Download
1 / 19
E N D
زهکشی تاریخچه ای سه هزار ساله دارد ولی شاید بتوان گفت از عمر زهکشی به شیوه امروزی حدود 190 سال می گذرد. عقیده بر این است که هوخهات اولین کسی بود که در سال 1940 زهکشی مبتنی بر شیوه های علمی را پایه گذاری کرد. از آن پس تحولات علمی زهکشی ابتدا به آزمایشگاه های زهکشی معطوف شد و همزمان با آن اصول و مبانی زهکشی در مورد تعین فاصله و عمق زهکش ها توسعه یافت و روابط ریاضی زیادی ارائه شد. پیدایش لوله های پلاستیکی در دهه 1960 و رواج استفاده از ماشین های زهکشی در دهه 1970 شتابی چشمگیر به توسعه زهکش های زیر زمینی داد؛ اما در این چند دهه، هم دا‌نشمندان به طور عمده هنوز به ابداع و ارائه روابط جدید تعین فاصله زهکش ها معطوف بود. در دهه 1970 همراه با پیشرفت بشر در زمینه رایانه حل عددی روابط ریاضی بیش ا ز پیش مرسوم شد و شاید بتوان گفت که در اوایل دهه 1980 بود که اولین مدل های زهکشی ابداع و در دهه 1990 توسعه بیشتری یافت بطوری که می شود این دهه را دوره تدوین و پردازش مدل های ریاضی زهکشی به حساب آورد. تاریخچه زهکشی
احداث اولین شبکه های نوین آبیاری و زهکشی در دهه 1310 در جنوب کشور صورت گرفت و اولین زهکش روباز با استفاده از ماشین در حوالی سال 1335 در شاوور خوزستان ساخته شد. در سال‌های 1341 و 1342 اولین شبکه زهکشی زیرزمینی با استفاده از لوله‌های سفالی در دانشکده کشاورزی دانشگاه جندی شاپور (شهید چمران) واقع در ملّاثانی (رامین) اهواز در وسعتی حدود 500 هکتار با نیروی کارگری به اجرا در آمد. در همین سال‌ها بود که اولین ماشین زهکشی وارد کشور شد. اولین طرح بزرگ زهکشی به وسعت 11000 هکتار در هفت تپه به اجرا درآمد. سپس زهکشی اراضی شرکت کشت و صنعت کارون و همزمان با آن زهکشی اراضی آبخور سد وشمگیر در گرگان آغاز شد. دشت‌های مغان، دالکی در بوشهر، زابل، میان‌آب، بهبها‌ن، طرح‌های هفت‌گانه توسعه نیشکر در خوزستان از جمله طرح‌های بزرگ دیگری هستند که اجرای آن ها به اتمام رسیده است. زهکشی در ایران
زه آب زه آب یا آب مازاد بخشی از منابع آب سطحی و زیر زمینی حوزه است که سبب زهدار شدن اراضی می شود و باید از طریق زهکشی تخلیه گردد. منشاء زه آب تعریف زهکشی زه آب ممکن است ناشی از بارندگی ، ذوب برف ، آب آبیاری ، جریانات سطحی و نشت زیر سطحی از اراضی مجاور ، سریز و طغیان رودخانه ها، نشت از کانال های آبیاری و صعود سطح ایستابی باشد. در نواحی مرطوب بارندگی های مداوم ؛ در نواحی سردسیر تغذیه ناشی از ذوب برف و در نواحی سردسیر تغذیه ناشی از ذوب برف و در نواحی خشک ونیمه خشک ، آبیاری طغیان های فصلی ، آبشویی اراضی و صعود سطح ایستابی ، منشأ اصلی زه آبها به شمار می روند. با توجه به موارد ذکر شده ،عواملی چون روش آبیاری (ثقلی - تحت فشار)، فیزیوگرافی(توپوگرافی، شکل زمین)، شبکه آبراهه، عمق لایه نفوذ ناپذیر، لایه بندی خاک، ویژگی های هیدرودینامیکی خاک(نفوذ پذیری سطحی ، هدایت هیدرولیکی) و خصوصیات شیمیایی خاک( شوری،کسر آبشویی، قلیائیت) بطور غیرمستقیم بر زهدار شدن اراضی مؤثرند. به زبان ساده میتوان گفت زهکشی خارج کردن آب و املاح اضافی از بستر و یا عمق خاک است .در کشاورزی هدف از زهکشی ، بیشتر فراهم کردن محیطی مناسب برای رشد ریشه گیاه است ( از نظر تهویه و شوری) در تعریفی جامع تر میتوان گفت زهکشی به معنی خارج شدن طبیعی یا مصنوعی آب مازاد از یک منطقه بوده است
