پدیده واکنش قلیایی سنگدانه ها واکنشی است شیمیایی که بین یون هیدروکسید که به صورت هیدروکسید سدیم و پتاسیم در سیمان پرتلند یافت می شود و در بعضی از انواع سنگدانه های موجود در بتن اتفاق می افتد . آب نیز به عنوان یکی از مواد اصلی بتن نقش یک کاتالیزور را در واکنش ایفا کرده و باعث تسریع واکنش می شود .
این واکنش سبب تورم بتن ، ترکهای ریز و در نهایت ترکهای قابل رویت در بتن می شود . این اثر در بتن توده بیشتر قابل ملاحظه می باشد . این واکنش می تواند در دراز مدت روی بهره برداری سازه اثر بگذارد . سازه هایی چون نیروگاه های برق آبی- سدهای بتنی – پل ها – دال ها – که در شرایط مناسب برای انجام این واکنش قرار دارند و مانند اینها می توانند تحت تاثیر این واکنش قرار گیرند .
2-1- انواع واکنش قلیایی سنگدانه ها
1-2-1- واکنش قلیایی سیلیسی
این نوع واکنش که شایعترین نوع واکنش سنگدانه هاست بین یون هیدروکسید موجود در سیمان و سنگدانه های سیلیسی ̨ سیلیسی چخماقی ̨ بلورهای آتشفشانی ومانند اینها اتفاق می افتد.
در طی این نوع واکنش یک ژل سیلیکاتی در بتن ایجاد می شود که قابل انبساط است و سبب تورم و ترک بتن می شود . در صورتی که میزان سنگدانه هایی که از موادی چون شن چرتی تشکیل شده اند در بتن بین 1تا 5 درصد باشد انبساط بتن سریعترشده و پس از 10 سال ترکهایی در بتن دیده می شود.
2-2-1- واکنش قلیایی سلیس- سیلیکات
این نوع واکنش قلیایی بیشتر به دلیل وجود کوارتز رخ می دهدو طی آن علاوه بر بتن ̨ سنگدانه های درشت بتن نیز دچار انبساط می شوند . در این نوع واکنش پس از گذشت بیش از 20 سال ترکهای بتن قابل رویت است .
3-2-1- واکنش قلیایی کربنات
این نوع واکنش بین سنگ آهک دولومیت و یون هیدروکسید اتفاق می افتد . فراوانی این واکنش نسبت به دو نوع قبل کمتر است و در آن ترکهایی پس از حدود 5 سال در بتن قابل رویت است .
3-1- مکانیسم واکنش قلیایی سنگدانه ها
1-3-1- واکنش قلیایی سیلیسی (ASR )
واکنش ASR یک فرایند چند مرحله ایست . از آنجا که سیلیس در PH بالا ناپایدار است واکنش با حل شدن سیلیس موجود در سنگدانه ها آغاز می شود . در این مرحله یون هیدروکسید موجود در قلیای سیمان به گروه سیانول Si-OH و پیوندهای Si-O-Si شبکه کریستال سیلیکا حمله می کند . فرایند مرحله اول واکنش به طور خلاصه به صورت زیر نشان داده می شود :
در واکنش اول پیوند سیلیکسان شکسته و پیوندهای سیانول شکل میگیرد . این پیوندها با یون هیدروکسید واکنش میدهند . در محیطی که یون کم باشد بار منفی حاصل از واکنش دوم با یون های قلیایی و توازن ایجاد می کند . مکانیسم مرحله دوم واکنش که سبب تولید مواد قابل تورم می شود هنوز به خوبی شناخته نشده است . اما به نظر می رسدکه یونهای نامحلول محیط در حفره های ریز و ترک ها پخش شده و محصولاتی چون ژل و رسوب و حتی کریستال تشکیل می دهند .
تشکیل ژل سیلیکاتی باعث به وجود آمدن فشار داخلی فزاینده در بتن می شود . این فشار داخلی می تواند ناشی از جذب آب یا فشار اسمزی باشد . در تمامی موارد همین فشار داخلی است که سبب تورم و انبساط بتن می شود .
واکنشهای فوق الذکر تحت تاثیر عواملی چون حرارت و رطوبت نسبی و قابلیت واکنش پذیری سنگدانه ها قرار دارد که به اختصار توضیح داده خواهند شد . مکانیسم ASR وابسته به دماست . بدین معنی که هر چه دما بالاتر باشد فرایند سریعتر رخ می دهد و در دماهای خیلی پایین ممکن است واکنش متوقف شود .
این اثرناشی ازآن است که هر دو فاز مکانیسم یعنی حل شدن سیلیس و تشکیل ژل سیلیکاتی تحت تاثیر دما قرار دارند .
رطوبت لازمه ASR است . چرا که هم نقش حلال سیلیس را دارد و هم محیطی برای پخش یونها در حین واکنش فراهم می کند که سبب پیشرفت واکنش ASR در سازه می شود .
میکرو ترکهای ناشی از تورم ASR ابتدا پیشاپیش جبهه موثر واکنش دیده می شود . فشاری که تورم ASR در پشت این بخش به وجود می آورد با تنشهای کششی که در سازه ایجاد می شود خنثی می گردد . در نهایت این تنشهای کششی بر مقاومت کششی بتن غلبه کرده و پاره ای خرابیها در سازه ایجاد می کند .
بنابراین مکانیسم کلی ASR به صورت زیر بیان می شود:
1- حل شدن مشتقات سیلیس که در محیط قلیایی (PH بالا ) ناپایدار هستند.
2- انجام یک سری واکنش و رسیدن سیستم به پایداری شیمیایی
3- به وجود آمدن محصولاتی نظیر ژل سیلیکاتی و میکرو کریستال ناشی از واکنش
4- تورم بتن و یا سنگدانه ها در اثر جذب محلول حاوی ژل و نیز تورم خود ژل
5- به وجود آمدن فشار زیاد در حدود 5 تا 6 مگا پاسکال در سیمان مجاور
6- ایجاد ریز ترک در سیمان بتن
7- انبساط بتن
8- ترک در بتن
تامین آب تمیز مبنای اصلی استفادۀ پایدار از منابع طبیعی است. در سال 1940 حجم آب تمیز مصرفی جهان 1500 کیلومتر مکعب در سال بوده است حال آنکه در سال 2000 این مقدار به 5000 کیلومتر مکعب در سال رسیده است. تعداد کشورهایی که با بحران آب مواجه هستند از 7 کشور در سال 1955 به 20 کشور در سال 2000 رسیده اند و این تعداد به 34 کشور در سال 2025 خواهند رسید. اصلی ترین موضوعات جهانی در قرن 21 عبارتند از امنیت غذایی و کیفیت محیط زیست که هر دو موضوع به مدیریت حوزه های آبخیز بستگی دارند. همچنین محدودیت منابع، رشد جمعیت، خصوصیت روان بودن آب، فعالیتهای اقتصادی و به تبع آن رشد تقاضای آب باعث شده است که خصوصیات هیدرولوژیکی حوضه آبریز، خصوصیات اقتصادی-اجتماعی ذینفعان و خصوصیات زیست محیطی رودخانه بیش از پیش به هم پیوسته گردند. به همین علت امروزه اثرات یکی بر دیگری در فاصلهای نزدیکتر و زمانی کوتاهتر نمودار گشته و در بلند مدت روند عرضه و تقاضای آب در حوضه آبریز را دچار تغییرات شدیدتری مینماید. عدم توجه به تعامل خصوصیات هیدرولوژیکی، اقتصادی-اجتماعی و زیست محیطی، تخصیص آب به متقاضیان را با محدودیت مواجه می کند. از این رو جهان با معضلات فزاینده ای در زمینه بهبود کیفیت آب و تامین تقاضای روبه رشد آن، مواجه است.
