روش ذخیره - بازیافت آبخوان جایگزین ساخت سدها در کشورهای توسعه‌یافته/ پساب‌ها به کمک سفره‌های آب زیرزمینی می‌آیند

مونا شعبان

سفره‌های آب زیرزمینی برای مصون ماندن از خشکی نیاز دارند تغذیه شوند تا حجم آب آنها تا حدودی حفظ شوند؛ سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان به‌عنوان ابزاری جهت متعادل نگه داشتن سطح آب زیرزمینی و احیای آبخوان‌ها از مشکلات حجم زیاد پساب جلوگیری و همچنین افت زیاد سطح آب زیرزمینی را جبران می‌کند.

"امروزه منابع آب زیرزمینی از مهم‌ترین ذخایر آب در دنیا به‌شمار می‌روند و استفاده بی‌رویه از این ذخایر باعث افت بیش از حد سطح آب‌های زیرزمینی شده است تاحدی که دشت‌های زیادی را در معرض نابودی قرار داده است. از سوی دیگر با صنعتی شدن جوامع و افزایش جمعیت در کلان‌شهرها سالانه حجم زیادی پساب تولید می‌شود که بسیاری از کلان‌شهرها را با مشکل روبه‌رو کرده است". باتوجه به اهمیت این موضوع پایان‌نامه ابولفضل پوزن با عنوان "مدیریت ذخیره - بازیافت در سفره‌های آب زیرزمینی" در رشته مهندسی آبیاری و آبادانی اشاره انجام شده است؛ پایان‌نامه مذکور در بهمن‌ماه 1394 با راهنمایی دکترمجید خیاط خلقی در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران دفاع شده است. پوزن در این پایان‌نامه اشاره کرده است که "ذخیره - بازیافت آبخوان یکی از روش‌های ذخیره آب است که امروزه مورد توجه کارشناسان قرار گرفته است. می‌توان از ذخیره پساب تصفیه‌خانه‌ها در آبخوان‌های مناسب با بهره‌گیری از این روش، از یک‌سو دشت‌ها را نجات داد و از سوی دیگر مشکلاتی را که ممکن است پساب ایجاد کند رفع کرد". او ضمن اشاره به هدف تحقیق حاضر که بررسی چگونگی نحوه اجرا و مدیریت سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان عنوان کرده، بیان کرده است "برای انجام این کار تئوری‌های سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان و روش‌های انجام گرفته در سطح دنیا مورد بررسی قرار گرفته است. در سال‌های اخیر دشت فشافویه در جنوب شهر تهران با افت شدید سطح آب زیرزمینی روبه‌رو بوده است و با راه‌اندازی کامل تصفیه‌خانه جنوب تهران حجم زیادی پساب تولید می‌شود. از این رو منطقه فشافویه در جنوب تهران به‌عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد؛ بدین‌منظور پس از بررسی‌های هیدروژئولوژیکی و شناخت ساختار آبخوان فشافویه، انتخاب سایت‌های ذخیره - بازیافت در این دشت مطرح است". همچنین در این تحقیق به گفته ابوالفضل پوزن، بهترین مکان‌ها برای انجام تغذیه در سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان پس از بررسی‌های زمین‌شناسی، نفوذپذیری خاک، کاربری اراضی، عمق آب زیرزمینی و... به دست آمده است. او طبق نتایج به دست آمده ذکر کرده است که شش منطقه جهت احداث این سامانه‌ها مناسب هستند. همچنین با مدل‌سازی عددی منطقه بر پایه اطلاعات موجود در منطقه مدیریت سامانه‌ها انجام پذیرفته و مقداری از پساب خروجی به سامانه‌ها تزریق و شبیه‌سازی شده است. بعد از طی این مراحل نتایج پایان‌نامه نشان داده یک سال بعد از اجرای سامانه‌ها سطح آب زیرزمینی در نواحی مرکزی منطقه مورد مطالعه تا 20 متر و در نواحی شمالی و جنوبی تا 10 متر افزایش پیدا کرده است. به‌طور کلی در این پایان‌نامه گفته شده که این سامانه‌ها هم برای ذخیره آب قابل اعتماد هستند و هم قابل استفاده برای جلوگیری از افت شدید آب زیرزمینی و نجات دشت‌ها است که البته به بهره‌برداری از آب زیرزمینی برای اراضی کشاورزی کمک خواهد کرد.

