X
تبلیغات
وب سایت تخصصی مهندسی آبخیزداری - عنوان مقاله : منابع آبهای سطحی ایران 2
این وب سایت درمورد رشته مهندسی آبخیزداری مطلب خواهد نوشت .
تاریخ : 90/09/23
نویسنده : راهب

بررسی میزان آبهای سطحی

اندازه گیری میزان آب سطحی در بسیاری از حوضه ها اندازه گیری شده و در بعضی دیگر به علت دائمی نبودن آب رودها و به دلایل دیگر اندازه گیری به عمل نیامده است مقدار آب سطحی به طریق محاسبه و مشاهده و با استفاده از ضوابط و روابط موجود در این مورد حساب شده است .

در بعضی از منابع مربوط به وزارت نیرو که میزان آبهای سطحی در آن محاسبه شده با آنکه حجم آب حاصل از باران درهمه آنها به یک میزان یعنی 365 میلیارد متر مکعب ذکر شده است معهذا میزان آب سطحی و قابل استفاده کشور در آنها یکسان نیست به عنوان مثال( منبع شماره [iii] ) کل آبهای سطحی مملکت را با احتساب 4 میلیارد متر مکعب آبهای سطحی ورودی از خارج کشور ، 107 میلیارد متر مکعب و آب سطحی قابل بهره برداری را 80 میلیارد متر مکعب تخمین میزند. منبع دیگر میزان آبهای سطحی ورودی از خارج کشور را یک میلیارد متر مکعب و میزان آبهای سطحی قابل استفاده که به صورت جریانهای سطحی و زیرزمینی به طور مستقیم و غیر مستقیم به مصرف داخلی می رسد را 71 میلیارد متر مکعب ذکر کرده است .

منابع دیگر نیز نشان می دهد که از کل آب حاصل از بارندگی یعنی از 400 یا 360 میلیارد متر مکعب و غیره مقدار قابل توجهی هرز و هدر می رود .

بنابراین به موجب منابع جدید کل میزان آبهای سطحی ایران 107 میلیارد متر مکعب است قسمت اعظم آن هرز و هدر می رود که خود مهمترین مسئله آب را تشکیل می دهد و باید برای جلوگیری از آن تا سر حد امکان تلاش کرد .

برای جلوگیری از جاری شدن سیل و هرز و هدر رفتن آب و همچنین خسارتهای ناشی باید از جمله دو اقدام اساسی صورت گیرد .

1- تنظیم جریان آب در منطقه پائین بستر رودها از طریق احداث سدهای سیل گیر و مجاری مخصوص جریان آب اضافی در هنگام بروز سیل

2- تنظیم جریان آب و جلوگیری از جاری شدن شدید آن از منطقه بالای بستر رودخانه ( آبخیز ) بیش از آنکه از کوه به طرف پایین سرازیر شود و باعث تخریب گردد .

معمولاً از اقدامات اولیه و اساسی برای مهار آبها از طریق احداث سد و انجام عملیات مربوط به آبخیز داری است به عبارت دیگر برروی هر رودخانه که سد بسته می شود که از این طریق علاوه بر جلوگیری از جاری شدن شدید سیلابها و هدر رفتن آنها خاک کمتر شسته شده و در نتیجه گل و لای کمتری از طریق آب به مخزن یا دریاچه و سد منتقل می شود . به اختصار باید گفته شد باید برای مهار آبهای سطحی به ویژه سیلابها و استفاده هرچه بیشتر  در مناطق یا حوضه های مختلف ، اقدامات لازم را انجام دهیم :

1- اقدامات آبخیز داری در منطقه کوهستانی

2- احداث سد

3- بهره برداری هرچه بیشتر و صحیح تر از آبهای مهار شده و مهار نشده در دشتها

4- استفاده از سیلابهای باقیمانده که امکان مهار و بهره برداری از آنها در مناطق کوهستانی و دشتها نبوده به کویر می ریزد ( پخش کردن این آبها در مراتع کویری و بیابانی ) ( ب . کردوانی )

به طور مثال میزان منابع آب سطحی در سالهای 73-66

از آنجائی  که در سالهای 73-66 بیلان آبهای سطحی کشور فقط شامل جریان رودخانه ها و آبراهه هایی که در اطلس منابع آب کشور مورد بررسی قرار گرفته بود و جریان آبراهه های غیر قابل اندازه گیری در آن ملحوظ نگردیده بود .

جدول شماره 1 حجم منابع آب سطحی را در هریک از حوضه آبریز اصلی و کل کشور در سالهای 73-66 نشان می دهد لازم به ذکر است که منابع سطحی حوضه های هامون و سرخس ( صحرای قره قوم ) به طور توأم محاسبه گردیده و شامل آبهای ورودی از رودخانه سیتان نیز می باشد ( بوتن وضعیت منابع آب کشور سال هشتم شماره 13- آبان 1375 )

 

جدول 1 حجم کل منابع آب سطحی در هریک از حوضه های آبریز اصلی و کل کشور در سالهای 67- 1366 الی 73- 1372 میلیون متر مکعب

سال آبی

حوضه آبریز دریای خزر

حوضه آبریز خلیج فارس و دریای عمان

حوضه آبریز دریاچه ارومیه

حوضه آبریز مرکزی

حوضه ابریز هامون سرخس

کل کشور

67-1366

81/29

24/72

12/12

06/19

38/3

59/136

68- 1367

91/15

24/46

30/4

82/12

18/4

46/83

69-1368

26/13

92/52

66/4

53/13

79/4

16/89

70-1369

07/13

05/40

51/3

17/13

74/9

54/79

71-1370

73/26

50/79

71/8

99/21

27/6

19/143

72-1371

59/20

27/101

82/7

79/28

15/6

19/164

73-1372

04/27

27/46

48/9

24/15

66/2

69/100



[i]  = بیلان آبهای سطحی ایران وزارت آب و برق ، واحد آب نشریه 25 و 1350

[ii]  = بولتن در وضعیت منابع آب کشور آبی 67 – 68 ؛ دفتر برنامه ریزی  و مطالعات منابع آب شماره 2 ، شهریور 1369 و شماره 3 اسفند 1369