2-1- مصارف آب
استفاده از آب به دو دسته عمده تقسیم میگردد:
1- استفاده های مصرفی آب (آبیاری کشاورزی، صنعتی و شهری)
2- استفاده های غیر مصرفی آب (برق آبی، تفریحی و زیست محیطی)
در کشورهای جهان از بین استفادههای مصرفی آب، آبیاری بیشترین سهم را داراست (حدود 70% که این مقدار در ایران حدود 92% میباشد)[1]. این درحالی است که با رشد جمعیت علاوه بر مصارف آبیاری، نیاز مصارف شهری و صنعتی نیز در حال افزایش است. این مسئله سبب رقابت بین مصرف کنندگان شده، که تبعاً نیازمند راهکارهای جدیدی جهت مدیریت عرضه آب است. علیرغم توسعۀ تکنولوژی و تکنیکهای کشاورزی، در بسیاری از مناطق جهان تولید مواد غذایی و رشد جمعیت نه تنها همگون نیست (تعدادی از کشورهای آفریقایی)، بلکه حتی با افزایش درخواست مواد غذایی مواجه هستیم. اگرچه نقش عوامل مدیریتی و سیاسی در تأمین مواد غذایی انکار ناپذیر است، اما تنزل کمیت و کیفیت منابع خاک و آب دلیل اصلی کمبود مواد غذایی است. با توجه به اینكه آب یكی از نهادههای تولید اكثر بخشهای اقتصادی است، مقدار تولید و شاخص های اقتصادی-اجتماعی وابسته به آن، مانند؛ اشتغال نیروی كار، درآمد حاصل از فروش تولیدات و ارزش افزوده تولید، عرضه كمی و كیفی آب را با محدودیت مواجه میكند.
سیاستگذاران و تصمیم گیران زمینه تخصیص آب با توجه به بهم پیوستگی خصوصیات هیدرولوژیكی، اقتصادی-اجتماعی-زیست محیطی، و برای پرهیز از اشتباه در تصمیمگیری سعی میكنند اولویتهای لازم را برای لحاظ این به هم پیوستگی، در تحلیل سیاستها و ارزیابی دقیقتر اثرات آنها اعمال نمایند. به همین علت رویكرد برنامه ریزی مبتنی بر مدیریت عرضه[1] كه با هدف بیشینه سازی عرضه آب برای تقاضاهای آبی عمل میكند، امروزه به رویكرد مدیریت توامان عرضه و تقاضای[2] آب تبدیل میگردد.
3-1- مدیریت جامع منابع آب
مفهوم مدیریت جامع منابع آب در دهه ۸۰ قرن بیستم میلادی در پاسخ به مشكلات مدیریت آب مطرح گردید. در مدیریت جامع منابع آب به جای بهره گیری از روش قدیمی مدیریت از بالا به پایین یا به عبارت دیگر برنامه ریزی جامع آب كه در آن تمركز بر روی موجودیت آب و توسعه منابع است، از روش جدیدتر مدیریت از پایین به بالا یا به عبارت دیگر برنامه ریزی جامع سیاستهای آب كه در آن اندركنش موجود بین بخشهای مختلف نیز دخیل گردیده است، استفاده می شود.
یکی از نکات اساسی در تعریف و اعمال برنامه ریزی و مدیریت یکپارچه منابع آب، تأکید بر تمرکز برنامه ریزی و مدیریت در مقیاس و سطح حوضه آبریز به عنوان واحد مکانی تحلیل به جای اکتفا به برنامه ریزی مجزا در سطح پروژه های منفرد است. بنابراین پرواضح است که برنامه ریزی تخصیص بهینه منابع آب بین مصارف و محلهای مصرف رقیب نیز بایستی در واحد مکانی و اشل حوضه آبریز صورت پذیرد. در نتیجه مدیریت یکپارچه منابع آب در سطح حوضه آبریز[1] و یا IRBM، موضوعی دارای اهمیت و قابل توجه برای طراحان، برنامه ریزان، مدیران و قانون گذاران حیطه مسائل آب بوده که در آن به موضوع مدیریت سیستمهای آبی بعنوان امری تأثیرگذار در محیط طبیعی و اجتماعی-اقتصادی در برگیرنده آنها پرداخته می شود.
اگر مدیریت یکپارچه منابع آب در حوضه آبریز را به معنای رعایت یکپارچگی و جامعنگری از منظر:
1- احتساب و تحلیل تمامی عناصر و المانهای پخش شده در گستره مکانی سیستم با هم و روی هم و در تعامل با هم (Spatial
Integrity).
2- یکپارچگی تحلیل در گستره زمانی و یا به عبارتی توجه به شرایط هم حال و هم آینده و تغییر پذیری رفتار حوضه در اشل زمانی مناسب و معرف (Temporal Integrity).
3- دیدن منابع آب سطحی و زیرزمینی و حتی منابع خاک با هم و در تعادل با هم (Resource Integrity) در کنار مدیریت مصارف به شکل یکپارچه تحت معیارها و اولویت بندیهای مختلف (Demand Management).
4- احتساب همزمان اهداف کمی در کنار اهداف کیفی (Quantity-Quality Integrity).
5- پذیرش و لحاظ کردن تعدد اهداف تأمین آب، تولید برق، کنترل سیلاب، حفظ اکولوژی و محیط زیست (Multi-Objective Aspects)، ضمن توجه به ملاحظات اقتصادی-اجتماعی و مناسبات اداری و سازمانی (Institutional Aspects) در سطح حوضه آبریز.
بدانیم، طبیعتا بایستی در جستجوی آندسته از روشها و مدلهای ریاضی و تحلیل سیستمی باشیم که قابلیت و سنخیت بیشتر در احتساب جنبه های پنجگانه فوق از مدیریت یکپارچه را دارا میباشند. اصولا با گسترش افق دید و تحلیل از برنامه ریزی برای یک طرح و پروژه مضوعی و محلی خاص به برنامه ریزی در سطح و اشل بسیار بزرگتر نظیر کل حوضه آبریز و حتی برهمکنش آن با حوضه مجاور، هدف اصلی استفاده از یک رویکرد مبتنی بر یکپارچهنگری و تبع تحلیل و مدلسازی یکپارچه، آنهم با پتانسیل یکپارچهنگری از جنبه های مختلف اشاره شده در بالا و نه صرفا جنبه مکانی آن است. این خصوصیت مهم واقعیتی است که متدولوژی و روشهای تحلیل و مدلسازی متعاقب آن خود بخود بایستی در برابر آن پاسخگو باشند. بنابراین توانایی در برآوردن نیاز فوق است که مبنای انتخاب متدولوژی و روشهای تحلیل سیستمی مؤثر و سپس مدلها و بستههای نرمافزاری توسعه یافته بر اساس این روشها در برنامه ریزی تخصیص آب در سطح حوضه آبریز خواهند بود. که این تحقیق در راستای اعمال اصول فوق در سطح حوضه آبریز گاماسیاب انجام میپذیرد.
1-3-1- مفاهیم
در این قسمت مفاهیم مرتبط با مدیریت جامع منابع آب تعریف میگردد:
1- توسعه منابع آب: فعالیتهای معمولا فیزیكی، كه منجر به استفاده سودمند از منابع آب با منظورهای منفرد یا چندگانه میگردد.
2- برنامه ریزی منابع آب[1]: برنامه ریزی، توسعه، ذخیره و تخصیص منابع محدود (درون بخشی یا بین بخشی)، منطبق با موجودیت و تقاضا است و با در نظر گرفتن مجموعه كاملی از اهداف ملی، محدودیتها و علایق ذینفعان.
