مقدماتي درباره زهکشي :

اغلب چينين تصور مي شود که در کشوري مانند ايران با سرزميني پهناور ، خاک را نمي توان به عنوان عامل محدود کننده در توليدات کشاورزي به حساب آورد . بر اساس همين تصور مسآله احياي اراضي و زهکشي آنطور که بايد مورد توجه قرار نگرفته است . البته درست است که اکثر خاکهاي ايران بطور طبيعي داراي وضعيت مناسبي از نضر زهکشي عمقي ميباشند ،لکن موارد بسياري نيز مشاهده ميشود که در آنها اراضي بطور موقت يا داِئم زه دار بوده و امکان کشت و کار در آنها هيچ يا به طور کلي کم است . اين گونه اراضي فقط در صورتي قابل استفاده خواهند بود که عمليات زهکشي در آنها به اجرا در آيد. همچنين بهره برداري مجدد از خاکهاي که مورد استفاده ممتد و آبياري مداوم قرار داشته و بخصوص مناطقي که خاک شور و سديمي دارند مستلزم اعمال روشهاي مناسب زهکشي و اصلاح اراضي خواهد بود .

اهميت مسآله در شرايط آبياري با آب شور و يادر اراضي ساحلي که تحت تآثير جزر و مد دريا قرار دارند بعد وسيعتري پيدا ميکند . انجام هرگونه عمليات زهکشي چه در طرحهاي آبياري و زهکشي و چه به منظور رفع مشکلات موضعي و موقت ناشي از وجود آب اضافي ، منوط به آشنايي کامل با اصول علم زهکشي است.

زهکشي به معني خارج شدن طبيعي يا مصنوعي آب مازاد از يک منطقه بوده و از مباحث بنيادي هيدرولوژي مهندسي است . با توجه به ديدگاههاي گوناگون مي توان زهکشي را به صور مختلف تقسيم بندي نمود . به عنوان مثال :

-      زهکش حوزه سطحي يا زيرزميني

-      زهکش اراضي شهري يا غير شهري(زراعي)

زهکشي با علوم هيدرولوژي ،هيدروليک،هيدروئولوژي ،مهندسي رودخانه و سازه هيدروليکي آميختگي جدايي ناپذيري دارد .

تعاريف:

زهکشي: خارج نمودن آب و املاح اضافي از پروفيل خاک که در اينجا منظور از پروفيل خاک ، محدوده توسعه ريشه گياه مي باشد.

زه آب:زه آب يا آب مازاد بخشي از منابع آب سطحي و زير زميني حوزه است که سبب زهدار شدن اراضي مي شود و بايد از طريق زهکشي تخليه گردد.

آب سطحي :تمامي آبهاي ساکن و جاري در سطح الارض که به بطن خاک نفوذ نمي نمايند.

آب خاک:آبي که از طريق نفوذ سطحي به بطن خاک وارد شده و به صورت رطوبت در آن نگهداري مي شود.

اب زير زميني :بخش اشباع شده خاک را که از لحاظ هيدروليکي شرايط متفاوتي نسبت به محيط غير اشباع دارد ،آب زير زميني مي نامند.

سطح ايستابي:حد فوقاني آب زير زميني و فصل مشترک بين محيط اشباع و غير اشباع ، به عبارت ديگر مکان هندسي تمامي نقاطي که داراي فشار نسبي صفر مي باشند .

زهکش سطحي : تخليه آب مازاد از سطح خاک .

زهکش زير سطحي : تخليه آب مازاد از بطن خاک.

زهکش قائم: تخليه سريع از اعماق زياد بوسيله پمپاژ از چاه زهکش .

نهر زهکش:مجراي روباز حفر شده در خاک که ضمن جمع آوري زه آبهاي سطحي و زير سطحي انتقال آب را نيز بر عهده دارد .

لوله زهکش: لوله سفالي ، بتوني و پلاستيکي منقطع يا يکپارچه ، سوراخدار يا فاقد سوراخ که در زير سطح زمين کار گذاشته مي شود و وظيفه جمع آوري زه آبها را از بطن خاک به عهده دارد .

