مهندسی آبخیزداری

مدیریت آب

تاریخچه آب و تاریخچه زندگی بشر به معنای واقعی در هم آمیخته است .

ظهور تمدن و تشکیل شهرها در حواشی برخی از رودخانه های خاور نزدیک آغاز گردیده است .

قدیمی ترین و معروف ترین سد جهان در مصر با بیش از 5000 سال سابقه به منظور آب آشامیدنی ،آب آبیاری و احتمالا کنترول سیلاب ها بنا شده است . در حال حاضر نیز با افزایش روز افزون جمعیت و در نتیجه افزایش شدید احتیاجات غذایی و پوشاکی مدیریت منابع آبی از اهمیت روز افزونی بر خوردار است .

اهداف :

امروزه آبیاری در کشورهای مانندایران  به قدری از عملیات عادی کشاورزی  به شمارمی آید که برای متحققین وقت طرح این سوال که اصولا با اجرای پروژه ها آبیاری چه اهدافی را میتوان دنبال کرد وارد نمیشود،

اما اگر طرحهای بزرگ آبیاری را که در سطح دنیا به اجرا در آمده یا در حال اجرا میباشند درنظربگیریم مانند طرح آبیاری کانال قره قرم در ترکمنستان و یا طرح نهرالعظیم در لیبی مشاهده میشود که در این طرحها تنها رفع کمبود بارندگی و تولید بیشتر محصول مورد نظر نبوده است ، بلکه هدف های سیاسی و اجتماعی و احیانا منظورهای دیگری نیز دیگری نیز مطرح بوده است . بطور کلی اهداف مهمی که با اجرای طرحهای آبیاری دنبال میشوند عبارتند از:

الف: آبیاری به منظور افزایش محصول

در حال حاضر در دنیا5/1 میلیارد هکتار زمین زیر کشت محصولات مختلف قرار دارد که از این رقم 236 میلیون هکتار را زراعتهای آبی را تشکیل میدهد .یعنی16 در صد زمین های کشاورزی دنیا به صورت آبی و 84 در صد بقیه به صورت دیم زراعت میشود .

اما اگر به تولیدات حاصله از این زمین ها توجه کنیم مشاهده میشود که38 تا 40 در صد محصولات کشاوزی دنیا در زراعتهای آبی کشت میشود ،به خصوص این که

تولیدات زراعت های آبی را عمدتا محصولات استراتژیک وبا ارزش تشکیل میدهد

،این افزایش محصول علی الااصل مرهون آب وآبیاری است .البته نباید افزایش محصول را تنها به دلیل آبیاری دانست ،زیرا بدون اعمال روشهای مناسب کشت وتهیه زمین و یا استفاده از کودهای شیمیایی وسموم وبذور اصلاح شده دستیابی به چنین افزایش محصول امکان پذیر نیست اما در این مورد آبیاری وآب نقش کلیدی دارند ،زیرا اگرهمین روشها را در زراعت دیم نیز اعمال کنیم افزایش محصول چندان قابل توجه نخواهد بود .

ب_آبیاری به منظور اصلاح زمین و محیط رشد:

تجهیز وتعرق باعث جمع شدن نمک در لایه سطحی خاک میشود که به تدریج خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک در منزقه توسعه ریشه ها مختل وحاصلخیزی آن بحری نقصان میابد که ممکن است رشد گیاه را غیر ممکن میسازد .این نمک ها در مناطق مرطوب در نتیجه بارندگی تا اندازه ای شسته میشوند اما در مناطق خشک و نیمه خشک امکان شستشوی طبیعی وجود ندارد و اگر بخواهیم زراعت تداوم خود را حفظ کند باید به صورت مصنوعی آب را وارد زمین کرده تا نمکها از محیط رشد ریشه شسته شوند . در عمل این کار به دو صورت انجام میپذیرد:

یکی این که همراه با آبیاری زراعتها به علاوه بر نیاز آبی گیاه مقدار بیشتری آب به زمین داده شود تا نمکهای اضافی را بشوید و شوری خاک را در حد معینی نگهدارد این مقدار آب اضافی را نیاز آبشویی گویند .نیاز آبشویی معمولا برحسب در صد یا جزئی از نیاز آبی گیاه توصیف میشود که به آن سنت شستشو گفته میشود .روش دیگر غرقاب کردن یا آبیاری زمین در هنگامی از سال است که نیاز چندانی به آب نباشد .درهنگام آبیاری محیط کوچک یا میکرو مکیمای اطراف گیاه به دلیل افزایش

رطوبت هوا تعدیل میشود .این عمل در باره ای موارد منابع زیادی در بر دارد تا حدی که مثلا در انگورکاری برای بالا بردن کیفیت میوه اقدام به آبپاشی وافزایش رطوبت در مزرعه میشود .