3- مدیریت منابع آب[1]: مجموعه كاملی از اقدامات فنی، نهادی، مدیریتی، منطقی و عملی مورد نیاز جهت طراحی، توسعه، بهره برداری و مدیریت منابع آب با هدف كاربری پایدار.
4- مدیریت جامع منابع آب[1]: فرایندی است كه مدیریت و توسعه آب، زمین و منابع مرتبط را با هدف بیشینه كردن برآیند اقتصادی و رفاه اجتماعی به نحوی متعادل و بدون به خطر انداختن پایداری اكوسیستمهای حیاتی، ترویج مینماید.
5- خصوصیات هیدرولوژیکی شامل : مقدار ارتفاع بارش، دبی رودخانه، مساحت منطقه مطالعاتی، مقدار ارتفاع تبخیر، تخلخل و ضریب هدایت هیدرولیكی سفره زیرزمینی، ارتفاع متوسط سنگ بستر سفره و ارتفاع متوسط سطح زمین،میباشد[2].
6- خصوصیات اقتصادی-اجتماعی ذی نفعان: خصوصیات اقتصادی-اجتماعی مورد نظر این تحقیق شامل؛ نرخ رشد جمعیت، راندمان تولید كشاورزی در واحد سطح به تفكیک كشت، و راندمان مصرف آب صنعت در واحد تولید وزنی، میگردد، كه جزو پارامترهای اقتصادی-اجتماعی مساله تخصیص آب در نظر گرفته میشوند.
7- خصوصیات زیست محیطی: حداقل مقدار جریان لازم در رودخانه برای حفظ اكوسیستم آن نیاز زیست-محیطی درون رودخانه نامیده شده و بعنوان خصوصیت زیست-محیطی در نظر گرفته شده است.
2-3-1- مدیریت جامع حوضه رودخانه
مدیریت جامع حوضه رودخانه[1] روندی است جهت هماهنگ سازی مدیریت و توسعه منابع آب، زمین، محیط زیست و منابع مرتبط دیگر درون حوضه یک رودخانه برای بیشینه كردن سود اجتماعی و اقتصادی در یک روش متعادل به طوری كه اكوسیستمهای آب شیرین، گونه ها و خدمات در معرض خطر قرار نگیرند. مدیریت جامع حوضه رودخانه همچنین یک روند مشاركتی برای حل اختلاف و تخصیص آب میان كاربران رقیب میباشد.
یكی از سیاستهای اصلی از مجموعه روشها و فناوریهای خلاقانه مرتبط با مدیریت جامع حوضه رودخانه، طرح جامع حوضه رودخانه [2]است. به عبارت دیگر یک طرح جامع [3]كه چشم انداز و اهداف مدیریت را تنظیم مینماید و برای روند تصمیم گیری و تدوین اولویتها به كار میرود، یكی از اجزای اصلی مدیریت جامع حوضه رودخانه است. طرح جامع باید موضوعاتی از قبیل چگونگی برقرار كردن تعادل ما بین نیاز آتی به انرژی برق آبی، حفظ تنوع زیستی، حفاظت از سیلاب، آب شرب و حیات پایدار را مورد توجه قرار داده و راههایی برای آنها بیابد. طرحهای فرعی و منطقهای باید حتماً همگی تحت این طرح جامع انجام گیرند[3].
3-3-1- استفاده از مدلسازی در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب
امروزه با توسعه ابزارهای محاسباتی و پیچیدهتر شدن مسائل، برنامه ریزی منابع آب به مدلهای كامپیوتری بسیار وابسته شده است. نقش این مدلها تعیین روشهای گوناگون موجود جهت رسیدن به اهداف برنامه ریزی و مدیریت و ارزیابی تأثیرات آنها میباشد. در حقیقت این مدلها تصمیم گیران را از عواقب تصمیمهایشان آگاه میسازند، به طوریكه راهی را فراهم مینمایند تا برنامه ریزان و مدیران رفتار هر سیاست مدیریتی یا طراحی سیستم منابع آب پیش رو را قبل از اجرای آن پیشبینی نمایند. بنابراین نقش مدلها تولید اطلاعات است نه تولید تصمیم. اطلاعاتی كه بر اساس آن تصمیم گیران میتوانند تصمیماتی آگاهانهتر اتخاذ نمایند. نكته حائز اهمیت آن است كه فرایند مدیریت جامع منابع آب فرایند پیچیدهای است كه اجزای متعددی دارد و مدلسازی تنها بخشی از آن است؛ بنابراین نمیتوان با مدلسازی تمامی مسائل مرتبط با آب را حل نمود.
[1] Integrated River Basin Management
[2] River Basin master planning
[3] Master Plan
[1] Integrated Water Resources Management
[1] Water Resources Management
[1] Water Resources Planning
[1] Integrated River Basin Management
[1] Supply management
[2] Supply-demand management
…………………………………………………….. 38
4-2- منابع……………………………………………………… 38
4-3- مولفه دسترسی………………………………………… 44
4-3- 1- دسترسی به آب بهداشتی………………………… 45
4-4- ظرفیت……………………………………………………. 49
4-4-2 سرانه زمینهای کشاورزی…………………………… 50
شکل 4-4-3 مولفه ظرفیت…………………………………… 51
4-5- مولفه مصرف……………………………………………..52
فصل پنجم……………………………………………………… 59
نتیجه گیری وپیشنهادات…………………………………….. 59
5-1- نتایج…………………………………………………….. 60
5-2- محدودیت ها ………………………………………………61
5-3- پیشنهاد ها ………………………………………………61
4-2- جداول محاسباتی……………………………………… 62
جدول شماره 4-2-1 معرف بارش…………………………… 62
جدول شماره 4-2-2-معرف آب ورودی به حوضه…………… 63
جدول شماره 4-2-3معرف آب‌های زیر زمینی………………. 64
جدول شماره 4-2-4 مولفه منابع…………………………….. 65
جدول 4-3-1معرف دسترسی به آب بهداشتی………………. 66
جدول 4-3-2 معرف دسترسی به سیستم جمع آوری فاضلاب…67
جدول4-3-3 معرف آب کشاورزی……………………………… 68
جدول 4-3-4 مولفه دسترسی………………………………. 69
جدول 4-4-1- معرف آب ذخیره شده………………………… 70
جدول 4-4-2- معرف نسبت زمینهای کشاورزی به منابع داخلی…71
جدول 4-4-3 مولفه ظرفیت…………………………………… 72
جدول 4-5-1 معرف سرانه مصرف آب شرب………………….. 73
جدول 4-5- 2-1ارزش آب صنعتی در محدوده‌ها ی مطالعاتی….74
جدول 4-5-2-2 معرف ارزش افزوده آب صنعتی………………. 75
جدول 4-5-3-1 قیمت متر مکعب آب کشاورزی……………… 76
جدول 4-5-3-2 معرف ارزش افزوده آب کشاورزی……………. 77
جدول 4-5-4- مولفه مصرف……………………………………. 78
جدول 4-6-1- زیر معرف BOD…………………………………..
جدول 4-6- 2 زیر معرف فسفر………………………………… 80
جدول 4-6-3- زیر معرف TDS ,EC…………………………….
جدول 4-6-4- زیر معرف سم و کود…………………………. 82
خلاصه:
ترکیبی از اندازه گیری در دسترس بودن آب و ظرفیت اجتماعی واقتصادی برای دسترسی به آن بینش جدیدی در زمینه از مدیریت منابع آب و کاهش فقر داده است. این روش به تعریف از شاخص فقر آب (WPI) توسط سالیوان منجر شد متدولوژی اولیه به وسیله سالیوان و لارنس برای محاسبه WPI مبتنی بر وزن مساوی متوسط برای 5 مولفه منابع دسترسی ظرفیت مصرف و محیط زیست بود.
