ارزیابی و تحلیل زمانی کیفیت آب‌های سطحی در حوزه‌آبخیز هامون‌هیرمند، تأثیر شوری آب بر تخریب خاک و تشدید گردوغبار: بررسی کاربری پایدار آب در آبیاری و کشاورزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار بخش تحقیقات بیابان، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 دانشیار بخش تحقیقات بیابان، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 محقق، بخش تحقیقات بیابان، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

10.22092/ijfrpr.2025.367057.1640

چکیده

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر، کیفیت آب‌های سطحی به‌دلیل آلودگی ناشی از منابع مختلف مانند رواناب‌های کشاورزی، پساب‌های صنعتی و فاضلاب‌های شهرنشینی رو‌به وخامت گذاشته است. این عوامل می‌توانند کیفیت آب را تغییر داده و معیشت جوامع و محیط‌زیست را تحت تأثیر قرار دهند. ارزیابی کیفیت آب‌های سطحی برای اهداف کشاورزی و آبیاری، تضمین ایمنی محصولات، اکوسیستم‌ها و سلامت انسان بسیار مهم است. استفاده از آب نامناسب برای کشاورزی می‌تواند منجر به شوری خاک، تخریب اکوسیستم و بیابان‌زایی و وقوع رخدادهای گردوغباری شود. بنابراین، مشارکت ذی‌نفعان و مداخلات سیاستی برای اجرای مقررات و بهترین شیوه‌ها برای حفاظت از کیفیت آب‌های سطحی ضروریست.
مواد و روش‌ها: حوزه ‌آبخیز هامون‌هیرمند با مساحت 6/33589 کیلومتر‌مربع، در جنوب‌شرق کشور واقع شده است. این حوزه بسته از‌نظر منابع آبی از اهمیت بالایی برخوردار است و با چالش‌هایی مانند کمبود آب، آلودگی و تهدیدات ناشی از تغییرات آب‌و‌هوایی روبه‌رو است. برای بهبود مدیریت آب، محافظت از این اکوسیستم منحصر‌به‌فرد و تضمین امنیت غذایی، تلاش‌هایی در حال انجام است. این مطالعه بر پایش کیفیت آب‌های سطحی در این حوزه آبخیز با تمرکز بر شیوه‌های پایدار کشاورزی، با هدف حفاظت از اکوسیستم، جلوگیری از بیابان‌زایی و وقوع رخدادهای گردوغبار تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی متمرکز شده است. برای این منظور، این مطالعه به بررسی کیفیت شیمیایی آب سطحی حوزه ‌آبخیز هامون‌هیرمند در 10 ایستگاه آب‌سنجی دارای آمار و اطلاعات کمی (دبی) و کیفی (پارامترهای فیزیکوشیمیایی) طی سال‌های 1976 تا 2016 می‌پردازد. برای ارزیابی کمیت و کیفیت آب پارامترهایی مانند دبی، مقادیر هدایت‌الکتریکی، مجموع‌ (کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم)، آنیون‌ها (کلر، سولفات و کربنات)، درصد سدیم، نسبت جذب سدیم و سختی کل آب بررسی شد. درنهایت برای بررسی خصوصیات هیدروشیمیایی آب از نمودار پایپر و برای بررسی کیفیت آن برای مصارف آبیاری و کشاورزی از نمودار Wilcox استفاده شد. در این پژوهش، با بهره‌گیری از داده‌های 26 ساله دو ایستگاه هواشناسی زابل و زهک، وقایع گردوغبار، شناسایی بادهای مولد آنها و ارتباط بین گردوغبار و شوری آب بررسی شده و برای ترسیم گل‌غبار رخدادهای گردوغبار از نرم‌افزارWRPlot View.8.0.2 استفاده شده است.
