سیستم زهکشی خشک چیست؟!

توجه اصلی مهندسین زهکشی کنترل موقعیت سطح آب زیرزمینی در محدوده ای است که ریشه گیاه در آن رشد می کند اما از آن جا که توجه به پیامدهای زیست محیطی روز به روز در حال افزایش است؛ دانستن این نکته که تأثیرات کشاورزی می تواند فراتر از محدوده مزارع گسترش یابد به طور فزاینده ای اهمیت پیدا کرده است. به این ترتیب زهکشی به طور اجتناب ناپذیری بر روی الگوی جریان آب از اراضی تا آبراهه های دریافت کننده آن تأثیر می گذارد در عین حال زهاب ها مواد مغذی، رسوبات، سموم دفع آفات و به طور کلی سایر مواد آلوده کننده را به آب های سطحی منتقل می کند. سیستم های زهکشی سنتی غالبا پرهزینه بوده و علاوه بر سرمایه اولیه زیاد برای احداث، هزینه های نگهداری و بهره برداری نیز دربردارند.

بنابراین روش های جایگزین برای کنترل سطح ایستابی که ترجیحا کم هزینه و از نظر مبانی زیست محیطی قابل قبول باشد مانند زهکشی خشک و زهکشی زیستی نسبت به سایر روش های متداول ارجحیت پیدا کرده است.

سیستم زهکشی خشک:

در واقع اجرای زهکشی مرسوم از لحاظ محدودیت های اقتصادی و زیست محیطی زیر سؤال رفته است و زهکشی خشک به عنوان یک راهکار مؤثر ارائه شده است. این سیستم عبارت است از اختصاص قسمت هایی از زمین به عنوان ناحیه آیش که با تبخیر از سطح آن یک جریان ثابت از آب و نمک از ناحیه آبیاری شده ایجاد می شود.

تصور عموم در مورد زهکشی کنترل عمق سطح ایستابی و بنابراین تصور غلط،  حفظ عمق بحرانی برای کنترل شوری است.. حداقل عمقی از سطح ایستابی که در آن مقدار جریان موئینه ای تا حدی کاهش یابد که شور شدن خاک از این طریق قابل اغماض باشد، عمق بحرانی نامیده می شود. به این ترتیب در طراحی زهکشی در نواحی خشک با محدودیت شوری، با پایین آوردن سطح ایستابی به حد عمق بحرانی یا بیشتر از آن، سعی در کاهش و به حداقل رساندن تبخیر از سطح سفره می گردد. در حقیقت کنترل شوری بستگی به مقدار جریان رو به پایین آب از ناحیه ریشه دارد و در نتیجه نکته مهم تعادل آب است(Smedema, 1992). تعادل طبیعی آب به وسیله آبیاری و به موجب آن بالا آمدن سطح آب زیرزمینی برهم می خورد و زهکشی طبیعی از عهده تخلیه آب زیرزمینی برنمی آید.( Gowing and Wyseure, 1992 ). در یک ناحیه اگر جریان ورودی (آب باران اضافی ،تلفات آب آبیاری و تلفات نشت از منبع یا کانال) در تعادل با جریان خروجی(تامین نیاز آبی گیاه از آب زیرزمینی، تبخیر از نواحی بدون پوشش، زهکشی طبیعی یا مصنوعی) باشد در نتیجه سطح آب زیرزمینی ثابت است. اگر ناحیه بدون پوشش به اندازه کافی بزرگ و تبخیر از این ناحیه به اندازه کافی سریع باشد تعادل لازم بدون زهکشی مصنوعی به دست می آید؛ این نظریه زهکشی خشک است. این موضوع بدان معنا است که قسمتی از زمین موجود برای نشت آب زیرزمینی اضافه و انتقال نمک همراه با آب کنار گذاشته شود. سیستم آب زیرزمینی مسیر جریان برای انتقال آب اضافه از ناحیه آبیاری به ناحیه آیش را فراهم می کند.