در این تحقیق نیز متاثر از چهارچوبWPI سالیوان و همکارانش شاخص فقر آبی به عنوان یک ابزار جامع برای ارزیابی تنش آب در حوضه رودخانه جراحی و زهره واقع در دامنه های جنوبی زاگرس میانی ایران مورد بررسی قرار گرفت وعدد 37.42 به عنوان میانگین شاخص فقر آبی در حوضه مورد مطالعه بدست آمد. همچنین مناطق اردکان-چشمه سفید و امام زاده جعفر به ترتیب با مقادیر WPI 59.88 و 28.90 به عنوان بهترین وبدترین مناطق از نظر شاخص فقر آبی شاخته شدند که نهایتاً ارقام بدست آمده بیانگر آن هستند که طرحهای مدیریتی برای بهبود وضعیت کلی فقر آب در حوضه مورد مطالعه ضروری به نظر می‌رسد.
فصل اول: کلیات طرح
1-1- بیان مسأله
تاکنون شاخص ها و مدلهای متعددی برای سنجش وضعیت آب کشورها به کار گرفته شده است از جمله میتوان به شاخص فالکن، شاخص تنش آب هیدرولوژی، شاخص کمبود آب اجتماعی و شاخص فقر آبی ((WPI اشاره کرد.هدف از استفاده این شاخص ها،سنجش میزان پایداری بخش آب است. هر چند شاخص های فوق از هدف یکسانی برخوردارند، اما نگرش آنها در ارزیابی متفاوت است.از این، شاخص‌ها میتوان برای آگاه سازی قشر وسیع‌تری از جامعه در رابطه با پیشرفت وضعیت پایداری استفاده کرد.
مسایل مربوط به یکپارچه شدن مدیریت منابع آب که شامل منابع آب و تقاضا، کاهش فقر و افزایش توان امرار معاش، استفاده از زمینهای کشاورزی، و مسایل مربوط به محیط زیست مانند فرسایش و حفظ جنگل‌ها میشود مواردی ضروری هستند که میتوانند بهعنوان پایه‌ای برای توسعه برنامه‌های بهبود منابع آب مورد استفاده قرار گیرند و چگونگی تاثیر‌این مسایل برای نسل حال حاضر و‌آینده را توضیح دهند (Jakeman et al.2005) .
برای رسیدگی مسایل پیچیده و مبهم مربوط به آب احتساب محیط زیست معیارهای اجتماعی و اقتصادی حیاتی هستند. (Loucks And Gladwell, 1999). ازاین رو دراین تحیق WPI که ابزاری برای ارزیابی یکپارچه از استرس و کمبود آب ارتباط برآوردهای فیزیکی دسترسی به آب با متغییرهای اجتماعی و اقتصادی است بررسی شده است.
در فصل اول کلیات طرح شامل معرفی منطقه موردمطالعه اهداف واهمیت وضرورت تحقیق توضیح داده شده است.
در فصل دوم به مطالعات نظری و پیشینه انواع شاخص ها وشاخص فقر آبی پرداخته شده است
در فصل سوم متدولوژی وشاخص فقر آبی به همراه جداول آن در حوضه مورد مطالعه آورده شده است.
در فصل چهارم معرفی نرم افزار Arc GIS و محدوده بندی با بهره گرفتن ازاین نرم افزار توضیح داده شده است.
در فصل پنجم نتایج حاصل از بررسی‌های انجام شده با شاخص فقر آبی در حوضه مورد مطالعه مورد بررسی قرار گرفته ودر انتها جمع‌بندی نتایج بدست آمده و پیشنهاداتی برای ادامه تحقیق آورده شده است.
2-1- اهداف تحقیق
هدف نهایی از انجام‌این پژوهش بررسی و ارزیابی بخش آب حوضه آبریز زهره جهت نقاط ضعف و قوت آن است.
دستاوردهای حاصل ازاین تحقیق نیز عبارتاند از:
ارائه ساختاری ثابت به منظور ارزیابی مستمر در بخش آب، نظارت پیوسته بر عملکرد و کنترل نقاط ضعف و قوت آن؛
بررسی وضعیت کنونی بخش آب حوضه زهره از جنبه‌های مختلف در برابر با عملکرد گذشته‌این بخش، همچنین مقایسه آن با وضعیت عملکردی بخش آب در سایر حوضه‌های مشابه است.
– شناسایی پتانسیل های توسعه حوضه زهره از منظر منابع آب
3-1- اهمیت موضوع تحقیق و انگیزش آن
مقایسه نحوه مدیریت منابع آب درکشور با استاندارهای جهانی نشان میدهد که مدیریت منابع و ذخایرآب کشورکه کالایی استراتژیک محسوب میشود، بسیار ضعیف است. طبق آمارهای وزارت نیرو درکشوراز130میلیارد مترمکعب پتانسیل سالانه آب تجدید شونده 92 درصد دربخش کشاورزی، 6 درصد در بخش شرب شهری و روستایی و تنها 2 درصد دربخش صنعت مصرف میشود درشرایطی که طبق میانگین جهانی سهم کشاورزی از پتانسیل منابع آب تجدید شونده 70 درصد، سهم مصرف 8 درصد و سهم صنعت 22 درصد است. از جمله دلایل پیامدهای نامطلوب در بخش آب پدیده‌های طبیعی خشکسالی
محدودیت ذاتی منابع آب، زمینه را برای بروز خشکسالی‌های شدید در بخش‌هایی از کشور بیشتر کرده است. خشکسالی پدیده‌ای غیرطبیعی نیست، اما ابعاد و اثرات تخریبی آن به نسبت شدت و موقعیت جغرافیایی متفاوت است. کشور ما یک دوره خشکسالی اقلیمی‌دارد که غالباً در دوره‌های ۱۰ و ۳۰ ساله اتقاق می‌افتد و جلوگیری از آن در دست ما نیست، اما باید با پیامدهای خشکسالی مقابله نمود. مقابله با پیامدهای خشکسالی زمانی موفق است که با پیشبینی و برنامه‌ریزی دوره‌های خشکسالی و‌ایجاد ظرفیت‌های لازم ، هم در بعد تأمین و هم در بعد مصرف با روشی پایدار به عبور از دوره خشکسالی نایل آئیم.
▪ متقاضیان
بعد از محدودیت ذاتی منابع آب که چالش عظیمی‌است، مصرف‌کنندگان نیز چالش بزرگتری را به وجود می‌آورند. کمیت و کیفیت مصرف، رقابت در مصرف، عدم تعادل در شیوه‌های استفاده و صدمه‌ای که ازاین حیث به منابع آب و نهایتاً محیط زیست وارد می‌آید، نیاز به برنامه‌ریزی و مدیریت اصولی در کاهش تبعات و اثرات آن دارد. از جمله مصرف‌کنندگان مهم، بخش کشاورزی است که در سال ۱۳۸۰ نیاز آبی خود را به میزان ۴۶ در صد از آب‌های سطحی و ۵۴ در صد از آب‌های زیرزمینی تأمین كرده است.
▪ کاهش کیفیت منابع آب
منابع آب در اثر بهره‌برداری و استفاده بی‌رویه همواره در معرض آلودگی و یا کاهش کیفیت بوده است. مصرف روبه رشد در تمامی‌عرصه‌های مصرف اعم از شرب، صنعت، خدمات و کشاورزی پیامدهای تغییر و کاهش کیفیت را به دنبال دارند. در حال حاضر حدود ۲۹ میلیاردمترمکعب از پساب‌های کشاورزی ، شهری و صنعتی کنترل نشده وجود دارد که خطر بالقوه‌ای برای کاهش کیفیت منابع آب است و پیشبینی میشود این روند در سال ۱۴۰۰ به حدود ۴۰ میلیارد مترمکعب برسد. تبعات کاهش کیفیت و آلودگی منابع آب باعث شیوع بیماری‌های مختلف است.