زهکش سطحی : تخلیه آب مازاد از سطح خاک .زهکش زیر سطحی : تخلیه آب مازاد از بطن خاک.زهکش قائم: تخلیهسریع از اعماق زیاد بوسیله پمپاژ از چاه زهکش . آب سطحی :تمامی آبهای ساکن و جاری در سطح الارض که به بطن خاک نفوذ نمی نمایند. آب خاک:آبی که از طریق نفوذ سطحی به بطن خاک وارد شده و به صورت رطوبت در آن نگهداری می شود. اب زیر زمینی :بخش اشباع شده خاک را که از لحاظ هیدرولیکی شرایط متفاوتی نسبت به محیط غیر اشباع دارد ،آب زیر زمینی می نامند. سطح ایستابی:حد فوقانی آب زیر زمینی و فصل مشترک بین محیط اشباع و غیر اشباع ، به عبارت دیگر مکان هندسی تمامی نقاطی که دارای فشار نسبی صفر می باشند . لوله زهکش: لوله سفالی ، بتونی و پلاستیکی منقطع یا یکپارچه ، سوراخدار یا فاقد سوراخ که در زیر سطح زمین کار گذاشته می شود و وظیفه جمع آوری زه آبها را از بطن خاک به عهده دارد . خروجی زهکش: نقطه پایانی سیستم زهکشی که در آنجا زه اب جمع آوری شده به خارج از منطقه مورد زهکشی تخلیه می شود.
حوضچه تبخیر:حوضچه ای با کف نفوذ ناپذیر که در آن زه ابهای جمع آوری شده ذخیره و به مرور تبخیر می گردد . از این حوضچه ها برای جلو گیری از بروز مسائل زیست محیطی به واسطه زه آبهای بدون کیفیت ،استفاده می شود .معادلات طراحی : روابط ریاضی بیان کننده ارتباط فیزیکی میان عوامل موثر برایجاد زه آب و تخلیه آن . این روابط ممکن است بصورت تجربی یا مبتنی بر فیزیک پدیده مورد نظر باشند.معیارهای طراحی :کلیه عواملی که توسط معادلات جهت بیان پدیده مورد نظر به یکدیگر مربوط می شوند . این عوامل مشخصات هندسی و هیدرولیکی سیستم زهکشی را مشخص می نمایند مثل عمق لوله های زهکشی ، قطر آنها و...ضریب زهکشی :فلاکس تخلیه زه آب توسط سیستم در واحد سطح ،جهت کنترل سطح ایستابی در عمق مورد نظر . با توجه به تعریف ضریب زهکشی ، هر یک از اجزای سیستم زهکشی ،ضریب زهکشی خاص خود را دارد . به عنوان مثال:- ضریب زهکشی زهکشهای سطحی - ضریب زهکشی زهکشهای زیرزمینی - ضریب زهکشی ایستگاه پمپاژ- ضریب زهکشی جهت حفاظت حوزه آبخیز
دلایل زهکشی آب اضافی خاک تبادل گازی را بین خاک وهوای مجاور سطح آن کاهش داده وسبب کمبود اکسیژن میشود.کمبود اکسیژن در خاک به نوبه خود مشکلات متعددی را موجب می شود که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد.1-کاهش تنفس ریشه گیاه و موجودات زنده خاک.2-افزایش مقاومت نسبت به حرکت آب و مواد غذایی از طریق ریشه گیاهان به خاطر مرگ سلولها و کاهش نفوذ پذیری آنها.3-تشکیل ترکیبات سمی در خاک وگیاه.4-صدمه دیدن ریشه گیاهان غیر آبزی در خاک اشباع.5-کاهش فعالیت میکروارگانیزم ها و نتیجتاً نقصان تولید عناصر غذایی ناشی از تجزیه مواد آلی و همچنین کاهش سرعت تولید نیترات.6-نقصان دمای خاک به واسطه خیس بودن آن که باعث به تعویق افتادن و کندی رشد گیاه می شود.