خروجي زهکش: نقطه پاياني سيستم زهکشي که در آنجا زه اب جمع آوري شده به خارج از منطقه مورد زهکشي تخليه مي شود.

حوضچه تبخير:حوضچه اي با کف نفوذ ناپذير که در آن زه ابهاي جمع آوري شده ذخيره و به مرور تبخير مي گردد . از اين حوضچه ها براي جلو گيري از بروز مسائل زيست محيطي به واسطه زه آبهاي بدون کيفيت ،استفاده مي شود .

معادلات طراحي : روابط رياضي بيان کننده ارتباط فيزيکي ميان عوامل موثر برايجاد زه آب و تخليه آن . اين روابط ممکن است بصورت تجربي يا مبتني بر فيزيک پديده مورد نظر باشند.

معيارهاي طراحي :کليه عواملي که توسط معادلات جهت بيان پديده مورد نظر به يکديگر مربوط مي شوند . اين عوامل مشخصات هندسي و هيدروليکي سيستم زهکشي را مشخص مي نمايند مثل عمق لوله هاي زهکشي ، قطر آنها و...

ضريب زهکشي :فلاکس تخليه زه آب توسط سيستم در واحد سطح ،جهت کنترل سطح ايستابي در عمق مورد نظر . با توجه به تعريف ضريب زهکشي ، هر يک از اجزاي سيستم زهکشي ،ضريب زهکشي خاص خود را دارد . به عنوان مثال:

- ضريب زهکشي زهکشهاي سطحي

- ضريب زهکشي  زهکشهاي زيرزميني

- ضريب زهکشي ايستگاه پمپاژ

- ضريب زهکشي جهت حفاظت حوزه آبخيز

اهميت و لزوم زهکشي :

 زهکشي دو هدف را دنبال مي نمايد ، اول ايجاد وضعيت مناسب براي رشد گياه و دوم ايجاد شرايط لازم براي کاربرد ماشين آلات کشاورزي . زهدار بودن اراضي و شرايط ماندابي علاوه بر محدود نمودن کاربرد ماشين آلات و جلو گيري از اجراي عمليات کاشت و داشت ، شرايط نامساعدي را براي رشد گياه بوجود مي آورد که منجر به کاهش محصول مي شود . اين شرايط عبارتند از :

- رطوبت زياد خاک ، شرايط مساعدي براي رشد قارچها و با کتريها را فراهم مي آورد .

- شرايط غير هوازي جذب مواد غذايي خاک و بهره گيري از کودها را کاهش مي دهد .

- در محيطهاي آبي ، جذب مواد سمي و عناصر سنگين افزايش مي يابد .

- شرايط ماندابي ، تهويه خاک را کاهش و فعاليتهاي متابوليکي گياه يعني تنفس و تبخير و تعرق را مختل مي نمايد.

- به دليل کاهش درجه حرارت خاک ، جوانه زني به تآخير افتاده ، طول دوره رشد کاهش مي يابد يا تقويم زراعي جابه جا ميگردد.

فوايد زهکشي :

- حفظ ساختمان خاک و افزايش کارپذيري آن(workability)

- تسريع در جوانه زني و افزايش دوره رشد

- گسترش عمق توسعه ريشه گياه

- امکان کشت گياهان مختلف

- جذب بهتر مواد غذايي خاک بوسيله ريشه

- کاهش آفات و امراض و هزينه هاي مقابله با آنها

- کنترل علفهاي هرز

منشاء زه آب :

