4451117-13441

-145266180872

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال ششم، شماره دوم، زمستان 1395

ارزیابی تأثیر افزایش راندمان آبیاري و افزایش سطح زیرکشت بر میزان آب برگشتی و ذخایر آب
زیرزمینی با استفاده از مدل SWAT

فرشته بتوخته1*، فرهاد میثاقی2 و حسین دهقانی سانیج3

1*) دانشجوي کارشناسی ارشد آبیاري و زهکشی؛ گروه مهندسی آب؛ دانشگاه زنجان؛ زنجان؛ ایران
* نویسنده مسئول مکاتبات: batoukhtehf@yahoo.com 2) استادیار؛ گروه مهندسی آب، دانشگاه زنجان؛ زنجان؛ ایران
3) دانشیار پژوهش؛ مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزي؛ البرز؛ ایران

17185851205

تاریخ دریافت: 06/10/94 تاریخ پذیرش: 13/08/1395
چکیده:
تداوم افزایش میزان تقاضا در کشورهاي خشک و نیمه خشک باعث افزایش شکاف میان عرضه و تقاضاي آب در آینده خواهد شد. بنابراین در این نواحی به ویژه در بخش کشاورزي نیاز ضروري به مدیریت منابع آب، مدیریت تقاضا و تخصیص براي دوري جستن از موقعیت هاي بحرانی وجود دارد. هدف از این مطالعه ارزیابی اثرات افزایش راندمان آبیاري همراه با توسعه سطح زیر کشت بر میزان آب برگشتی و ذخایر آب زیرزمینی با استفاده از مدل SWAT می باشد .مدل SWAT یک مدل مفهومی-نیمه توزیعی در مقیاس حوضه اي است که داراي بازده محاسباتی بالا است. پس از انجام شبیه سازي حوضه مورد مطالعه طی دوره 2005 تا 2014 در شرایط موجود و انجام واسنجی و صحت سنجی خروجی هاي مدل، دو سناریوي افزایش راندمان آبیاري بدون افزایش سطح زیر کشت و افزایش راندمان آبیاري همراه با افزایش سطح زیر کشت به مدل معرفی شد. نتایج نشان داد، با افزایش راندمان آبیاري، میزان آب مصرفی در تولید محصولات کشاورزي از 330 میلیون مترمکعب در سال در
سناریوي پایه به 186 میلیون متر مکعب در سال کاهش یافت. همچنین حجم آب برگشتی به حوضه از 133 میلیون متر مکعب در سال در سناریوي پایه به 22/0 و 96/1 میلیون متر مکعب در سال به ترتیب در سناریوي افزایش راندمان آبیاري بدون افزایش سطح زیرکشت و افزایش راندمان آبیاري همراه با افزایش سطح زیرکشت ،کاهش یافت .نسبت مقدار تغذیه آبخوان از آب برگشتی در شرایط پایه 6/29 درصد است که با افزایش راندمان آبیاري به صفر می رسد.

کلید واژه ها: تغذیه آبخوان ،راندمان آبیاري، سطح زیر کشت، مدل SWAT

مقدمه
هدف اصلی استفاده از سامانه هاي آبیاري تحت فشار افزایش بهره وري مصرف آب و کمک به تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی است. ولی در بسیاري از مناطق همراه با اجراي سیستم هاي آبیاري تحت فشار، سطح زیر کشت نیز افزایش می یابد .در صورت افزایش سطح زیر کشت امکان کسب درآمد بیشتر براي بهره برداران فراهم شده و موجب افزایش توانایی اقتصادي بهره برداران می گردد .نتایج مطالعات صورت گرفته توسط ساجدي پور و صدرقائن( 1392) در پنج استان آذربایجان غربی ،
68362568008466