شواهد گواه بر آن است که قسمتی ازحوضه ایندوس پاکستان از سیستم زهکشی خشک سود می برد و اهمیت کاربرد این مکانیسم شناخته شده است.(Middleton et al., 1966)

این موضوع توجه دانشمندان را در مطالعات مزرعه ای در استرالیا جلب کرده است(Greenwood et al., 1992, 1994) و به عنوان یک روش مؤثر برای کنترل شوری در شالیزارها در غرب آفریقا توسط انجمن توسعه برنج غرب آفریقا شناخته شده است. ارزیابی های تئوریک ابتدایی درباره شرایط حوضه ایندوس پاکستان بر طبق مشاهدات قبلی اثبات می کند که زهکشی خشک می تواند موثر باشد اگر ناحیه کشت و نشت تقریبا مساوی باشند(Gowing and Wyseure, 1992). نمونه هایی از اجرای طرح زهکشی خشک در جهان ، مندوزای آرژانتین، منطقه گرمسار در ایران، دشت ایندوس در پاکستان و مزوپوتامیا در عراق است.

asghar(1996) یک مدل شبیه سازی دینامیکی با پایه فیزیکی برای کمی سازی سیستم زهکشی خشک ارائه داد. اخیرا Khouri(1998) قوانین و اصول طراحی و مدیریت یک طرح زهکشی خشک را در قالب مطالعات عددی روی یک نمونه مزرعه فرضی بحث کرده است.

زهکشی خشک در ایران:

زهکشی خشک، نوعی قطعه بندی اراضی است که در نواحی خشک با شرایط کم آبی با هدف خارج کردن و دفع آب و املاح اضافی از اراضی تحت کشت به سمت اراضی کشت نشده مجاور به انجام می رسد. منظور از نواحی خشک با شرایط کم آبی، عبارت از دشت هایی است که وسعت اراضی در آنها بیش از میزان آب در دسترس برای توسعه آبیاری است، به عبارت دیگر میزان خاک بیشتر از آب است . بنابراین در اینگونه دشت ها امکان توسعه آبیاری در تمامی اراضی فراهم نبوده و بناگزیر باید بخشهایی از اراضی به صورت نکاشت رها شود. در کشور ما، با اقلیم خشک و نیمه خشک موجود در اکثر نواحی آن، از اینگونه دشت ها به فراوانی می توان نام برد. مثلا در کلیه دشتهای حاشیه کویر لوت و کویر نمک، از جمله، دشتهای یال جنوبی رشته کوه البرز شامل دشت ه ای ورامین، گرمسار، ده نمک، سمنان، شاهرود، دامغان و …، شرایط کم آبی ذکر شده برقرار است. در این شرایط، وضعیت مناسبی برای هدایت آب و املاح اضافی ناشی از آبیاری، به اراضی مجاور که بدلیل کمبود آب امکان آبیاری آنها فراهم نیست، ایجاد می شود.  در این صورت اراضی مجاور زهدار شده و بتدریج شور خواهند شد. در حقیقت در این روش، بخشی از اراضی، قربانی اراضی دیگر می شود.

در ایران، اگر چه تحقیقی در زمینه زهکشی خشک بدست نیامده است، در نوار حاشیه ای دشت گرمسار، نمونه هایی از آن مشاهده شده که تصاویری از آن ارائه شده است. در شرایطی نظیر دشت گرمسار، معمولا زارعین بخوبی واقف هستند که در صورتی که بدلایلی اراضی خود را در یک فصل کشت، نکارند، در حالیکه زارع همسایه آنها، به کشت زمین خود ادامه دهد، سال دیگر با زمین شور شده ای روبرو خواهند بود که میزان محصول آن بشدت افت خواهد کرد . همچنین معمولا بخوبی می دانند که بخش اعظم نمک های تجمع یافته در زمین خود، همان نمک های زمین همسایه است. از این رو، در این نواحی، زارع، تنها وقتی که از کشت و کار در زمین خود به کلی صرف نظر کرده باشد، آنرا رها می کند . در غیر این صورت مجبور است همه ساله زمین خود را به زیر کشت و آبیاری ببرد.

شکل زیر مربوط به کشاورزی نواری در اراضی شور و کم آب جنوب دشت گرمسار می باشد. تجمع نمک در نوارهای نکاشت، نمک های آب آبیاری اراضی تحت کشت مجاور است که به طور طبیعی همراه زه آب از آن اراضی خارج شده و در نوارهای نکاشت تحت تاثیر تبخیرقرار گرفته است.

