محدودیت منابع آبی خصوصاً در کشور ایران باعث شده است که چالش‌های متعددی در صنایع مختلف خصوصاً کشاورزی وجود داشته باشد و صرفه‌جویی در مصرف آب و مهار و ذخیره‌سازی آب‌های سطحی اهمیت بالایی پیدا کند. احداث استخر برای ذخیره آب از روش‌های متداولی است که به جبران کمبود منابع آبی در فصول گرم کمک می‌کند اما تبخیر آب از سطح این استخرها نیز یکی چالش بزرگ است که باعث میشود حجم بالایی از آب از بخار شده و نتوان از آن استفاده کرد. استفاده از قطعات یونولیت به عنوان یکی از بهترین روش‌های جلوگیری از تبخیر آب در استخرهای ذخیره‌سازی است که در ادامه مطلب به بررسی دقیق و کامل آن پرداخته میشود.
بهترین راهکارهایی جلوگیری از تبخیر آب استخرها
سدها و استخرها به عنوان بهترین منابع ذخیره‌سازی آب‌های سطحی شناخته میشوند که در مدیریت بحران آب در زمان خشک‌سالی و فصول گرم سال نقش مؤثری دارند. امروزه از راهکارها و روش‌های متعددی برای جلوگیری از تبخیر آب از استخرها، سدها و … استفاده میشود که رایج‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:
- استفاده از توپ‌های پلاستیکی که رواج بالایی دارد و می‌تواند از تابش مستقیم نور خورشید به سطح آب جلوگیری کنند و میزان تبخیر را کاهش بدهند هرچند که افزایش دمای توپ‌ها نیز می‌تواند باعث تبخیر بخشی از آب شود.
- استفاده از لایه‌های محافظ الکلی و پلی‌اتیلنی در ابعاد نانو که به صورت نامرئی بوده و به عنوان مانعی در برابر مولکول‌های جدا شده عمل می‌کنند. این لایه‌ها می‌توانند تا ۳۰ درصد از میزان تبخیر آب را کم کنند اما در مناطقی که وزش باد زیاد باشد عملکرد مناسبی نخواهند داشت.
- استفاده از سقف‌های متحرک و سلول‌های خورشیدی که البته برای سدها و استخرهایی با مساحت زیاد عملی نیست و هزینه‌های بسیار زیادی به همراه دارد.
- استفاده از پوشش‌های شناور در مناطق گرم و خشک که معمولاً تا ۲۵ سال عمر می‌کنند و می‌توانند تا ۶۰ درصد در کاهش تبخیر آب مؤثر باشند.
- تغییر در ساختار ظاهری استخر و سد به‌گونه‌ای که سطح باز آب به حداقل میزان ممکن برسد.
- علاوه بر روش‌های گفته شده می‌توان از موادی همچون الکلهای استریل الکل و استئاریل الکل و همچنین ماده به دست آمده از ترکیب هگزادکانول و هیدروکسید کلسیم و اندکی سیلیس نیز برای کاهش میزان تبخیر سطح آب استخرها استفاده کرد. هر کدام از این روش‌های می توانند از ۱۰ درصد تا بیش از ۴۰ درصد در کاهش میزان تبخیر آب سطح استخرها موثر باشند.
استفاده از پوشش یونولیتی برای کاهش تبخیر از استخرهای ذخیره آب کشاورزی
همان‌طور که گفته شد پوشش‌های شناور مانند پوشش یونولیتی از جمله کاربردی‌ترین روش‌های کاهش میزان تبخیر آب استخرها خصوصاً در مناطق گرم و خشک است. در حقیقت در مناطق گرم و خشک میزان بارندگی‌ها در فصول گرم کاهش چشمگیری خواهد داشت و به دلیل افزایش شدید دما میزان تبخیر آب از سطح سدها و استخرها نیز زیاد میشود. استفاده از پوشش یونولیت با سطح پوشش ۹۰ درصد می‌تواند نقش ویژه‌ای در کاهش میزان تبخیر داشته باشد. در حقیقت پوشش یونولیتی علاوه بر کاهش چشمگیر میزان تبخیر سطح آب استخرهای کشاورزی می‌تواند از تغییرات شیمیایی و تغییر در میزان غلظت املاح آب نیز جلوگیری کند.
