تحلیل بیلان آب زیرزمینی مبتنی بر دیدگاه کشاورزی پایدار در دشت اسلام‌آباد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی آبخیزداری، دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری دانشگاه تربیت مدرس_ معاونت پژوهشی سازمان جهاد‌ دانشگاهی استان کرمانشاه

2 علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران.

چکیده

پایداری کشاورزی در گرو مدیریت صحیح منابع آب و کنترل مصرف بی‌رویه آن است. لازمه این مدیریت، وجود داده‌ها و اطلاعات دقیق و قابل استناد است که می‌تواند فرصت مناسبی برای تحلیل وضعیت منابع آبی به عنوان یک نهاده اصلی در کشاورزی پایدار فراهم نماید. وجود اطلاعات پایه و اقلیمی مناسب، داده‌های هیدروژئولوژی، 5 چاه‌ اکتشافی و 20 چاه مشاهده‌ای سبب انتخاب دشت اسلام‌آباد گردید. از طریق پیمایش صحرایی کلیه چاه‌های بهره‌برداری و چشمه‌های منطقه ثبت و اطلاعات آبدهی و میزان تخلیه از آبخوان دشت محاسبه گردید. تبخیر و تعرق پتانسیل به روش پنمن- مانتیث تعیین و نیاز آبی محصولات زراعی و باغی از طریق نرم‌افزار CROPWAT به دست آمد. محاسبات ارتفاع سطح آب زیرزمینی چاه‌های مشاهده‌ای برای هر سال انجام شده و ارتفاع پیزومتری آن‌ها محاسبه گردید. سطح اثر هر چاه از طریق پلی‌گون‌بندی تیسن محاسبه و با میانگین‌گیری وزنی، ارتفاع پیزومتری دشت در سال‌های مختلف محاسبه و نمودار تغییرات آن ترسیم گردید. حجم جریان ورودی و خروجی دشت بر پایه معادله دارسی محاسبه و بر اساس اطلاعات پیش گفته معادله بیلان تکمیل و بیلان دشت تحلیل گردید. نتایج این بررسی در دشت اسلام‌آباد نشان می‌دهد 60 درصد تغذیه آبخوان از طریق نفوذ مستقیم از ریزش‌های جوی و رواناب‌های منطقه صورت می‌گیرد. 93 درصد از سطح اراضی کشاورزی آبی این دشت به چهار محصول با نیاز آبی بالا شامل گندم، ذرت، چغندر و سیب‌زمینی اختصاص دارد که در حدود 66 درصد از آب مصرفی آبخوان را به خود اختصاص می‌دهند. شدت افت سطح تراز آبخوان با افزایش تعداد چاه‌های بهره‌برداری در دهه 1385-1375 و در نتیجه تشدید بهره‌برداری از آبخوان همخوانی کامل دارد. این میزان بهره‌برداری با ذخایر سالانه آبخوان تناسب نداشته و سطح آب زیرزمینی دشت روندی کاملاً نزولی و تشدید شونده را نشان می‌دهد به‌طوری که در 6 سال منتهی به سال آبی 93-92 سطح آبخوان 61/6 متر افت داشته است و آبخوان با کسری 83/3  میلیون متر مکعبی در ذخیره سالانه مواجه بوده و بیلان منفی است. روند تغییرات سطح آب زیرزمینی در منطقه، بیانگر شدت این وضعیت در آینده است. لذا مدیریت تخصیص منابع آب، کنترل سطح زیرکشت محصولات با نیاز آبی بالا و بهینه‌سازی تولید پایدار مبتنی بر وضعیت منابع آب راهکارهای برونرفت از این وضعیت و دستیابی به پایداری نسبی در کشاورزی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of groundwater balance based on sustainability of agriculture approach in Islamabad plain

نویسندگان [English]

  • Khalil Jalili 1
  • Hmaidreza Moradi 2
1 Researcher, PhD Student, Department of Watershed Engineering and Science, Natural Resources Faculty, TarbiatModares University, Noor
2 Associated Professor, Department Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resource and Marine Science, Tarbiat Modares University.
چکیده [English]