زه آب ممکن است ناشي از بارندگي ، ذوب برف ، آب آبياري ، جريانات سطحي و نشت زير سطحي از اراضي مجاور ، سريز و طغيان رودخانه ها، نشت از کانالهاي آبياري و صعود سطح ايستابي باشد.در نواحي مرطوب بارندگي هاي مداوم ؛ در نواحي سردسيرتغذيه ناشي از ذوب برف و در نواحي سردسير تغذيه ناشي از ذوب برف و در نواحي خشک ونيمه خشک ، آبياري طغيانهاي فصلي ، آبشويي اراضي و صعود سطح ايستابي ، منشآ اصلي زه آبها به دشمار ميروند.با توجه به موارد ذکر شده ، عواملي چون روش آبياري ( ثقلي – تحت فشار)، فيزيوگرافي (توپوگرافي، شکل زمين)، شبکه آبراهه ، عمق لايه نفوذ ناپذير ،لايه بندي خاک، ويژگيهاي هيدروديناميکي خاک (نفوذ پذيري سطحي ، هدايت هيدروليکي) و خصوصيات شيميايي خاک( شوري ،کسر آبشويي ، قليائيت)بطور غير مستقيم بر زهدار شدن اراضي موثرند.

انواع زهکش و اجزاي آن:

از ديدگاههاي متفاوت ، زهکشها را به انواع مختلفي تقسيم بندي مي نمايند .در صورتي که نوع زه آب از نظر سطحي يا زير سطحي مورد توجه باشد ، زهکشها را به دو دسته زهکشهاي سطحي و زير سطحي تقسيم بندي مي نمايند . در شرايطي که سازه هاي زهکشي مورد توجه باشند ،زهکشها را به دو دسته زهکشهاي روباز و زهکشهاي لوله اي(زير زميني) تقسيم بندي مي نمايند که در مورد اخير زهکشي قائم ( چاه زهکش )را نيز در بر ميگيرد. توجه به اين نکته ضروري است که زهکشهاي روباز علاوه بر زه آبهاي سطحي ،پروفيل خاک را نيز زهکشي مي نمايند.هر سيستم زهکشي داراي اجزايي است که بسته به نوع سيستم ،ابنيه ابي متفاوتي را شامل ميشود:

الف)سيستم جمع آوري کننده :

اين سيتم به دو سيستم جمع آوري کننده سطح و زيرسطحي تقسيم مي شود . سيستم جمع آوري کننده زه آب سطحي که شامل شيارها و نهر هاي زهکشي است ، وظيفه جمع اوري زه آبهاي سطحي را به عهده دارد . سيستم جمع آوري کننده زه آب زير سطحي که ممکن است بصورت نهرها و يا لوله هايي باشد ،زه آب بطن خاک را جمع آوري مينمايد . اين سيستم ممکن است از لوله زهکش ، زهکش حائل ،چاه زهکشي ، زهکش لانه موشي تشکيل شده باشد.

ب) سيستم تخليه کننده:

اين بخش از سيستم زهکشي ، زه آب جمع آوري شده توسط سيسم جمع آوري کننده را دريافت و به خروجي شبکه منتقل مي نمايد . چنين سيستمي ممکن است شامل نهر اصلي ، زهکش جانبي و زهکش اصلي باشد.

ج) سيستم انحراف :

گاهي به جاي جمع آوري و تخليه آبهاي سطحي و زير سطحي از يک ناحيه ، لازم است از ورود زه آبها به منطقه مورد نظر جلوگيري نمود . سيستم انحراف سيل و زهکشهاي حائل نمونهاي از اين سيستم ها مي باشند . يک سيستم انحراف ممکن است شامل آب بند (سد يا بند انحرافي )، نهر انحراف يا سيلابرو باشد.

د) سيستم کنترل :

سيستم کنترل با تنظيم جريانات ورودي و خروجي ، به زهکشي و کنترل سطح ايستابي مي پردازد .اين سيستم از مجموعه اي از انهار ، آب بندها، سازه هاي کنترلي و حفاظتي و ايستگاهاي پمپاژتشکيل يافته است.

 زهکشي و قابليت اراضي :

استعداد و قابليت اراضي را مي توان براي کشاورزان بوسيله معيار مناسب يا نامناسب بودن وضعيت زهکشي طبيعي خاک ، تعيين نمود . هر چه وضعيت طبيعي زهکشي مناسبتر باشد ، کلاس خاک بالاتر بوده ، براي مقاصد کشاورزي مطلوبتر خواهد بود . وضعيت زهکشي خاک به هدايت هيدروليکي خاک ، لايه بندي ، عمق لايه نفوذ ناپذير و ضخامت لايه آبدار بستگي دارد . بر اساس عوامل ذکر شده مي توان خاکها را طبقه بندي و امتياز دهي نمود و نهايتآ وضعيت زهکشي آنها را مشخص ساخت . جدول زير طبقه بندي و امتياز هر طبقه را براساس عوامل مختلف نشان ميدهد.