البته برای استفاده از پوشش‌های معلق و شناوری همچون یونولیت و اندازه‌گیری‌های میدانی بر روی سدهای مخزنی و مخازن آب آشامیدنی برای کاهش تبخیر باید به حفظ سلامت آب و آبزیان توجه ویژه‌ای داشت و به همین دلیل تحقیقات انجام شده در این حوزه باید حداقل یک ساله باشد. در مقاله‌ای تحت عنوان مزایا و معایب سقف وافل به بررسی مزیت‌ها و ایرادات سقف‌های وافل پرداخته شده که می‌تواند اطلاعات مفیدی در اختیار خواننده قرار بدهد.
موقعیت محل تحقیق:
منطقه مورد تحقیق و مطالعه در یکی از استانهای کویری کشور ایران یعنی استان یزد (شکل ۱) و در بخشی از بخشهای شهرستان اردکان (شکل ۲) به نام بخش عقدا و در دهستان مجاور آن نارستان (شکل ۳) واقع شده است. بخش عقدا یکی از بخشهای شهرستان اردکان دارای وسعتی معادل ۳۵۳۵ کیلومتر مربع در شمال- غرب شهرستان با مرکزیت روستای عقداء واقع گردیده است. بخش عقدا از سمت شمال و غرب به شهرستان نائین، از سمت جنوب به شهرستانهای میبد و صدوق و از سمت شرق به بخش مرکزی شهرستان اردکان محدود میشود.
آزمایش کاهش تبخیر با پوشش یونولیتی
برای تائید و یا رد کردن یک پوشش محافظتی لازم است که تست و آزمایش‌های مختلفی صورت بگیرد. بر اساس یک تحقیق علمی که در استان یزد به عنوان یک منطقه گرم و خشک انجام شده است. از جمله روش‌های اندازه‌گیری تبخیر در ایستگاه‌های تحقیقاتی هواشناسی، کاربرد تشت تبخیر کلاس A میباشد که از نوع گالوانیزه به ابعاد قطر ۱۲۱۰ میلی‌متر و عمق ۲۵۰ میلی‌متر بوده و در روی سکویی که ۱۵ سانتیمتر از زمین ارتفاع دارد مستقر میشود. همچنین برای جلوگیری از مصرف آب توسط حیوانات روی آن با توری فلزی پوشانده شد چرا که ساده‌ترین روش برای تعیین مقدار تبخیر استفاده از تشتک تبخیر است. تشتک تبخیر می‌تواند مساحت‌های مختلفی داشته باشد به گونه که در شوروی سابق از تشتک‌هایی با مساحت ۳۰۰۰ سانتیمتر مربع برای انجام آزمایش‌ها استفاده شده است.
در این تشتک یک خط‌کش مدرج نصب شده و یک قطعه فلز که در انتها به قلاب سوزنی شکل وصل است و روی خط کش بالا و پایین میرود و میزان تبخیر روزانه بر اساس اختلاف ارتفاع آب محاسبه میشود. تشتکهای تبخیر بر اساس موقعیتی که قرار می‌گیرند می‌توانند شامل انواع تشتکهای زمینی (Sunken pan)، تشتکهای تبخیر سطحی (surface pan) و تشتکهای تبخیر شناور (Floating pan) باشند. اطراف تشتک باید محیطی آزاد و باز باشد و جریان طبیعی هوا و باد موجود باشد و در معرض سایه نیز قرار نداشته باشد. همچنین تشتک‌ها نباید در تماس مستقیم با خاک باشند و بر روی قطعات چوبی تراورس قرار بگیرند. در مقاله دیگر از مادفوم تحت عنوان معایب قالب جایگزین یونولیت به بررسی ایرادات قالب‌های جایگزین یونولیت پرداخته شده که مطالعه آن خالی از لطف نخواهد بود.
