جمع آوری آب به کلیه عملیاتی اطلاق میگردد که در حوضه های آبگیر برای افزایش رواناب انجام میگیرد. در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک، بخش عمده از آبی که به درون خاک نفوذ میکند یا از راه تبخیر مسقیما هدر میرود یا از راه تعرق توسط گیاهانی که از نظر اقتصادی بیفایده هستند به مصرف میرسد. برای مثال؛ در حوضه رودخانه های کلرادوی آمریکا، کمتر از 6% بارندگی به صورت جریان رودخانهای ظاهر میشود. ثابت شده است که استفاده از گیاهان به عنوان راه حلی برای افزایش جریان رودخانه ای موثر میباشد و ممکن است انتظار داشت که این روش بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.
روش سریعتر برداشت آب، نگهداری آن در آبگیرهاست. آبگیرها مناطقی هستند که از بتن، ورقه های فلزی، آسفالت یا خاک غیرقابل نفوذ به نحوی ساخته شدهاند که آب بارندگی را گرفته و ذخیره میکنند. در برداشت موفقیت آمیز آب نه تنها باید به جمع آوری آب توجه داشت، بلکه به انتقال و ذخیره سازی آب جمعآوری شده نیز باید توجه کرد. عملیاتی که روی آبگیرها انجام میشود از تسطیح خاک و خارج کردن پوشش گیاهی تا استفاده از غشاء پلاستیکی و ورقه های آلومینیومی متغیر است. در برخی آزمایشات، عملیات ساده تسطیح خاک و خارج نمودن پوشش گیاهی، مقدار جریان سطحی را تا سه برابر افزایش داده است. آببندی کامل، مقدار جریان سطحی را تا صددرصد افزایش میدهد. جمع آوری آب به منظور توسعه منابع آب مورد نیاز حیات وحش و چارپایان اهلی و گاهی اوقات مصارف شهری نیز به کار میرود.
کمبود آب در مقیاس جهانی مهمترین فاکتور محدودکننده برای عملکرد گیاهان زراعی است، با کاهش میزان آب فعالیتهای فیزیولوژیکی گیاهان یا کاهش مییابد (البته عکس آن نیز صادق است بدین معنا که با رسیدگی فیزیولوژیکی میزان آب گیاه کاهش مییابد) با توجه به اینکه کمبود آب متداولترین فاکتور محدودکننده در تولید محصولات زراعی به خصوص در مناطق نیمه خشک دنیا است هر اقدامی در جهت تامین قسمتی از آب مورد نیاز گیاه میتواند در افزایش تولید موثر باشد.
معمولا رواناب موقعی جاری میشود که باران روی خاک اشباع شده ببارد. در مناطق مرطوب چون خاک در اکثر مواقع اشباع است، رواناب بلافاصله بعد از بارندگی جاری میشود. ولی در مناطق خشک، خاک به ندرت اشباع بوده و در صورتی رواناب جاری میشود که شدت بارندگی از حد معینی تجاوز نماید. مثلا در تحقیقات انجام شده در آفریقا به این نتیجه رسیده اند که زمانی رواناب جاری میشود که سرعت بارندگی از 0.5 میلیمتر در دقیقه بیشتر و مقدار آن نیز بیش از مقدار 5 میلیمتر باشد. معمولا به دلیل پوشش گیاهی پراکنده و کمبود مواد آلی و همچنین پیدایش یک لایه غیرقابل نفوذ در اولین لحظات پس از بارندگی، توانایی خاکهای خشک در جذب بارندگی بسیار کم است. بنابراین در شرایط بسیار خشک، کاهش رواناب و افزایش نفوذپذیری خاک موثر نبوده و به دلیل کم بودن رطوبت قابل ذخیره در خاک و ناکافی بودن آن برای زراعت، باید در جهت عکس کوشش نمود؛ یعنی رواناب را در بعضی اراضی افزایش داد و نفوذپذیری خاک را کاهش داد. و سپس از آب حاصله در جاهای مناسب دیگر استفاده نمود. به این عمل جمع آوری آب گفته میشود.
با این اوصاف، جمع آوری آب عبارت است از جمع آوری آب از منطقهای که برای افزایش رواناب آماده شده و استفاده از آب حاصله بعنوان مکمل رطوبت خاک در منطقه مجاور یا پاییندست که ارتفاع پایینتری دارند. در بسیاری از مناطق خشک که بارندگی برای تامین نیاز زراعت کافی نیست جمع آوری آب به اضافه مفدار رطوبتی که در خاک ذخیره شده میتواند برای تولید گیاهی کافی باشد. مشروط به اینکه بین میزان آبی که از یک ناحیه گرفته شده و ناحیهای که آب در آن به مصرف میرسد توازن صحیحی برقرار گردد.
تکنولوژی جمع آوری آب بر اساس دو روش عمده استوار است: یکی انتقال آب از تپه ماهورهای لخت و بدون پوشش گیاهی به اراضی نسبتا مسطح و دیگری ایجاد پستی و بلندیهای کوچک در اراضی صاف و مسطح که نمونه هایی از آن عبارتند از:
الف حوضچه های آبریز کوچک
در این سیستم زراعی، رواناب حاصله از قسمتهایی از مزرعه را به نوارهای باریکی که در آن زراعت صورت میگیرد، انتقال میدهند. یا به عبارتی، رواناب را از قسمت بالا یعنی منطقه آبریز روی بخش تحتانی که سالانه کشت میشود پراکنده میسازند. طرز عمل به این صورت است که در سطح زمین پشتههای نسبتا عریض ایجاد مینمایند تا شکلی مشابه یک حوضه آبریز درست شود و گیاهان زراعی را بین دو پشته میکارند.
