تغذیه مصنوعی در گودین؛ رهیافتی نو در استفاده کاربردی از تغییر کاربری اراضی

شهر گودین در 15 کیلومتری شمال شرق دشت و شهر کنگاور قرار دارد. گودین در گذشته یکی از قطبهای اصلی تولید آجر در غرب کشور بوده است. در حال حاضر با کاهش و یا توقف فعالیت بسیاری از کوره های آجرپزی این منطقه، اراضی گودبرداری شده برای تأمین خاک آجر، شرایط مناسبی را برای اجرای تغذیه ی مصنوعی از طریق هدایت آب سطحی از بند و کانال گودین به درون این چاله ها فراهم آورده است. کشاورزان منطقه نیز با مشاوره با کارشناسان آب منطقه ای اقدام به هدایت آب مازاد کانال آبرسانی گودین به درون برخی از چال کوره های متروکه و نیز رهاسازی آب در کرتهای باغات انگور شمال شرقی شهر گودین (در فصول پائیز و زمستان) نموده اند. در این طرح، تغذیه مصنوعی در مساحتی حدود 75،000 مترمربع از چال کوره های منطقه و حدود 300،000 مترمربع از باغات انگور انجام شده است. اجرای این عملیات در دو سال گذشته سبب بهبود چشمگیر وضعیت آبخوان در محدوده اجرای طرح شده است بطوریکه تراز آب زیرزمینی در منطقه تا حد چشمگیری افزایش یافته و آبدهی چاههای بهره برداری اطراف نیز به طور قابل توجهی بهبود یافته است. با توجه به میزان و توزیع بارندگیها در فصل بهار، فرایند تغذیه ی چاله کوره ها در دفعات متعدد انجام شده که با توجه به دبی پایدار کانال (حدود 3 مترمکعب در ثانیه)، پیش بینی می شود با اجرای این طرح سالانه در حدود 10 میلیون مترمکعب آب، مازاد بر شرایط طبیعی، بدون هیچ هزینه ای به درون آبخوان تزریق شود.

مقدمه:

تغذیه مصنوعی به زبان ساده عبارت است از فرایندی که طی آن مازاد آبهای سطحی به درون زمین هدایت می شود. این کار ممکن است از طرق مختلف از جمله رها کردن آب در سطح زمین، استفاده از چاه یا چاهکهای تغذیه و یا از طریق تغییر شرایط طبیعی زمین به طوری که در اثر آن میزان نفوذ پذیری افزایش پیدا کند، انجام پذیرد. در واقع تغذیه مصنوعی راهکاری است که با استفاده از آن آبهای بلا استفاده ی سطحی در مواقعی از سال که نیاز به آنها وجود ندارد به درون زمین هدایت شده تا بتوان در زمانهای اوج نیاز آبی دوباره از این آبها استفاده کرد. این آبها عموماً برای کاربردهای غیر شرب (و یا حتی در موارد خاصی برای مصارف شرب) از جمله فعالیتهای کشاورزی و صنعتی کاربرد دارد. برای انجام تغذیه مصنوعی می توان از منابع مختلف آب از جمله جریانهای طبیعی، پسابهای پالایش شده ی بخشهای صنعتی و یا حتی پساب تصفیه شده ی مکانهای دفن زباله استفاده کرد.

 

منطقه مورد مطالعه:

شهرستان کنگاور در 85 کیلومتری شمال شرق مرکز استان کرمانشاه قرار دارد. بر اساس آخرین سرشماری انجام شده در سال 95 جمعیت این شهرستان حدود 76 هزار نفر اعلام شده است. شهر گودین تنها شهر زیرمجموعه ی شهرستان کنگاور بوده که جمعیت آن در حدود 2600 نفر است. گودین در بخش شمال شرقی دشت کنگاور و در فاصله ی حدود 15 کیلومتری مرکز این شهرستان قرار دارد. ارتباط این شهر از شمال به شهرستان اسدآباد در استان همدان، از شرق به شهرستان تویسرکان در استان همدان، از جنوب به شهرستان نهاوند در استان همدان و در جهت غرب به دشت اصلی کنگاور است. این شهر در گذشته یکی از دهستانهای اصلی شهرستان کنگاور بوده که در حال حاضر تحت عنوان شهر گودین شناخته می شود. گودین یکی از قطبهای اصلی تولید آجر در غرب کشور تلقی می گردد.