بنابراین به منظور بهبود و ارتقاء عملکرد بخش آب کشور و استفاده بهینه از منابع آب موجود، باید عملکرد این صنعت بطور مستمر ارزیابی شده و نقاط قوت و ضعف آن مشخص شود تا در صورت لزوم اقدامات لازم در جهت افزایش کارایی عملکرد آن انجام شود.
4-1- سوالات و فرضیه‌های تحقیق
سوالات تحقیق
– در حوضه آبریز کمتر توسعه یافته مانند حوضه آبریز زهره چگونه میتوان وضعیت بخش آب را از جنبه‌های مختلف مانند منابع، مصارف، دسترسی، ظرفیت و محیط زیست ارزیابی کرد؟
– برای سنجش عملکرد سیستم‌اینگونه حوضهها چگونه شاخص های ارزیابی را میتوان تجمیع کرد؟
فرضیه تحقیق:
شاخص فقر آبی ار پنج محور اصلی تشکیل شده است.این محورها عبارتند از: منابع، دسترسی، ظرفیت، مصرف، محیط زیست. در محور منابع، معمولا منابع آب داخلی و خارجی یعنی آب‌های ورودی به داخل منطقه در نظر گرفته میشود. دراین تحقیق، بارندگی به عنوان آب‌های داخلی و آب‌های ورودی از حوضه‌های مجاور به زیر حوضه بعنوان آب‌های خارجی در نظر گرفته میشود. حجم آب‌های زیر زمینی نیز از دیگر پارامترهای مهم به شمار می‌آید. در محور دسترسی سه زیر معیار در نظر گرفته میشود. که شامل آب آشامیدنی بهداشتی، فاضلاب بهداشتی و زمینهای قابل کشت میشود. پارامترهای مذکور از طریق آمار و اطلاعات موجود قابل محاسبه است. برای محور ظرفیت، که نقش توسعه انسانی در آن بسیار پر رنگ است، معیارهای سرانه ذخیره آب و سرانه زمینهای کشاورزی مدرن باید محاسبه گردد. محاسبه سرانه ذخیره آب، حجم مخازن احداثی در زیر حوضه در نظر گرفته میشود. البته حجم آب دریاچه‌ها نیز میتواند در نظر گرفته شود. مساحت زمینهای کشاورزی و استفاده از سیستم کشاورزی مدرن نیز از دیگر معیارهای‌این محور به حساب می‌آیند. در مفهوم ظرفیت بمعنای وجود زیر ساختها جهت بهره برداری از منابع آب منطقه، اهمیت ویژه‌ای دارد. در بخش مصرف نیز معیار آب شرب، بهداشت، صنعت و کشاورزی در نظر گرفته شده است. و در هر مورد باید سرانه آب مربوطه محاسبه گردد. درخصوص محور محیط زیست شاخص پایداری محیط زیست، معیار اصلی است و برای محاسبه آن، شاخص کیفیت، شاخص‌های کیفیت، تنش آبی و تنوع زیست محیطی، ملاک قرار میگیرد.
5-1- قلمرو تحقیق
حوضه آبریز رودخانه‌های جراحی-زهره در دامنه‌های جنوبی زاگرس میانی واقع شده واز دو زیر حوضه مستقل و جدا از یکدیگر که در مجاورت هم واقع شده‌اند تشکیل شده گردیده وبه دلیل شباهت‌هایی که به هم دارند در قالب یک واحد دیده شده است قسمت غربی حوضه در استان خوزستان قسمت میانی در استان‌های خوزستان و کهکیلویه وبویر احمد و قسمت شرقی در استان فارس واقع شده است در تقسیم‌بندی‌های دفتر مطالعات پایه منابع آب حوضه آبریز جراحی زهره چهارمین حوضه ازحوضه دوم مطالعاتی (خلیج فارس) بوده وبا کد 24 مشخص است.
3مجموع مساحت‌این حوضه 40788 کیلومتر مربع است که18644 کیلومتر مربع آن یا معادل 7/45درصد آن را مناطق کوهستانی و 22144 کیلومتر مربع معادل 3 /54 درصد آن را دشت و کوهپایه تشکیل میدهد.
شهرهای بهبهان، شادگان، رامشیر، رامهرمز، هفتگل، باغ ملک، اردکان فارس، نور آباد ممسنی، دوگنبدان هندیجان ودهدشت دراین حوضه قرار دارند.این حوضه آبریز با 40788 کیلومتر مربع مساحت یکی از حوضه‌های آبریز درجه دو سی گانه کشور را تشکیل میدهد که بخش‌هایی از استان‌های فارس، خوزستان و کهکیلویه و بویر احمد را در بر میگیرد. حوضه آبریز مورد مطالعه، با توجه به آبریز رودخانه‌های موجود در آن و ویژگی‌های هیدروژئولوژیکی به 24 محدوده مطالعاتی به نام‌های شادگان، رامهرمز، دالون-میداوود، و باغ ملک ، صیدون، جایزان، بهبهان ، تخت دراز، هندیجان، زیدون، لیشتر ، دو گنبدان-چهاربیشه، خیر آباد ، سرپری، دهدشت، شاه بهرام، امام زاده جعفر، دشت رستم، باشت، نور آباد ممسنی، فهلیان، سرانجیلک، کودیان-سرکاه و اردکان -چشمه سفید تقسیم شده است.
بزرگترین محدوده مطالعاتی به نام” شادگان” دارای وسعتی معادل 13328 کیلومتر مربع بوده که 5954 کیلومتر مربع آن رادشت آبرفتی تشکیل میدهد کوچکترین محدوده مطالعاتی با 275 کیلومتر مربع” دو گنبدان -چهار بیشه” نام دارد که 29 کیلومتر مربع آن دشت آبرفتی میباشد. وسعت دشت‌های آبرفتی حوضه آبریز رودخانه زهره – جراحی حدود 11991 کیلومتر مربع است که حدود 29 درصد کل حوضه آبریز بوده و ارتفاعات مشرف بر آن 28797 کیلومتر مربع یعنی حدود 71 درصد از مساحت حوضه آبریز را به خود اختصاص میدهند. شمال و بخش مرکزی‌این حوضه را با توجه به در نظر گرفتن گسترش ارتفاعات زاگرس میتوان یک ناحیه کوهستانی و دنباله جنوبی آن را که در صفحه خوزستان قرار گرفته است میتوان ناحیه دشتی محسوب نمود. محورهای اصلی ارتباطی شامل محور جنوبی حوضه زهره-جراحی، نورآباد –دوگنبدان، دو گنبدان- بهبهان، بهبهان –آغاجاری و آغاجاری – امیدیه محور جنوب شرقی حوضه، حوضه سپیدان- نورآباد محورجنوب غربی حوضه، امیدیه – بند ماهشهر و بندر ماهشهر- شادگان محور غربی حوضه، امیدیه- رامشیر ومحور شمالی آن رامهرمز- هفتگل میباشد که به صورت جاده با یکدیگر ارتباط دارند. از اهواز تا بندر امام خمینی و از بندر ماهشهر تا امیدیه میتوان از طریق ریل‌های راه آهن تردد نمود. حوضه آبریز جراحی- زهره شامل دو رودخانه اصلی جراحی و زهره میباشد. رودخانه جراحی خود از تلفیق دو رودخانه مارون و رامهرمزو رودخانه زهره از بهم پیوستن رود خانه‌های فهلیان و خیر آباد بوجود آمده‌اند. مساحت حوضه آبریز رودخانه زهره تا‌ایستگاه دهملا واقع در انتهای حوضه 52/13163 کیلومتر مربع بوده که‌این‌ایستگاه در موقعیت 59 40 49 طول شرقی و 29 30 30 عرض شمالی و متوسط آبدهی سالانه رودخانه تا محل‌این‌ایستگاه43/91 متر مکعب در ثانیه میباشد.