طبقه بندي اراضي براساس وضعيت زهکشي طبيعي خاک

» و « : کوچکتر يا بزرگتر مساوي

مقدماتي درباره زهکشي :

اغلب چينين تصور مي شود که در کشوري مانند ايران با سرزميني پهناور ، خاک را نمي توان به عنوان عامل محدود کننده در توليدات کشاورزي به حساب آورد . بر اساس همين تصور مسآله احياي اراضي و زهکشي آنطور که بايد مورد توجه قرار نگرفته است . البته درست است که اکثر خاکهاي ايران بطور طبيعي داراي وضعيت مناسبي از نضر زهکشي عمقي ميباشند ،لکن موارد بسياري نيز مشاهده ميشود که در آنها اراضي بطور موقت يا داِئم زه دار بوده و امکان کشت و کار در آنها هيچ يا به طور کلي کم است . اين گونه اراضي فقط در صورتي قابل استفاده خواهند بود که عمليات زهکشي در آنها به اجرا در آيد. همچنين بهره برداري مجدد از خاکهاي که مورد استفاده ممتد و آبياري مداوم قرار داشته و بخصوص مناطقي که خاک شور و سديمي دارند مستلزم اعمال روشهاي مناسب زهکشي و اصلاح اراضي خواهد بود .

اهميت مسآله در شرايط آبياري با آب شور و يادر اراضي ساحلي که تحت تآثير جزر و مد دريا قرار دارند بعد وسيعتري پيدا ميکند . انجام هرگونه عمليات زهکشي چه در طرحهاي آبياري و زهکشي و چه به منظور رفع مشکلات موضعي و موقت ناشي از وجود آب اضافي ، منوط به آشنايي کامل با اصول علم زهکشي است.

زهکشي به معني خارج شدن طبيعي يا مصنوعي آب مازاد از يک منطقه بوده و از مباحث بنيادي هيدرولوژي مهندسي است . با توجه به ديدگاههاي گوناگون مي توان زهکشي را به صور مختلف تقسيم بندي نمود . به عنوان مثال :

-      زهکش حوزه سطحي يا زيرزميني

-      زهکش اراضي شهري يا غير شهري(زراعي)

زهکشي با علوم هيدرولوژي ،هيدروليک،هيدروئولوژي ،مهندسي رودخانه و سازه هيدروليکي آميختگي جدايي ناپذيري دارد .

تعاريف:

زهکشي: خارج نمودن آب و املاح اضافي از پروفيل خاک که در اينجا منظور از پروفيل خاک ، محدوده توسعه ريشه گياه مي باشد.

زه آب:زه آب يا آب مازاد بخشي از منابع آب سطحي و زير زميني حوزه است که سبب زهدار شدن اراضي مي شود و بايد از طريق زهکشي تخليه گردد.

آب سطحي :تمامي آبهاي ساکن و جاري در سطح الارض که به بطن خاک نفوذ نمي نمايند.

آب خاک:آبي که از طريق نفوذ سطحي به بطن خاک وارد شده و به صورت رطوبت در آن نگهداري مي شود.

اب زير زميني :بخش اشباع شده خاک را که از لحاظ هيدروليکي شرايط متفاوتي نسبت به محيط غير اشباع دارد ،آب زير زميني مي نامند.

سطح ايستابي:حد فوقاني آب زير زميني و فصل مشترک بين محيط اشباع و غير اشباع ، به عبارت ديگر مکان هندسي تمامي نقاطي که داراي فشار نسبي صفر مي باشند .

زهکش سطحي : تخليه آب مازاد از سطح خاک .

زهکش زير سطحي : تخليه آب مازاد از بطن خاک.

