تعرف زهکشی

آب جاری یا آبی که از چشمه‌ها خارج می‌شود، نباید از روی یک ناحیه ناپایدار حرکت کند. وجود آب در سطح دامنه، علاوه بر نقش فرسایشی به راحتی می‌تواند به داخل دامنه نفوذ کرده و به سرعت بر ناپایداری آن بیافزاید. دور نمودن آب از سطح دامنه و جلوگیری از نفوذ آن، مخصوصاً در مورد دامنه‌هایی که بطور بالقوه ناپایدارند، از مهمترین روشهای مهندسی دستیابی به پایداری است. 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 و از مباحث بنیادی هیدرولوژی مهندسی است. یکی از کارهایی است که از 2000 سال قبل مرسوم بوده. البته خارج شدن آب از زمین بصورت طبیعی نیز صورت میگیرد لذا زهکشی فقط این فرایند طبیعی را سرعت میبخشد هر چند برخی از زارعین احتمالا از زمانهای بسیار قدیم به فواید زهکشی آگاه بودند و کاوش های باستانشناسی نیز آثاری از این عملیات را نشان میدهد اما این کار به عنوان یک فن در کشاورزی مطرح نبوده است ودر واقع زهکشی تا نیمه قرن 18 میلادی بسیار محدود و ناشناخته بود و تنها از آن زمان به بعد بود که همگام با توسعه کشاورزی توجه به عملیات زهکشی نیز جلب گردید...

تاریخچه زهکشی

زهکشی کشاورزی،‌ بنا به عقیده سازمان خواربار و کشاورزی جهانی، نه هزار سال پیش در بین‌النهرین آغاز شد. در آن هنگام لوله به کار برده نمی‌شده بلکه به احتمال زیاد از سنگ و سنگ‌ریزه و شاخ و برگ گیاهان بهره‌گیری می‌شد. اولین لوله‌های زهکشی حدود چهار هزار سال قدمت دارند. در اروپا، اولین زهکشی زیرزمینی حدود دو هزار سال پیش نصب شده‌است. در کتابی که در حدود سه هزار سال پیش در چین نگاشته شده، نقشه‌هایی از سیستم زهکشی مشاهده می‌شود. هرودت،‌ در حدود 2400 سال قبل،‌اشاره‌هایی به کاربرد زهکشی در درّه نیل دارد. اولین مدارک ثبت شده زهکشی بوسیله شخصی به نام کاتو در دو سال ق . م .ثبت شده است. یک سال ق . م . شخصی به نام پلینگ، سیستم زهکشی خندقی را پیشنهاد کرد که از ریگ و شاخ و برگ پر شده بود و به عنوان یک زهکش زیرزمینی عمل می کرد.البته قنات که ابداع آن در حدود سه هزار سال قبل توسط ایرانیان صورت گرفته است یکی از قدیمی ترین سیتمهای زهکشی محسوب می شود و در اینجا بد نیست اشاره ای نیز به سیستم زهکشی تخت جمشید کرد که این سیستم در نوع خود در جهان از نظر تاریخی بی نظیر است. زهکشی مدتی در جهان به فراموشی سپرده شد تا اینکه در 1544 میلادی در انگلستان دوباره زندگی جدیدی یافت. اولین تنبوشه  ساز سفالی در 1840 در انگلستان به کار گرفته شد. در آمریکا زهکشی لوله‌ای در دو صده پیش آغاز شد.

برای برخی نیز عقیده بر این است که هوخهات اولین ‌کسی بود که در ‌سال ۱۹۴۰ 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 ۱۹۶۰ و رواج استفاده از ماشین های زهکشی در دهه ۱۹۷۰ 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 ۱۹۷۰ 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 ۱۹۸۰ بود که اولین مدل های زهکشی ابداع  و در دهه ۱۹۹۰ توسعه بیشتری یافت بطوری که می شود این دهه را دوره تدوین و پردازش مدل های ریاضی زهکشی به حساب آورد.

احداث اولین شبکه های نوین آبیاری و زهکشی در دهه ۱۳۱۰ در جنوب کشور صورت گرفت و اولین زهکش روباز با استفاده از ماشین در حوالی سال ۱۳۳۵ در شاوور خوزستان ساخته شد. در سال‌های ۱۳۴۱ و ۱۳۴۲ 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 ۵۰۰ 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 ۱۱۰۰۰ 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 . احداث اولین شبکه‌های 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 آنها به اتمام رسیده است. 