حوضه آبریز زهره و جراحی از نظر منابع آبی و از جمله چشمه‌های پر آبی که از مخازن کارستی سر چشمه می‌گیرند، یکی از مهمترین حوضه‌های آبریز کشور به شمار میرود. فراوانی ریزش‌ها جوی به ویژه در سر شاخه‌های‌این حوضه پتانسیل قابل توجهی از منابع آب سطحی و زیر زمینی را‌ایجاد نموده است. چشمه‌های مهمی‌در‌این حوضه ظاهر میشوند که نشان دهنده پتانسیل قابل توجه منابع آب کارستی دراین منطقه کشور است. در حوضه زهره و جراحی تعدادی از محدوده‌های مطالعاتی تحت پوشش شرکت‌های آب منطقهای فارس، کهکیلویه بویر احمد و سازمان آب و برق خوزستان قرار گرفته است. دشت‌های آبرفتی این حوضه عمدتاً در ناودیس‌ها تشکیل شده و اما با وسعت‌ایجاد شده است نحوه گسترش دشت‌های آبرفتی در جلگه خوزستان با زاگرس مرتفع و چین خورده متفاوت است. در جلگه خوزستان پهنه‌های آبرفتی گستردگی بیشتری در مقایسه با دشت‌های زاگرس مرتفع و چین خورده دارند .ضخامت آبرفت در دشت‌های وسیع جلگه خوزستان نیز بیش از دشت‌های واقع در ارتفاعات است . بدین ترتیب با توجه به گسترش و ضخامت رسوبات ناپیوسته و وضعیت تغذیه، آبخوان‌های آبرفتی با توان آبدهی متفاوت به وجود آمده‌اند. وسعت دشت‌ها در محدوده‌های مطالعاتی واقع در استان خوزستان بیش از سایر نقاط حوضه بوده و به حدود 14700 کیلومتر مربع می‌رسد. گسترده‌ترین دشت آبرفتی با مساحت 5954 کیلومتر مربع در محدوده مطالعاتی شادگان واقع شده است. وسیع ترین آبخوان آبرفتی نیز در همین محدوده شکل گرفته است.
ضخامت آبخوان، در محدوده‌های مختلف ودر قسمت‌های مخلف هر محدوده متفاوت است. نواحی مخروط افکنه‌ای و قسمت‌های مرکزی دشت‌های آبرفتی بیشترین ضخامت را دارا بوده و به طرف حواشی دشت‌ها از ضخامت آنها کاسته میشود. در مناطق شمالی این حوضه سنگ‌های کربناته نقش مهمی در تشکیل مخازن آب زیر زمینی دارند. محدوده‌های مطالعاتی واقع در بخش شمالی و مرکزی حوضه آبریز از دیدگاه منابع آب سازند سخت نسبت به سایر محدوده‌های مطالعاتی حائز اهمیت بیشتری میباشند و مهمترین منابع آب‌سازندهای سخت حوضه دراین محدوده‌ها واقع شده‌اند. در محدوده مطالعاتی زهره – جراحی، دو دریاچه مصنوعی مربوط به سد کوثر و سد مارون مجموعاً به وسعت 2/40 کیلومتر مربع وجود دارد. همچنین دراین حوضه 334 حلقه چاه مشاهده‌ای وجود دارد. بیشترین تعداد چاه مشاهده‌ای با 89 حلقه در محدوده مطالعاتی رامهرمز قرار دارد. آبخوان دشت رامهرمز از نوع آزاد و تحت فشار بوده و چاه‌های مشاهده‌ای دراین دو آبخوان ایجاد شده‌اند. محدوده‌های مطالعاتی دهدشت، بهبهان زیدون و جایزان که دارای آبخوان آزاد و تحت فشار میباشند، به ترتیب با 39 25 22 و22 حلقه چاه مشاهده‌ای در مرتبه‌های بعدی قرار دارند. سپس آبخوان‌های امام زاده جعفر ونورآباد با 21 و19 حلقه چاه مشاهده‌ای در جایگاه بعدی قرار می‌گیرند. آبخوان‌این دو دشت از نوع آزاد میباشد. کمترین چاه‌های مشاهده‌ای با 1 حلقه مربوط به محدوده مطالعاتی خیر آباد است.
[1] Mark
2 HWSI
3 SWSI
:
گیاهان را میتوان شالودهی طب سنتی، اساس فیتوشیمی و داروسازی، پایه طعم دهندههای کم نظیر در صنایع غذایی و عامل منحصر بهفرد خوشبوکنندگی در صنایع بهداشتی دانست. استفاده قابل توجه از مواد موثری گیاهان در صنایع غذایی مثل صنایع کنسروسازی، سسها و چاشنیها، صنایع بهداشتی، شیرینی سازی، نوشابه سازی و غیره . به منظور ایجاد طعم، رنگ و بو برای هیچ کس پوشیده نیست (1-3]. قدمت استفاده از گیاهان دارویی به قدمت عمر بشر است، چون امراض باپیدایش بشر متولد شده اند و اسناد و مدارک چند هزار ساله موجود در تاریخ طب و داروسازی حاوی تجربیات و اطلاعات ارزشمند گیاه درمانی است (2و4]. تا چند دهه گذشته آنچه بهعنوان دارو مورد استفاده بشر قرار میگرفت از رستنیهای مستقر در عرصه های منابع طبیعی بهدست میآمد. با پیشرفت سریع علوم از یک سو و مسایل اقتصادی از سوی دیگر، از مصرف گیاهان دارویی به تدریج کاسته شده و داروهای صناعی در بسیاری از موارد جایگزین داروهای گیاهی شده اند. تجربههای چند دهه اخیر نشان میدهد که داروهای شیمیایی علیرغم کارآئی چشمگیر، اثرات نامطلوب بسیاری نیز همراه دارند. استفاده از گیاهان دارویی جهت موارد مختلف در قرن بیست و یکم سرنوشت ساز تلقی شده است. بنابراین در سالهای اخیر، توجه کشورها علاوه بر گیاهان بومی به نوع گیاه، خواص و مواد ارزشمند درون آن به روش استخراج ترکیبات مورد نظر برای دست یابی به بهترین راندمان کیفی و کمی نیز معطوف شده است. به همین دلیل استفاده از تکنیکهای مدرن و به خصوص به کارگیری امواج به جای منابع انرژی گرمایی به منظور بهبود روش های استحصال ترکیبات گیاهی امروزه بسیار مورد توجه است.
گیاهان Achillea wilhelmsii C. Koch و Boiss. Tanacetum pinnatum از گونه های ارزشمند بومی ایران هستند که تا کنون گزارش کاملی در خصوص خواص آنتی میکروبی ، ضد سرطانی، آنتی اکسیدانی و .. در منابع علمی ثبت نشده است. بنابراین در این پایان نامه سعی شده است تا با بررسی های فیتوشیمیایی و بیولوژیکی تحقیق کاملی در مورد این دو گونه گیاهی نزدیک به هم انجام شود.
