طرح راهبردی رفع مشکل کم آبی با استفاده از سدهای زیرزمینی

با توجه به کاهش نزولات جوی و مشکلات کم آبی به خصوص در مناطق کویری، آب های زیرزمینی به عنوان یکی از منابعی که کمتر از آب های سطحی دستخوش تغییرات ناشی از خشک سالی می شوند، از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این مناطق همچنین توزیع نامناسب بارندگی سبب می شود که جریان های سطحی به صورت رواناب های موقت و سیلابی ظاهر شوند که با توجه به تبخیر سطحی زیاد، ذخیره سازی آن ها به صورت دریاچه های پشت سد اقتصادی نیست. همچنین آب های نفوذ یافته در بستر آبرفتی رودخانه ها نیز با گذر زمان از محیط خارج شده و غیرقابل دسترسی می شوند. لذا یکی از راه های مناسب جهت توسعه ذخایر آب زیرزمینی استفاده از سدهای زیرزمینی است.

کلیدواژه: آمایش سرزمین، آب های زیرزمینی، احداث سدها، توسعه ذخایر آب

ضرورت و اهداف پژوهش

امروزه مشکل دسترسی به منابع آب شیرین یکی از مسائل مهم در بسیاری از کشورها است. بحران آب درگذشته به علت کم بودن جمعیت به اندازه امروزه محسوس نبود، ولی امروزه با افزایش روزافزون جمعیت و نیاز بشر به غذای بیشتر این بحران بیش از گذشته مشهود است. این موضوع به ویژه در مناطقی از جهان که به صورت طبیعی همواره با کمبود آب مواجه بودند، بیشتر حائز اهمیت است؛ بنابراین شناخت بررسی علل و راهکارهای حل این بحران ضرورت دارد. یکی از روش های حل این بحران و کاهش هدررفت آب احداث سدهای زیرزمینی است. احداث سدهای زیرزمینی یک فنّاوری جدید برای تأمین منابع آب و حفاظت از آن بوده و با مناطق خشک و نیمه خشک نیز سازگار است. این سدها در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک کشورهایی مانند ژاپن، آمریکا و عربستان سعودی گسترش یافته و بازدهی خوبی نیز داشته اند؛ اما علی رغم اهمیت موضوع تأمین آب و کمبود آن در ایران، وزارت نیرو هیچ توجهی برای احداث این سدها نداشته و همچنان برای تأمین آب از روش های پرهزینه، کم بازده و مضر برای محیط زیست استفاده می شود. این در حالی است که به گفته کارشناسان طی سال های اخیر میزان برداشت از آب های زیرزمینی به دلیل مدیریت ناکافی وزارت نیرو افزایش یافته و این عامل منجر به کاهش سطح آب های زیرزمینی و درنهایت خطر شوری آب و نشست خاک شده است. سالانه حدود ۱.۲ میلیارد مترمکعب آب مازاد سطحی در کشور از دسترس خارج می شود درحالی که این حجم از آب را می توان با احداث سدهای زیرزمینی به همراه پیاده کردن سامانه های پخش سیلاب ذخیره کرد. با توجه به این مسائل ضروری است برای کاهش اثرات بحران کم آبی احداث سدهای زیرزمینی به صورت جدی در دستور کار قرار گیرد.

آشنایی با سدهای زیرزمینی، کاربردها، مزایا و معایب

سدهای زیرزمینی سازه هایی هستند که در زیر زمین ساخته می شوند و با مسدود کردن جریان طبیعی آب های زیرزمینی سبب ایجاد ذخایر آبی در زیر زمین می شوند. با استفاده از این سدها سفره آب زیرزمینی محصور و کوچکی فراهم می شود که بهره برداری از آن کاملاً تحت کنترل خواهد بود. در بعضی از مناطق به دلیل بافت نفوذناپذیر، آب توانایی نفوذ عمقی را نداشته و به صورت افقی با توجه به شیب در حال حرکت است. درنتیجه بعد از بارش، این آب ها تخلیه شده و در فصول کم بارش دیگر وجود ندارند؛ اما استقرار این سدها در جلوی حرکت آن ها مانع از خروج آن ها از حوزه خواهد شد و در فصول کم آبی می توان از آن ها استفاده کرد. از مهم ترین کاربردهای این سدها می توان به مواردی چون «جلوگیری از تداخل آب شور و شیرین بخصوص در سواحل دریا»، «تصفیه فاضلاب و بهبود بخشیدن کیفیت آب» و «توسعه روستاها» اشاره کرد. همچنین این سدها دارای مزایایی همچون «سادگی احداث آن ها»، «عدم خرابی در هنگام شکستگی سد» و «هزینه پایین احداث» هستند. در مقابل مزایای بیان شده معایبی نیز مانند «حجم کمتر آن ها نسبت به سدهای سطحی»، «هزینه بالای برداشت آب نسبت به سدهای سطحی» و «مشکل بودن تخمین آب زیرزمینی ذخیره شده» وجود دارند.