اهمیت زهکشی

هر وقت زمین را آبیاری می کنیم سطح آب سفره زیرزمینی بالا می آید و امر تهویه در منطقه ریشه با مشکل مواجه می شود ضمناََ تجمع املاح نیز باعث ایجاد شوری در خاک می گردد . مسائلی که به خاطر عدم تهویه در خاک بوجود می آیند :

1- کاهش 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 بعضی از زمینها بصورت طبیعی زهکشی شده اند ( به علت وجود شیب و با کمک نیروی ثقل) و در بعضی از موارد زهکشی بصورت مصنوعی مانند کانال یا لوله انجام می شود. نگاهی به مقایسه درصد مصرف آب در کشورهای مختلف جهان میتواند اهمیت زهکشی را برای مانمایان تر سازد...

هدف از زهکشی

1- جمع آوری و خارج کردن املاح اضافی 

2- 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 می سازند.

3- ایجاد تهویه مناسب در محیط خاک ریشه

4- بهبود کارایی ماشین آلات ( مخصوصا کشاورزی )

5- استحکام بخشیدن به ساختمان خاک و ...

هدف نهایی ز‌هکشی تداوم و افزایش تولیدات کشاورزی طی یک دوره طولانی و ماندگار است که به واسطه آن فوائد زیر حاصل می شود : فراهم شدن محیط مناسب برای فعالیت ریشه گیاه (تناسب آب و هوای خاک) کنترل بیلان نمک خاک در شرایط فاریاب بهبود راندمان کارایی ماشین آلات کشاورزی و امکان اجرای عملیات زراعی به ویژه هنگام کاشت و برداشت محصول  نیاز به زهکشی در سه حالت زهکشی در کشاورزی امری لازم و ضروری است :

 ۱- 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.

 ۲- بالا آمدن سطح آب زیر زمینی در زیر خاک

 ۳- تجمع نمک در خاک  دلایل زهکشی آب اضافی خاک تبادل گازی را بین خاک وهوای مجاور سطح آن کاهش داده وسبب کمبود اکسیژ‌ن می شود.

کمبود اکسیژن در خاک به نوبه خود مشکلات متعددی را موجب می شود که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد : 

۱-کاهش تنفس ریشه گیاه و موجودات زنده خاک 

۲-افزایش مقاومت نسبت به حرکت آب و مواد غذایی از طریق ریشه گیاهان به خاطر مرگ سلولها و کاهش نفوذ پذیری آنها

۳-تشکیل ترکیبات سمی در خاک وگیاه

۴-صدمه دیدن ریشه گیاهان غیر آبزی در خاک اشباع

۵-کاهش فعالیت میکروارگانیزم ها و نتیجتاً نقصان تولید عناصر غذایی ناشی از تجزیه مواد آلی و همچنین کاهش سرعت تولید نیترات

۶-نقصان دمای خاک به واسطه خیس بودن آن که باعث به تعویق افتادن و کندی رشد گیاه می شود.

منشاء زه آب

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 غیر مستقیم بر زه- دار شدن اراضی مؤثرند.

فواید و معایب زهکشی

از فواید زهکشی می توان 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 نهایت می توان به طور خلاصه هدف از زهکشی و فواید و مضرات حاصله از آن را به صورت زیر دسته بندی نمود:

فواید زهکشی از فواید زهکشی می توان 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 می توان گفت فواید زهکشی به شرح زیر است:

کنترل و ‌جلوگیری از ماندابی شدن ، ‌کنترل و ‌جلوگیری از شور‌شدن ا‌راضی ،کنترل فر‌سایش، کنترل ‌سیل، حفاظت محیط زیست، سلامت ‌عمومی و ‌بهداشت، جلوگیری از راکد شدن آب و ایجاد بوی تعفن و نامطبوع درمحیط مزرعه ،حفاظت از ابنیه و تأسیسات عمومی و در نهایت توسعه روستای و امنیت غذایی  معایب زهکشی شستن و ‌خروج بعضی از املاح ‌مفید ‌خاک به ‌همراه املاح مضر، هزینه بر بودن مطالعه و اجرا، 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 علف های طبیعی منطقه و نیز اشغال بخشی از زمین زراعی و تقسیم زمین به قطعات جداگانه