نتایج و یافته‌ها: مطالعه بر روی آب‌های سطحی هامون نشان داد، شوری EC) و TDS) در ایستگاه‌ها متفاوت است. یون‌های غالب سدیم، منیزیم، کلرید و سولفات هستند. غلظت یون‌ها در طول زمان افزایش یافته که به عوامل زمین‌شناسی، هیدرولوژی و اقلیم منطقه نسبت داده می‌شود. شوری در بیشتر ایستگاه‌ها به‌جز دو ایستگاه پل‌شیله و لار پایین و در حد مجاز است، اما روند افزایشی دارد. خشک‌سالی‌های 1998-2008 و 2011-2010 با افزایش شوری همراه بودند. EC و TDS با یکدیگر رابطه مستقیم و با دبی آب رابطه معکوس دارند. بیشترین مقادیر شوری در ماه‌های گرم و کمترین دبی در همان زمان‌ها مشاهده شد. در بالادست حوزه کیفیت آب عمدتاً «کمی شور تا شور» بوده و برای فعالیت‌های آبیاری و کشاورزی مناسب است، درحالی‌که در پایین‌دست حوزه ‌آبخیز آب دارای کیفیت «بسیار شور» بوده و بیشتر در رده C4-S4 و C4-S3 قرار داشته که برای آبیاری و کشاورزی نامناسب بوده و بر غلظت املاح آن به‌ویژه آنیون سولفات و کلر و کاتیون سدیم افزوده می‌شود. کیفیت آب رودخانه هیرمند در محل چاه‌‌نیمه‌ها کاهش می‌یابد که احتمالاً ناشی از فعالیت‌های آبیاری، کشاورزی و آبزی‌پروری، تبخیر بالا و ورود ذرات معلق به آب چاه‌نیمه‌ها است. مطالعه گردوغبار در مناطق زهک و زابل نشان داده است، افزایش قابل‌توجه وقایع گردوغبار در سال‌های خاصی به عوامل مختلفی از‌جمله موقعیت جغرافیایی، تغییرات اقلیمی، کاربری زمین و شوری آب مرتبط است. هرچند شوری آب در منطقه زهک نقش مهمتری دارد، اما در منطقه زابل عوامل دیگری نیز دخیل هستند. به‌طور‌کلی، وقوع گردوغبار نتیجه تعامل پیچیده عوامل مختلف محیطی است و شوری آب یکی از این عوامل است. درک این یافته‌ها به تدوین راهبرد‌های تخصیص، حفاظت و تصفیه آب و اقداماتی برای کاهش اثرهای خشک‌سالی کمک می‌کند.
نتیجه‌گیری: حوزه آبخیز هامون‌هیرمند با چالش‌های کیفیت آب ناشی از عوامل طبیعی و انسانی مانند تغییرات آب‌و‌هوایی، فعالیت‌های آبیاری و کشاورزی، فاضلاب و شهرنشینی روبه‌رو است. این عوامل بر شوری، غلظت یون‌ها و سلامت و کیفیت کلی آب و درنهایت، خاک و اکوسیستم تأثیر می‌گذارد. پایش مستمر پارامترهای کیفی آب و اتخاذ راهبرد‌های مدیریت آب برای مقابله با چالش‌ها منجر به تخریب اکوسیستم و سرزمین و تضمین استفاده پایدار از این منبع حیاتی ضروریست. صرفه‌جویی، آبیاری کارآمد و تصفیه فاضلاب می‌تواند کیفیت آب را بهبود ببخشد. بنابراین، تحقیقات بیشتر برای یافتن منابع آلودگی و برنامه‌های جامع مدیریت آب با در‌نظر‌گرفتن ارتباط بین شیوه‌های استفاده از زمین، کیفیت آب و سلامت اکوسیستم مورد‌نیاز است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Temporal analysis and assessment of surface water quality in the Hamoun-Hirmand basin, the impact of salinity on soil degradation and intensification of dust storm events: Evaluation of sustainable water use in irrigation and agriculture

نویسندگان [English]