زهکش قائم: تخليه سريع از اعماق زياد بوسيله پمپاژ از چاه زهکش .

نهر زهکش:مجراي روباز حفر شده در خاک که ضمن جمع آوري زه آبهاي سطحي و زير سطحي انتقال آب را نيز بر عهده دارد .

لوله زهکش: لوله سفالي ، بتوني و پلاستيکي منقطع يا يکپارچه ، سوراخدار يا فاقد سوراخ که در زير سطح زمين کار گذاشته مي شود و وظيفه جمع آوري زه آبها را از بطن خاک به عهده دارد .

خروجي زهکش: نقطه پاياني سيستم زهکشي که در آنجا زه اب جمع آوري شده به خارج از منطقه مورد زهکشي تخليه مي شود.

حوضچه تبخير:حوضچه اي با کف نفوذ ناپذير که در آن زه ابهاي جمع آوري شده ذخيره و به مرور تبخير مي گردد . از اين حوضچه ها براي جلو گيري از بروز مسائل زيست محيطي به واسطه زه آبهاي بدون کيفيت ،استفاده مي شود .

معادلات طراحي : روابط رياضي بيان کننده ارتباط فيزيکي ميان عوامل موثر برايجاد زه آب و تخليه آن . اين روابط ممکن است بصورت تجربي يا مبتني بر فيزيک پديده مورد نظر باشند.

معيارهاي طراحي :کليه عواملي که توسط معادلات جهت بيان پديده مورد نظر به يکديگر مربوط مي شوند . اين عوامل مشخصات هندسي و هيدروليکي سيستم زهکشي را مشخص مي نمايند مثل عمق لوله هاي زهکشي ، قطر آنها و...

ضريب زهکشي :فلاکس تخليه زه آب توسط سيستم در واحد سطح ،جهت کنترل سطح ايستابي در عمق مورد نظر . با توجه به تعريف ضريب زهکشي ، هر يک از اجزاي سيستم زهکشي ،ضريب زهکشي خاص خود را دارد . به عنوان مثال:

- ضريب زهکشي زهکشهاي سطحي

- ضريب زهکشي  زهکشهاي زيرزميني

- ضريب زهکشي ايستگاه پمپاژ

- ضريب زهکشي جهت حفاظت حوزه آبخيز

اهميت و لزوم زهکشي :

 زهکشي دو هدف را دنبال مي نمايد ، اول ايجاد وضعيت مناسب براي رشد گياه و دوم ايجاد شرايط لازم براي کاربرد ماشين آلات کشاورزي . زهدار بودن اراضي و شرايط ماندابي علاوه بر محدود نمودن کاربرد ماشين آلات و جلو گيري از اجراي عمليات کاشت و داشت ، شرايط نامساعدي را براي رشد گياه بوجود مي آورد که منجر به کاهش محصول مي شود . اين شرايط عبارتند از :

- رطوبت زياد خاک ، شرايط مساعدي براي رشد قارچها و با کتريها را فراهم مي آورد .

- شرايط غير هوازي جذب مواد غذايي خاک و بهره گيري از کودها را کاهش مي دهد .

- در محيطهاي آبي ، جذب مواد سمي و عناصر سنگين افزايش مي يابد .

- شرايط ماندابي ، تهويه خاک را کاهش و فعاليتهاي متابوليکي گياه يعني تنفس و تبخير و تعرق را مختل مي نمايد.

- به دليل کاهش درجه حرارت خاک ، جوانه زني به تآخير افتاده ، طول دوره رشد کاهش مي يابد يا تقويم زراعي جابه جا ميگردد.