[iii]  = کوچک پور ، آرش : گزارش اجمالی امکانات منابع آب کشور سمینار کشور 200- 24 دی ماه 1359

اهمیت آب در ایران و مسائل آن :

کشور ایران را می توان از نظر میزان بارندگی جزء یکی از کشورهای خشک و نیمه خشک جهان به حساب آورد . ارتفاع متوسط بارندگی در ایران در حدود 28 سانتی متر در سال تخمین زده می شود . این مقدار کمتر از  میانگین بارندگی سالیانه سطح کره زمین که بالغ بر 86 سانتی متر می باشد . دلیل کمی بارندگی در ایران شاید بتوان دوری از دریاهای موثر ، جهت بادها و وضع قرار گرفتن سلسله جبالهای زاگرس و البرز دانست . چون بخش اعظم رطوبتی که از دریای مازندران به سمت ایران می آید توسط سلسله جبال البرز متوقف شده و در نتیجه موجب نزول حدود  مجموع باران سطح ایران در همان منطقه آبریز دریای مازندران دربرگیرنده سطحی حدود یک دهم کشور می گردد . بخش دیگر از بارانهای ایران از رطوبتهای ناشی از دریای مدیترانه می باشد . بدیهی است که اول به علت دوری راه فقط سهم کمی از این رطوبت به ایران می رسد و دوم در برخورد با کوههای زاگرس بخش عمده این رطوبت رسیده در دامنه های غرب کوههای زاگرس نزول می نماید از این رو درصد کمی از رطوبتهای دریای مازندران و دریای مدیترانه به فلات مرکزی ایران می رسد . در مورد رطوبتهای حاصل از خلیج فارس و دریای عمان و اقیانوس هند متأسفانه به دلیل جهت بادهای منطقه ای بخش بسیار ناچیزی از آن به ایران می رسد . بر اساس محاسبات بیش از 96% سطح کشور ، میزان متوسط بارندگی سالیانه اش از 20 سانتی متر تجاوز نمی نماید . بنابراین اولین مسئله قابل اشاره در زمینه آب در ایران اندک بودن میزان بارندگی و نحوه توزیع مکانی آن می باشد . برای درک بهتر این مطلب نقشه منحنی های هم باران ایران (1) نشان داده شده است این شکل نشان می دهد که بخش وسیعی از مملکت ها دارای متوسط بارندگی سالیانه کمتر از 10 سانتی متر می باشد .

دومین مسئله حائز اهمیت ، موضوع بالا بودن میزان تبخیر در بخش وسیعی از کشور ایران است . به دلیل تعدد روزهای آفتابی و بالا بودن درجه حرارت میزان تبخیر و تعرق پتانسیل در اکثر نقاط ایران بالاتر از 3 متر در سال است به عبارت دیگر ارتفاع تبخیر و تعرق پتانسیل در این نواحی بیش از 10 برابر ارتفاع بارندگی است . بنابراین بر اساس محاسبات انجام شده حدود 71 درصد از حجم آب بدست آمده از طریق بارندگی تبخیر و تعرق شده و به جو باز می گردد شکل ( 2 ) بیلان آب ایران با استفاده از منابع آب مختلف را نشان می دهد ] 97  [  ارقام در شکل (2 ) به میلیارد متر مکعب در سال می باشد . با توجه به شکل مذکور مصارف مفید آب در ایران در حدود 74 میلیارد متر مکعب درسال است در حالی که سالانه 240 میلیارد متر مکعب آب در کشور به صورت سیلاب و تبخیر و تعرق غیر مفید به هدر می رود . افزون بر این چون در برخی از روزهای تابستان میزان تبخیر از سطح آزاد آب به حدود 10 میلیمتر می رسد اول احتیاج نباتات را به آب شدید تر کرده و دوم موجب هدر روی مقدار زیادی از آبهای آبیاری می شود . تبخیر از دریاچه های پشت سدها هم مسئله حائز اهمیت است برای مثال میزان تبخیز از دریاچه سد در رودزن با ظرفیت کل در حدود 1 میلیارد متر مکعب نزدیک به 100 میلیون متر مکعب در سال تخمین زده می شود به عبارت دیگر هر ساله حدود 10 درصد از کل حجم دریاچه تبخیر می گردد .

مسئله سوم ، عدم توزیع مناسب زمانی بارندگی است برای مثال ، تقریباً کل بارندگی شیراز در چهار یا پنج ماه از سال بوده و در ماههای دیگر سال بارندگی نیست . برای سکنه بیشتر نواحی ایران این یک امر عادی است اما باید دانست که در صورت نبود بارندگی در یکی دو ماه از سال در پاره ای از کشورهای اروپایی آن را یک خشکسالی می نامند . بنابراین بنا به تعریف متداول اول در اروپا، کشور ما هر ساله دچار خشکسالی سخت است حداکثر نیاز آب برای کشاورزی مربوط به اواخر بهار تا اواسط پاییز می باشد و این درست همان ماههای فاقد باران در اکثر نقاط ایران است از این رو لزوم آبرسانی به مزارع مطرح می شود . افزون بر این در اکثر نواحی ایران با میزان اندک کل باران سالیانه اغلب شدت بارندگی همان مقدار کم باران هم سیلاب به وجود آورده که نه تنها مفید نیست بلکه باعث خرابی و خسارت های جانی و مالی فراوان می گردد . کیفیت آب برای مصارف مختلف دارای اهمیت خاصی است با کمال تأسف به دلیل وجود تشکیلات فراوان تبخیری مانند گچ و نمک در سطح آب پاره ای از رودخانه های عبور کننده از این تشکیلات آب یا تلخ شده و با پیوستن به شعبه های دیگر آنها را نیز شور یا تلخ می گرداند . این تشکیلات نمکی و گچی در بخش های جنوب ایران وسعت بیشتری داشته و تعداد زیادی از رودخانه های جاری در این نواحی را شور کرده است شور شدن آب این نوع رودخانه ها موجب خارج شدن حجم زیادی از آبهای قابل بهره برداری از ----- می شود .مسئله دیگر شایان ذکر به وجود آمدن اکثر شهرهای ایران دور از منابع کافی از آب است . نگرش به شهرهای بزرگ دنیا آشکار می کند که اکثر این شهرها در مجاور یک رودخانه نسبتاًً پرآب ساخته شده است اما درایران بجز برخی از شهرهای قدیمی نظیر اصفهان و اهواز اکثر شهرهای بزرگ دو از چنین رودخانه هایی بناگشته و جمعیت آن بدون توجه به میزان آب کافی روز بروز در حال تکثیر است . بنابراین در پاره ای از این شهرها مانند شیراز مردم ناچار به استفاده از آبهای زیرزمینی شده و با توجه به کیفیت آبهای زیرزمینی از نظر درصد املاح معدنی که اغلب در سطحی بالاتر از آبهای سطحی می باشد . مشکلات فراوان در رابطه با سلامت مردم ، تأسیسات منازل و صنعت به وجود می آورد از این گذشته میزان برداشت از آبهای زیر زمینی نامحدود نیست و در صورت برداشت بیش از حد مجاز از این آبها در بسیاری از موارد خسارت های جبران ناپذیری به آن منابع وارد می گردد .

