استفاده بهینه از آب باران راهکاری برای مقابله با کم آبی در مناطق خشک و نیمه خشک

بارندگی کم همراه با توزیع نامناسب زمانی و مکانی، کمبود منابع آب و افزایش تقاضا برای آب از مشکلات اساسی در مناطق خشک و  نیمه خشک می باشد. استفاده بهینه از منابع آبی موجود و نیز تلاش در جهت دستیابی به منابع آبی جدید دو راه حل عمده برای رفع نسبی این مشکلات هستند. از این میان، جمع‌آوری آب باران یکی از شاخص ترین  روشهای مدیریت بهره برداری از آب باران برای مقابله با کم آبی می باشد که در بسیاری از مناطق به سرعت در حال توسعه است. با توجه به تنوع و گستردگی  روش‌های  جمع‌آوری آب باران، باید در انتخاب روش مناسب به  ویژگی‌هایی از قبیل مقدار بارندگی و نحوه توزیع آن، توپوگرافی زمین، نوع خاک، عمق خاک، عوامل اقتصادی و اجتماعی و مصارف آب هر منطقه توجه جدی نمود. در این مقاله، ابتدا عوامل موثر در انتخاب و طراحی روش های جمعآوری آب باران از جمله عوامل طبیعی مانند شرایط آب و هوایی، توپوگرافی منطقه، رواناب و عوامل فنی، اقتصادی، سازمانی و اجتماعی بررسی شده‌است. سپس روش های مختلف مربوط به سامانه‌های جمعآوری آب باران با سطوح آبگیر کوچک، بزرگ و  جمع‌آوری آب از پشت بام ها به تفضیل بیان شده است.

جمع‌آوری آب باران را  میتوان  شیوه مدیریت  جمع‌آوری، ذخیره ،پخش و توزیع آب باران برای هر استفاده  تولیدی تعریف کرد. در مناطق خشک دنیا و بالطبع کشور ما ایران، به دلیل کم بودن میزان بارش و توزیع نامناسب مکانی و زمانی نزولات جوی، صرفهجویی در مصرف آب و مدیریت اصولی و بهره‌وری مناسب از منابع آب ضروری است (طباطبایی یزدی و همکاران ،1385). از سوی دیگر بخش زیادی از بارش به شکل رواناب و تبخیر از دسترس خارج  میشود و تنها بخش اندکی از نزولات جوی به  سفرههای آب زیرزمینی وارد  میشود (چکشی و طباطبایی یزدی ،1391).  جمعآوری آب باران روشی مطمئن و مناسب در راستای افزایش میزان آب قابل دسترس بوده که ضمن تقلیل اثرات نامطلوب خشکی و خشکسالی، در نهایت منجر به حصول مزایای استفاده بهینه از نزولات جوی و  رواناب‌های سطحی جهت مصارف مختلف خواهد شد (چکشی و طباطبایی یزدی ،1391). لذا  بهینه سازی  بهره برداری از  ریزش‌های جوی یکی از راهکارهای اجرایی مدیریت و  بهره برداری از آب قابل دسترس  به ویژه برای مقابله با کم آبی است.  جمع‌آوری آب باران به معنی  جمع‌آوری و ذخیره  رواناب‌ها از سطح  بام‌ها،  زمین‌ها و  آب‌های فصلی و استفاده از آن برای آبیاری سالانه محصولات، مراتع و درختان، مصارف خانگی و دام و تغذیه آب زیرزمینی  میباشد (Tuinhof و همکاران ،2012).  شیوه‌های مختلف جمع‌آوری و  ذخیره سازی آب باران با استفاده از احداث  سامانه‌های سطوح آبگیر باران از دیرباز روشی برای تأمین آب جهت مصارف مختلف  بهویژه کشاورزی بوده است (قدوسی ،1376). براساس تحقیقات تاریخی Fraize و  Lewisدر سال 1974، فن  جمعآوری آب باران حدود 4500 سال پیش در میان مردم اوزوبناتین از ساکنین باستانی خاورمیانه مرسوم بوده و اولین سیستم ذخیره آب در منطقه خاورمیانه ساخته شده است. در منطقه خاورمیانه در کشورهایی مانند عراق، عربستان و ایران تأسیسات  جمع‌آوری باران در مسیر  کاروان‌ها یافت شده است. وجود بندسارها،  خوشابها¹،  هوتک‌ها² و  آب انبارهای قدیمی نشانه قدمت جمع‌آوری آب باران در ایران است. استفاده از سامانه های  جمع‌آوری آب باران در کشور هند نیز از  زمانهای گذشته متداول بوده و بخش عمده تولید محصولات آنها با استفاده از رواناب حاصل از  بارندگی‌ها بوده است.  روشهایی مانند Johad و ahar برای استفاده از آب باران در بسیاری از روستاهای هند استفاده  میشده است (Borthakur،  2007). امروزه نیز  صرف‌نظر از  جنبه‌های تاریخی استفاده از  سامانه‌های سطوح آبگیر و گستردگی کاربست و  بهره‌برداری از  آنها در مناطق خشک و  نیمه خشک در جهان قدیم، شیوه‌های نوین مقتضی و سازگار با شرایط اقلیمی  به منظور  بهینه سازی  بهره برداری از نزولات جوی بکار میرود .

در پژوهشی رشیدی مهرآبادی و ثقفیان (1391) سیستم سطوح آبگیر باران و عملکرد مخازن  ذخیره سازی آب باران را که با هدف تأمین نیاز غیرشرب روزانه ساکنان  ساختمان‌های مسکونی شهر قزوین احداث شده، بررسی کردند. با توجه به نتایج این تحقیق  میتوان بیان داشت که اگر حجم مخازن و نیاز غیرشرب روزانه ساکنان براساس شرایط فیزیکی ساختمان و شرایط هیدرولوژیکی محاسبه شوند، ذخیره سازی آب باران در مخازن به حداکثر رسیده و نیاز غیرشرب ساکنان از طریق  جمع‌آوری آب باران در تعداد روزهای بیشتری تأمین خواهد شد. حسینی و روغنی (1391)  به منظور معرفی  مناسبترین روش جمع‌آوری آب باران و حفظ رطوبت و به دنبال آن کاهش تبخیر از سطح خاک،  سامانه‌های لوزی شکل با تیمارهای مختلف در  دامنه‌های  شیبدار احداث نمودند. این کار علاوه بر افزایش رطوبت در انتهای سامانه ،تأثیر شایان توجهی در افزایش سطح  سفره‌های آب زیرزمینی و کاهش فرسایش و رسوب دارد. نتایج این پژوهش نشان داد که این  سامانه‌ها منجر به افزایش نگهداشت رطوبت حجمی خاک در عمق 30  سانتیمتری خاک به میزان 76/28 درصد میشود . صادق‌زاده ریحان و همکاران (1392)  روش‌های  جمع‌آوری آب باران را با هدف افزایش رطوبت خاک و رشد نهال پسته در استان آذربایجان شرقی ارزیابی کردند. نتایج آنها نشان داد که روش‌هایی مانند استفاده از پریلت، موجب افزایش  معنی‌دار ذخیره رطوبتی خاک و رشد  نهال‌ها میشود.

Samuel و Mathew (2008) روش‌های سازگار کردن و بهبود روش‌های جمع‌آوری آب باران  به منظور تغذیه آب زیرزمینی و افزایش تولید در مقیاس حوزه آبخیز را در هند بررسی نمودند. آنها  روش‌ها را در دو گروه ذخیره در مخازن مصنوعی و ذخیره در خاک تقسیم کردند که شامل مخازن سیمانی و استخرها می باشد. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از روش های جمع‌آوری آب باران و احیاء آنها به کمک روش‌های نوین منجر به ایجاد منبعی مناسب از آب برای کاهش تأثیر خشکسالی و فرسایش خاک در منطقه  میشود .Derib و همکارانش (2009) تأثیر جمع آوری آب باران با حوضچه‌های کوچک مقیاس (تراس ابرویی، تراس نیم دایره و ترانشه) را بر بهبود پوشش گیاهی در منطقه Amhara در شمال شرقی اتیوپی بررسی کردند. نتایج آنها نشان داد که تراس ابرویی، تراس نیم دایره و ترانشه به ترتیب منجر به افزایش 68، 95 و 52 درصد در بیوماس گیاهی شده است. براساس بررسی Tavakoli و Oweis (2011) در طول دوره 2006-1999 در استان آذربایجان شرقی، حدود 55-35 درصد از آب مورد نیاز کشاورزی منطقه را  میتوان با سامانه‌های جمع‌آوری آب باران به شکل حوضچه‌های کوچک و بندهای دایره‌ای (با خاک فشرده) تأمین نمود .

مطالعات Zingiro و همکاران (2014) برای ارزیابی اثر فناوری جمع‌آوری باران ( حوضچه‌های جمع‌آوری رواناب) بر زندگی کشاورزان روستاهای جنوب شرقی جمهوری رواندا و تانزانیا نشان داد که  جمع‌آوری آب باران افزایش بهره‌وری کشاورزی و افزایش درآمد کشاورزان در بسیاری از مناطقی که در معرض خشکسالی بوده را در پی داشته، همچنین دارای اثرات مثبتی بر خانوارهای کشاورز و کاهش فقر در مناطق روستایی بوده است .Yosef و Asmamaw (2015) برای تأمین آبِ اراضی کشاورزی در مناطق خشک و  نیمه خشک اتیوپی، روش‌های مختلف جمع‌آوری آب باران را بررسی کردند. در این پژوهش نشان داده شده است که  روش‌های مانند پخش سیلاب و  حوزه‌های کوچک تأثیر معنی‌داری بر روی رطوبت خاک و تغذیه آب زیرزمینی دارند؛ همچنین افزایش تولید محصولات کشاورزی، کاهش ریسک و اثر مثبت بر روی اکوسیستم دارند.