فوايد زهکشي :

- حفظ ساختمان خاک و افزايش کارپذيري آن(workability)

- تسريع در جوانه زني و افزايش دوره رشد

- گسترش عمق توسعه ريشه گياه

- امکان کشت گياهان مختلف

- جذب بهتر مواد غذايي خاک بوسيله ريشه

- کاهش آفات و امراض و هزينه هاي مقابله با آنها

- کنترل علفهاي هرز

منشاء زه آب :

زه آب ممکن است ناشي از بارندگي ، ذوب برف ، آب آبياري ، جريانات سطحي و نشت زير سطحي از اراضي مجاور ، سريز و طغيان رودخانه ها، نشت از کانالهاي آبياري و صعود سطح ايستابي باشد.در نواحي مرطوب بارندگي هاي مداوم ؛ در نواحي سردسيرتغذيه ناشي از ذوب برف و در نواحي سردسير تغذيه ناشي از ذوب برف و در نواحي خشک ونيمه خشک ، آبياري طغيانهاي فصلي ، آبشويي اراضي و صعود سطح ايستابي ، منشآ اصلي زه آبها به دشمار ميروند.با توجه به موارد ذکر شده ، عواملي چون روش آبياري ( ثقلي – تحت فشار)، فيزيوگرافي (توپوگرافي، شکل زمين)، شبکه آبراهه ، عمق لايه نفوذ ناپذير ،لايه بندي خاک، ويژگيهاي هيدروديناميکي خاک (نفوذ پذيري سطحي ، هدايت هيدروليکي) و خصوصيات شيميايي خاک( شوري ،کسر آبشويي ، قليائيت)بطور غير مستقيم بر زهدار شدن اراضي موثرند.

انواع زهکش و اجزاي آن:

از ديدگاههاي متفاوت ، زهکشها را به انواع مختلفي تقسيم بندي مي نمايند .در صورتي که نوع زه آب از نظر سطحي يا زير سطحي مورد توجه باشد ، زهکشها را به دو دسته زهکشهاي سطحي و زير سطحي تقسيم بندي مي نمايند . در شرايطي که سازه هاي زهکشي مورد توجه باشند ،زهکشها را به دو دسته زهکشهاي روباز و زهکشهاي لوله اي(زير زميني) تقسيم بندي مي نمايند که در مورد اخير زهکشي قائم ( چاه زهکش )را نيز در بر ميگيرد. توجه به اين نکته ضروري است که زهکشهاي روباز علاوه بر زه آبهاي سطحي ،پروفيل خاک را نيز زهکشي مي نمايند.هر سيستم زهکشي داراي اجزايي است که بسته به نوع سيستم ،ابنيه ابي متفاوتي را شامل ميشود:

الف)سيستم جمع آوري کننده :

اين سيتم به دو سيستم جمع آوري کننده سطح و زيرسطحي تقسيم مي شود . سيستم جمع آوري کننده زه آب سطحي که شامل شيارها و نهر هاي زهکشي است ، وظيفه جمع اوري زه آبهاي سطحي را به عهده دارد . سيستم جمع آوري کننده زه آب زير سطحي که ممکن است بصورت نهرها و يا لوله هايي باشد ،زه آب بطن خاک را جمع آوري مينمايد . اين سيستم ممکن است از لوله زهکش ، زهکش حائل ،چاه زهکشي ، زهکش لانه موشي تشکيل شده باشد.

ب) سيستم تخليه کننده:

اين بخش از سيستم زهکشي ، زه آب جمع آوري شده توسط سيسم جمع آوري کننده را دريافت و به خروجي شبکه منتقل مي نمايد . چنين سيستمي ممکن است شامل نهر اصلي ، زهکش جانبي و زهکش اصلي باشد.

ج) سيستم انحراف :

گاهي به جاي جمع آوري و تخليه آبهاي سطحي و زير سطحي از يک ناحيه ، لازم است از ورود زه آبها به منطقه مورد نظر جلوگيري نمود . سيستم انحراف سيل و زهکشهاي حائل نمونهاي از اين سيستم ها مي باشند . يک سيستم انحراف ممکن است شامل آب بند (سد يا بند انحرافي )، نهر انحراف يا سيلابرو باشد.

د) سيستم کنترل :

سيستم کنترل با تنظيم جريانات ورودي و خروجي ، به زهکشي و کنترل سطح ايستابي مي پردازد .اين سيستم از مجموعه اي از انهار ، آب بندها، سازه هاي کنترلي و حفاظتي و ايستگاهاي پمپاژتشکيل يافته است.

منبع : hedrology.blogfa.com