پوزن در این پایان‌نامه اظهار کرده است "امروزه استفاده بهینه از آب و منابع آبی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مسائل جهانی مدنظر کارشناسان این امر قرار گرفته است. با توجه به این مهم، رویکردها و راهکارهای متناسب با محوریت توسعه پایدار در زمینه مدیریت منابع آب بررسی و مطرح شده است. روش پیشنهادی ذخیره - بازیافت آبخوان (1) با تکیه بر جمع‌آوری، ذخیره‌سازی، تغذیه سفره‌های آب زیرزمینی و استفاده مجدد از آب حاصل از بارندگی و فاضلاب شهری به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و بهینه‌ترین شیوه‌ها در سالیان گذشته در بسیاری از کشورها راهگشای مشکلات این عرصه بوده است.

پایین آمدن ناگهانی سطح سفره‌های آب زیرزمینی، علاوه بر تهدید منابع آب، مشکلات دیگری مانند نشست زیاد خاک بستر و آسیب‌های جدی به ابنیه و تأسیسات سطحی و زیرسطحی شهری وارد ساخته است. علاوه بر این باید توجه داشت که مسئله آب‌های زیرزمینی خود یک پدیده چندوجهی است و این روش پیشنهادی می‌تواند از چندین لحاظ به مسائل و مشکلات آبخوان‌های آب زیرزمینی کمک کند. رواناب‌های حاصل از بارندگی و فاضلاب‌های تصفیه شده را می‌توان برای تغذیه مجدد سفره‌های آب زیرزمینی استفاده و این آب را برای مصارف عمومی ذخیره کرد. بدین‌ترتیب هم مشکل روبه‌رو شدن با حجم زیادی از آب مرتفع می‌شود و هم فشار کمتری به سفره‌های آب زیرزمینی وارد خواهد شد."

وی با اشاره به پایین رفتن شدید سطح آب‌های زیرزمینی به‌دلیل بهره‌برداری بیش از حد از آب‌های زیرزمینی در بسیاری از کشورهای جهان ازجمله در ایران، ادامه این وضعیت را پایین رفتن بیشتر سطح آب، در نتیجه ابتدا غیراقتصادی شدن استخراج آب و سرانجام خالی شدن مخزن و خشک شدن چاه‌ها و قنات‌ها بیان کرده است. در ادامه نیز خاطرنشان کرده است که با انجام تغذیه آب‌های زیرزمینی در نقاطی که آب و شرایط لازم دیگر وجود داشته باشد، می‌توان تاحدود زیادی تعادل مجدد سطح آب زیرزمینی را برقرار و از خشک شدن چاه‌ها و قنات‌ها و بلااستفاده ماندن تأسیسات مربوط به آنها جلوگیری کرد؛ بنابراین در مناطقی که تراز آب زیرزمینی منفی است، می‌توان از روش ذخیره - بازیافت آبخوان به‌عنوان ابزاری جهت متعادل نگه داشتن سطح آب زیرزمینی و احیای آبخوان‌ها استفاده کرد.

پوزن تأکید کرده است که یکی از منابع آب پایدار در گذشته آب زیرزمینی بوده است که بر اثر افزایش نیاز آبی و برداشت آب از منابع آب زیرزمینی، این منبع پایدار کاهش چشم‌گیری یافته است، به‌طوری که بسیاری از کارشناسان معتقدند احیاء این منبع پایدار در آینده حتی در صورت وجود نزولات جوی کافی، نیز امکان‌پذیر نیست. او در این پایان‌نامه مطرح کرده است که "احداث اصولی سدها خسارات انسانی و مالی ناشی از وقوع سیلاب‌ها را به حداقل رسانده، اما ساخت سدها مشکلات زیادی را در سالیان اخیر ایجاد کرده است و کشورهای پیشرفته در این عرصه، ساخت سد را منسوخ شده می‌دانند و به راهکارهای جدید برای ذخیره آب سطحی روی آورده‌اند که روش ذخیره - بازیافت آبخوان از روش‌های مورد استقبال در بسیاری از کشورها بوده است. به‌دلیل این که آبخوان شرایط را برای ذخیره آب فراهم می‌سازد و این منبع پایدار را از روبه‌رو شدن با بسیاری از مشکلات دور می‌کند."