برای مثال در اولین سال لوله کشی در شیراز میزان آب استخراج شده از منابع زیرزمینی برای توزیع در شهر یک میلیون متر مکعب در سال بوده است اما امروزه این میزان از 100 میلیون متر مکعب در سال تجاوز کرده که موجب پایین رفتن سطح آبهای زیرزمینی در ناحیه گردیده است . روش های دیگر آبرسانی به این قبیل شهرها آوردن آب از راه دور بوده که مستلزم مخارج سنگینی می باشد به عنوان مثال انتقال آب از سد درودزن به شیراز و از سد لار به تهران را می توان نام برد .یکی دیگر از مسائل مربوط به آب که به تازگی به سایر مسائل موجود افزوده شده است مسئله آلودگی آبهای سطحی و آبهای زیرزمینی است . گاه کارخانجاتی که در کنار رودخانه ها ساخته می شوند فضولات و فاضلاب خود را که بیشتر دارای مواد شیمیایی مضر می باشند بدون هیچگونه عملیات تصفیه روانه رودخانه مجاور می نمایند . مصرف نامتناسب کودهای شیمیایی و سموم گوناگون برای کشاورزان انتقال بخشی از آن به وسیله زهکشها به رودخانه موجب آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی می گردد . البته مسائل دیگری نیز در مورد آب وجود دارد که احتمالاً از درجه اهمیت کمتری برخوردار است . پاره ای از مسائل ذکر شده در این بخش دست کم در حال حاضر فاقد راه حل ثابت شده و مناسب می باشد . صرف نظر از تدابیر مقدمات و آزمایش باید قبول کرد که تغییر رژیم بارندگی از نظر زمان ، مکان و چه مقدار آن تا به امروز امکان پذیر نبوده است در مورد تقلیل تبخیر و تعرق نیز مطالعات و اقدامات ابتدایی به عمل آمده است اما با این وجود تا تغییر نکردن وضع آب و هوایی این منطقه امیدی به حل این مسئله نیز وجود ندارد .

و مسئله کم آبی از قدیم در این سرزمین مطرح بوده و از این رو ایرانیان برای استفاده هرچه بیشتر از آبهای موجود زحمات زیادی کشیده اند . درراستای استخراج آبهای زیرزمینی قنات حفرکرده تا بدون وجود منابع انرژی امروزی آب را با استفاده از نیروی ثقل به سطح زمین برسانند . بنا به گفته ای طول قنات های دایر در ایران تا چندی پیش بیش از 70 کیلومتر مشاهده شده است برای مهار کردن آبهای سطحی نیز سدهای متعددی در نقاط مختلف ایران در ادوار قدیم ساخته شده است برای مثال سد شاه عباس در نزدیکی ساوه ، سد عمر ساه و امیر در بیرجند ، سد گلستان و اخمله و طرق در مشهد ، سد عباسی شش طراز در کاشمر و بند بهمن در کوار را می توان نام برد .

در قرن اخیر نیز حدود 24 سد مخزنی در ایران ساخته شده است که ویژگی های آنها در جدول 3 داده شده است . سیستمهای آبرسانی وسیع آب جمع شده پشت این سدها را به مزارع می رساند که از جمله می توان شبکه آبیاری سفید رود در گیلان و در خوزستان و کر در مرودشت فارس را نام برد . ویژگی های هیدرولوژیکی 21 سد بزرگ و کوچک مورد مطالعه مهندسین مشاور مهاب قدس در جدول 4 داده شده که با تکمیل و بهره برداری از سدهای مذکور بسیاری از مشکلات کم آبی کشور برطرف خواهد شد . ( 1. میرباقری )

مطالعه ویژگی حوضه آبخیز

منشأ تمام جریانهای سطحی ، آب حاصل از بارشهاست که اگر به صورت باران باشد جریان به طور مستقیم و اگر به صورت برف باشد جریان همراه با انباشتگی و سپس ذوب تدریجی خواهد بود . بارش رسیده به سطح زمین در مسیرهای مختلف جریان می یابد بر این اساس از راههای متفاوتی به جریان های آبراهه ای می پیوندد با توجه به شکل زیر .

مجموعه فضایی که آبهای آن به وسیله یک شبکه مستقل جمع آوری می شود حوضه آبگیر یا حوضه آبریز نام دارد . خط الراسهایی که هر حوضه آبگیر را محدود می نمایند خط تقسیم آبها نامیده می شود .وسعت مجموعه شبکه آب شامل دره ها آبدار و خشک و حوضه آبریز نظری نام دارد . اما محدود شاخه های آبدار را حوضه آبریز جاری می نامند . نسبت وسعت حوضه آبریز جاری به وسعت حوضه آبریز نظری ضریب زهکشی را مشخص می کند ( محمودی 1374 : 76 ) حوضه آبخیز که معمولاً بر مبنای خطوط تارک توپوگرافیک محدود می شود ( شکل 2-2 ) و به جریانهای سطحی زیر قشری و زیرزمینی مربوط است منطقی ترین واحد مطالعه هیدرولوژی آبهای سطحی است . در این محدوده است که می توان مطالعات دقیق بیلان آبی را با هدف های مختلف انجام داد ( موحد دانش 1373 و 50 )

مطالعه حوضه آبخیز از دو جهت دارای اهمیت است اولاً لزوم دستیابی به کمیت هایی که بتواند برای تحلیل بهتر آمار و ارقام و استفاده از آنها در فرمول های هیدرولوژیک مورد استفاده قرار گیرد . ثانیاً در طرح های جامع آبی یک حوضه آبخیز تأکید بر شناخت وضعیت کلی حوضه و چگونگی جریان در آبراهه های اصلی و فرعی ضروری به نظر می رسد .