 

ارزیابی خاک‌های منطقه؛ از تولید آجر تا اجرای تغذیه مصنوعی:

خاک های مناسب برای تولید آجر عمدتاً رسهای از نوع کائولینیت با ترکیب شیمیایی کلی Al2Si2O5(OH)4 هستند که در اثر اختلاط با ترکیبات دیگر می توانند خاک لازم برای تولید انواع مختلفی از آجرها را فراهم آورند. مهمترین ترکیباتی که در آجرهای معمولی و سفالی حائز اهمیت هستند عبارتند از سیلیس، آلومین و آهک. ترکیبات فرعی از جمله اکسید آهن، سولفات، ژیپس، نمک خوراکی و برخی ترکیبات کمیاب نیز می توانند کیفیت و ظاهر آجر را تحت تأثیر قرار بدهند. در این میان نوع خاک رس (بخش به هم چسباننده) و میزان ماسه ی موجود در ترکیب خاک (ساختار مقاوم آجر) به دلیل اثر گذاری مستقیم بر میزان قوام و انقباض آجر تولیدی دارای بیشترین اهمیت هستند.

در همین رابطه خاطر نشان می سازد که ترکیب رس و بخش دانه ای یا همان دانه های سیلیکاته (در ابعاد ماسه) علاوه بر دوام آجر و به هم پیوستگی آن، رفتار هیدرودینامیکی افقهای خاکبرداری شده را نیز کنترل می کنند. این مسئله در بحث استفاده از چاله کوره های آجرپزی به عنوان مخازن ذخیره آب جهت اجرای طرح های تغذیه مصنوعی اهمیت ویژه ای می یابد. در چنین شرایطی غالب بودن هر کدام از ترکیبات اصلی تشکیل دهنده ی آجر (ماسه یا رس) سبب ایجاد رفتار هیدرودینامیکی خاصی برای آن خاک می شود که از این نظر می تواند کارایی فرایند تغذیه ی مصنوعی را تحت تأثیر قرار دهد. به عنوان مثال، غالب بودن میزان ماسه موجود در خاک(به عنوان بخش درشت دانه)  با افزایش میزان آبگذری کلی افقهای خاک سبب می شود که آب هدایت شده به درون چاله ها با سرعت بیشتری به درون زمین نفوذ کرده و لذا در این حالت تغذیه ی تدریجی آبخوان و ذخیره آب در چاله ها برای تداوم نشت به آبخوان تا ماه های با بیشترین میزان بهره برداری از منابع آب زیرزمینی امکان پذیر نخواهد بود. این در حالی است که چاله هایی که در خاکهای با درصد رس بالا حفاری شده اند، میزان نفوذ پذیری به مراتب کمتر خواهد بود که این مسئله از این نظر که امکان نگه داشت آب ذخیره سازی شده برای مدت زمان بیشتر را فراهم می کند یک نکته مثبت تلقی می شود. با این حال تورم رس با کاهش شدید میزان نفوذ پذیری، می تواند فرایند نشت آب به درون آبخوان را متوقف کند. در چنین شرایطی آبهای ذخیره شده در چاله ها در اثر تبخیر از دسترس خارج شده و در نتیجه فرایند مذکور هیچ دستاورد مفیدی در رابطه با تغذیه ی آبخوان نخواهد داشت.

با توجه به بررسی به عمل آمده از وضعیت دانه بندی رسوبات در محل ایجاد چاله کوره ها در منطقه ی گودین، مشاهده گردید که رسوبات دانه درشت (عمدتاً در ابعاد ماسه به همراه مقادیر کمتری گراول و قلوه سنگ) در تناوب با بخش ریزدانه (سیلت و رس) هستند. نحوه ی ترکیب این بخشها در ترازهای مختلف از سطح زمین به طرف کف چاله ها متفاوت بوده به طوری که در بعضی از افقها رسهای متراکم با نفوذ پذیری بسیار پائین بخش عمده ی چاله را تشکیل می دهند، در حالیکه در افقهای دیگر ترکیب رسوبات ریزدانه و درشت دانه با میزان نفوذ پذیری بالاتر قابل مشاهده است. وجود لنزها یا میان لایه هایی از رسوبات درشت دانه که مقادیر بسیار کمی رس دارند نیز به عنوان زهکشهای قوی در برخی از این چاله ها عمل میکنند که در نوع خود حائز اهمیت هستند.