این دانشجو در پایان‌نامه‌اش مطرح کرده است که "در جامعه امروزی نیاز به ذخیره آب به‌صورت سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان به‌طور محسوسی احساس می‌شود و برای اجرای این سامانه‌ها نیاز به اطلاعات و داده‌ها و مدل‌سازی است؛ بنابراین هدف این تحقیق به دست آوردن داده‌های مورد نیاز و مدل‌سازی است که نتیجه این کارها، بستر را برای تصمیم‌گیری مناسب در تمام جهات هموار می‌سازد. این نتایج این امکان را به مدیران و مجریان پروژه می‌دهد تا بهترین حالت اجرا و تصمیم‌گیری را اتخاذ کنند تا بیشترین سود و کمترین آسیب‌ها ازجمله آسیب‌های زیست‌محیطی و اجتماعی را در پیش داشته باشد."

طبق مطالب ارائه شده در پایان‌نامه حاضر، ذخیره - بازیافت آبخوان به‌عنوان ذخیره آب در یک آبخوان مناسب از طریق یک چاه تزریق، تعریف می‌شود که در طول زمانی که آب در دسترس است، آن آب ذخیره می‌شود و آب از همان چاه مشابه در طول زمانی که آن آب نیاز است، بازیافت می‌شود (2) . مفهوم ذخیره - بازیافت آبخوان یک روش جدید و مهم در نحوه مدیریت منابع آب را نشان می‌دهد. این روش زیاد پیچیده نیست و تجربیات نشان می‌دهند که چندین تکنیک و عوامل وجود دارد که اگر به‌درستی فهمیده شود، می‌توان به‌طور موفقیت آمیز و با هزینه معقولی این کار را عملی کرد. در سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان چندین مرحله باید صورت گیرد که در زیر بیان می‌شود. این مراحل از بررسی کارهای انجام شده و مطالعات صورت گرفته به دست آمده و در حین تحقیق حاضر انجام گرفته است:

1- انتخاب آبخوان مناسب؛

2- وجود منبع آبی مناسب جهت تغذیه در این سامانه‌ها؛

3- مکان‌یابی مکان‌های مناسب جهت تغذیه در سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان؛

4- مدل عددی کمی؛

5- تعیین میزان آب قابل تغذیه؛

6- بررسی شرایط مدل و منطقه بر اساس مدل عددی کمی؛

7- مدیریت سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان.

در انتهای پایان‌نامه بیان شده است که منطقه فشافویه برای ذخیره پساب تصفیه‌خانه جنوب تهران مناسب است و این منطقه قابلیت خوبی را برای اجرای سامانه ذخیره - بازیافت دارد. تحقیق حاضر طبق مراحل بالا شکل گرفته است و بعد از انجام تمامی مراحل، نتایج قابل قبولی به دست آمد که به این قرار است:

1- با استفاده از پساب تصفیه‌شده تصفیه‌خانه جنوب تهران، اجرای سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان در دشت فشافویه، می‌توان از مشکلات حجم زیاد پساب جلوگیری کرد، هم چنین افت زیاد سطح آب زیرزمینی دشت فشافویه را جبران کرد.

2- مناطق با عمق آب زیرزمینی پایین‌تر دارای شرایط بهتری برای اجرای سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان در منظقه مورد مطالعه بودند. به‌دلیل این که بالازدگی سطح آب دیرتر در این مناطق اتفاق می افتد، این مناطق مناسب هستند.

3- منطقه مورد مطالعه قابلیت ذخیره 200 میلیون مترمکعب پساب در سال را دارد، در حالی که در هیچ‌کدام از گام‌های زمانی ماهانه عمق آب زیرزمینی در منطقه کمتر از دو متر نشود. پس می‌توان به‌راحتی سالانه 200 میلیون مترمکعب پساب از تصفیه‌خانه جنوب تهران به دشت فشافویه انتقال داد و پس از ذخیره، و بررسی کیفیت آب، در موارد نیاز از آب برداشت کرد.

4- بعد از اجرای سامانه ذخیره - بازیافت آبخوان عمق آب زیرزمینی در دشت فشافویه 10 تا 20 متر افزایش پیدا کرد و این موضوع می‌تواند به نجات دشت کمک بسیار زیادی کند و هم چنین به استخراج آب برای موارد ضروری و توسعه کشاورزی کمک شایانی کند.

5- نتایج مدل ارائه‌شده جهت مدیریت سامانه ذخیره - بازیافت کارکرد خوبی دارد و باید برای تزریق و برداشت از آبخوان، شرایط با مدل شبیه‌سازی شود تا از بالازدگی یا پایین افتادگی بیش از حد جلوگیری شود./

پی‌نوشت:

1- Aquifer Storage and Recovery.

2- Pyne, R. David, G. (1995). Groundwater recharge and wells: a guide to aquifer storage recovery. CRC press.