شبکه رودخانه حوضه

یکی از ویژگی های مهم آبخیز ، الگوی زهکشی و خصوصیات مورفومتری آن است که در طی زمان تحت تأثیر عوامل طبیعی به وجود آمده اند .

شبکه زهکشی عبارت است از مجموع جریان های دائمی و یا موقتی یا جاری در حوضه آبخیز که ناشی از جریان سطحی ، برگشت آب از سفره آبهای زیرزمینی یا چشمه ها و غیر آن می باشد . یا شبکه رودخانه به مجموع آبراهه هایی گفته می شود که در سطح حوضه عمل تخلیه رواناب را بر عهده دارد . این آبراهه ها به صورت رودخانه های دائم و فصلی و بعضی دیگر مسیل هایی هستند که فقط در زمان بارندگی ممکن است آب داشته باشند در رودخانه های دائم بیش از 90 درصد اوقات سال آب جاری است و رودخانه های فصلی بیش از 50 درصد روزهای سال خشک هستند در یک حوضه ممکن است هر سه نوع رودخانه مذکور وجود داشته باشد .

اهمیت شناخت شبکه زهکشی از نظر بازده و تأثیر شبکه آبگیری و زهکشی حوضه و در نتیجه ویژگی های هیدروگراف های حاصل بستگی به نوع و شکل این شبکه دارد . شکل و نوع گسترش رودخانه ها در روی یک حوضه ممکن است اثر مهمی در رواناب داشته باشد . حوضه ای که توسط رودخانه ها خوب زهکشی شود به طور نسبی دارای زمان تمرکز کوتاهتر است . در مقابل حوضه ای که دارای حفره های متعدد بوده و زمین آن باتلاقی و دارای تعدادی دریاچه هم باشد زمان تمرکز آن زیادتر خواهد بود . نحوه اتصال انشعابات در شبکه رودخانه ها به صورت موازی ، داربستی ، شاخه درختی ، همگرا و حلقوی گرا ، شعاعی ، مستطیلی و آشفته است .

از شاخص های متداول برای سنجش درجه تکامل شبکه رودخانه های حوضه در هیدرولوژی را می توان تراکم شبکه آبراهه ها ، درجه رودخانه اصلی در نقطه تمرکز و نسبت انشعاب رودخانه های حوضه را نام برد .

اگر مجموع طول تمام رودها و آبراهه های حوضه را اندازه گیری و بر مساحت حوضه تقسیم شود عدد بدست آمده را تراکم شبکه رودخانه ها یا تراکم زهکشی حوضه می گویند که معمولاً به کیلومتر بر کیلومتر مربع توصیف می شود . ( ک . امیدوار :  1386 و 31  )

شکل

 

Dd  : تراکم زهکشی

----- : مجموع طول هریک از آبراهه های موجود در حوضه دایم از رودخانه های دایم و خشک رودها به کیلومتر

و A : مساحت حوضه به کیلومتر مربع

میزان تراکم زهکشی در یک حوضه می تواند نشاند دهنده وضعیت شدت و ضعف هرز آب و فرسایش در قسمت های مختلف آن می باشد در مناطق کارستیک ، شبکه زهکشی وضعیت پیچیده ای یافته و از سطح زمین به داخل آن انتقال پیدا می کند . بنابراین در چنین مناطقی بررسی شبکه زهکشی سطحی نمی تواند در مطالعات هیدرولوژی چندان مفید باشد . تراکم زهکشی معیاری است که فقط طول رودخانه و کیفیت زهکشی آب حوضه را نشان می دهد ولی از طرز شبکه بندی و اتصال شاخه های مختلف اطلاعی به دست نمی دهد در این مورد باید از روش رده بندی رودخانه ها استفاده کرد .

رده بندی های مختلفی برای شبکه آبراهه ها انجام شده که بر اساس روش هورتون است .در روش استراهلر که متداولترین آنهاست آبراهه های اولیه بدون انشعاب با شماره یک مشخص شده و از به هم پیوستن دو آبراهه شماره یک ، آبراهه شماره دو ایجاد می شود و دو آبراهه درجه دو نیز آبراهه درجه سه را تشکیل می دهند از اتصال دو یا چند آبراهه درجه سه آبراهه درجه چهار و ... تشکیل می شود شماره رده رودخانه در نقطه تمرکز نشان دهنده تکامل شبکه بندی آبراهه ها در حوضه بالادست آن نقطه است . ( شکل 2 )  برای نشان دادن تأثیر انشعابات شبکه رودخانه بر هیدروگراف سیل ، از نمایه نسبت انشعاب ( BR ) [i]استفاده می شود که توسط هورتون ارائه شده است . نسبت انشعاب عبارت از میانگین نسبت تعداد آبراهه یک رده به تعداد رده های بالاتر بوده ودر یک حوضه به صورت زیر محاسبه می شود :

                                                                             ] +  BR = [

 

که در آن BR نسبت انشعاب N تعداد آبراهه ها در هر رده و n شماره آخرین رده آبراهه است . هرچه نسبت انشعاب کمتر باشد هیدروگرافت سیل نسبت به حوضه های دیگر با سایر شرایط مساوی دارای دبی اوج بیشتری است . نسبت انشعاب در حوضه های معمولی بین 3 تا 5 است ( ک . امیدوار )

 