1-1- گیاه شناسی
1-1-1- خصوصیات گیاه شناسی
Achillea wilhelmsii C. Koch از خانواده کمپوزیته است و گیاهی علفی و چند ساله، دارای ریزوم سخت، ضخیم و گل آذین دیهیم-کپه ای است (3]. نام محلی این گیاه بومادران است. این گیاه در گل های بومادران حالت مجتمع دارند و گلچه های فوقانی نر- ماده هرمافرودیت می باشد (- 64]. گلچه های کناری نهنج از نوع زبانه ای و گلچه های میانی از نوع لوله ای می باشد که اغلب دارای پرز جمع کننده دانه های بساک میباشد. با برگهای عاری از دمبر گ و پوشیده از کرک و منقسم، با گلهای سفید یا سفید مایل به زرد می باشد (10-7].
تا کنون 85 گونه از این گیاه در ایران شناسایی شده است که 7 گونه آن منحصرا در ایران یافت می شود.گونه های بومی گیاه بومادران با پراکندگی نسبتا وسیعی در استان های مختلف ایران مانند گلستان، مازندران، اصفهان و کرمان می روید و به صورت خودرو در دشت ها، کنار جاده ها و نواحی کوهستانی رشد می کند. موطن اصلی این گیاه اروپا، آسیا و نیز شمال آمریکا است (9]. شکل هرباریوم گیاه بومادران در شکل 1-1 نشان داده شده است.
Boiss. Tanacetum pinnatum از خانواده کمپوزیته و گیاهی علفی و چند ساله است که 26 گونه از این گیاه در ایران رشد می کند. نام محلی این گیاه مینای دماوندی میباشد. رویشگاه 12 نوع آن ایران است که مینای دماوندی یکی از این ها است. گونه های بومی گیاه بابونه با پراکندگی نسبتا وسیعی در استان های مختلف ایران می روید (11-14 ].
2-1- استخراج مواد موثرگیاهان
1-2-1- روش های استخراج
انتخاب روش مناسب برای استخراج به نوع بافتهای گیاهی و نوع ماده جداشدنی بستگی دارد. قبل از اینکه ماده موثر با این روشها استخراج شود، بهتر است بافتهای پودر شده گیاهی بهوسیله دستگاه سوکسله و با حلالهای پترولیوم اتر و کلروفرم و یا سایر حلالهای مناسب، از چربی و ترپنوئیدها عاری گردد. از روش های قدیمی استخراج عصاره میتوان به روش خیساندن، پرکولاتور، هضم، دم کردن، جوشاندن و سوکسیله اشاره کرد. هم اکنون از روش های کارآمدتری مانند استخراج با کمک امواج فراصوت استفاده می شود.
2-2-1- تهیه نمونه گیاه مورد آزمایش
قبل از پژوهش روی گیاه مورد آزمایش باید گیاه از نظر گونه، جنس و خانواده مشخص گردد. نگهداری یک نمونه از گیاه کامل مورد پژوهش در موزه گیاهشناسی آزمایشگاه، امری ضروری است.
باید توجه داشت كه شرایط اقلیمی از قبیل آب و هوا، ارتفاع از سطح دریا، عرض و طول جغرافیایی، میزان رطوبت، میزان آفتاب، نوع خاک و بذر اصلاح شده در کیفیت و کمیت مواد متشکلهی گیاه کشت شده حائز اهمیت بوده و باید دقیقاً مورد توجه شخص پژوهشگر قرار گیرد. همچنین میزان مواد موثر در گیاه به هیچ وجه ثابت نبوده و متناسب با میزان رشد گیاه تغییر مینماید. عوامل مهمی در میزان مواد موثری گیاهان دارویی موثر بوده که میتوان به زمان جمع آوری، اندامهای مختلف گیاه ،سن گیاه و غیره . اشاره نمود.
3-1- طبقه بندی مواد موثر گیاهان
تقسیم بندی مواد موثر گیاهان که امروزه مورد تأیید است، بهصورت چهار گروه اصلی آلکالوئیدها، گلیکوزیدها، روغنهای فرار و سایر مواد موثر میباشد. منظور از سایر مواد موثر، ترکیباتی چون: مواد تلخ، فلاوُنها، فلاوُنوئیدها، موسیلاژها (و کربوهیدراتهای خاص مشابه آن)، ویتامینها، تاننها، اسید سیلیسیک (و اسیدهای خاص مشابه آن) و بالاخره ترکیبهای دیگر که به‌دلیل ناهماهنگی و گستردگی ساختمانهای شیمیایی، در سه گروه قبلی جای نمیگیرند.
1-3-1- آلکالوئیدها
آلکالوئیدها ترکیبهای قلیایی هستند که در ساختمان خود یک یا چند اتم نیتروژن دارند و معمولا نیتروژنها در ناجور حلقهها وجود دارند. به باتوجه به اهمیت و ارزش این دسته از متابولیتها از نظر دارویی و صنعتی، توضیحات مفصلی در خصوص این دسته از ترکیبات در ادامه آمده است (قسمت 1-4).
2-3-1- گلیکوزیدها
گلیکوزیدها (همچون آلکالوئیدها) گروه بزرگی از مواد موثر ارزشمند را تشکیل می دهند که در عین حال در میان آنها برخی از خطرناکترین و سمی ترین مواد موجود در طبیعت یافت میگردد. این مواد در گروه زیادی از گیاهان گلدار وجود دارند. گلیکوزیدها در مسیرهای مختلف متابولیکی به شکلهای گوناگونی ساخته میشوند. این مواد پس از هیدرولیز (توسط اسیدها، برخی آنزیمها وغیره) به ترکیبات قندی (گلیکون) و غیر قندی (آگلیکون) تبدیل می شوند. ترکیبات اخیر (آگلیکونها) مصارف فراوانی در داروسازی دارند.
3-3-1- اسانس ها
اسانس ها از نظر ترکیب شیمیایی همگن نیستند، بلکه بهصورت ترکیبات مختلفی مشاهده میشوند ولی، به طور کلی از گروه شیمیایی موسوم به ترپنها هستند و یا منشأ ترپنی دارند. باتوجه به اهمیت و ارزش این دسته از متابولیتها از نظر دارویی و کاربرد فراوان در صنعت عطر سازی توضیحات مفصلی در خصوص این دسته از ترکیبات در ادامه آمده است (قسمت 1-7).
[1] Alkaloid
[2] Glycoside
[3] Volatile oil
[4] Bitter materials
[5] Flavones
[6] Flavonoides
[7] Mucilage
[8] Vitamins
[9] Tannins
[10] Silicic acid
(مروری بر منابع)
1-1- نفت خام سنگین و روش های انتقال
روند رو به رشد تقاضا برای انرژی در سراسر دنیا به ویژه کشور های صنعتی و در حال توسعه لزوم و نقش تولید و انتقال نفت خام سنگین را برای تامین نیازهای انرژی، دو چندان و بسیار برجسته کرده است. طبق پیش بینی آژانس بین المللی انرژی تقاضای دنیا برای انرژی اولیه در سال 2011 ، 28% و تا سال 2030 بمیزان 60% افزایش خواهد یافت و به عبارتی نرخ رشد متوسط تقاضای انرژی 1/7% در هر سال خواهد بود .سهم و نقش منابع هیدرو کربنی در تامین و پوشش دادن به این تقاضای فزاینده انرژی بسیار بزرگ و مقدم بر سایر منابع انرژی می باشد و نقش نفت خام سنگین بسیار برجسته و تعیین کننده تر خواهد بود]1و2[.
در جهان امروز بیش از 60% از انرژی مصرفی بشر فرآورده های نفتی است كه این میزان در كشور ما بیش از 80% می باشد. از مجموع فرآورده های مصرفی نفت حدود 70% بنزین و گاز یا به اصطلاح برشهای سبك است ، و الباقی به همان صورت سنگین (برشهای سنگین) استفاده می شوند]2و3[.