سال

سال

چهارمحال بختیاري، فارس، گلستان و خراسان رضوي نشان می دهد نسبت سطح زیر کشت قبل از نصب سیستم آبیاري میکرو به کل زمین80 درصد بوده است این رقم پس از نصب به 9/91 درصد افزایش داشته که بیانگر رشد 15 درصدي افزایش توسعه کاشت در باغات مذکور می باشد .میانگین سطح زیر کشت باغات از 34 هکتار در قبل از اجراي سیستم آبیاري میکرو به 8/34 هکتار پس از اجراي سیستم، افزایش داشته است .یکی از دلایل اصلی در زمینه گسترش استفاده از روش هاي آبیاري تحت فشار، کاهش تلفات در بخش هاي آبیاري از قبیل نفوذ عمقی ،تلفات انتقال و رواناب سطحی می باشد. اما باید توجه داشت که این تلفات با وجود این که براي گیاه قابل استفاده نیست، ولی پس از ورود آن ها به منابع آب هاي سطحی و زیرزمینی حوضه می توان از آن ها در پایین دست حوضه و براي اهداف دیگر استفاده کرد. در بسیاري از مطالعات از این قسمت آبیاري به عنوان آب برگشتی نام برده شده است (طلوعی و همکاران ،1392). Seckler (1992) اثر افزایندگی چرخه ي آب را مطرح نمود. او نشان داد چرخه ي »برداشت ـ مصرف ـ برگشت« موجب افزایش حجم آب در دست بهره برداري می شود. میزان افزایش حجم آب در جریان چرخه ي مصرف، تابع بازده آبیاري است و با آن رابطه ي معکوس دارد.یعنی چنانچه (E) بازده آبیاري و (M.e) اثر افزایندگی چرخه ي آب در نظر گرفته شود، (1/E) خواهیم داشت. Heaney و همکاران (2005) بیان داشتند که روش هاي سنتی آبیاري مانند آبیاري جویچه اي، با افزایش رواناب سطحی و نفوذ عمقی، موجب افزایش آب برگشتی شده که در نهایت به سیستم رودخانه اي می پیوندد. Santhi و همکاران( 2005)، با استفاده از مدل SWAT بهترین روش براي صرفه جویی در مصرف آب آبیاري در حوضه ریو گراندي ایالت تگزاس آمریکا را بررسی کردند، نتایج این تحقیق نشان داد که در صورت برقراري سناریوي تغییر الگوي کشت در حوضه میزان صرفه جویی در مصرف آب برابر با 6 -7 درصد خواهد بود و براي سناریوي افزایش راندمان انتقال آب 1 تا 30 درصد خواهد بود. Gates و همکاران (2012) ضمن محاسبه مؤلفه هاي مختلف بیلان، مقدار آب برگشتی را محاسبه کردند. آنها براي این کار از مدل IDSCU استفاده کرده تا بتوانند آب برگشتی مزارع در منطقه آرکانزاس ایالت کلرادو را محاسبه کنند. با توجه به نتایج به دست آمده، درصد نفوذ عمقی در آبیاري سطحی 9/1 برابر آبیاري بارانی می باشد. همچنین مقدار رواناب خروجی از مزرعه براي آبیاري سطحی 8 درصد و براي آبیاري بارانی صفر محاسبه گردید. که نشان دهنده کاهش مقدار آب برگشتی در آبیاري بارانی می باشد.Kang و Park (2014)، با استفاده از یک سیستم مدلسازي شبکه جریان ها، مقدار جریان آب در حوضه بالان واقع در کره جنوبی را بررسی کردند .با مقایسه نتایج شبیه سازي انجام شده با اعمال آبیاري و بدون آبیاري ،تاثیر جریان برگشتی آبیاري بر جریان سطحی و سطح تراز آب زیرزمینی را بررسی کردند. طبق نتایج بدست آمده آبیاري سبب افزایش 4/22 درصد در جریان برگشتی و 14/0 متر در سطح تراز آب زیرزمینی می گردد. طالبی حسین آباد و همکاران(1390)، تأثیر آب برگشتی در برآورد آب تجدیدپذیر در استان خراسان رضوي را بررسی نمودند .طبق نتایج بدست آمده بیان داشتند که بالابردن راندمان آبیاري در بخش کشاورزي با سرعتی بیش از کاهش برداشت ها مضر به حال بیلان منابع آب است و منجر به تشدید افت آبخوان می گردد، زیرا افزایش راندمان باعث کاهش جریان آب برگشتی و افزایش مصرف می شود. علیزاده و همکاران (1393) اثرات توسعه سیستم هاي آبیاري تحت فشار بر پایداري کشاورزي دشت ورامین و اثر مشوق هاي دولتی بر توسعه این سیستم ها را مورد بررسی قرار دادند. نتایج این تحقیق نشان داد که توسعه
نامتوازن و بدون برنامه سیستم هاي آبیاري تحت فشار نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف آب نشده بلکه منجر به تخریب آبخوان هاي زیرزمینی کشور خواهد شد. طلوعی و همکاران(1393)، با استفاده از مدل SWAT به بررسی تأثیر اعمال آبیاري تحت فشار بر آب برگشتی ناشی از آبیاري در حوضه آبریز زرینه رود پرداختند. نتایج نشان داد که میانگین سالانه مقدار آب برگشتی در دوره مورد مطالعه براي سناریوي وضع موجود 355 میلیون متر مکعب در سال می باشد که نزدیک به 46 درصد از حجم آبیاري در حوضه را شامل می شود. با اعمال سناریوي به کارگیري سیستم هاي آبیاري تحت فشار در مدل، مقدار آب برگشتی با کاهش 150 میلیونی به 200 میلیون متر مکعب رسیده است. در این مطالعه سعی می گردد با استفاده از مدل SWAT، نسبت آب برگشتی ناشی از آبیاري به کل آبیاري در هر زیر حوضه و کل حوضه برآورد گردد. سپس تأثیر بکارگیري سیستم هاي آبیاري تحت فشار در حوضه بدون افزایش سطح زیر کشت و همچنین تأثیر اعمال آبیاري تحت فشار همراه با افزایش سطح زیر کشت بر مقدار آب برگشتی و تراز آب زیرزمینی بررسی گردد.
مواد و روش ها
منطقه مورد مطالعه
منطقه مطالعاتی حوضه سراب رودخانه ابهررود از سرچشمه تا ایستگاه هیدرومتري قروه واقع در جنوب و جنوب شرقی استان زنجان در موقعیت 48 درجه و 55 دقیقه تا 49 درجه و 22 دقیقه شرقی و 36 درجه و 25 دقیقه تا 36 درجه و 4 دقیقه شمالی با مساحتی در حدود1900 کیلومترمربع است. کمینه ارتفاع منطقه 1428 و بیشینه ارتفاع آن 2946 متر است. میانگین بارش سالانه منطقه حدود 300 میلی متر و این میانگین براي دماي سالیانه در حدود 7/11 درجه سانتی گراد است. در شکل 1 موقعیت قرارگیري حوضه رودخانه ابهررود نسبت به استان زنجان نشان داده شده است.
جمع آوري اطلاعات مورد نیاز و مدلسازي
جهت شبیه سازي فرآیندهاي هیدرولوژیکی منطقه در
این تحقیق از مدل SWAT استفاده گردید. مدل SWAT یک مدل مفهومی -نیمه توزیعی در مقیاس حوضه اي است که داراي بازده محاسباتی بالا است.
-463605303626

سال

ششم

شکل
1

ابهررود

حوضه

قرارگیري

موقعیت

سال

ششم

شکل

1

ابهررود

حوضه

قرارگیري



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

پاسخ دهید