ویژگی های فیزیکی و ژئومتری حوضه آبخیز

این ویژگی به مجموع پارامترهای فیزیکی گفته می شود که مقادیر آن برای هر حوضه تقریباً ثابت بوده و نشان دهنده وضع ظاهری آن است . و بین مقدار و شدت جریان آب و این پارامترها روابطی وجود دارد که می توان از آنها در برآورد دبی و شدت سیلاب ها و حوضه هایی که فاقد آمار باشند ، استفاده کرد . این پارامترها که عوامل مورفومتری حوضه نیز می نامند شامل مساحت ، محیط ، طول آبراهه اصلی ، شکل حوضه ، عرض متوسط حوضه ، شیب حوضه ، ارتفاع حوضه ، پستی و بلندی ، عرض مستطیل معادل و زمان تمرکز است ( ک . امیدوار )

مساحت حوضه

مساحت حوضه ، مهمترین عوامل فیزیکی است که دبی های حداکثر ، حداقل و متوسط سالانه و نیز شکل هیدروگراف بدان بستگی دارد . بارزترین ویژگی حوضه ، مساحت آن است و دبی سیلاب ها و حجم رواناب حوضه به طور مستقیم به مساحت حوضه وابسته است . وسعت هر حوضه عبارت است از مساحت تصویر افقی آن که در نقشه های توپوگرافی اپلانیمتر اندازه گیری می شود .

حوضه ها از نظر مساحت به سه دسته تقسیم می شوند .

حوضه های کوچک با مساحتی کمتر از 100 کیلومتر مربع ، حوضه های متوسط که مساحت آنها بین 100 تا 1000 کیلومتر مربع است و حوضه های بزرگ که مساحت آنها بیش از 1000 کیلومتر مربع می باشد . هرچند مساحت کل حوضه بر مقدار و شدت رواناب موثر است اما تفکیک بخشهای نفوذپزی و نفوذ ناپذیر حوضه و تعیین مقدار یا درصد مربوط به مساحت هر کدام از آنها بهتر می تواند چهره حوضه از نظر سیل خیزی روشن کند ( ک . امیدوار )

محیط حوضه

محیط حوضه به طول خط تقسیم آب گفته می شود که یک حوضه را از حوضه های مجاور جدا می کند برای اندازه گیری محیط حوضه زا منحنی سنج [ii]استفاده می شوند . محیط حوضه بر حسب کیلومتر یا مایل سنجیده می شود حوضه ها یک محیط حوضه توپوگرافیک دارند که در طبیعت قابل رویت است و یک محدودۀ ژئولوژیک که به ویژگی های زمین شناسی حوضه بستگی داشته و از سطح زمین قابل دیدن نیست به طوری که ممکن است تغذیه حوضه از مناطقی دارای محدوده سطح حوضه نیز صورت می گیرد .

 

طول آبراهه اصلی و شیب پروفیل طولی آن

آبراهه اصلی معمولاً طولانی ترین مسیر هیدرولیکی آب در سطح حوضه است که برای اندازه گیری آن از منحنی سنج و بر روی نقشه های توپوگرافی به دست می آید طول آبراهه اصلی یکی از عوامل مهم در تعیین زمان تمرکز حوضه است . شیب طولی نیز عامل موثر دیگری در زمان تمرکز حوضه بوده روی شکل هیدروگراف اثر می گذارد . یکی از راههای محاسبه شیب آبراهه اصلی استفاده از فرمول زیر است :

 S=

که در آن

S : شیب متوسط رودخانه

AZ : اختلاف ارتفاع بین نقطه شروع آبراهه اصلی و نقطه خروجی حوضه به کیلومتر

L : طول آبراهه اصلی به کیلومتر است .

 

شکل حوضه

برحسب توپوگرافی ، حوضه ها دارای اشکال متفاوتی هستند شکل حوضه تأثیر زیادی بر رواناب سطحی و هیدروگراف سیلاب ها دارد به نحوی که دبی حداکثر سیلاب ها با مساوی بودن شرایط فیزیکی ، در حوضه های گرد ، بیش از حوضه های کشیده است ، زیرا زمان تمرکز در حوضه های گرد کوتاهتر بودن و عکس العمل آن ها نسبت به رگبارهای سیل ------ از حوضه های کشیده می باشد ، حوضه ها از نظر شکل بسیار متنوعند ولی می توان آنها را به سه گروه عمده حوضه های کشیده ، پهن و بادبزنی تقسیم کرد .

برای مقایسه شکل حوضه ها به صورت کمی از شاخص های متفاوت به شرح زیر استفاده می کند .

1- عامل شکل حوضه ( FE ) عبارتست از عرض متوسط حوضه به طول بزرگترین آبراهه است که با استفاده از کورولیمتر بر روی نقشه های توپوگرافی به دست می آید و عرض متوسط حوضه از نسبت بین سطح حوضه به طول حوضه محاسبه می شود .   = FF

2- ضریب فشردگی : نسبت محیط حوضه را به محیط دایره ای است که سطح آن معادل سطح حوضه مورد نظر می باشد و با فرمول زیر محاسبه می شود :

= CC

این ضریب در حقیقت نشان دهنده انحراف شکل آبخیز از یک حوضه دایره ای که مقدار آن هرچه از عدد یک دورتر یعنی بزرگتر شود  حوضه حالت کشیده تری خواهد داشت ( این ضریب برای حوضه های کشیده حدود 5/1 تا 5/2 است هرچه این ضریب به واحد نزدیک شود شکل آبخیز مورد مطالعه به دایره نزدیک تر خواهد بود و این ضریب روی جریان و هیدروگراف ناشی از باران اثر کلی خواهد داشت .