The agriculture sustainability depends on proper water resources management and its excessive consumption control. This management requires information that is accurate and reliable. Despite this information obtains an opportunity to analyze the status of water resources as a key factor in sustainable agriculture.There is basic information and asuitable climatic, hydrogeology data, five exploration wells and 20 observation wellswas to select the plains Islamabad. Exploitation wells and springs all over the field survey records and discharge information and the depletion of the aquifer were calculated. Potential Evapotranspiration was estimated using Penman-Monteith method and Water requirements of crops and fruit trees obtained by CROPWAT software. The groundwater level in observation well and piezometric height was calculatedfor each year. The effect of each well through Thiessen method calculated and averaging weight, height piezometric plains in different years calculate and graph of the changeswere drawn.The volume of incoming and outgoing flows of sliding on Darcy equation calculated based on the aforementioned balance equation is completed and plains balance were analyzed.The results of this study show that 60 percent of power in Islamabad Plain aquifer through the direct influence of atmospheric precipitationand runoff region.93% of the plain of irrigated farming to four products with high water requirement of wheat, corn, beet and potato thataccounted for about 66 percent of water in the aquifer that is appropriated.Water table drawdown sharply is increase the number of operation wells in the decade 1375-1385 and is therefore consistent intensification of the exploitation of the aquifer.This account is inconsistent with Annual aquifer storage. Therefore the trend of groundwater level is clearly downward and aggravated. So that aquifer level dropped 6.61 meters in recent 6 years till 92-93. The Aquifer with a deficit of 3.83 MCM annually in the reserve and balance is quite negative.The trend of groundwater level in the area, indicate the severity of this situation in the future.Therefore the water resources allocation management,acreage control of crops with high water requirement and optimization of sustainable production based on water resources statusare the strategies for outof this situationand achieving relative stability in agriculture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater
  • Water balance
  • Water Table
  • West Islam Abad
  • sustainable

افراخته، ح.، م. حجی‌پور، م. گرزین و ب. نجاتی. 1392.جایگاه توسعه پایدار کشاورزی در برنامه‌های توسعه ایران (مورد: برنامه‌های پنج ساله پس از انقلاب)، فصلنامه سیاست های راهبردی و کلان.مقاله 3، دوره 1، شماره 1، ص 62-43.

افضلی، آ. و ک. شاهدی. 1393. بررسی روند تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت آمل- بابل. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال پنجم، شماره 10، ص156-144.

پورزند، ف. و م. بخشوده. 1391.ارزیابی پایداری کشاورزی استان فارس با استفاده از رهیافت برنامه ریزی توافقی، تحقیقات اقتصاد کشاورزی، جلد 4، شماره 1، ص 26-1.

ترنجیان، ا. 1388. بررسی مکان های آسیب پذیر به آلودگی در سفره های آب زیرزمینی دشت همدان– بهار با استفاده از GIS. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، 103 ص.

جلیلی، ج.، خ. جلیلی، ه. حصادی و م. حدیدی. 1393. تغذیه مصنوعی سفره­های آب زیرزمینی از طریق کانال‌های زهکش سطحی با استفاده از روش AHP. مجله علمی- پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال هشتم، شماره 24، ص37-29.

سبززاده، ا. و س. علیمحمدی. 1391. برآورد ضریب جریان بازگشتی از کشاورزی به کمک الگوریتن بهینه‌سازی دسته ذرات. نشریه آبیاری و زهکشی، شماره 4، جلد 6، ص 305-297.

عسگری، ر.، خ. باندریامین، ب. طهماسبی و م. جامی الاحمدی. 1391. ارزیابی پایداری کشاورزی با استفاده از شاخص‌های پایداری، اولین همایش ملی بیابان، خردادماه، تهران، ایران، 11 ص.

قاسمیه، ه. 1389. مدیریت جامع منابع آب با استفاده از روش DSS (مطالعه موردی، حوزه آبخیز کاشان). رساله دکتری، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشگاه تهران، 194 ص.

