زهکشی اراضی در کشاورزی

[*FATIMA*]

زهکشی اراضی در کشاورزی

زهکشی اراضی که در لغت به معنی خارج کردن آب اضافی از زمین می باشد یکی از کارهایی است که از حدود 200 سال قبل مرسوم بوده است . البته خارج شدن آب از زمین به طور طبیعی نیز صورت می گیرد ، لذا زهکشی فقط این فرایند طبیعی را سرعت می بخشد .

اکثر زمین های کشاورزی در دوره محدودی از سال ممکن است دارای آب اضافی باشند که اگر این دوره کوتاه بوده و یا در زمانی رخ دهد که گیاه در مرحله بحرانی نباشد زیان چندانی به زراعت وارد نخواهد شد . به خصوص اینکه زمین ها غالباً خود دارای زهکش طبیعی بوده و آب اضافی را بتدریج خارج می کنند . اما اگر دوره مانداب طولانی بوده و مصادف با مرحله بحرانی گیاه گردد ، خارج ساختن آب اضافی به صورت مصنوعی که همان زهکشی باشد امری مفید و حتی ضروری می باشد .

زهکشی اراضی عی الاصول برای دو هدف اساسی ممکن است به کار گرفته شود که عبارتند از :

* احیاء آن دسته از اراضی ماندابی که تا به حال غیر قابل استفاده بوده اند و مهیا کردن آنها برای زراعت . این نوع زهکشی را زهکشی به منظور توسعه افقی گویند

* بهبود وضعیت زهکشی در اراضی کشاورزی موجود که در واقع زهکشی به منظور توسعه عمودی می باشد .

تا اواخر قرن نوزدهم میلادی بیشتر طرح های زهکشی به منظور توسعه افقی صورت می گرفت اما این هدف در حال حاضر کم رنگ شده است ، زیرا طرفداران محیط زیست و علاقمندان به حفظ تالاب در قبال خشک کردن اراضی ماندابی و تبدیل آنها به زمین های کشاورزی مقاومت نشان می دهند .

امروزه زهکشی نقش بسیار گسترده ای پیدا کرده است ، به طوریکه هدف آن فقط خارج ساختن آب اضافی از زمین نیست بلکه مسائلی مانند احیاء یا شیرین کردن اراضی ، مدیریت آب ، مسائل مربوط به حفاظت محیط زیست و یا کیفیت آب نیز از جمله وظایفی است که در اجرای طرح های زهکشی مدنظر قرار می گیرند . علاوه بر این امروزه زهکشی فقط برای این انجام نمی شود که محصول افزایش یابد بلکه پایین آوردن هزینه تولید ، فراهم آوردن شرایط برای تولید محصولات متنوع ، بهبود وضعیت اقتصادی ، اجتماعی و بهداشتی زارعین و یا امثال آن نیز می تواند از اهداف زهکشی باشد .

در ادامه با اهداف زهکشی آشنا می شویم ...

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده

[*FATIMA*]

اهداف زهکشی

الف / کنترل و جلوگیری از ماندابی شدن

در زمین های ماندابی قسمت اعظم منافذ خاک از آب پر شده و هوای کافی برای تنفس ریشه ها وجود ندارد . در چنین وضعیتی خارج ساختن آب از خاک باعث تهویه بیشتر آن شده و رشد گیاه را بهبود خواهد بخشید . بنابراین اولین و اساسی ترین هدف زهکشی تخلیه آب اضافی از خاک است . ماندابی شدن ، حرکت ماشین آلات را نیز مختل نموده و خواست زارع را در انتخاب نوع محصول و تقویم کشت محدود می سازد .

ب/ کنترل و جلوگیری از شور شدن اراضی

یکی از مشکلات آبیاری در مناطق خشک و نیمه خشک شور شدن اراضی به دلیل تجمع نمک در منطقه توسعه ریشه هاست تجمع نمک به دو دلیل ممکن است صورت گیرد . یکی عدم شستشوی نمک هایی که به تدریج در اثر آبیاری وارد منطقه ریشه ها می شود و دیگری صعود موئینه ای آب از لایه های آبدار و شور زیرزمینی .