3- مستطیل معادل : مستطیل معادل نمایش دهنده حوضه آبخیز است که محیط آن به شکل مستطیل تغییر یابد ولی مساحت آن برابر مساحت حوضه باشد . به عبارت دیگر مستطیل معادل دارای سطیع ، محیط و ضریب گراولیوس مساوی حوضه اصلی است بنابراین اگر طول و عرض مستطیل معادل را با L و I نشان دهیم ، با توجه به ضریب گراولیوس C خواهیم داشت :

 P = 2 ( L+I ) =

A= L×I

+1[  L =

                                          I = C

 

شرط لازم برای آنکه چنین رابطه ای برقرار شود آن است که مقدار ضریب گراولیوس برابر یا بزرگتر 128/1 باشد ( مهدوی ؛ 1381 : ( 19 ) – اگر 128/1 CS باشد دارای ریشه ای مضاعف است که دراین صورت مربع جانشین مستطیل خواهد بود و اگر 128/1 > C باشد چهارضلعی قائم نظیر حوضه قابل محاسبه نیست ( موحد دانش 1373 : 64  (

 

 

 

شیب متوسط حوضه

شیب آبخیز جهت ارزیابی های مربوط به رفتار هیدرولوژیک آبخیز به ویژه تبدیل ریزش به جریان مورد مطالعه قرار می گیرد .  شیب اثر زیادی بر واکنش های هیدرولوژیک حوضه ها دارد . شیب حوضه رابطه ی مهم ولی نسبتاً پیچیده با مقدار نفوذ آب ، جریان سطحی ، رطوبت خاک ودر نهایت به مقدار دخالت آبهای زیر زمینی دردبی رودخانه دارد. شیب یکی از مهمترین عواملی است که زمان  جریان سطحی و زمان تراکم یا تمرکز را در رودخانه کنترل می کند و نقش اساسی در میزان رواناب ، میزان نفوذ ، شدت سیلابها و میزان فرسایش دارد و می تواند آن را از فرمول هورتون بدست آورد .

   ý=

 

S : شیب میانگین

Z : فاصله ارتفاعی بین خطوط منحنی میزان به کیلومتر

I   :  مجموع طول خطوط منحنی میزان و واقع رد محدودۀ حوضه به کیلومتر

A : مساحت حوضه به کیلومتر مربع

شیب متوسط به ترتیب از فرمول زیر بدست می آید :

 I=

 

 

Hmax و Hmin به ترتیب ارتفاع حداکثر و حداقل حوضه به کیلومتر

A سطح حوضه به کیلومتر مربع ( ک . امیدوار )

 

بیلان منابع آبی ایران و وضع بهره برداری موجود

بخش عمده ای بارندگی ، یعنی حدود 248 میلیارد متر مکعب معادل 71 درصد آبهای بارش به طور سالیانه به صورت تبخیر و تعرق مستقیم از سطح زمینهای مرطوب و مجموعه های آبی به اتمسفر باز می گردد . قسمت عمدۀ این مقدار آب تبخیری ، در مدار تولیدات گیاهی وارد نمی شود . 99 میلیارد متر مکعب آن معادل 75/24 درصد آب بارش ، در سطح زمین جریان می یابد با 5 میلیارد متر مکعب آب ورودی از مرزها معادل 26 درصد کل آب بارش کل منابع آب سطحی را تشکیل می دهد . حدود 17 میلیارد متر مکعب از آب بارش معادل 25/4 درصد کل آبهای سطحی را تشکیل می دهد . حدود 17 میلیارد متر مکعب از آب بارش در زمین نفوذ می کند به منابع زیر زمینی می پیوندد از آبهای جاری در سطح زمین نیز حدود 18 میلیون متر مکعب معادل 5/4 درصد آب بارش و 3/17 درصد کل آبهای جاری ، در زمین نفوذ کرده به منابع زیر زمینی آب می پیوندد . به این ترتیب منابع آبهای زیر زمینی تجدید پذیر ، برابر 35 میلیارد متر مکعب در سال معادل 75/8 درصد کل آب بارش است . وضع کلی میلان آبی در ایران در شکل مقابل نشان داده شده است . جمع منابع آبهای سطحی و زیر زمینی معادل 121 میلیارد متر مکعب است که معادل 25/30 درصد آب بارش است . از این مقدار حداکثر 86 میلیارد متر مکعب معادل 5/21 درصد آب بارش و 71 درصد کل منابع سطحی و زیر زمینی قابل دستیابی و بهره برداری است .

فاصله حداکثر بهره برداری و وضع بهره برداری موجود رقمی در حدود 16 میلیارد متر مکعب است یعنی معادل 4 درصد آب بارش و 2/13 درصد کل منابع آبهای سطحی و زیر زمینی را نشان می دهد در حالی که قسمتی از بارندگی که به مصرف تبخیر و تعرق گیاهی می رسد بخش عمدۀ منابع آبی کشور را تشکیل می دهد و علی رغم حجم بسیار آن که بالغ بر 71 درصد کل آب بارش است تاکنون توجه چندانی به این قسمت معطوف نشده و افزایش کارایی آن مورد بررسی دقیق قرار نگرفته است این مقدار معادل 8/66 درصد کل منابع قابل دستیابی سطحی و زیر زمینی را می تواند مشخص کند .

درباره استفاده مستقیم از آب باران در تولیدات گیاهی ، تحقیقات اساسی در ایران صورت گرفته است اگرچه در سالهای اخیر در برخی از کشورهای جهان در این مورد مطالعات پیگیری در حال انجام است .

در گذشته در قسمتهای از جنوب ایران جمع آوری مستقیم آب بارش و ذخیره کردن آن انبارهای سرپوشیده ای ویژه که در برخی مناطق برکه نامیده می شود مرسوم بوده و شاید هنوز هم در برخی مناطق رایج باشد . این نوع ذخیره از نظر مسائل تولیدی و اقتصادی از اهمیت چندانی برخوردار است . در برخی مناطق ایران مثل نواحی بوشهر نوعی کشت دیم به صورت کشت در گودیهای بزرگ و چاههای دهان گشاد برای برخی از گیاهان به ویژه در مورد انجیر مرسوم بوده است که دردر وضعیت اقلیمی خشک و بدون آبیاری محصول بسیار قابل توجهی به بار می آورد[1] .

برخی از عملیات بازیافت منابع آب با مهار سیلابی و تغذیه مصنوعی سفره های زیر زمینی نیز امکان پذیر می باشد و باید بررسی های بیشتری صورت گیرد و طرحهایی که از نظر اقتصادی قابل توجیه باشد اجرا شود .

