زهکشی

مقدماتی درباره زهکشی :

 

اغلب چینین تصور می شود که در کشوری مانند ایران با سرزمینی پهناور ، خاک را نمی توان به عنوان عامل محدود کننده در تولیدات کشاورزی به حساب آورد . بر اساس همین تصور مسآله احیای اراضی و زهکشی آنطور که باید مورد توجه قرار نگرفته است . البته درست است که اکثر خاکهای ایران بطور طبیعی دارای وضعیت مناسبی از نضر زهکشی عمقی میباشند ،لکن موارد بسیاری نیز مشاهده میشود که در آنها اراضی بطور موقت یا داِئم زه دار بوده و امکان کشت و کار در آنها هیچ یا به طور کلی کم است . این گونه اراضی فقط در صورتی قابل استفاده خواهند بود که عملیات زهکشی در آنها به اجرا در آید. همچنین بهره برداری مجدد از خاکهای که مورد استفاده ممتد و آبیاری مداوم قرار داشته و بخصوص مناطقی که خاک شور و سدیمی دارند مستلزم اعمال روشهای مناسب زهکشی و اصلاح اراضی خواهد بود .

اهمیت مسآله در شرایط آبیاری با آب شور و یادر اراضی ساحلی که تحت تآثیر جزر و مد دریا قرار دارند بعد وسیعتری پیدا میکند . انجام هرگونه عملیات زهکشی چه در طرحهای آبیاری و زهکشی و چه به منظور رفع مشکلات موضعی و موقت ناشی از وجود آب اضافی ، منوط به آشنایی کامل با اصول علم زهکشی است.

زهکشی به معنی خارج شدن طبیعی یا مصنوعی آب مازاد از یک منطقه بوده و از مباحث بنیادی هیدرولوژی مهندسی است . با توجه به دیدگاههای گوناگون می توان زهکشی را به صور مختلف تقسیم بندی نمود . به عنوان مثال :

- زهکش حوزه سطحی یا زیرزمینی

- زهکش اراضی شهری یا غیر شهری(زراعی)

زهکشی با علوم هیدرولوژی ،هیدرولیک،هیدروئولوژی ،مهندسی رودخانه و سازه هیدرولیکی آمیختگی جدایی ناپذیری دارد .

تعاریف:

زهکشی:

 خارج نمودن آب و املاح اضافی از پروفیل خاک که در اینجا منظور از پروفیل خاک ، محدوده توسعه ریشه گیاه می باشد.

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.

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.

آب 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 .

زهکش سطحی :

تخلیه آب مازاد از سطح خاک .

زهکش زیر سطحی :

تخلیه آب مازاد از بطن خاک.

زهکش قائم:

تخلیه سریع از اعماق زیاد بوسیله پمپاژ از چاه زهکش .

نهر زهکش:

مجرای روباز حفر شده در خاک که ضمن جمع آوری زه آبهای سطحی و زیر سطحی انتقال آب را نیز بر عهده دارد .

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

 

اهمیت و لزوم زهکشی :

 زهکشی دو هدف را دنبال می نماید ، اول ایجاد وضعیت مناسب برای رشد گیاه و دوم ایجاد شرایط لازم برای کاربرد ماشین آلات کشاورزی . زهدار بودن اراضی و شرایط ماندابی علاوه بر محدود نمودن کاربرد ماشین آلات و جلو گیری از اجرای عملیات کاشت و داشت ، شرایط نامساعدی را برای رشد گیاه بوجود می آورد که منجر به کاهش محصول می شود . این شرایط عبارتند از :

- رطوبت زیاد خاک ، شرایط مساعدی برای رشد قارچها و با کتریها را فراهم می آورد .

- شرایط غیر هوازی جذب مواد غذایی خاک و بهره گیری از کودها را کاهش می دهد .

- در محیطهای آبی ، جذب مواد سمی و عناصر سنگین افزایش می یابد .

- شرایط ماندابی ، تهویه خاک را کاهش و فعالیتهای متابولیکی گیاه یعنی تنفس و تبخیر و تعرق را مختل می نماید.

- به دلیل کاهش درجه حرارت خاک ، جوانه زنی به تآخیر افتاده ، طول دوره رشد کاهش می یابد یا تقویم زراعی جابه جا میگردد.

فواید زهکشی :

- حفظ ساختمان خاک و افزایش کارپذیری آن(workability)

- تسریع در جوانه زنی و افزایش دوره رشد

- گسترش عمق توسعه ریشه گیاه

- امکان کشت گیاهان مختلف

- جذب بهتر مواد غذایی خاک بوسیله ریشه

- کاهش آفات و امراض و هزینه های مقابله با آنها

- کنترل علفهای هرز

 

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 دشمار 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) و خصوصیات شیمیایی خاک( شوری ،کسر آبشویی ، قلیائیت)بطور غیر مستقیم بر زهدار شدن اراضی موثرند.

انواع زهکش و اجزای آن:

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 . در شرایطی 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 در مورد 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:

الف)سیستم جمع آوری کننده :

این سیتم به دو سیستم جمع آوری کننده سطح و زیرسطحی تقسیم می شود . سیستم جمع آوری کننده زه آب سطحی که شامل شیارها و نهر های زهکشی است ، وظیفه جمع اوری زه آبهای سطحی را به عهده دارد . سیستم جمع آوری کننده زه آب زیر سطحی که ممکن است بصورت نهرها و یا لوله هایی باشد ،زه آب بطن خاک را جمع آوری مینماید . این سیستم ممکن است از لوله زهکش ، زهکش حائل ،چاه زهکشی ، زهکش لانه موشی تشکیل شده باشد.

ب) سیستم تخلیه کننده:

این بخش از سیستم زهکشی ، زه آب جمع آوری شده توسط سیسم جمع آوری کننده را دریافت و به خروجی شبکه منتقل می نماید . چنین سیستمی ممکن است شامل نهر اصلی ، زهکش جانبی و زهکش اصلی باشد.

ج) سیستم انحراف :

گاهی به جای جمع آوری و تخلیه آبهای سطحی و زیر سطحی از یک ناحیه ، لازم است از ورود زه آبها به منطقه مورد نظر جلوگیری نمود . سیستم انحراف سیل و زهکشهای حائل نمونهای از این سیستم ها می باشند . یک سیستم انحراف ممکن است شامل آب بند (سد یا بند انحرافی )، نهر انحراف یا سیلابرو باشد.

د) سیستم کنترل :

سیستم کنترل با تنظیم جریانات ورودی و خروجی ، به زهکشی و کنترل سطح ایستابی می پردازد .این سیستم از مجموعه ای از انهار ، آب بندها، سازه های کنترلی و حفاظتی و ایستگاهای پمپاژتشکیل یافته است.

منبع: http://hedrology.blogfa.com/post-3.aspx