بررسی های انجام شده بر روی وضعیت دانه بندی رسوبات دیواره ی چاله کوره های منطقه ی گودین نشان می دهد که در بیشتر این چاله ها دانه بندی رسوبات به شکل تناوبی از بخشهای ریز و درشت دانه بوده و که در برخی از موارد فراوانی حضور اندازه ی خاصی از ذرات (مثلاً رسوبات ریز دانه) به نوع دیگر (رسوبات درشت دانه) بیشتر می شود. با این حال در اغلب چاله ها نوعی تعادل در محتوای دانه بندی رسوبات و در نتیجه میانگین نفوذپذیری افقهای خاک وجود دارد که در اثر آن آب به صورت تدریجی و با نرخ قابل قبولی به درون آبخوان نشت می کند این مسئله عملیات تغذیه مصنوعی در بخش گودین را به یک عملیات موفق تبدیل کرده است. در همین راستا در ادامه مثالهایی از نقش دانه بندی خاکهای منطقه و تأثیر آنها بر ابعاد چاله کوره ها ارائه شده است.

به طور کلی چاله کوره های منطقه ی گودین را می توان از نظر ابعاد به دو دسته کوچک و بزرگ تقسیم بندی کرد. در برخی از مناطق مشاهده می شود که ابعاد گودبرداریهای انجام شده قابل توجه نبوده و علیرغم آنکه زمین زراعی کارائی قبلی خود را از دست داده است، اما امکان بهره برداری از خاکهای موجود تا عمق مطلوب (مثلاً 10 متر) فراهم نشده است. این چاله کوره ها در گروه چاله های کوچک طبقه بندی می شوند. دلیل عدم توسعه ی این چاله ها از نظر ابعادی و عمقی به ترکیب دانه بندی آنها برمیگردد، به طوریکه خاکهای استخراج شده از آنها نتوانسته اند پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مناسب جهت تولید آجر را در اختیار مالکان قرار دهند. نکته ی جالب توجه در مورد این چاله ها آن است که نرخ نشت آب از این چاله ها به درون زمین به مراتب از انواع عمق بیشتر است. این در حالی است که چاله های عمیق تحت فشار هیدرودینامیک بیشتری قرار دارند و قاعدتاً باید میزان بیشتری از آب را (در واحد سطح) از خود عبور دهند. این مسئله نشان دهنده ی غالب بودن ذرات درشت دانه در ترکیب بافتی خاک مورد نظر است. از این دستاورد میتوان برای طبقه بندی چاله کوره ها جهت استفاده از آنها برای تغذیه ی سریع و یا هدایت بخشی از سیلابهای فصلی استفاده کرد و از این طریق علاوه بر مدیریت مخاطرات طبیعی، شرایط تغذیه ی آبخوان را نیز به مراتب بهبود بخشید (شکل 2 ب).

چاله کوره های بزرگ آنهایی هستند که دارای مقادیر رس بیشتر بوده و در نتیجه بهره برداری از آنها برای مصارف کوره های آجر پزی به مدت طولانی بر دوام بوده است. میزان نشت آب از این چاله ها نسبت به انواع کوچک تر کمتر است، با این حال در برخی از موارد وجود لنزهایی از رسوبات درشت دانه و یا ترکیبی از رسوبات ریز و درشت دانه سبب ایجاد شرایط بهینه برای نشت آب به درون آبخوان شده است. لازم به ذکر است که در منطقه ی مورد مطالعه قشر بالایی خاک که ویژگیهای فیزیکو شیمیایی مناسب برای تولید آجر را دارد عمدتاً بین 1 تا 15 متر ضخامت دارد که این ضخامت در مناطق مختلف متفاوت است. نکته ی قابل توجه آن است که در زیر قشر فوقانی، لایه های درشت دانه با نفوذ پذیری بالا قرار دارند که از این نظر فرایند بهره برداری و تعمیق و توسعه ی چاله ها تا زمانی که تغییر در ترکیب رسوبات مشاهده شود، ادامه یافته است. این مسئله سبب شده است که در بیشتر موارد حداقل بخشی از پائین ترین تراز گودبرداری شده، به مرز رسوبات دارای تراوایی بالا نزدیک شده و یا به درون آن رسوخ کند. به این ترتیب اثر نفوذناپذیری رسهای دیواره و بخشهای بالایی را تعدیل شده و امکان نشت آب به لایه های زیرین را فراهم می آید (شکل 2 ب).

الف

ب

شکل 2: الف)تصویر شماتیک انواع چاله کوره ها بر اساس اندازه؛ ب) تصویر واقعی چاله کوره ها بر اساس اندازه

طرح تغذیه مصنوعی؛ اجرا

جایگاه زمین شناسی ویژه ی دشت کنگاور سبب به وجود آمدن فرصت های متعددی شده است که از جمله ی آنها می توان به وجود خاکهای مناسب برای تولید آجر اشاره کرد که از هوازدگی رخنمونها و سنگهای دگرگون شده ی منطقه پدیده آمده اند. این شرایط سبب شده است تا در سالیان گذشته در بخشهای وسیعی از قسمتهای حاشیه ی شرقی و شمال شرقی دشت کنگاور کوره های آجرپزی متعددی احداث و از خاک های مجاور کوره ها به عنوان خوراک، جهت تولید آجر استفاده شود. تداوم بهره برداری بی رویه از قشر خاک سطحی برای تولید آجر، سبب شده است تا گودبرداریهای وسیعی در این بخش از دشت انجام پذیرد که در برخی از موارد مساحت این گودبرداریها به بیش از 15،000 متر مربع و عمق آنها گاهاً تا 10 متر نیز می رسد. در حال حاضر و با کاهش و یا توقف فعالیت بسیاری از این کوره ها، اراضی گودبرداری شده به گودیهایی با ظاهر ناهمگون و لم یزرع تبدیل شده است. فراوانی تعداد چاله کوره های متروکه در کنار بحران خشکسالی در منطقه که سبب افت قابل توجه سطح ایستابی شده و نیز دسترسی به کانال انتقال آب منشعب از بند گودین که از مجاورت تعداد قابل توجهی از این چاله کوره ها عبور می کند، شرایط مناسبی را برای اجرای تغذیه ی مصنوعی با استفاده از پتانسیل ذخیره ی آب این گودبرداریها به وجود آورده است. دبی نرمال کانال مذکور حدود 3 متر مکعب در ثانیه اندازه گیری شده است که این میزان در فصول تر سال به بیش از 3 مترمکعب در ثانیه نیز می رسد. وجود چنین زیرساختی و نیز چاله کوره های بلا استفاده سبب شده است تا کشاورزان منطقه با هدایت آب مازاد این کانال به درون برخی از چال کوره ها شرایط لازم برای رخداد تغذیه ی مصنوعی را فراهم آورند. در حال حاضر طرح تغذیه ی مصنوعی در گودین در مساحتی در حدود 75،000 متر مربع از چاله کوره های منطقه در حال انجام است (شکل 3). لازم به ذکر است که به دلیل دبی پایدار.

شکل 3: نمایی از اجرای طرح تغذیه مصنوعی در محل چاله کوره های متروکه

کانال انتقال آب گودین، در فصول پائیز و زمستان آب جاری در کانال به درون کرت های باغات انگور در بخش شمال شرقی گودین هدایت می شود که مساحت این اراضی در حدود 300،000 مترمربع است (شکل 4). این طرح از سال 1395 تا کنون در منطقه در حال اجر است که اثرات آن در ادامه توضیح داده می شود.

شکل 4: تصویر ماهواره ای از محل اجرای طرح تغذیه مصنوعی در تاکستانهای گودین

طرح تغذیه مصنوعی؛ ابعاد و احجام

بر اساس اندازه گیریهای انجام شده در خردادماه 1398 مساحت تقریبی چال کوره هایی که آب در آنها رها شده است حدود 75،000 متر مربع است که مختصات و ابعاد این گودبرداریها در جدول 1 آورده شده است. همان طور که پیش تر نیز اشاره شد، علاوه بر چال کوره های آجرپزی متروکه، در فصل غیر کشاورزی آب جاری در کانال گودین به درون تاکستانهای بخش شمال شرقی شهر گودین هدایت و ازاین طریق به درون زمین نشت داده می شود. اجرای این عملیات در دو سال گذشته سبب بهبود چشمگیر وضعیت آبخوان در محدوده ی اجرای طرح شده است به طوریکه تراز آب زیرزمینی در منطقه تا حد چشمگیری افزایش یافته و آبدهی چاه های بهره برداری متأثر از این طرح نیز به طور قابل توجهی بهبود یافته است. لازم به ذکر است که با توجه به میزان و توزیع بارندگیها در فصل بهار، فرایند تغذیه ی چاله کوره ها در دفعات متعدد به انجام برسد. که این مسئله حجم آب ورودی به آبخوان از طریق این فضاها را چندین برابر می کند.

شعاع اثر و عملکرد این طرح به شرایط مورفولوژیکی مناطق مجاور، جنس رسوبات، تعداد وتراکم چاه های کشاورزی در حال بهره برداری، عمق چاه های مذکور و برخی پارامترهای هیدرودینامیکی دیگر بستگی دارد. در همین راستا، نمودار تغییرات تراز آب زیرزمینی در پیزومترهای گودین (شکل 5) و طاهرآباد (شکل 6) موید اثرگذاری مطلوب اجرای طرح تغذیه مصنوعی گودین بر روی تغذیه ی آبخوان و جبران بخشی از کسری مخزن در دشت ممنوعه ی کنگاور است. لازم به ذکر است که علاوه بر افزایش تراز آب زیرزمینی در مناطق اطراف طرح (گاهی تا شعاع 2000 متر) سبب شده است که بهره برداری از آب زیرزمینی در محل چاه ها نیز افت قابل توجهی در سطح آب زیرزمینی به صورت محلی ایجاد نکند که این مسئله شرایط حریمی جدیدی را برای چاه های منطقه فراهم آورده است.

 

جدول 1: ابعاد و موقعیت حاشیه ای برخی از چاله کوره های آبگیری شده

ردیف	UTM		سطح مقطع (مترمربع)	عمق (متر)
	X	Y
1	232144	3824205	7600	7.5
2	231540	3823774	2000	12
3	231487	3823730	1300	3
4	231318	3821902	8200	3
5	231257	3821856	4100	3
6	231193	3821593	15000	6
7	231176	3821578	7100	4
8	231149	3821376	8200	6
9	231106	3821142	7500	3
10	231258	3821922	4000	3
11	231236	3821818	600	2.2
12	231329	3823470	3900	1.5

 نتیجه گیری

اجرای طرح تغذیه مصنوعی در منطقه ی گودین در شهرستان کنگاور با رها سازی آب به درون چاله کوره های آجرپزی انجام شده که در اثر آن تغییرات مثبتی در تراز آب زیرزمینی در منطقه و نیز آبدهی چاه ها مشاهده شده است. شکلهای 5 و 6 می توانند به خوبی اثر فرایند تغذیه ی مصنوعی از طریق چاله کوره ها و تاکستانها بر تراز آب زیرزمینی در منطقه را نشان دهند. تغییرات ایجاد شده در حدی است که اثرات آن را حتی در روستای طاهر آباد که در فاصله ی حدود 5/3 کیلومتری شمال غرب گودین قرار دارد نیز می توان مشاهده کرد. شکل این تغییرات به نحوی است که سطح آب در پیزومتر طاهرآباد از سال 1396 به بعد روند صعودی داشته به طوری که عمق سطح آب در این پیزومتر به کمتر از 40 متر کاهش یافته است. علیرغم اینکه به دلیل بعد مکانی بین شهر گودین و روستای طاهرآباد، امکان اثرگذاری مستقیم طرح اجرا شده در گودین بر وضعیت آب زیرزمینی در طاهرآباد بعید به نظر می رسد، اما از طرف دیگر می توان این افزایش نسبی سطح آب را به اثرات غیرمستقیم اجرای همین طرح نسبت داد. تحلیل قابل ارائه در این زمینه آن است که با بالاآمدن سطح آب زیرزمینی در منطقه ی گودین و نیز فراهم آمدن استفاده از آب سطحی برای برخی از کشاورزان سبب شده است تا میزان بهره برداری کلی از منابع آب زیرزمینی در این بخش کاهش یابد.

شکل 5: تغییرات سطح آب در پیزومتر گودین بین سالهای 93 تا 98

شکل 6: تغییرات سطح آب در پیزومتر طاهرآباد بین سالهای 93 تا 98

 

از طرف دیگر با بالا آمدن قابل توجه سطح آب زیرزمینی در گودین و عدم افت قابل توجه تراز آب زیرزمینی در حین بهره برداری از چاه های کشاورزی سبب کاهش فشار به این بخش از آبخوان شده که در اثر آن مخروط های افت تجمیعی (افت کلی ناشی از بهره برداری از تمام چاه های آب موجود در محدوده ی اراضی کشاورزی هر روستا) به مراتب کوچکتری تشکیل شود. این مسئله حالت تدریجی داشته به طوریکه با دور شدن از محلهای انجام تغذیه مصنوعی انتظار می رود اثرات این فرایند بر وضعیت آب زیرزمینی نیز کاهش پیدا کند. با این حال کاهش بهره برداری یا جبران سریع بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در گودین سبب شده است تا آبخوان پتانسیل بهتری برای تأمین آب چاه های بهره برداری مجاور در روستاهای طاهرآباد و کوچه داشته باشد. میزان این اثر بخشی به حدی بوده است که برای اولین بار، در خرداد ماه امسال، علیرغم عدم رخداد بارندگی موثر و نیز با توجه به شروع فصل بهره برداری از منابع آب زیرزمینی برای مصارف کشاورزی، سطح آب در پیزومتر طاهرآباد در خردادماه (51/23 متر) بالاتر از میزان آن در فرودین ماه (67/26 متر) باشد که رخداد چنین حالتی در این منطقه در نوع خود بی سابقه است. لازم به ذکر است که ارزیابی جامع این فرایند و اثرات آن نیازمند بررسیهای موشکافانه و انجام آزمایشهای مختلف است.