در حال حاضر میزان کل برداشت از منابع آب سطحی کشور در حدود 34 میلیارد متر مکعب معادل 5/8 درصد آب بارشی و 28 درصد کل منابع سطحی و زیر زمینی و 5/39 درصد کل منابع قابل دستیابی است که از این مقدار حدود 5/12 میلیارد متر مکعب به طور سنتی 5/12 میلیارد متر مکعب از طریق مهار آب در سدهای مخزنی ، 48/5 میلیارد متر مکعب آب مهار شده از بندهای انحرافی و 52/3 میلیارد متر مکعب به وسیله پمپاژ از رودخانه ها انجام می پذیرد حدود 36 میلیارد متر مکعب از کل منابع سطحی کل معادل 9/41 درصد کل منابع سطحی است همواره باید در بستر رودخانه جریان یابد تا امکان حفظ و تعادل محیطی حاصل شود . بنابراین منابع قابل دستیابی سطحی 50 میلیارد متر مکعب تخمین زده می شود که 34 میلیارد متر مکعب یعنی 68 درصد آن بهره برداری شده است و 16 میلیارد متر مکعب معادل 32 درصد آن باید مهار شده و مورد بهره برداری قرار گیرد . بعلاوه جهت بهسازی بهره برداری های سنتی که 5/12 میلیارد متر مکعب یعنی معادل 25 درصد است باید طرح های نوسازی و بهسازی تنظیم و اجرا شود . ( ع.1. موحد دانش )



[1]  = بررسی کشت دیم مو و انجیر در منطقه بوشهر ، سمینار آبیاری و کاهش تبخیر ، دانشگاه کرمان 1369



[i] ) Bifurcation Ratio

[ii] = Curvemeter

روشهای افزایش بازدهی و بهره برداری از آبهای سطحی

برای افزایش بازدهی منابع سطحی مورد بهره برداری و نیز کل منابع سطحی باید از راههای مختلفی اقدام کرد این عمل باید در دو قسمت مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد .

1- افزایش بازدهی منابع در حال بهره برداری

2- بازیابی آبهای از دست رفته

مصارف آبی

کمبود آب در ایران یکی از عوامل محدود کننده اصلی توسعه و فعالیت ها اقتصادی در دهه های آینده به شمار می رود . متأسفانه در کشور ما هنوز استفاده مطلوب از آب به شکل یک فرهنگ جایگاه خاص خود را پیدا نکرده است . به همین جهت دستیابی به تعادل نسبی در زمینه عرضه و مصرف آب یک اصل اساسی و ضروری است که این مهم جز با ایجاد یک نظام جامع مدیریت آب میسر نیست . مجموعه اقداماتی که تاکنون در کشور در ارتباط با تأمین آب کشاورزی ، شهری و صنعتی انجام شده عمدتاً در زمینه مدیریت تولید و عرضه آب بوده است و کمتر توجهی به مدیریت مصرف گردیده است .

در نگرش جدید جهانی آب کارای اقتصادی – اجتماعی به عنوان نیاز اولیه انسان محسوب می شود . هرچند آب یکی از عوامل تجدید شونده به شمار می رود اما مقدار آن محدود است با توجه به رشد جمعیت گسترش صنعت ، بالا رفتن سطح بهداشت و رفاه عمومی سرانه منابع تجدید شونده رو به کاهش می باشد .

در این مقاله ضمن طرح و بیان اهمیت موضوع مدیریت و تقاضا و صرفه جویی آب در بخشهای شهری کشاورزی و صنعتی به الگوی مصرف و تلفات آب شهری ، عوامل موثر بر کاهش تقاضای آب شهر و وضعیت مصرف آب در بخش کشاورزی و صنعت پرداخته شده و سپس به گوشه ای مطالعات و اقدامات انجام شده در کاهش تلفات و روشهایی برای جلوگیری از کاهش مصرف و اسراف آب ارائه می گردد .

در نگرش جهانی آب کالایی اقتصادی – اجتماعی به عنوان نیاز اولیه انسان محسوب می شود هرچند آب یکی از منابع تجدید شونده به شمار می رود اما  مقدار آن محدود است با توجه به رشد جمعیت ، گسترش صنعت ، بالا رفتن سطح بهداشت و رفاه عمومی سرانه منابع تجدید شونده رو به کاهش می باشد .

ایران با متوسط نزولات جوی 269 میلی لیتر درسال از کشورهای خشک جهان و دارای منابع آب محدود است . عواملی همچون رشد جمعیت ، نیاز به غذایی بیشتر ، ضرورت ارتفای سطح بهداشت و رفاه اجتماعی ، توسعه صنعتی و حفاظت اکوسیستم ها تقاضای آب را روزبروز بیشتر می کند . با توجه به رشد جمعیت در ایران سرانه منابع آب سالانه که در سال 1335 ، 7000 متر مکعب بوده در سال 1375 به 2000 متر مکعب کاهش یافته و پیش بینی می شود که تا سال 1400 به حدود 800 متر مکعب کاهش یابد که پایین ترین مرز کم آبی ( 1000 متر مکعب ) است . با توجه به تقسیم بندی سازمان ملل متحد در سال مزبور ایران نه تنها شرایط تنش و فشار ناشی از کمبود آب را تجربه خواهد کرد بلکه وارد شرایط کمیابی شدید آب می گردد . در سالهای خشک از هم اکنون شاهد کمبود و بحران آب هستیم که می تواند نه تنها خسارات اقتصادی بلکه تنش های اجتماعی – سیاسی و مخاطرات بهداشتی به بار آورد . همان گونه که ذکر شد متوسط نزولات جوی 269 میلی متر در سال می باشد و این مقدار کم ، توزیع مکانی بسیار ناهمگن دارد . به طوری که فقط 1% از مساحت ایران بارشی بیش از 1000 میلیمتر دارد ، در حالی که 28% از سطح کشور بارش سالیانه کمتر از 100 میلی متر را دارد از 415 میلیارد متر مکعب نزولات سالیانه ایران حدود 70% آن تبخیر می شود . با ورود سالیانه 12 میلیارد متر مکعب آب ورودی از مرزها به داخل کشور کل منابع آبی تجدید پذیر کشور 135 میلیارد متر مکعب است که تا نزولات سالانه در ایران حدود 70% آن تبخیر می شود با ورود سالیانه 12 میلیارد متر مکعب آب ورودی از مرزها به داخل کشور کل منابع آبی تجدید پذیر کشور 135 میلیارد متر مکعب است که تا سال 1379 ، 95 میلیارد متر مکعب از این آب استحصال شده است . از این آب استحصال شده به ترتیب 93 ، 5 و 2 درصد بخشهای کشاورزی ، شهری وصنعتی به مصرف رسیده است .