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- حفاظت از ابنیه و تاسیسات عمومی و

9- توسعه روستایی و امنیت غذایی

معایب

 1- شستن و خروج بعضی از املاح مفید خاک به همراه املاح مضر

2- هزینه بر بودن مطالعه و اجرا

3- ازبین بردن اکوسیستم طبیعی منطقه به علت کم کردن رطوبت و نتیجتاَ غیر قابل زیست شدن آن منطقه برای بعضی از موجودات مانند پرندگان به علت کم شدن رطوبت

4- ازبین رفتن علفهای طبیعی منطقه

5- اشغال بخشی از زمین زراعی و تقسیم زمین به قطعات جداگانه

6- افزایش خطر آتش سوزی

منشاء زه آب

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 کانالهای آبیاری و صعود سطح ایستابی باشد. در نواحی مرطوب بارندگی های مداوم ، در نواحی سردسیرتغذیه ناشی از ذوب برف و در نواحی سردسیر تغذیه ناشی از ذوب برف و در نواحی خشک ونیمه خشک ، آبیاری طغیانهای فصلی ، آبشویی اراضی و صعود سطح ایستابی ، منشآ اصلی زه آبها به شمار میروند.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، ویژگیهای هیدرودینامیکی خاک (نفوذ پذیری سطحی ، هدایت هیدرولیکی) وخصوصیات شیمیایی خاک( شوری ،کسر آبشویی ، قلیائیت) بطور غیر مستقیم بر زه دار شدن اراضی موثرند.

اهمیت زهکشی

هر وقت زمین را آبیاری می کنیم سطح آب سفره زیرزمینی بالا می آید و امر تهویه در منطقه ریشه با ‌مشکل مواجه می شود ضمناً ‌تجمع املاح نیز باعث ایجاد شوری در خاک می گردد . مسائلی که به خاطر عدم تهویه در خاک بوجود می آیند:

 - کاهش تنفس ریشه و موجودات زنده 

- کاهش نفوذپذیری و حرکت کند املاح در خاک 

- تشکیل  ترکیبات سمی در خاک(انجام عملیات احیاء به جای اکسیداسیون) 

- کاهش تولید مواد غذای در خاک

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

1. احیاء آن دسته از اراضی ها که تا به حال غیر قابل  استفاده بوده اند و مهیا کردن آنها برای زراعت این نوع زهکسی اراضی به منظور توسعه افقی گویند.

2. بهبود وضعیت زهکشی در اراضی کشاورزی موجود که در واقع زهکشی به منظور توسعه عمودی می باشد.  نیاز به زهکشی یک مسأله پویا و دینامیکاست زیرا باگسترش خواه نا خواه برخی اراضی نیاز به زهکشی پیدا خواهند کرد آمار موجود نشان میدهد که در مقیاس جهانی حدود 3/2 دیم و دارای زهکشی طبیعی بوده و احتیاج به پیاده کردن طرح های زهکشی در آنها نیست ولی 3/1 اراضی مفرط نیاز به زهکشی دارند به عبارتدیگر 400 میلیون هکتار از اراضی دیم جهان نیاز به زهکشی دارند در حالیکه هم اینک فقط 150 - 100 میلیون هکتار آنها زهکشی می شوند. در زمین های آبی که نیاز به زهکشی دارند در مقایسه با اراضی دیم بمراتب بیشتر است زیرا فقط 50-25 میلیون هکتار یعنی 10 تا 20 درصد کل اراضی آبی زهکشی می شوند که این مقدار بسیار کمتر از حد نیاز است. امروزه زهکشی نقش بسیار گسترده تری پیدا کرده است به طوریکه هدف آن فقط خارج ساختن آب اضافی از زمین نیست بلکه مسایلی مانند احیاء یا شیرین کردن اراضی ، مدیریت آب ،مسایل مربوط به محیط زیست و یا کیفیت آب نیز از جمله وظایفی است که در اجرای طرحهای زهکشی مد نظر قرار می گیرند .علاوه براین امروزه زهکشی فقط برای این انجام نمی شود که محصول افزایش یابد بلکه پایین آوردن هزینه تولید، فراهم آوردن شرایطی برای تولید محصولات متنوع ، بهبود وضعیت اقتصادی ،اجتماعی و بهداشتی زارعین و یا امثال آن نیز می تواند از اهداف زهکشی باشد که به ترتیب زیر است:

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح