انواع روش های مدیریت آب

کمبود آب توسط دو پدیده همگرا ایجاد می شود: افزایش استفاده از آب شیرین و کاهش منابع قابل استفاده آب شیرین. استفاده از آب در سطح جهان با بیش از دو برابر نرخ افزایش جمعیت در قرن گذشته در حال رشد بوده است و تعداد فزاینده ای از مناطق در حال رسیدن به حدی هستند که در آن خدمات آب می تواند به طور پایدار ارائه شود، به ویژه در مناطق خشک. کمبود آب تشدید خواهد شد زیرا مناطق شهری که به سرعت در حال رشد هستند فشار زیادی بر منابع آبی مجاور وارد می کنند.

در سطح جهانی، 31 کشور در حال حاضر با کمبود آب مواجه هستند و تا سال 2025، 48 کشور با کمبود جدی آب مواجه خواهند بود. سازمان ملل تخمین زده است که تا سال 2050، 4 میلیارد نفر به طور جدی از کمبود آب آسیب خواهند دید. این منجر به درگیری های متعدد بین کشورها بر سر اشتراک آب می شود. حدود 20 شهر بزرگ هند با کمبود آب مزمن یا قطعی مواجه هستند. 100 کشور وجود دارند که آبهای 13 رودخانه و دریاچه بزرگ را به اشتراک می گذارند. توافق نامه های بین المللی که به توزیع عادلانه آب در چنین مناطقی توجه می کند، برای صلح جهانی حیاتی خواهد بود. هند و بنگلادش در حال حاضر توافقنامه ای در مورد استفاده از آب گنگ دارند.

بنابراین مدیریت آب نیاز به زمان دارد. مدیریت منابع آب برای نسل های آینده است. این شامل فعالیت برنامه ریزی، توسعه، توزیع و مدیریت استفاده بهینه از منابع آب است. روش های مختلفی وجود دارد که از طریق آن می توان حفظ مدیریت آب را انجام داد که در زیر به برخی از آنها توضیح داده شده است.

برداشت آب باران

برداشت آب باران (RWH) جمع آوری و ذخیره باران است، به جای اجازه دادن به آن. آب باران از یک سطح سقف مانند جمع آوری می شود و به یک مخزن، مخزن، گودال عمیق (چاه، شفت، یا گمانه)، سفره آب یا یک مخزن با نفوذ هدایت می شود. شبنم و مه را می توان با تور یا ابزارهای دیگر نیز جمع آوری کرد. برداشت آب باران با برداشت آب طوفان متفاوت است، زیرا رواناب به جای نهرها، زهکش ها، جاده ها یا هر سطح زمین دیگر از پشت بام ها جمع آوری می شود. از مصارف آن می توان به آبیاری باغات، دامداری، آبیاری، مصارف خانگی با تصفیه مناسب و گرمایش خانگی اشاره کرد. آب برداشت شده همچنین می تواند به ذخیره سازی طولانی مدت یا تغذیه آب زیرزمینی متعهد شود.

تامیل نادو اولین ایالتی بود که برداشت آب باران را برای هر ساختمان اجباری کرد تا از کاهش آب های زیرزمینی جلوگیری شود. این طرح در سال 2001 راه اندازی شد و در تمام مناطق روستایی تامیل نادو اجرا شده است. پوسترها در سراسر تامیل نادو از جمله مناطق روستایی باعث ایجاد آگاهی در مورد برداشت آب باران می شوند. سایت TN Govt در عرض پنج سال نتایج بسیار خوبی به دست آورد و به آرامی هر ایالت آن را به عنوان یک الگو پذیرفت. از زمان اجرای آن، چنای طی پنج سال 50 درصد افزایش سطح آب داشته و کیفیت آب به طور قابل توجهی بهبود یافته است. در راجستان، برداشت آب باران به طور سنتی توسط مردم صحرای تار انجام می شده است. بسیاری از سیستم های برداشت آب باستانی در راجستان اکنون احیا شده اند. در حال حاضر، در پونا، برداشت آب باران برای ثبت هر جامعه مسکن جدید اجباری است.

تغذیه آب های زیرزمینی

تغذیه آب های زیرزمینی افزایش منابع طبیعی آب زیرزمینی با استفاده از وسایل حمل و نقل مصنوعی مانند حوضچه های نفوذی، ترانشه ها، سدها یا چاه های تزریقی است. ذخیره و بازیابی آبخوان (ASR) نوع خاصی از تغذیه آب زیرزمینی است که با هدف افزایش منابع آب زیرزمینی و بازیابی آب در آینده برای مصارف مختلف انجام می شود.

آب های زیرزمینی به طور طبیعی توسط باران و ذوب برف و به میزان کمتری توسط آب های سطحی (رودخانه ها و دریاچه ها) شارژ می شوند. شارژ مجدد ممکن است تا حدودی توسط فعالیت های انسانی از جمله سنگفرش، توسعه، یا قطع درختان مانع شود. این فعالیت‌ها می‌تواند منجر به از دست دادن خاک سطحی و در نتیجه کاهش نفوذ آب، افزایش رواناب سطحی و کاهش شارژ مجدد شود. استفاده از آب های زیرزمینی، به ویژه برای آبیاری، ممکن است سطح سطح آب را کاهش دهد. تغذیه آب زیرزمینی یک فرآیند مهم برای مدیریت پایدار آب زیرزمینی است زیرا میزان حجم برداشت شده از یک سفره در دراز مدت باید کمتر یا مساوی با نرخ حجمی باشد که شارژ می شود. شارژ مجدد می تواند به انتقال نمک های اضافی که در ناحیه ریشه انباشته شده اند به لایه های عمیق تر خاک یا به سیستم آب زیرزمینی کمک کند. ریشه درختان اشباع آب را در آب های زیرزمینی افزایش می دهد و رواناب آب را کاهش می دهد.

تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی

سطح آب های زیرزمینی در سراسر کشور در حال کاهش است، زیرا برداشت های ما از میزان سفره های زیرزمینی فراتر می رود تا به طور طبیعی خود را دوباره پر کنند که به آن شارژ می گویند. یکی از روش های کنترل کاهش سطح آب، استفاده از تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی است. تغذيه مصنوعي عملي است براي افزايش ميزان آبي كه از طريق ابزارهاي كنترل انسان وارد آبخوان مي شود. به عنوان مثال، آب های زیرزمینی را می توان با هدایت مجدد آب در سطح زمین از طریق کانال ها، حوضه های نفوذی یا حوضچه ها به طور مصنوعی شارژ کرد. افزودن شیارهای آبیاری یا سیستم های بارانی. یا به سادگی از طریق چاه های تزریقی آب را مستقیماً به سطح زیرین تزریق می کنند. تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی در هند به طور فزاینده ای اهمیت پیدا می کند، جایی که پمپاژ بیش از حد آب های زیرزمینی توسط کشاورزان منجر به تخلیه منابع زیرزمینی شده است. در سال 2007، بر اساس توصیه‌های مؤسسه بین‌المللی مدیریت آب، دولت هند 1800 کرور روپیه برای تأمین مالی پروژه‌های تغذیه چاه‌های حفر شده اختصاص داد (چاه حفر شده، چاهی وسیع و کم عمق است که اغلب با بتن پوشیده شده است) در 100 منطقه در هفت ایالت که آب ذخیره می‌شود. در سفره های سنگ سخت بیش از حد مورد بهره برداری قرار گرفته بود. یکی دیگر از مسائل زیست محیطی دفع زباله از طریق جریان آب مانند مزارع لبنیات، رواناب های صنعتی و شهری است.

آبیاری قطره ای

آبیاری قطره ای نوعی سیستم آبیاری ریز است که پتانسیل ذخیره آب و مواد مغذی را با اجازه دادن به آب به آرامی به ریشه گیاهان، چه از بالای سطح خاک و چه در زیر سطح، دارد. هدف قرار دادن آب به طور مستقیم در ناحیه ریشه و به حداقل رساندن تبخیر است. سیستم های آبیاری قطره ای آب را از طریق شبکه ای از دریچه ها، لوله ها، لوله ها و قطره چکان ها توزیع می کنند. بسته به نحوه طراحی، نصب، نگهداری و بهره برداری از آن، سیستم آبیاری قطره ای می تواند کارآمدتر از انواع دیگر سیستم های آبیاری مانند آبیاری سطحی یا آبیاری بارانی باشد.

در فرآیند آبیاری قطره ای، آب و مواد مغذی در سراسر مزرعه در لوله هایی به نام «خطوط قطره چکان» با واحدهای کوچکتر به نام «چکان دهنده» تحویل داده می شود. هر قطره چکان قطرات حاوی آب و کود را ساطع می کند و در نتیجه آب و مواد مغذی به طور یکنواخت در ناحیه ریشه هر گیاه در کل مزرعه اعمال می شود. سیستم آبیاری قطره ای آب را با استفاده از شبکه ای از خطوط اصلی، فرعی و خطوط جانبی با نقاط انتشار در طول آنها به محصول می رساند. هر دهانه قطره چکان/ قطره چکان یک کاربرد یکنواخت اندازه گیری شده و دقیق کنترل شده از آب، مواد مغذی و سایر مواد رشد مورد نیاز را مستقیماً در ناحیه ریشه گیاه فراهم می کند.

آب خاکستری

آب خاکستری، آبی است که به آرامی از سینک، دوش، وان و ماشین لباسشویی شما استفاده می شود. این آب نیست که با مدفوع، چه از توالت و چه از شستن پوشک، تماس پیدا کرده باشد. آب خاکستری ممکن است حاوی آثاری از کثیفی، غذا، چربی، مو و برخی محصولات پاک کننده خانگی باشد. در حالی که آب خاکستری ممکن است “کثیف” به نظر برسد، این یک منبع امن و حتی مفید برای آب آبیاری در حیاط است.

آب خاکستری، آبی است که از حوضچه ها، حمام ها و دوش ها به دست می آید که به یک مخزن افزایش جریان لوله کشی می شود. آب خاکستری قبل از تخلیه به سیستم آبیاری یا تصفیه برای مدت کوتاهی در مخزن نگهداری می شود. آب خاکستری را می توان با گرانش یا با استفاده از پمپ منحرف کرد. مخزن سرج می تواند هر نوع ظرفی باشد که برای نگهداری (اما نه ذخیره) موج اولیه آب مناسب باشد. هر بار که آب خاکستری به سیستم آبیاری یا تصفیه پراکنده می شود، مخزن سرج باید به طور کامل تخلیه شود – آب خاکستری نباید برای مدت طولانی در مخزن بماند. سیستم ثقلی تنها زمانی قابل استفاده است که از زهکشی لباسشویی/حمام به مخزن برق ریزش کافی داشته باشد.

تصفیه آب فاضلاب

تصفیه فاضلاب فرآیند حذف آلاینده ها از فاضلاب شهری است که عمدتاً شامل فاضلاب خانگی به اضافه مقداری فاضلاب صنعتی است. فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای حذف آلاینده ها و تولید فاضلاب تصفیه شده (یا پساب تصفیه شده) استفاده می شود که به اندازه کافی ایمن برای انتشار در محیط است. محصول جانبی تصفیه فاضلاب، پسماند یا دوغاب نیمه جامد است که به آن لجن فاضلاب می گویند. لجن قبل از اینکه برای دفع یا استفاده در زمین مناسب باشد، باید تحت تصفیه بیشتری قرار گیرد.

برای اکثر شهرها، سیستم فاضلاب نیز نسبتی از پساب صنعتی را به تصفیه خانه فاضلاب می برد که معمولاً در خود کارخانه ها پیش تصفیه شده است تا بار آلاینده را کاهش دهد. اگر سیستم فاضلاب یک فاضلاب ترکیبی باشد، رواناب شهری (طوفان) را نیز به تصفیه خانه فاضلاب منتقل می کند. آب فاضلاب می تواند از طریق لوله کشی و در جریانی به کمک نیروی جاذبه و پمپ ها به سمت تصفیه خانه ها حرکت کند. بخش اول فیلتراسیون فاضلاب معمولاً شامل یک صفحه میله ای برای فیلتر کردن مواد جامد و اجسام بزرگ است که سپس در زباله دان ها جمع آوری شده و در محل های دفن زباله دفع می شوند. چربی و گریس نیز قبل از تصفیه اولیه فاضلاب حذف می شود.

استفاده ربطی

استفاده متقابل عبارتی است برای استفاده هماهنگ از آب های سطحی و زیرزمینی – به معنای واقعی کلمه همراه با جریان برای به حداکثر رساندن عملکرد کافی است. استفاده مشترک از آب های زیرزمینی و سطحی در یک محیط آبیاری، فرآیند استفاده از آب از دو منبع مختلف برای اهداف مصرفی است. استفاده متقابل می تواند به عمل در سطح مزرعه برای تامین آب از یک چاه و از کانال تحویل آبیاری اشاره داشته باشد، یا می تواند به یک رویکرد استراتژیک در سطح فرماندهی آبیاری اشاره کند که در آن آب های سطحی و ورودی آب های زیرزمینی به طور متمرکز به عنوان ورودی مدیریت می شوند. سیستم های آبیاری