نتیجه آزمایش
در آزمایش کاهش تبخیر با پوشش یونولیتی از یک ضریب خاص تحت عنوان ضریب تشتک استفاده میشود که در اصل عبارت است از نسبت بین مقدار تبخیر در دریاچه و مقدار تبخیری که از تشتک تبخیر، به جو انتقال یافته است. مقدار تبخیر از تشتک همیشه بیشتر از تبخیر از سدها و دریاچه ها است به همین دلیل ضریب تشتک همواره عددی کمتر از یک خواهد بود و در بهترین شرایط به حد و حدود ۹۵ درصد خواهد رسید. در این آزمایش سطح پوشش تشتهای یونولیت ۹۰ درصد در نظر گرفته شده و اندازه‌گیری‌ها به صورت روزانه و به مدت ۶۲ روز ادامه داشته است. بر اساس این آزمایش دادههای مشاهداتی از تشتهای تبخیر و اطلاعات دریافتی از هواشناسی شامل موارد زیر هستند.
۱- میزان تبخیر از تشت بدون پوشش (Ao) شامل سه نمونه و همراه با میانگین داده ها
۲- مقادیر تبخیر از سه تشت با پوشش یونولیت (Au) با سطح پوشش ۹۰ درصد همراه با میانگین داده ها ۱۰ درصد باقی مانده جهت حفظ محیط زیست آبزیانی که معمولاً در استخرها پرورش داده میشوند تا بخشی از نور خورشید به سطح و داخل آب نفوذ یابد
با توجه به آنکه میزان آب سطح استخرها در ماه‌های فروردین و خرداد و … راکد بوده و به حجم آن اضافه نمی‌شود موضوع کاهش تبخیر در این دوران اهمیت ویژه‌ای دارد. با توجه به نتایج آزمایشات و در نظر گرفتن تمام شرایط میزان تبخیر تشت یونولیتی، ۴۸۴/۰ تبخیر بدون پوشش است و میزان کاهش تبخیر با استفاده از پوشش یونولیت ۶/۵۱ درصد است و استفاده از این پوشش می‌تواند سالانه به شکل قابل توجهی از هدر رفت آب استخرها جلوگیری کند.
جدول ۱: مقادیر عددی تبخیر از تشت ها (اولین روز اندازه گیری از ۱۱/۱/۹۲ میباشد).
جدول ۲: میانگین دادههای تشتهای Ao ، Au
جمع‌بندی نهایی
یونولیت در سال ۱۸۳۹ به شکلی تصادفی کشف شد اما امروزه انقلاب بزرگی در صنایع مختلف ایجاد کرده است. هرچند که راه‌های مختلفی همچون استفاده از توپ‌های پلاستیکی، استفاده از لایه‌های محافظ الکلی و پلی‌اتیلنی، استفاده از سقف‌های متحرک و … در جلوگیری از تبخیر آب مؤثر هستند اما استفاده از پوشش‌های یونولیت می‌توانند بیشترین تأثیر را در کاهش تبخیر آب استخرهای کشاورزی داشته باشند. یونولیت امروزه در ساخت وافل سقفی و صنعت ساختمان، یونولیت بسته‌بندی و سایر صنایع جایگاه ویژه‌ای دارد.
پیشنهادات:
* ساخت استخرهای ذخیره آب کشاورزی با توجه به مازاد بودن آب زمستانه یک ضرورت میباشد اما با توجه به شدت تبخیر زیاد در ایران و خصوصا مناطق کویری مثل یزد تلاش در خصوص کاهش تبخیر از سطح استخرها نیز اجتناب ناپذیر خواهد بود.
با توجه به در دسترس بودن و به صرفه بودن قطعات یونولیتی و عدم انجام واکنش های شیمیایی بر آب کشاورزی یکی از گزینه های مهم در پوشش دار نمودن سطح استخرها استفاده از این قطعات به صورت شناور میباشد.