4.جمع آوری و خارج کردن املاح اضافی. 5.جمع آوری آبهای سطحی ناشی از روان آب ،که این مساله بیشتر در مناطق مرطوب کاربرد دارد و لازم به ذکر است در مناطق مرطوب. کانالهای سطحی زهکش را بصورت عریض میسازند. 6.ایجاد تهویه مناسب در محیط خاک ریشه. 7.استحکام بخشیدن به ساختمان خاک . هدف از زهکشی هدف نهایی زهکشی تداوم و افزایش تولیدات کشاورزی طی یک دوره طولانی وماندگار است که به واسطه آن فوائد زیر حاصل می شود:1.فراهم شدن محیط مناسب برای فعالیت ریشه گیاه ( تناسب آب و هوای خاک).2.کنترل بیلان نمک خاک در شرایط فاریاب.3.بهبود راندمان کارایی ماشین آلات کشاورزی و امکان اجرای عملیات زراعی به ویژه هنگام کاشت و برداشت محصول.
نیاز به زهکشی اهمیت زهکشی هر وقت زمین را آبیاری میکنیم سطح آب سفره زیرزمینی بالا می آید و امر تهویه در منطقه ریشه با مشکل مواجه میشود ضمنا تجمع املاح نیز باعث ایجاد شوری در خاک میگردد . مسائلی که به خاطر عدم تهویه در خاک بوجود می آیند : -1کاهش تنفس ریشه و موجودات زنده 2-کاهش نفوذپذیری و حرکت کند املاح در خاک 3- تشکیل ترکیبات سمی در خاک ( انجام عملیات احیا به جای اکسیداسیون) 4-کاهش تولید مواد غذایی در خاک در سه حالت زهکشی در کشاورزی امری لازم و ضروری است:1.افزایش و جمع شدن آب بر روی سطح زمین( غرقابه شدن)که به واسطه سیلاب یا باران پدید آمده و توسط زهکش های سطحی آن رااز مزرعه خارج می کنند.2.بالا آمدن سطح آب زیر زمینی در زیر خاک3.تجمع نمک در خاک
فواید زهکشی از فواید زهکشی میتوان جلوگیری از وقوع سیل ، به زیر کشت بردن اراضی جدید، زودتر گرم شدن خاک در فصل بهار ، شروع زودتر عملیات کشاورزی ، کیفیت و کمیت بهتر محصولات ، شستشوی املاح اضافی و بهتر شدن وضعیت مسائل بهداشتی را نام برد .در تعریفی جامع تر از این فواید میتوان گفت فواید زهکشی به شرح زیر است .1-کنترل و جلوگیری از ماندابی شدن. 2.کنترل و جلوگیری از شورشدن اراضی. 3.کنترل فرسایش. 4.کنترل سیل. 5.حفاظت محیط زیست. 6.سلامت عمومی و بهداشت. 7.جلوگیری از راکد شدن آب و ایجاد بوی تعفن و نامطبوع در محیط مزرعه. 8.توسعه روستایی و امنیت غذایی.
معایب زهکشی شستن و خروج بعضی از املاح مفید خاک به همراه املاح مضر ازبین بردن اکو‌سیستم طبیعی منطقه به علت کم کردن رطوبت و نتیجتاً غیر قابل زیست شدن آن منطقه برای بعضی از موجودات مانند پرندگان به علت کم شدن رطوبت ازبین رفتن علفهای طبیعی منطقه اشغال بخشی از زمین زراعی و تقسیم زمین به قطعات جداگانه ازبین رفتن علف های طبیعی منطقه و نیز اشغال بخشی از زمین زراعی و تقسیم زمین به قطعات جداگانه
انواع سیستم های زهکشی سیستم زهکشی سطحی برای مناطق مرطوب بیشترین کاربرد را دارد و به خاطر اینکه بارندگی در سطح زمین تجمع پیدا میکند ، این سیستم بصورت کانالهای عریض و کم عمق( شبکه نهرهای قابل گذر) بکار میرود بطوریکه ماشین آلات هم میتوانند براحتی از روی آن حرکت کنند . از دیدگاههای متفاوت ، زهکشها را به انواع مختلفی تقسیم بندی می نمایند .در صورتی که نوع زه آب از نظر سطحی یا زیر سطحی مورد توجه باشد ، زهکشها را به دو دسته زهکشهای سطحی و زیر سطحی تقسیم بندی می نمایند.درشرایطی که سازه های زهکشی مورد توجه باشند ،زهکشها را به دو دسته زهکشهای روباز و زهکشهای لوله ای(زیر زمینی) تقسیم بندی می نمایند که درمورد اخیر زهکشی قائم ( چاه زهکش )را نیز در بر میگیرد. توجه به این نکته ضروری است که زهکشهای روباز علاوه بر زه آبهای سطحی ،پروفیل خاک را نیز زهکشی می نمایند.هر سیستم زهکشی دارای اجزایی است که بسته به نوع سیستم ،ابنیه ابی متفاوتی را شامل میشود.