کرامتی‌طرقی، م.، ن. ‌ا. پاسبان عیسی و ع. قنبری. 1388. بررسی عوامل مؤثر بر میزان آب خروجی از زهکش‌های شبکه آبیاری و زهکشی مغان و تأثیر شیوه‌های بهره‌برداری بر آن، دوازدهمین همایش ملی کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، اسفندماه، کرج، ایران، ص 349-335.

کرمی، ع. و د. حیاتی. 1377. کشاورزی پایدار در مقایسه با کشاورزی متعارف: سنجش ایستارها. مجله علمی پژوهشی علوم کشاورزی و منابع طبیعی، جلد دوم، شماره اول، ص 17-1.

کوچکی، ع.، م. حسینی، و ا. هاشمی‌دزفولی. 1388.کشاورزی پایدار، تألیف ای. ادواردز و همکاران،انتشارات جهاد دانشگاهی، 162 ص.

لشکری‌پور، غ. ر.، م. غفوری، ز. سویزی و ز. پیوندی. 1384.افت سطح آب زیرزمینی و نشست زمین در دشت مشهد. مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، شهریورماه، تهران، ایران، ص 131-123.

ناصری، ح. ر. و ق. جوکار. 1385. برآورد نفوذ عمقی بارش در آبخوان آبرفتی کازرون به روشSCSدر محیط GIS. مجله علمی پژوهشی جغرافیا، شماره 3، ص 123-109.

نوری،س. ه.، ع. امینی و ب. اصلانی سنگده. 1391. سنجش پایداری کشاورزی با تأکید بر منابع آب و خاک (نمونه‌ی موردی: شهرستان رضوانشهر). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده جغرافیا دانشگاه اصفهان، 87 ص.

واقفی، م. و م. موحدزاده. 1393. بررسی و مقایسه مدل‌های مختلف نفوذپذیری در حوضه آبریز مند دشتی با استفاده از نتایج آزمایشات استوانه مضاعف. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال چهارم، شماره پانزدهم، ص 12-1.

Fallah-mahdipour, E., O. Bozorg Haddad and M. A. Marino. 2013. Prediction and simulation of monthly groundwater  levels by genetic programming, Journal of Hydro-Environment Research, 7(253-260).

Gongn, J. and H. Lin. 2000. Sustainable development for agricultural region in China: case studies. Forest Ecology and Management, 128(27-38).

Hassan-Esfahani,L., A. Torres-Ruaand M. McKee. 2015. Assessment of optimal irrigation water allocation for pressurized irrigation system using water balance approach, learning machines, and remotely sensed data.Agricultural Water Management, 153(42–50).

Jamshidzadeh, Z. and S. A. Mirbagheri. 2011. Evaluation of groundwater quantity and quality in the Kashan Basin, Central Iran. Desalination, 270 (23-30).

Korfmacher, K. S. 2000.Farmland preservation and sustainableagriculture: Grassroots and policy connections. American Journal of Alternative Agriculture, 5(1):37-43.

Lynam, J. K.1994.Sustainable growth in agricultural production: the links between production, resources, and research.in: Opportunities, use and transfer of systems research methods in agriculture to developing countries. In: zoldsworthy, P., Penningg Deveries, F. (Eds). (PP: 3 - 27.) Kluwer Academic Publishers,.The Netherlands.

Ngongondo, C.,  Ch. Y. Xu, L. M. Tallaksen, and B. Alemaw. 2015. Observed and simulated changes in the water balance components over Malawi, during 1971–2000, Quaternary International, 369(7-16).

Paliwal, B. S. 2008. Global ground water and management, 33rd international geological congress, General symposium: Hydrology, Oslo (Norway). Scientific publishers (India), Jodhpur 227-249.

Rosenzweig, C., K. M. Strzepek, D. C. Major, A. Iglesias, D. N. Yates, A. McCluskey and D. Hillel. 2004. Water resources for agriculture in a changing climate: International case studies. Global Environmental Change, 4(345–360).

Tu, Y.Ch., Ch. Sh. Ting, H. T. Tsai, J. W. Chen and Ch. W. Lee. 2011.Dynamic analysis of the infiltration rate of artificial recharge of groundwater: a case study of Wanglong Lake, Pingtung, Taiwan.Environmental Earth Science, 63(77-85).