امروزه آبیاری بارانی برای جلوگیری از یخ زدگی گیاه نیز امری معمول است . بدین ترتیب که هنگامی که خطر یخ زدن گل یا گیاه میرود ،با روش بارانی اقدام به پاشیدن آب روی گیاه میشود .با این عمل سرما وپائین رفتن درجه حرارت هوا فقط باعث یخ زدن آبی که روی گیاه پاشیده شده است میشود و دمای یخ .اندامی کخ با آن در تماس است در حد دمای صفر یا یکی دو درجه ی زیر صفر ثابت باقی میماند که گیاه قادر به تحمل این دما میباشد و سرما فقط ضخامت لایه یخ را ممکن است افزایش میدهد.

ج_ آبیاری به منظور تعدیل توزیع جمعیت :

توسعه شبکه های آبیاری موجب اشتغال در بخشهای مختلف میشود .این امر در بسیاری کشورها به عنوان وسیله ای درجلوگیری از مهاجرت ویا جابجائی جمعیت از یک نقطه به نطقه دیگر مورد استفاده قرار میگیرد .

مثلا در امریکا ایجاد شبکه های آبیاری ونقش مهمی در انتقال جمعیت به صفحات غرب و میانه غربی ایفا کرد .

د_ آبیاری به منظور تامین خودکفایی و امنیت ملی :

کشورهای که به دلیل توسعه شبکه های آبیاری بر تولیدات کشاورزی خود افزوده اند واز نظر غذا به کشورهای بزرگ یا همسایگان خود متکی نیستند در سطح بین المللی از قدرت عمل بیشتری بر خوردارند .

امروزه عصر عقر غذایی و اقتصادی حربه ای است که قدرت های بزرگ برای تامین خواسته های خود به دفعات متعدد از آن استفاده نموده اند .

آبیاری از این جهت که در تولید مواد غذایی نقش حیاتی دارند به طور مستقیم وسیله ای است در راه تامین امنیت ملی .

ه_ آبیاری به منظور کاهش اثر خشکسالی ها :

آبیاری از قدین الایام به عنوان وسیله ای در تقلیل اثرات نامطلوب خشکسالی و قحطی مورد استفاده قرار میگرفته است .

شاید اولین سناریو در این مورد توسط حضرت یوسف تهیه شده باشد .در قرآن کریم در سوره یوسف آیات 42 تا 48 آمده است .

وپادشاه مصر گفت يعني خوابي ديدم كه هفت گاو فربه راهفت گاو لاغر خوردند و هفت خوشه سبز را هفت خوشه خشك نابود كردند.

يوسف در تعبير خواب گفت بايد هفت سال متوالي زراعت كنيد وهفت خرمن را كه درو كنيد جز كمي كه قوت خود سازيد همه را با خوشه در انبار ذخيره كنيد كه چون اين هفت سال بگذرد هفت سال قعطي پيش آيد كه ذخيره شما به مصرف قوت مردم برسد جز اندكي كه براي كاشتن در انبار نگهداريد .حضرت يوسف كه اينبيش كننده اين تغيرات اقليمي بود حكومت وقت را تشويق برگسترش شبكه هاي ابياري و توليد وحصول بيشتر وذخيره آن براي ايام قحطي نمود .خشكسالي دهه 80 در آفريقا ثابت نمود كه تنها كشورهاي قادر به سپري كردن چنين بلايا هستند كه از شبكه هاي آبياري وسيع برخوردارند .حتي در كشورهاي كه بارندگي زياد وآبياري چندان اهميت ندارد از كمبود بارندگي در يك سال ميتواند حسارت هنگفتي ببارد آورد زيرا در چنين وضعيتي اكثر گياهان دائي وبه خصوص باغات ميوه صدمه خواهند ديد.در اين كشوره پيش بيني تمهيدات لازم براي آبياري در مواقع ضروري ميتواند از بروز چنين خطراتي جلوگيري كند.علاوه بر مواردي كه اشاره شد آبياري اهداف متعدد ديگري نيز ممكن است بكار رود .مثلا"(آبياري به منظور كنترول آفات ابياري در جنگ براي منظورهاي نظامي ويا آبياري به منظور ذخيره كردن رطوبت براي موقع كم آبي وغيره)

آبیاری :

آبیاری از عملیات قدیمی کشاورزی که در حدود 7000 سال پیش در مقدونیه مرسوم بوده است .

در مصر ،چین ، مکزیک و پرو نیز سیستم های دیگر آبیاری متداول بوده است .امروزه قریب 11 در صد از زمین های زراعتی دنیا آبیاری میشوند .برخی از پر جمعیت ترین مناطق جهان نیز در اطراف زمین های زراعتی قابل آبیاری ایجاد گردیده اند ،به عنوان مثال در جمهوری متحده عربی (مصر) %100 اراضی مزروعی آبیاری میشوند .