بررسی طرح راهبردی ایجاد سدهای زیرزمینی

اگر سدهای زیرزمینی به طور مناسبی طراحی و اجرا شوند نباید بر محیط اطراف اثر منفی زیادی داشته باشند. به هرحال باید توجه کرد که اگر به خاطر استفاده از این روش در یک محیط ناپایدار تغییر کوچکی هم پدید آید، عواقب فیزیکی و اجتماعی طولانی مدتی خواهد داشت. در احداث این گونه سدها باید به عوامل مهمی توجه کرد که برخی از آن ها عبارت اند از:

• بررسی کیفیت شیمیایی آب های منطقه: آب ها در عبور از لایه های مختلف زمین و یا در مسیر حرکت خود در رودخانه، مواد مختلفی که ناشی از متلاشی شدن سنگ ها، وجود املاح گچ، هالید و آهک در تشکیلات تبخیری و رسوبی هستند را در خود حل می کنند. کیفیت آب ها با توجه به طول مسیر طی شده و فراوانی مواد محلول در خود می تواند تفاوت زیادی در نقاط مختلف ایجاد کند. به همین منظور، برای تعیین کیفیت آب در محدوده موردنظر و مقایسه آن با آب های مناطق مجاور باید از آب های قنات ها، چاه ها و چشمه ها نمونه برداری شود و پس از ارسال به آزمایشگاه پارامترهای شیمیایی و کیفی موردنیاز اندازه گیری شود؛
• فاصله از اراضی زراعی و باغات: بسته به هدف از احداث سد زیرزمینی ممکن است آب ذخیره شده در مخزن سد جهت شرب انسان، دام، آبیاری اراضی زراعی و باغ ها و … مورداستفاده قرار بگیرد. به همین دلیل نزدیکی آب ذخیره شده به محل مصرف ازلحاظ راندمان آب و اقتصادی بسیار حائز اهمیت است؛
• فاصله از محل مصرف (قنات): قنات ها ازجمله مهم ترین منابع تأمین آب در مناطق کویری و کوهپایه ای هستند و نباید تخریب شوند. لذا هیچ قناتی نباید به واسطه احداث سد زیرزمینی در معرض تخریب یا کاهش شدید دبی قرار بگیرد. مناطقی که در آن کوره قنات وجود دارد در مرحله پتانسیل یابی جزء مناطق نامناسب احداث سد زیرزمینی هستند؛ بنابراین قنات هایی که در پایین دست و یا محور سد زیرزمینی قرار می گیرند جزو مناطق نامناسب هستند؛ اما اگر قنات در بالادست سد زیرزمینی قرار داشته باشند نه تنها مشکلی ایجاد نمی کند بلکه یک مزیت برای قنات محسوب می شود؛
• مواد و مصالح و نیروی کار متخصص: ازآنجاکه انواع سدهای زیرزمینی نیازمند مواد، مصالح خاص و تخصص های مشخصی هستند، بررسی اینکه منطقه موردمطالعه برای اجرای طرح می تواند این دسترسی به مواد و نیروی کار متخصص را به راحتی در اختیار نیروی اجرایی قرار دهد و یا نه می تواند بسیار در انتخاب محل احداث سد تأثیرگذار باشد؛
• شاخص های اقتصادی طرح: تجزیه وتحلیل اقتصادی طرح باید تا حد امکان صورت گیرد. این امر با استفاده از تعیین درآمد حاصل از اضافه برداشت آب در مقابل هزینه ساخت سد انجام می گیرد. درصورتی که هیچ نوع منبع آب ارزان تری در دسترس نباشد، ساخت سد توجیه اقتصادی دارد. این امر مستلزم بررسی پتانسیل های آبی سطحی و زیرزمینی منطقه و انتخاب بهترین گزینه تأمین آب است.

چند توصیه در مورد ساخت سد زیرزمینی

در این بخش از پژوهش به ارائه چند توصیه در خصوص سدهای زیرزمینی پرداخته می شود:

· در مورد احداث سدهای زیرزمینی نکات مهمی وجود دارد که باید به آن ها توجه کرد. «هزینه احداث کم»، شرط ضروری در مورداستفاده از سدهای زیرزمینی برای تأمین آب مناطق کم جمعیت در کشورهای درحال توسعه است. معمولاً قسمت اعظم هزینه پروژه مربوط به مصالح ساختمانی است. برای این منظور لازم است مصالح مناسب به صورت محلی و با هزینه معقول در دسترس باشد.

· با افزایش عمق، ضخامت سنگ های مختلف بستر از یک نقطه به نقطه دیگر خیلی متفاوت است، بنابراین اکتشافات محلی به جهت کسب اطمینان از وضعیت مکانی انتخابی توصیه می شود.

· سد باید درشیب حداقل توپوگرافی زمین احداث شود تا با یک ارتفاع کم حداکثر ذخیره سازی را انجام دهد. شیب مناسب بین ۲ تا ۴ درصد است. این شیب ها به طورمعمول در ناحیه انتقالی، بین کوهستان ها و دشت ها یافت می شوند.

جمع بندی

با توجه به بحران های پیش رو درزمینه تأمین آب یکی از روش های کاهش هدررفت آب احداث سدهای زیرزمینی است. سدهای زیرزمینی سازه هایی هستند که در زیر زمین ساخته می شوند و با مسدود کردن جریان طبیعی آب های زیرزمینی سبب ایجاد ذخایر آبی در زیر زمین می شوند. ازجمله کاربردهای این سدها می توان جلوگیری از تداخل آب شور و شیرین بخصوص در سواحل دریا اشاره کرد. همچنین این سدها دارای مزایایی مانند سادگی احداث آن ها و عدم خرابی در هنگام شکستگی سد و معایبی مانند حجم کمتر آن ها نسبت به سدهای سطحی هستند. باید توجه داشت که اگر این سدها به طور مناسبی طراحی و اجرا شوند نباید بر محیط اطراف اثر منفی زیادی داشته باشند. ازجمله عواملی که برای احداث این سدها باید به آن ها توجه کرد مواردی چون بررسی کیفیت شیمیایی آب های منطقه، فاصله از اراضی زراعی و باغات، فاصله از محل مصرف (قنات)، مواد و مصالح و نیروی کار متخصص و شاخص های اقتصادی طرح هستند.

این مطالعه در مدرسه حکمرانی شهید بهشتی با همکاری مسعود اسدی محل چالی و علی قنبری در سال ۱۴۰۰ انجام شده است.