمقی و رواناب ومیزان آب زهکشی منتهی می شوند قادر به کاهش انتقال آلاینده ها از مزارع هستند و در راستای کاهش این اثرات موفق نخواهیم بود مگر اینکه بهره بردارن را از راهکارهای کاهش این اثرات و عواقبی که این موارد می تواننـد بـرای آنها به دنبال داشته باشند آگاه کنیم.

 

بسیاری از فعالیت های مربوط به حفظ و نگهداری منابع طبیعی کشور می تواند به دست مردم انجام گیرد. اما آنچه مسلم است آگاهی و شناخت مردم بخودی خود صورت نمی گیرد مگر اینکه اولا مسئولان منابع طبیعی کشور به آموزش و آگـاهی مـردم به عنوان یک رکن اساسی در توسعه منابع طبیعی و کاهش اثرات زیست محیطـی حاصـل اعتقـاد داشـته باشـند ثانیا زمینـه آموزش مردم در هر طرحی بطور واضح مشخص گردد اینامر مستلزم این است که نیاز سنجی آموزشی قبل از اجـرای هـر پـروژه صورت گیرد .

 

 1-3-4-  ترویج در زمینه آبیاری

 

از آنجائی که بهره‌برداری از شبکه آبیاری و زهکشی در قالب بکارگیری روشهای مختلف آبیاری در طرح ها پیش‌بینی می گردد، آموزش و ترویج در زمینه آبیاری و بهره‌برداری از مجموعه شبکه آبیاری و زهکشی از اهمیت زیادی برخوردار است که لازم است مورد توجه و تاکید خاص قرار گیرد. کلیات این موارد بشرح زیر است:

1-     ترویج و آموزش در زمینه نحوه بکارگیری سیستم‌های آبیاری قطره‌ای در باغات پیش‌بینی شده در طرح

2-     ترویج و آموزش در زمینه بکارگیری سیستم‌های آبیاری بارانی پیش‌بینی شده در طرح

3-     آموزش و ترویج در زمینه اصول صحیح آبیاری و مصرف بهینه آب در روش آبیاری سطحی

4-      آموزش و ترویج در زمینه نحوه آبیاری، زمان آبیاری، حفظ رطوبت خاک به منظور افزایش بازدهی آب مصرفی