سیستم زهکشی زیرزمینی بصورت کانال روباز عمیق تا عمق حدود 2 متر و یا لوله گذاری زیرزمینی است . زهکشی زیر زمینی بصورت عمودی نیز میتواند باشد ( حفر چاه ) لوله های زهکش زیر زمینی بصورت قطعه قطعه می باشند که یا بصورت ساده است و یا بصورت نرو مادگی . انواع زهکش 2- لوله ای 4-عمودی ( چاه ) 1-روباز 5-زهکش حائل
زهکش روباز کانال با مقطع معمولا ذوذنقه ای شکلی است .درکانال زهکشی به مراتب بیشتر از کانال آبیاری است .freeboard نکته : کانال زهکشی در گودی و کانال آبیاری در ارتفاع است
الف : تن بوشه ای ( سفالی ) لوله های سفالی معمولا در قطر های 5، 6.5،8،10،20 سانتی متر و طول 30 سانتی متر تولید میشوند. حسن این لوله این است که در برابر واکنش شیمیایی آب مقاوم است . ب: پلاستیکی زهکش های لوله ای لوله های پلاستیکی ( پلی اتیلن و پی وی سی )به دو صورت صاف و موجدار تولید میشوند . در شرایط مساوی قطر لوله موجدار را باید 20 درصد بیشتر از طول لوله صاف گرفت که این مساله به خاطر بوجود آمدن افت ناشی از موجهای لوله است .طول این لوله ها تا 100 متر میرسد . پ: سیمانی این زهکشها در سه نوع یافت میشوند : لوله های سیمانی معمولا به قطر 10،15،20 سانتی متر و طول 30 سانتی متر موجود است . باید توجه داشت در خاکهای سولفات دار باید در ساخت این لوله ها از سیمان ضد سولفات استفاده شود .
تاثیر زهکشی بر جریان آبراهه ای توجه اصلی مهندسین زهکشی، آنگونه که در این مبحث اشاره می شود، کنترل موقعیت سطح آب در محدوده ای است که گیاه در آن رشد می کند. اما از آنجا که توجه به پیامدهای زیست محیطی روز به روز در حال افزایش است، دانستن اینکه تاثیرات کشاورزی می تواند فراتر از محدوده مزارع گسترش یابد به طور فزاینده ای اهمیت پیدا می کند. به این ترتیب زهکشی به طور اجتناب ناپذیری بر روی الگوی جریان آب از اراضی تا آبراهه های دریافت کننده آن تاثیر می گذارد. در این یادداشت این موضوع تحت عنوان اثرات پایین دستی یا خارج ناحیه ای زهکشی اراضی زراعی مورد بحث قرار گرفته است. تاثیر زهکشی بر روی جریانات سطحی می تواند در دو مقیاس مورد بررسی قرار گیرد: الف- مقیاس مزرعه که تخلیه مستقیما به شرایط آن (نظیر عمق سطح ایستابی، نوع خاک، فواصل زهکش ها و غیره) بستگی دارد. ب-مقیاس حوضه رودخانه ای که در آن نه تنها باید تاثیرات پراکنده اثرات اراضی زهکشی شده تلفیق شود، بلکه نقش بهسازی آبراهه های اصلی نیز باید مورد توجه قرار گیرد.
مسلما تغییر در تراکم کشت (کشت متراکم کشتی است که به طور معمول در آن از نهاده و کار زیاد استفاده شود) و تولید محصولات زراعی، مستلزم توجه به جنبه های مختلفی از مدیریت اراضی می باشد. به طور مثال مشخصات خاک سطحی در اثر تغییر در کشت محصولات زراعیتغییر می یابد. در این مقاله تاثیرات زهکشی روی جریان سیلابی بر اساس مطالعات مزرعه ای، حوضه ای و مدل های کامپیوتری در کشور های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه گیری از این مطالب می تواند در مقیاس جهانی به کار رود. این مقاله نشان داد که نظر عمومی بر اینکه آیا زهکشی سبب ساز یا به عکس، کاهش دهنده خطر سیلاب در مناطق پایین دستی است، ساده کردن بیش از اندازه فرآیند پیچیده ای می باشد. هرگونه اضهار نظر پیرامون تاثیر زهکشی بر روی جریان آبراهه ای باید با توجه به مقیاس و اندازه مورد نظر، در حد خروجی مزرعه، در طول آبراهه اصلی یا ترکیبی از این دو در مقیاس حوضه ای صورت گیرد.