نسبت منطقه آبریز به عرض تراس مسطح ممکن است 3 به 1 و 2 به 1 و یا 1 به 1 باشد. و نسبت مناسب برای تمام محلها بر حسب نوع خاک و میزان بارندگی واحد نمیباشد. برای ازدیاد رواناب از پشتههای تامین کننده آب روشهای مختلفی بکار میرود:
1 استفاده از لایه های نازک پلاستیکی یا لاستیکی و یا ورقه های فلزی برای پوشاندن زمین.
2 پوشاندن خاک با مواد دافع آب و پاشیدن مواد ارزان قیمتی که نفوذ آب را کاهش داده و یا پراکنده کردن کلوئیدهای خاک برای مسدود کردن منافذ مثلا مصرف 45 کیلوگرم کربنات سدیم در هکتار روی خاک رسی لومی بدون گیاه، رواناب حاصله را به 70% میساند.
3 استفاده از سلیکون به منظور غیر قابل نفوذ کردن خاک که نتایج خوبی داشته است.
4 قیرپاشی که هم نسبتا ارزان و هم پوشش بادوام و چسپندهای تشکیل میدهد تا از فرسایش هم جلوگیری شود. چون بدون کنترل فرسایش، پشتههای آماده شده ممکن است در عرض یک فصل از بین بروند و در برخی مناطق به قیر، ورقه های نازک پلاستیکی نیز چسپانده اند. این سیستم نسبت به آیش که آب را از یک سال برای سال بعد ذخیره مینماید و هر دو سال یکبار کشت میشود کارآمدتر میباشد.
ب تراسهای پلکانی مسطح
این سیستم از یک سری سکوی پلکانی مسطح تشکیل شده که منطقه جمع آوری آب ندارد و آبهای خارجی میتوانند توسط تراسهای منحرف کننده برای سکوها تامین شوند، یا میتوانند فقط با آبی که روی آنها قرار گرفته کشاورزی شوند و چون از رواناب جلوگیری میکنند و آب به خوبی روی منطقه کاشت نگهداری و ذخیره میشود میتوان محصول قابل توجهی از آنها برداشت نمود.
ج تراسهای مسطح نگهدارنده آب
این تراسها ساختمانهای خاکی هستند که در دامنههای شیبدار به این منظور احداث میشوند که قبل از اینکه سرعت رواناب به حد خسارتبار خود برسد از سرعت آن بکاهند و شامل یکسری سکو میباشد که بسته به اینکه برای حفاظت آب یا حفاظت خاک مورد استفاده قرار گیرند با انواع مختلف ساخته میشوند. این سکوها رواناب را از قسمت آبریز گرفته و روی بخش مسطح که زراعت میشود نگهداری میگردد.
د تراسهای کانالی شیبدار
که به این منظور طراحی شدهاند که آب اضافی را به قسمتی از مزرعه منتقل نمایند و فاصله آنها بستگی به شیب دارد و شیب سکو طوری است که بتواند حجم آب در حال افزایش را حمل نماید دارای محل خروج آب بوده تا بتواند آب را به نحو مطلوب خارج نماید. این تراسها که به مجاری شیبدار نیز معروف میباشند در مناطقی که به علت شیب زیاد امکان درست کردن تراس وجود نداشته باشد برای جلوگیری از تلفات خاک و آب در اثر جریانهای سطحی ایجاد میگردند. این مجاری باید طوری ساخته شوند که دارای ظرفیت کافی برای جمعآوری آبهای زیادی و هدایت آن به زمینهایی که دارای شیب کمتری هستند باشند. این مجاری در جهت عمود بر شیب و در امتداد خطوط تراز ساخته میشوند و عمل اصلی آنها عبارت است از متوقف کردن آب برای نفوذ در زمین و همچنین هدایت آبهای اضافی به جاهایی که خطر فرسایش ایجاد ننموده و بتواند تولید محصول نماید. با توجه به اینکه مشکل اساسی در دیمکاری، ذخیره و حفظ رطوبت در داخل خاک است؛ جمع آوری سیلابها و هرزآبها از سطوح بزرگی که از نظر اقتصادی کشت وکار در آنها مقرون به صرفه نیست و انتقال و پخش آنها در سطوح کوچکتر قابل کشت، یکی از مسایل قابل توجه میباشد.
یک بارندگی 10 میلیمتری در یک حوضچه آبگیر ممکن است در عرض 4 تا 5 ساعت سیلابی را ایجاد نماید که مقدار آب آن به 30هزار مترمکعب برسد. یک باران چند میلیمتری را میتوان در یک حوضچه آبگیر و در یک محدوده کوچک ذخیره کرد بطوریکه معادل چند صد میلیمتر باران باشد. قدمت این کار به حدود 2000 سال پیش میرسد و هم اکنون نیز در تکنولوژی مدرن دیمکاری مورد استفاده قرار میگیرد و در کشورهای مختلف نتایج مطلوبی از آن به دست آمده است.
تعاریف لازم در زمینه مرتع و آبخیزداری
آبخیز (watershed) چیست؟
حوزه آبخیز تمامی سطحی را در بر میگیرد که آب های سطحی در آن منطقه به سمت نقطه یا محل مشخصی جریان مییابد