مزایا و معایب زهکشی خشک:

مزایا:

• الف : مهمترین و اصلی ترین مزیت کاربرد روش کشاورزی نواری، بدون هزینه بودن یا هزینه های کم ناشی از پایین آوردن تراز سطح اراضی آیش برای افزایش کارآیی سیستم است.درحالی که اجرای زهکشی به روشهای کلاسیک، اعم از شبکه زهکش های زیرزمینی یا روباز، درحال حاضر هزینه قابل توجهی داشته به ویژه اگر برای تخلیه زه آب از پمپاژ استفاده شود.
• ب : در شرایط کم آبی (نظیر حاشیه دشت گرمسار) اراضی تحت کشت معمولا متمرکز نبوده و به صورت قطعات مجزایی در حد فاصل اراضی بایر قرار دارند. اجرای شبکه زهکش در اینگونه اراضی معمولا بسیار پر هزینه است و طول زهکش ها در واحد سطح اراضی زیادتر از حد معمول می باشد. در حالی که در این گونه اراضی، مناسب ترین شرایط برای کاربرد زهکشی خشک است. (آذری ، 1383)
• پ : در صورت پراکنده بودن اراضی تحت کشت، بر روی شبکه زهکشی، بار اضافی تخلیه از اراضی مجاور نیز تحمیل خواهد شد. در حالی که در روش کشاورزی نواری، اراضی کشت نشده، خود محل تخلیه زه آب اراضی تحت کشت مجاور است.
• ت : کاربرد توأم این روش با کشت درختان مقاوم به شوری در ناحیه نشت، علاوه بر تقویت پتانسیل زهکشی در این ناحیه از طریق تبخیر و تعرق درختان، امکان بهره گیری از زه آب برای کشاورزی (درخت) در محل فراهم خواهد شد. در حالی که در شبکه های زهکشی، زه آب معمولا در ترازی پایین تر از سطح اراضی قرار داشته و تنها در پایاب اراضی قابل دسترس است. در کاربرد این روش، در نوارهای آیش که بتدریج شورتر می شوند، می توان اقدام به کشت درختان مقاوم به شوری، نظیر اکالیپتوس و آتریپلکس کرد تا هم با جذب و تبخیر بخش دیگری از زه آب، زهکشی منطقه تقویت شود و هم علاوه بر امکانات بهره برداری از آنها، چشم انداز خوبی نیز از نوارهای اراضی به موازات نوارهای درختان ایجاد می شود.

معایب:

• الف : با توجه به تجمع نمک در سطح خاک نوارهای کشت نشده، در صورت وجود باد شدید در منطقه، احتمال انتقال املاح به سطح اراضی تحت کشت و شور شدن آنها وجود دارد . برای جلوگیری از این امر، جمع آوری مکانیکی املاح از سطح خاک و دفع آنها قابل انجام است که موجب هزینه و کار اضافی خواهد بود.
• ب : در انتهای فصل آبیاری، که بیشترین تجمع املاح نیز صورت گرفته است، در صورت بارندگی شدید، احتمال دارد نمک ها حل شده و مجددا به عمق خاک و زیر اراضی تحت کشت باز گردد که موجب شوری بیش از اندازه آب زیرزمینی و پروفیل خاک می شود . در این صورت نیز راه حلی نظیر بند فوق می توان پیش بینی کرد.
• پ : در اراضی خرده مالکی که هر زارع قطعه کوچکی از اراضی را در مالکیت خود دارد، آرایش نوارهای این روش بسیار دشوار است . مگر در شرایطی که قطعات به اندازه کافی بزرگ باشند یا اراضی بایر به تناوب در حد فاصل اراضی بهره برداری قرار داشته باشند .
• ت : اختصاص حدود 50% از اراضی قابل آبیاری به عنوان ناحیه نشت چندان برای زارع مطلوب نیست اما در مناطقی که آب آبیاری محدود یا ناکافی و اجرای روش های متداول زهکشی هزینه بر است، زهکشی خشک می تواند گزینه مناسبی باشد.
• ث : کریستالیزه شدن نمک ها در ناحیه کشت باعث کاهش سرعت تبخیر می شود.