ج/ کنترل فرسایش

از دست رفتن لایه سطحی خاک یکی دیگر از عوامل مهم کاهش حاصلخیزی خاک بخصوص در مناطق خشک است . در این مناطق به دلیل اینکه پوشش گیاهی در سطح طبیعی خاک بسیار فقیر می باشد در اوایل فصل بارندگی خاک نسبت به بارندگی و فرسایش بسیار حساس بوده و یک باران شدید کافی است تا مقدار زیادی از خاک را فرسایش دهد . وجود یک سیستم زهکشی در زمین باعث می شود که از عمل تخریبی باران کاسته شده و مانع از آن گردد که جریان رواناب به سرعت بحرانی و فرساینده برسد . علاوه بر آن با احداث جوی و پشته های زهکش می توان رواناب سطحی را جمع آوری و آن را به داخل زمین نفوذ داد

د/ کنترل سیل

آب اضافی در زمین ممکن است از آبیاری یا بارشی که روی زمین می بارد حاصل نشده باشد . یعنی در بسیاری موارد سیل و رواناب اراضی دیگر نیز وارد زمین شده و باعث تخریب یا ماندابی شدن می گردد . سازه های زهکشی که در داخل اراضی ساخته می شود می تواند تا حد زیادی در کنترل سیلاب مؤثر باشد

ه/ حفاظت محیط زیست

و/ سلامت عمومی و بهداشت

زهکشی باعث می شود که محیط مناسب برای زاد و ولد حشرات ناقل بیماری ها از بین رفته و از شیوع بیماری هایی مانند مالاریا ، فیلاریازیس ، پیوک یا شیستوزومیاسیس جلوگیری شود . علاوه بر این وجود زهکش ها باعث می شود که از راکد شدن آب و ایجاد بوی تعفن و نامطبوع در محیط مزرعه نیز جلوگیری به عمل آید .

ز/ حفاظت از ابنیه ها و تأسیسات عمومی

بالا آمدن سطح آب ممکن است باعث تخریب جاده ها ، پل ها و حتی منازل روستائیان شده و عبور و مرور در راه ها را با مشکل مواجه سازد . زهکشی می تواند به عنوان یکی از عوامل حفاظت کننده این تأسیسات محسوب گردد .

ح/ توسعه روستایی و امنیت غذایی

در نیمه اول قرن بیستم زهکشی اراضی توانست در بسیاری از کشور های توسعه نیافته به عنوان یک عامل مهم در احیاء اراضی و زیر کشت بردن آنها برای تولید بیشتر محصولات غذایی مؤثر واقع گردد .

در ادامه با سیستم های زهکشی آشنا می شویم ...

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده

[*FATIMA*]

سیستم های زهکشی

یک سیستم زهکشی کشاورزی از 3 جزء اساسی تشکیل شده است که عبارتند از : سیستم مزرعه ( field system ) ، سیستم اصلی ( main system ) و سیستم خروجی ( outlet )

سیستم مزرعه

این سیستم شامل شبکه ای از زهکش ها و تمهیداتی است که در سطح مزرعه احداث شده تا آب اضافی جمع آوری و به سیستم اصلی هدایت گردد . سیستم مزرعه بستگی به خصوصیات زهکشی خاک داشته و اصولاً شامل دو نوع است :

الف / سیستم زهکش های زیرسطحی

این سیستم در خاک هایی استفاده می شود که آب اضافی بتواند در زمین نفوذ کرده و به سطح ایستابی برسد . با احداث زهکش های زیرسطحی آب زیرزمینی به طرف این زهکش ها حرکت کرده و در جهت شیب از زمین خارج می شود .