با این مشکلات یکی از اهداف بلند مدت راهبردی آب کشور تعادل برقرار کردن بین تقاضای آب و منابع آب موجود با کمترین هزینه ممکن می باشد .

بیش از دو دهه است که جهان پی برده است که در مدیریت منابع آب باید بیشتر به مدیریت تقاضا تا مدیریت عرضه توجه کرد .

دانشمندان مدیریت تلفیقی آب را مطرح نموده اند . مدیریت تلفیقی دو سیاست کلی و یک هدف اصلی دارد

سیاستهای مدیریت تلفیقی عبارتند از :

1 ) آب باید به عنوان یک کالای اقتصادی – اجتماعی و زیست محیطی برخورد شود .

2 ) سیاست ها و گزینه هایی که مدیریت آب را هدایت می کند باید در چهارچوبی یکپارچه تحلیل شود . هدف اصلی مدیریت تلفیقی این است که به واسطه مدیریت تلفیقی آب ، توسعه پایدار ، کارآمد وت عادلانه منابع آب حاصل شود . بنابراین مبانی مدیریت تلفیقی بر پایه ترکیب پذیری مدیریت تأمین با مدیریت تقاضا استوار بوده که جنبه های زیست محیطی اجتماعی و و اقتصادی را در نظر می گیرد .

به طور کلی تمامی اقداماتی که برکیفیت و کمیت آب ورودی به یک سیستم مصرف موثرند بخشی از مدیریت عرضه می باشد و هرآنچه که بر مصرف و یا اتلاف آب پس از آن موثر است مدیریت تقاضا می باشد به عبارت دیگر مدیریت تقاضای آب به فعالیت هایی اطلاق می شودکه کمک می کند تا تقاضای آب کاهش یابد ، راندمان مصرف بهبود یافته و از آلوده شدن یا نابود شدن منابع جلوگیری شود . در این مقاله ضمن طرح و بیان اهمیت موضوع مدیریت تقاضا و جلوگیری صرفه جویی آب در بخشهای شهری ، کشاورزی و صنعتی به الگوی مصرف و تلفات آب شهری عوامل موثر بر کاهش تقاضای آب شهری و وضعیت مصرف آب در بخش کشاورزی و صنعت پرداخته شدهو سپس به گوشه ای از مطالعات و اقدامات انجام شده در کاهش تلفات در این بخشها اشاره خواهد شد در انتها روش هایی برای جلوگیری از کاهش مصرف و اصراف آب ارائه می گردد .

در مطالعاتی که توسط سازمان ملل متحد در سنگاپور صورت گرفت حداقل آب مصرفی هر شهروند برای حفظ بهداشت و سلامت جامعه 99 لیتر درروز تعیین گریده است ]6 [ . بر طبق برنامه سوم توسعه الگوی مصرف آب هر خانوار 5/22 متر مکعب در سال تعیین شده که در نتیجه هر نفر به طور متوسط در شبانه روز می تواند 150 لیتر آب مصرف نماید ( جدول 1 ) ]7 [ . متأسفانه با توجه به رشد بی رویه شهرنشینی در کشور ، آمار چند ساله اخیر نیز نشان  از مصرف سرانه به طور متوسط 250 تا 300 لیتر در شبانه روز می دهد . درسال 1373 متوسط تقاضای سرانه آب شهری در کشور 242 لیتر نفر روز به دست آمده است ] 8 و 9 [ . بعنوان مثال در سال 1379 فقط 47 درصد مشترکان کشور کمتر از الگوی مصرف آب مصرف کرده و در مجموع 24 درصد آب شرب تولیدی در کشور را به کار بردند . درحالیکه 11 درصد مشترکان ، 24 درصد آب شرب تولیدی را مصرف کردند ]10[ . با توجه به هزینه های بالای تأمین ، انتقال و توزیع آب ، افزایش بی رویه مصرف و منابع محدود آب قابل دسترس شهروندان با بحرانهای جوی جدیدی در آینده روبه رو می باشند.

مطالعه و اجرای روشهای مدیریت تقاضای آب ( کاهش تقاضا و مصرف ، کاهش تلفات آب ، استفاده مجدد از آب و فاضلاب و شیوه های جدید توزیع آب در شهر ) نه تنها فشار بر منابع آب را کاهش داده ، بلکه کم هزینه تر از پروژه های جدید تأمین آب ( انتقال بین حوضه ای از راههای دوره احداث سدهای جدید ) بوده و هزینه مدیریت فاضلاب را نیز کاهش می دهد .

میزان آب به حساب نیامده در استانهای مختلف کشور بین 25 تا 60 درصد گزارش شده است ]17[ در مطالعه ای که در سال 1374 در خصوص تلفات آب در شهرهای بوشهر ، تبریز و اهواز بعمل آمده میزان تلفات آب در این شهرها به ترتیب 34 ، 30 ، و 50 درصد گزارش شده است . ] 18[ . بیشترین سهم تلفات مربوط به این شهرها ، شکستگی لوله ها گزارش شده است . طبق استانداردهای جهانی برای کشورهای خشک و نیمه خشک و کم آب حداکثر آب به حساب نیامده در یک شبکه توزیع حدود 15% و برای کشورهای پرآب حدود 25% توصیه شده است . طبق این استاندارد برای شرایط ایران چنانچه آب به حساب نیامده از میزان 15% تجاوز نماید ضروررت سرمایه گذاری برای بازیافت الزامی است آب به حساب نیامده به میزان آبی گفته می شود که در صورت حساب فروش شرکت های آب و فاضلاب منظور نمی شود و اغلب به دلیل قرائت غلط کنتورها ، انشعابهای غیر مجاز ، کنتورهای با پلمپ باز و نشت در شبکه به دلیل پوسیدگی و از کار افتادگی لوله ها صورت می گیرد . میزان آب به حساب نیامده شهرها از 25 تا 60 درصد می باشد ] 17[ .


آخرین مطالب