الف- مقیاس مزرعه زهکشی سطحی، جریان حداکثر را به دلیل کاهش ذخیره سطحی افزایش می دهد. این امر بدون تردید توسط مطالعات صحرایی و نیز مدل های کامپیوتری تایید شده است. تاثیر زهکشی زیرزمینی بستگی به رطوبت اراضی دارد. چنانچه سطح ایستابی به دلیل بارندگی زیاد یا نفوذپذیری ضعیف، نزدیک سطح زمین باشد، جریانات طبیعی از سطح خاک و از میان لایه های نفوذپذیر سطحی حرکت می کند. در این صورت، زهکشی، ظرفیت ذخیره خاک و میزان آب قابل نفوذ را افزایش می دهد و در نتیجه، رواناب سطحی و جریان سیلاب حداکثر کاهش می یابد.چنانچه سطح ایستابی به دلیل اقلیم خشک یا وجود خاک های نفوذپذیر ، عمیق تر باشد، جریانات طبیعی از میان نیمرخ خاک عبور خواهد کرد. در این حالت زهکشی مصنوعی به دلیل مسیر کوتاه جریان و شیب تند هیدرولیکی، جریان حداکثر را افزایش خواهد داد. ب- آبراهه اصلی تاثیرات بهسازی آبراهه های اصلی به وسیله لایروبی، مستقیم سازی مسیر آنها و تعمیق بستر، مشابه بهسازی زهکشی سطحی است. جریانات حداکثر به دلیل کاهش ذخیره مقطع و سرعت بیشتر جریان افزایش می یابند.
پ- مقیاس حوضه تاثیر زهکشی روی جریانات کمتر، نسبت به نوع زهکشی متفاوت می باشد. در حالت زهکشی سطحی، جریانات کمتر (پایه) توسط خروج آب اضافی کاهش خواهد یافت. بدیهی است در صورتی که زهکشی سطحی وجود نداشته باشد، آب اضافی به آهستگی از نیمرخ خاک زهکشی خواهد شد. در این حالت تاثیر زهکشی زیرزمینی ، افزایش جریانات کمتر است. سیستم زهکشی مصنوعی نسبت به زهکشی طبیعی آب را از لایه عمیق تری از نیمرخ خاک خارج می کند. در غیر این صورت چنانچه زهکش ها عمیق تر از انهار طبیعی نباشند، جریان معکوس برقرار شده و جریانات پایه کاهش می یابد. در مقیاس حوضه رودخانه ای، توجه به دو نکته ضرورت دارد. اول اینکه همزمانی جریانات از زیر حوضه های مختلف تخلیه حداکثر در نقطه مورد نظر را تحت تاثیر قرار می دهد. دوم اینکه اهمیت نسبی زهکشی مزرعه و آبراهه های اصلی با میزان رگبار تغییر می یابد. زهکشی مزرعه در رگبارهای کم و متوسط اثر تعیین کننده ای دارد، در حالی که برای رگبارهای بزرگتر، بهسازی آبراهه ها عامای مهم تر به شمار می رود. این وضعیت زمانی که شدت بارندگی بیشتر از ظرفیت نفوذپذیری خاک باشد رخ خواهد داد. بنابراین وجود زهکش های زیرزمینی تاثیر حداقلی خواهد داشت. لیکن آبراهه های بهسازی شده، رواناب سطحی را به سرعت از منطقه خارج خواهد ساخت. به طور کلی روشن است که شبکه های زهکشی با زهکش های سطحی و آبراهه اصلی بازسازی شده، جریان های حداکثر بیشتری را به سمت پایین دست هدایت خواهند کرد.
تقریبا تمام نظریه های رقیب و مجادله ها پیرامون اثرات زهکشی بر روی جریانات آبراهه ای، دارای پایه های علمی هستند. زهکشی زیرزمینی تحت شرایط گوناگون رطوبت خاک، جریانات سیلابی را افزایش یا کاهش می دهد. چنانچه بارندگی از ظرفیت نفوذپذیری اراضی تجاوز کند، در این صورت هر نوع بهسازی زهکشی سطحی اهمیت خواهد یافت. همین طور با توجه به اینکه زهکشی سطحی و آبراهه اصلی زمان جریان را کاهش می دهد، به طور کلی تاثیر آنها بر پایین دست بستگی به اهمیت نسبی جریان مزرعه و آبراهه اصلی خواهد داشت. این امر بستگی به وسعت اراضی و میزان جریان سیلاب و زمان نسبی جریانات سیلاب از زیر حوضه ها دارد.