ب / سیستم زهکش های سطحی

این سیستم در مواردی احداث می شود که نفوذپذیری خاک کم و آب نتواند به سرعت در آن نفوذ کند . در این شرایط آب روی سطح خاک یا بالای لایه غیر قابل نفوذ تجمع پیدا کرده و سپس به صورت سطحی یا زیربستری به طرف زهکش های کم عمق سطحی حرکت و از آنجا از طریق سیستم اصلی به خارج از زمین هدایت می شود .

سیستم اصلی

این سیستم آب را از سیستم های مزرعه دریافت کرده و به طرف خروجی ها هدایت می کند . سیستم اصلی مرکب از نهرها و کانال هایی از رده های مختلف است ( درجه 1 ، درجه 2 و درجه 3 ) . کانال های درجه 3 که به نام نهر های جمع کننده نیز نامیده می شوند معمولاً در حاشیه و یا در امتداد مرزهای زمین کشیده می شود و جریان آب زهکش ها به طرف آن می باشد . کانال های رده 3 به کانال های درجه 2 پیوسته و سپس به کانال های اصلی وصل می شوند .

خروجی

نقطه نهایی یا ترمینال یک سیستم زهکشی را خروجی گویند که زه آب ها را وارد رودخانه ، دریاچه ها ، دریا و یا کویر می کند . سطح آب در نقطه خروجی را رقوم مبنای زهکشی نامند . اختلاف ارتفاع این نقطه نسبت به رقوم هر نقطه از زمین بار هیدرولیکی لازم برای جریان آب در زهکش ها را تشکیل می دهد . این اختلاف مشخص می کند که سطح ایستابی را تا چه اندازه می توان با زهکشی پایین آورد همچنین تعیین می کند که آیا زهکشی می تواند با نیروی ثقل انجام شود و یا آنکه باید از پمپ استفاده شود .

در ادامه با زهکشی زیستی آشنا می شویم ...

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده

[*FATIMA*]

زهکشی زیستی

در زهکشی معمولی از قوانین جریان آب استفاده می شود به این معنی که یک نهر یا چاه احداث شده و آب از آنجا به خارج هدایت می شود . خارج شدن آب از این نقطه باعث می شود جریان آب به سمت آن ادامه پیدا کند . برای این نوع زهکشی باید سرمایه گذاری لازم صورت گرفته و هزینه های راهبری و نگهداری سالانه پرداخت شود . اما نوع دیگری از زهکشی وجود دارد که در آن برای خارج کردن آب از زمین از توان تبخیر-تعرق گیاهان استفاده می شود . در این نوع زهکشی نیاز به احداث تأسیسات زهکشی نبوده و لذا هزینه ای در بر نخواهد داشت . برعکس ممکن است از علوفه و چوب گیاهان نیز استفاده شود . این نوع زهکشی زهکشی زیستی نام دارد .

نمونه هایی از این زهکشی در شکل زیر نشان داده شده است .



مورد اول یک ناحیه پست و زه دار را نشان می دهد که در آن تعدادی بوته و درخت کشت شده اند . تبخیر-تعرق این پوشش گیاهی سطح ایستابی را تا حد زیادی پایین آورده است .

مورد دوم یک کانال را نشان می دهد که زه دار شدن پشت خاکریز یکی از مسائل مربوط به آن است . در شرایط معمولی در این مورد برای جلوگیری از خراب شدن کانال باید یک زهکش حائل احداث شود اما با کشت یک یا چند ردیف بوته و درخت در نواری به موازات کانال ، سطح ایستابی پایین آورده می شود .

مورد سوم حالتی را نشان می دهد که مشابه زهکشی معمولی است . کشت ردیف های گیاهی در این حالت مشابه وجود یک خط لوله یا نهر زهکش عمل می کند که در زیر آن سطح ایستابی تا عمق مورد نظر پایین نگهداشته می شود . لذا در نوار بین دو ردیف گیاهی نیز سطح ایستابی به اندازه ای که بتوان در آن کشت و زرع انجام داد پایین آورده می شود .