  • Sakineh Lotfinasabasl 1
  • Fatemeh Dargahian 2
  • zahra saieedifar 3
  • Azadeh Gohardoust 3
1 Assistant Professor, Desert Department, Research Institute of Forest and Rangelands (RIFR), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
2 2- Associate Professor, Desert Department, Research Institute of Forest and Rangelands (RIFR), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Researcher, Desert Department, Research Institute of Forest and Rangelands (RIFR), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: In recent years, the quality of surface waters has deteriorated due to pollution from various sources such as agricultural runoff, industrial effluents, and municipal wastewater. These factors can alter water quality and affect the livelihoods of communities and the environment. Assessing the quality of surface waters for agricultural and irrigation purposes is essential to ensure the safety of crops, ecosystems, and human health. The use of unsuitable water for agriculture can lead to soil salinization, ecosystem degradation, desertification, and the occurrence of dust storm events. Therefore, stakeholder participation and policy interventions are essential to enforce regulations and best practices for the protection of surface water quality.
Methodology: The Hamoun-Hirmand watershed, covering an area of 63,589.6 square kilometers, is located in the southeast of Iran. This closed watershed is highly important in terms of water resources and faces challenges such as water scarcity, pollution, and threats from climate change. Efforts are underway to improve water management, protect this unique ecosystem, and ensure food security. This study monitored the quality of surface waters in this watershed with a focus on sustainable agricultural practices, aiming to protect the ecosystem, prevent desertification, and reduce dust storm events caused by human activities. For this purpose, the chemical quality of surface water in the Hamoun-Hirmand watershed was investigated at 10 hydrometric stations with quantitative (flow rate) and qualitative (physicochemical parameters) data during the years 1976 to 2016. Parameters such as flow rate, electrical conductivity (EC), total dissolved solids (TDS), acidity (pH), cations (calcium, magnesium, sodium, and potassium), anions (chloride, sulfate, and carbonate), sodium percentage, sodium adsorption ratio (SAR), and total hardness were examined. Finally, the Piper diagram was used to study the hydrochemical facies, and the Wilcox diagram was applied to assess water quality for irrigation and agricultural purposes. Using 26 years of data from two meteorological stations in Zabol and Zahak, this research examined dust storm events, identified the generating winds, and analyzed the relationship between dust storms and water salinity. The WRPlot View.8.0.2 software was employed to draw the dust rose diagrams.
Results: The study of Hamoun surface waters showed that salinity (EC and TDS) varied among stations. The dominant ions were sodium, magnesium, chloride, and sulfate. Ion concentrations increased over time due to geological, hydrological, and climatic factors of the region. Salinity was within acceptable limits in most stations except for Pol-e Shileh and Lar-Payin, but it showed an increasing trend. The droughts of 1998–2008 and 2010–2011 were associated with increased salinity. EC and TDS had a direct correlation with each other and an inverse relationship with water flow. The highest salinity values were observed in hot months with the lowest flow rates. In the upstream part of the watershed, water quality was mainly “slightly saline to saline” and suitable for irrigation and agriculture, while in the downstream part, water quality was “very saline” and mostly fell into the C4-S4 and C4-S3 classes, unsuitable for agriculture and leading to increased salt concentrations, especially sulfate and chloride anions and sodium cations. The quality of Hirmand River water declined in the Chah-Nimeh wells, probably due to irrigation, agricultural and aquaculture activities, high evaporation, and the entry of suspended sediments into the wells. The study of dust in Zahak and Zabol showed that the significant increase of dust events in specific years was associated with factors such as geographical location, climate changes, land use, and water salinity. Although water salinity played a more significant role in Zahak, other factors contributed in Zabol. Overall, the occurrence of dust storms was the result of the complex interaction of multiple environmental factors, with water salinity being one of them.
Conclusion: The Hamoun-Hirmand watershed faces water quality challenges due to both natural and human factors such as climate change, irrigation and agricultural activities, wastewater, and urbanization. These factors affect salinity, ion concentrations, and the overall health and quality of water, ultimately impacting soil and ecosystems. Continuous monitoring of water quality parameters and the adoption of water management strategies are essential to address challenges leading to ecosystem and land degradation and to ensure sustainable use of this vital resource. Conservation, efficient irrigation, and wastewater treatment can improve water quality. Therefore, further research is required to identify sources of pollution and develop comprehensive water management programs, considering the relationship between land use practices, water quality, and ecosystem health
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface water quality
  • Hamoun-Hirmand Basin
  • hydrochemical facies
  • dust storm event
  • dust rose