استفاده مشترک برنامه ریزی شده از آب های زیرزمینی و آب های سطحی این پتانسیل را دارد که از طریق افزایش قابل توجه بهره وری مصرف آب، مزایایی را از نظر پیامدهای اقتصادی و اجتماعی ارائه دهد. با توجه به نگرانی‌های حیاتی در مورد امنیت غذایی که در بسیاری از نقاط جهان وجود دارد، از بازده بیشتر مواد غذایی و فیبر در واحد مصرف آب پشتیبانی می‌کند. در سطح منابع، پمپاژ آب زیرزمینی برای آبیاری که همراه با آب های سطحی استفاده می شود، مزایایی را ارائه می دهد که باعث افزایش عرضه آب یا کاهش نوسانات نامطلوب در منبع می شود (Tsur، 1990) و سطوح سطح آب کم عمق و در نتیجه شوری خاک را کنترل می کند.

ذخیره و بازیابی آبخوان

ذخیره و بازیابی آبخوان (ASR) تزریق مستقیم منابع آب سطحی مانند آب آشامیدنی، آب بازیافتی (یعنی آب باران) یا آب رودخانه به یک سفره برای بازیابی و استفاده بعدی است. تزریق و استخراج اغلب با استفاده از چاه انجام می شود. در مناطقی که آب باران نمی تواند در خاک نفوذ کند یا قادر به نفوذ سریع آن نیست (مثلاً مناطق شهری) و در نتیجه آب باران به سمت رودخانه ها هدایت می شود، ASR آب باران می تواند به حفظ آب باران در یک منطقه کمک کند. ASR برای مقاصد شهری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود.

هدف AR دوباره پر کردن آب در یک سفره است. تزریق آب به چاه های AR می تواند از نفوذ آب شور به سفره های آب شیرین جلوگیری کرده و فرونشست زمین را کنترل کند. در مقابل، چاه های ASR برای ذخیره آب در زمین و بازیابی آب ذخیره شده برای تامین آب آشامیدنی، آبیاری، نیازهای صنعتی یا پروژه های بازسازی اکوسیستم استفاده می شود. آب ذخیره شده ممکن است از همان چاهی که برای تزریق استفاده می شود یا از چاه های تزریق یا بازیابی مجاور بازیابی شود.

نمک زدایی

نمک زدایی فرآیندی است که اجزای معدنی را از آب شور حذف می کند. به طور کلی تر، نمک زدایی به حذف نمک ها و مواد معدنی از یک ماده هدف اشاره دارد، مانند نمک زدایی خاک، که موضوعی برای کشاورزی است. آب شور برای تولید آب مناسب برای مصارف انسانی یا آبیاری نمک زدایی می شود. محصول جانبی فرآیند نمک زدایی آب نمک است. نمک زدایی در بسیاری از کشتی ها و زیردریایی های دریایی استفاده می شود. بیشتر علاقه مدرن به نمک زدایی بر روی تامین مقرون به صرفه آب شیرین برای استفاده انسان متمرکز شده است. همراه با فاضلاب بازیافتی، یکی از معدود منابع آبی مستقل از بارندگی است.

این فرآیند ممکن است برای مصارف شهری، صنعتی یا هر کاربری تجاری استفاده شود. فرآیندهای نمک زدایی آب نمک های محلول و سایر مواد معدنی را از آب جدا می کند. منابع آب تغذیه ممکن است شامل آب شور، آب دریا، چاه ها، سطح (رودخانه ها و نهرها)، فاضلاب و آب های خوراک و فرآیند صنعتی باشد. جداسازی غشاء به نیروهای محرکه شامل فشار (اعمال شده و بخار)، پتانسیل الکتریکی و تمرکز نیاز دارد تا بر فشارهای اسمزی طبیعی غلبه کند و به طور موثر آب را از طریق فرآیندهای غشایی وادار کند. به این ترتیب، این فناوری انرژی بر است و تحقیقات به طور مداوم برای بهبود کارایی و کاهش مصرف انرژی در حال پیشرفت است.

نتیجه

روش های مدیریت آب باید به صورت استراتژیک اتخاذ شود و نیاز به اجرای کار در نظر گرفته شود. گروه‌های برنامه‌ریزی در صورت امکان باید به نیازهای تمام مصرف‌کنندگان آب پاسخ دهند.