البته زهکشی زیستی در بیشتر موارد با اشکال مواجه می شود زیرا اکثر گیاهان در شرایط استغراق و کمبود اکشیژن در خاک رشد مناسب و مطلوبی ندارند . در چنین شرایط اگر نتوان گیاهان مناسب که در شرایط ماندابی بخوبی رشد و تبخیر - تعرق کنند پیدا کرد زهکشی فیزیکی تنها گزینه ای خواهد بود که باید اجرا گردد . گیاهانی مانند جگن ، انواع چمن ها ، نی ، لوئی ، اکالیپتوس ، اشن ، تبریزی از انواعی هستند که می توان برای این منظور در نظر گرفته شوند .

نکته دیگری که باید به آن توجه کرد شور شدن تدریجی خاک در روش زهکشی زیستی است بنابراین توصیه می شود این روش با ترکیبی از انواع زهکشی فیزیکی اجرا شود و حتی المقدور در شرایطی از آن استفاده گردد که آب و هوا خشک و نیمه خشک و تبخیر - تعرق روزانه زیاد باشد .

در ادامه با اثرات زیست محیطی زهکشی آشنا می شویم ...

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده

[*FATIMA*]

اثرات زیست محیطی زهکشی

توسعه زهکشی در یک منطقه موجب می شود شرایط هیدرولوژیکی طبیعی تغییر پیدا کرده و با حاصلخیز شدن اراضی بهره وری کشاورزی افزایش یابد . هرچند زهکشی ارزش زیست محیطی اراضی را ممکن است بهبود بخشد اما در برخی موارد زهکشی باعث تخریب محیط زیست نیز می شود . زهکشی مصنوعی باعث می شود مسیر و روند طبیعی تخلیه آب از زمین تغییر پیدا کند . این امر اگرچه برای اراضی زهکشی شده مفید خواهد بود ولی منطقه ای را که در پایاب زمین زه آب ها بدان می ریزد تخریب خواهد کرد . به طور کلی اثرات زهکشی بر رژیم هیدرولوژیکی و هیدروشیمیایی از نظر زیست محیطی می تواند در برخی شرایط مثبت و در پاره ای موارد بی اثر و یا حتی منفی باشد . بنابراین قبل از برنامه ریزی و اجرای طرح های زهکشی لازم است اثرات زیست محیطی آن ارزیابی و مورد مطالعه قرار گیرد زیرا شواهد زیادی را می توان برشمرد که در آنها ورود زه آب های اراضی به تالاب ها یا باتلاق ها باعث تخریب و از بین رفتن آنها شده است .


1/ رژیم جریان آب

هرچند زهکشی بر توازن سالانه آب تأثیر زیادی ندارد اما به دلیل آنکه تخلیه آب را سرعت بخشیده و این فرآیند با جریان طبیعی آب در تعارض می باشد در نتیجه هیدروگراف جریان زهکشی را تغییر می دهد . بسته به نوع سیستم زهکشی و امکان ذخیره سازی آب در مخازن ، جریان آب در آبراهه ها ممکن است افزایش و یا کاهش پیدا کند . معمولاً احداث زهکش های سطحی میزان جریان در آبراهه ها را افزایش و زهکش های زیرزمینی دبی جریان در آبراهه ها را کاهش می دهد . علاوه بر آن جریان آب در پایین دست با لایروبی زهکش های اصلی و یا تغییر در ابعاد کانال ها تغییر می کند .