سایر کشورها که دارای کشت فاریاب بالا هستند به ترتیب عبارتند از :

1- پرو%70

2- ژاپن %60

3- عراق %45

4- مکزیک %41

5- در ایالات متحده ی امریکا نیز بیش از %12 یا در حدود 24000000 هکتار زیر کشت آبی است . در حدود 3/2 جمعیت دنیا در کشورهای زندگی میکنند که از جیره ی غذایی ناقص بر خوردارند .میزان اراضی این کشورها کمتر از نصف اراضی دنیاست و 4/3 آن نیز به طریق آبی اداره میشود .

به این ترتیب اهمیت آبیاری در دنیا و نقش آن در سرنوشت آیندگان به طور کامل روشن است.

منابع آب :

آب آبیاری بیشتر به وسیله آبیاری سطحی ناشی از آب باران یا ذوب شدن برف تامین میگردد.

رودخانه های اغلب از کوهستان ها ی مناطق خشک ونیمه خشک سرچشمه میگیرد ،به طور مثال رود خانه هایی که از غرب کوه های آند سر چشمه میگیرند پس از گذشتن از صحرای پیرو به اقیانوس آرام می پیوندد. آب این رودخانه ها اغلب از ذوب شدن برف ها در نقاط مرتفع کوهستانی تامبن میگردد. بنابراین در عمل با اندازه گیری ابعاد توده های برف در این قبیل نقاط میتوان مقدار و دبی آب رودخانه ها را برای فصل کشت بعدی تخمبن زد . بسیاری از زارعین نیز آب آبیاری را از چاه اختصاصی تامین میکنند،در ایالت متحده ی امریکا تقریبا %20 اب ابیاری از طریق این گونه چاه ها تامین میگردد .

انتخاب اراضی برای آبیاری :

در هنگام انتخاب اراضی باید نکات زیر را به دقت مورد توجه قرار داد.

1- بافت خاک تا عمق 2-1 متری

2- وجود لایه مانع یا طبقه سنگریزه تا عمق 2 متری

3- تجمع املاح در حد زیان بخش

4- شیب و ناهمواری سطح زمین

5- وضعیت خاک پس از آبیاری خاکی است که آب به اسانی در آن نفوذ نماید وقادر به نگهداری ان نیز باشد یعنی نفوذ پذیری ان در حدود 0.5 تا 8 سانتی متر در ساعت باشدو قابلیت جذب رطوبت حدی باشد که میزان کافی آب بتواند ظرف 24 ساعت خاک را تا عمق 80 تا50 سانتی متری خیس نماید در بعضی خاکها نفوذ پذیری به حدی کم است که عمق خیس شدگی پس از 24 ساعت 39 سانتی متر یا کمتر میباشد و برعکس در گروهی دیگر از خاکها بافت به حدی درشت است که رطوبت قابل استفاده ای که جذب خاک میگرد بسیار ناچیز از طرف دیگر هرگاه خاکهای شنی درشت بافت یا سنگریزه ای در زیر بافت یا با بافت متوسط قرار گیرند مقدار رطوبتی که خاک رویین نگه میدارد به مراتب بیش از حالتی است که خاک به طور کامل و یکنواخت دارای بافت یا متوسط میباشد

روش های مختلف آبیاری :

انتخاب روشهای مختلف آبیاری تابع داشتن اطلاعات زیر است :

1- بارندگی فصلی

2- شیب وضعیت کلی سطح زمین

3- منبع آب و نحوه ی توزیع آن

4- تناوب زراعتی

5- نفوذ پذیری خاک

به طور روش ها ی آبیاری را میتوان به سیستم های آبیاری سطحی ،زیر زمینی ، بارانی و قطره ای تقسیم نمود .

زمان و مقدار آبیاری :

مقدار آبیاری باید به قدری باشد که رطوبت خاک را با عمق نفوذ ریشه های گیاه به حد ظرفیت مزرعه برساند . درصورتی که بیش از این حد آب مصرف شود مممکن است یا باعث ایجاد حالت غرق آبی در اعماق خاک گردد و یا آب نفوذ عمقی پیدا کند و هدر رود . همچنین در صورتی که آب به مقدار فراوان به اعماق نفوذ نماید و زهکش خاک خوب نباشد احتمالا منجر به بالا امدن سطح سفره ی آب زیر زمینی در اراضی پایین دست میگردد.

از طرف دیگر در خاکهای که امکان تجمع املاح در خاک وجود دارد ، تنها راه

ممکن برای خروجی املاح اضافه آبشویی مکرر و زهکشی خاک است .