در بعضی موارد زهکشی اراضی ممکن است خطر بروز سیل در مناطق پایین دست را افزایش داده ، شرایط اکولوژیکی منطقه را تغییر و بر حقابه های پایین دست به لحاظ کیفی و کمی مؤثر واقع گردد . هم چنین پوشش گیاهی طبیعی و وضعیت زیستی جانورانی که در پایین دست اراضی زهکشی شده زندگی می کنند به شدت تحت تأثیر طرح های زهکشی قرار می گیرند . از بین رفتن زیبایی های طبیعی و تغییر در تنوع زیستی از جمله موارد دیگری است که در اجرای طرح های زهکشی بایستی در نظر گرفته شوند .

ادامه دارد ...

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده

[*FATIMA*]

ادامه اثرات زیست محیطی زهکشی

2/ کیفیت آب

زه آب ها محتوی مقدار زیادی مواد غذایی گیاهی هستند که از خاک شسته شده و همراه با جریان آب زهکشی وارد رودخانه ها یا تالاب ها می شود . این عمل در مقیاس وسیع باعث یوتروفیکاسیون یا غنی شدن آب از مواد غذایی می گردد . رشد سریع و توده ای جلبک ها ، فیتوپلانکتن و علف های هرز آبی در تالاب ها و رودخانه ها نشانه های این فرآیند به شمار می روند . وجود علف کش ها و آفت کش ها در زه آب باعث سمی شدن آب رودخانه یا دریاچه و تالاب هایی می شوند که زه آب ها به آن می ریزد . مواد آلاینده و شوری زه آب ها و تأثیر آن بر آبهایی که جریان زهکش به آن می ریزد از دیگر مسائلی هستند که زهکشی به وجود می آورد .

باید توجه داشت که اثر زهکشی بر آلودگی آبها عمدتاً به دلیل استفاده زیاد از مواد شیمیایی در کشاورزی و ضایعات دامی است . حتی احداث زهکش های سطحی به دلیل کاهش فرسایش خاک از ورود فسفات ها به توده های آب جلوگیری می کند ولی احداث زهکش های زیرسطحی خروج مواد ازته از زمین را افزایش می دهد .

علاوه بر نقش آلودگی از منابع غیر نقطه ای بیشتر مواد آلاینده از منابع نقطه ای وارد توده های آب می شود . منابع نقطه ای شامل دفع غیر کنترل شده و تصفیه نشده مواد آلاینده از مناطق مسکونی و صنعتی است که توسط زهکشی از زمین خارج و وارد رودخانه یا دریاچه ها می گردد .

پیش بینی ظرفیت سوخت و ساز در توده های آبی که زهکش ها بدان می ریزد بسیار مشکل است . سوخت و ساز بستگی به سرعت تجزیه زیستی مواد موجود در آب دارد . فسفر از طریق رسوب مواد به صورت لجن و تثبیت شیمیایی و زیستی از آب خارج می شود حال آنکه ازت فقط از طریق نیتریفیکاسیون یا فرآیندهای تبدیلی از آب خارج می شود .

از نظر کیفیت آب در زهکش ها هنوز معیارهای خاصی تدوین نشده است . در واقع هر یک از سازمان های استفاده کننده از آب معیارهای خاص خود را ارائه کرده اند . سازمان بهداشت جهانی ، سازمان جهانی کشاورزی و خواروبار ، آژانس حفاظت محیط زیست امریکا نیز استانداردهایی را در این زمینه منتشر ساخته اند . در تمام این استانداردها پیشنهاد شده است که باید به پارامترهای زیر در زه آب ها توجه شود :

الف / پارامترهای فیزیکی شامل رنگ و بو و کدورت و دمای آب

ب / پارامترهای شیمیایی مانند نیاز اکسیژن خواهی بیوشیمیایی ، نیاز اکسیژن خواهی شیمیایی ، مواد معلق ، نمک های محلول ، اسیدیته ، اکسیژن محلول

ج / پارامترهای بیولوژیکی شامل تخم انگل ، لارو حشرات ناقل بیماری و مواد مدفوعی انسان و حیوان

د / مواد معدنی مانند نمک ها ، ازت ، فسفر ، سلنیوم ، نیترات ، فلزات سنگین

ه / مواد آلی شامل علف کش ها ، آفت کش ها ، مواد شیمیایی فرار و مواد آلاینده آلی

و / مواد رادیو اکتیو از قبیل ذرات آلفا و بتا ، رادیوم و اورانیوم

ادامه دارد ...

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده

[*FATIMA*]

ادامه اثرات زیست محیطی زهکشی

3/ تالاب ها و زهکشی حفاظتی

تالاب ها نقش بسیار مهمی در تنظیم سیکل هیدرولوژی منطقه داشته و زیستگاه بسیاری از جانوران و گیاهان به شمار می روند . بسته به شرایط محلی ، تالاب ها مخازنی هستند که آب اضافی منظقه وارد آن شده و به عنوان یک تنظیم کننده در روند سازی هیدروگراف جریان رودخانه ها نقش حیاتی دارند . بنابراین زه کشی و خشک کردن تالاب ها می تواند زیان های زیادی در برداشته باشد . تجربه نشان داده است که خشک کردن تالاب ها می تواند دبی اوج سیلاب ها را 30 تا 50% افزایش دهد .

زهکشی و به اصطلاح احیاء اراضی تالابی بر هیدرولوژی آب های زیرزمینی نیز مؤثر است . سطح آب در تالاب به عنوان تراز مبنای زهکشی عمل کرده و پایین آوردن آن باعث می شود سطح آب زیرزمینی در مناطق اطراف تالاب نیز پایین آورده شود . تالاب ها در بعضی شرایط سطح ایستابی را تغذیه کرده و باعث آبدار شدن چشمه ها و برخی آبراهه ها می گردند . به طور کلی با زهکشی تالاب ها رژیم هیدرولوژی منطقه تعادل خود را از دست داده و خشک شدن آن ها اکولوژی منطقه را نیز تغییر خواهد داد . نقش تصفیه کنندگی تالاب و به تله انداختن رسوبات را نیز نباید از یاد برد به طوریکه در اکثر جاهاییکه تالاب ها زهکشی و به اراضی کشاورزی تبدیل شده اند بر کیفیت آب منطقه تأثیر منفی داشته است .

توسعه افقی زهکشی در قرن 18 و 19 و اوائل قرن بیستم باعث گردید که بسیاری از تالاب های جهان به اراضی کشاورزی تبدیل شوند . مثلاً اراضی وسیع میانه غربی امریکا که امروزه قطب تولید ذرت و گندم در جهان به شمار می رود روزگاری بسیار مرطوب و حالت مردابی داشته که با زهکشی به صورت کنونی درآمده است .

در شرایطی که زهکشی معمولی اراضی باعث خشک شدن بیش از حد رژیم هیدرولوژی منطقه گردد باید زهکشی به صورت حفاظتی صورت گیرد . زهکشی معمولی در حاشیه اراضی جنگلی ممکن است در برخی شرایط سطح ایستابی را به قدری پایین بیاورد که باعث خشک شدن درخت ها گردد . در این وضعیت زهکشی باید به صورت کنترل شده انجام پذیرد تا پایین آوردن سطح ایستابی بر سایر بخش های مصرف آب تأثیر منفی نداشته باشد . به طور کلی زهکشی حفاظتی به مجموعه تمهیدات زهکشی گفته می شود که در جهت حفاظت از اکوسیستم های طبیعی باشد .

4/ بهداشت عمومی

زهکشی یکی از عملیاتی است که می تواند عوامل بیماری زایی را که در آب یا محیط مرطوب زندگی می کنند کنترل نماید . از جمله این بیماری ها می توان به مالاریا و پیوک اشاره کرد . خشک کردن مانداب ها باعث می شود که حشرات یا کرم های ناقل این بیماری ها نتوانند سیکل زندگی خود را تکمیل نمایند .

منبع زهکشی جدید
نوشته دکتر امین علیزاده