طبق آمارها و تخمین های ارائه شده ، میزان نفت در ذخایر نفتی جهان حدود 6200 میلیارد بشکه برآورد شده است که میزان 1300 میلیارد بشکه ازآن نفت خام با API بیشتر از 020 است که اصطلاحا نفت سبک نامیده می شوند. و الباقی در حدود 4900 میلیارد بشکه، نفت سنگین با API کمتر از 020 است که اصطلاحا نفت سنگین نامیده می شوند. اما در حال حاضر درصد بسیار كمی(1 تا 2 درصد) ازمنابع نفت خام سنگین جهان بهره برداری می شود. در نتیجه پژوهش در زمینه های استخراج ، فراوری و انتقال نفت سنگین میتواند ضمن ایجاد ارزش افزوده بالا باعث بالا رفتن میزان ذخایر قابل دسترسی و استفاده نفتی و سوختهای فسیلی شود. (جدول 1-1) ]3-4[.
با توجه به حجم بالای ذخایر نفت سنگین در چند سال گذشته عملیات استخراج این گونه نفتها با بهره گرفتن از روش های معمول در اکثر کشورهای پیشرفته شروع شده است و با سرعت بالایی در حال توسعه است. این موضوع باعث شده دیدگاه ها و تفکرات ذیل در خصوص استفاده و فراوری هر چه سریعتر نفت سنگین بیان شود]2و3[.
1- توانایی استخراج نفت خام سنگین با هدف بهره گیری از منابع نفتی به عنوان انرژی های نهفته موجود.
2- امکان انتقال نفت خام سنگین به مراکز و کارخانجات مصرف کننده و پالایشگاه های نفت.
3- ایجاد عاملی که بتواند قیمت جهانی نفت را بر اساس افزایش تعداد کشورهای استخراج کننده نفت، ثابت نگه دارد.
4- کاهش جنبه استراتژیکی محصولات نفتی.
5- به تاخیر انداختن نیاز به سرمایه گذاری کلان برای استخراج و استفاده از منابع سوختی دیگر مانند زغال سنگ وسایر سوختهای سنتزی.
با توجه به مطالب فوق میتوان نتیجه گرفت كه انجام فرایندهای بهبود نفت سنگین (برشهای سنگین) مطابق پیشرفتهای جدید صنایع وابسته نفت، می تواند مشكل كمبود فرآورده های سبك را تا حد مناسبی حل كند.
بطور کلی بهره برداری از نفت سنگین، از تولید گرفته تا انتقال و پالایش، به علت خواص ویژه آن مستلزم استفاده از فناوری های پیشرفته است. بعلاوه به علت سنگین شدن تدریجی نفت در مخازن و مقادیر عظیم ذخایر نفت سنگین تولید ، انتقال و فراوری آن نیاز مند سرمایه گذاری خاص وبیشتر از سرمایه گذاری لازم برای بهره برداری از نفت متعارف است. در حال حاظر پروژه های متعدد تولید و علی الخصوص انتقال نفت سنگین از طریق خط لوله در کشور های تولید کننده نفت در سراسر دنیا در حال انجام و عمل می باشند که با مسائل و مشکلات عدیده ای به لحاظ های فنی و اقتصادی روبرو هستند. در اینجا روش های موجود پیشنهادی برای انتقال نفت خام سنگین به وسیله خط لوله از جنبه های فنی و اقتصادی بررسی و تحلیل شدند]2و5[.
انتقال نفت سنگین به وسیله خط لوله بدون کاهش قبلی در ویسکوزیته آن امکان پذیر نمی باشد. بالا بودن ویسکوزیته نفت خام، که بخشی از آن حاصل لختگی یا رسوب مواد آسفالتین با جرم مولکولی بسیار بزرگ است، مشکلات شدیدی را پیش می آورد که گرفتگی حفره چاه در عملیات تولید و ته نشینی و نهایتا انسداد در خط لوله طی عملیات انتقال از اهم آنها می باشند. بررسی گزارشهای متعدد نشان می دهد که تولید نفت سنگین به ویژه از سال 2000 رو به افزایش بوده است و انتظار می رود این روند افزایش تولید حداقل تا سال2020 همچنان ادامه یابد. از این رو نیاز مبرم به نفت سنگین به منزله منبع انرژی هیدروکربنی ، جهت تامین ایمن تقاضای فزاینده برای انرژی در دهه های آینده نه تنها لزوم توسعه و دست یابی به روش های موثر با صرفه اقتصادی را برای حمل و نقل نفت سنگین توسط خط لوله، ایجاب می کند؛ بلکه به عنوان یک ضرورت استراتژیک برای یک کشور نفت خیز در گستره درون مرزی و بین المللی باید مطرح باشد]6و7[.
شکل 1-1 توزیع این ذخایر نفتی و مقادیر استحصال شده ویا قابل استحصال آنها را نشان می دهد. این حجم ذخایر در کشور های خاور میانه ،روسیه،آمریکای جنوبی و ایالات متحده و به میزان اندکی در منطقه خاور دور توزیع یافته اند. میزان قابل توجهی از ذخایر نفت سنگین در خارج از منطقه خاور میانه واقع اند و بهره برداری از آنها می تواند در کنترل و کاهش قیمت نفت متعارف توسط کشور های تولید کننده پیشرو منطقه موثر باشد. وضعیت خاص جغرافیایی منطقه خاور میانه از جمله کشور پهناور جمهوری اسلامی ایران، ذخایر بزرگ غنی از نفت در این منطقه و توانایی استخراج نفت سنگین در دهه های آتی باعث شده است جایگاه کشور های تولید کننده نفت این منطقه در عرضه جهانی بخصوص ممالک عضو سازمان توسعه همکاری اقتصادی، بیش از پیش فزونی یابد]2و5[.
برداشت افراطی نفت از ذخایر و رقابت برای برداشت بیشتر در منطقه خاورمیانه باعث نزول کیفیت تدریجی نفت در مخازن هیدرو کربنی در مناطق خشکی و دریایی شده است و این مسئله امکان تبدیل نفت های سبک به ترکیبات سنگین و تشکیل رسوب آسفالتین توسط نفت های سنگین را بسیار افزایش می دهد]7و8[.
فشار میتواند تاثیر مهمی بر رسوب آسفالتین در ذخایر نفت داشته باشد به طوری که کاهش فشار اغلب سبب تشکیل رسوب آسفالتین می گردد. البته لازم به یاداوری است که کاهش فشار همیشه منجر به تشکیل و افزایش مقدار رسوب نمی شود. در فشارهایی کمتر از فشار نقطه حباب روند معکوس اتفاق می افتد. هر چند که رسوب آسفالتین در ذخایر نفت یک مساله شناخته شده قدیمی است اهمیت تاثیر آن بر نزول کیفیت نفت ویا بعبارتی سنگین شدن آن و فعالیت های علمی و مهندسی در توصیف و مقابله با حداقل کنترل رسوب آسفالتین تنها در سال های اخیر نمایان و افزون شده است و قطعا در سال های آینده شدت خواهد یافت. انتقال نفت با کیفیت نازل یعنی سنگین به پالایشگاه ها و مراکز مصرف و فروش بین المللی چالش های علمی- مهندسی ویژه ای را ایجاد خواهد کرد که نه تنها گریز از آنها قابل تصور نمیباشد بلکه تداوم آنها و دست یابی به راهکار های بهینه فنی واقتصادی در انتقال نفت سنگین یک ضرورت استراتژیک است]9و8[.
انتقال نفت خام از مبادی تولید تا پالایشگاه ها و مراكز مصرف به دلیل گذر از مسیرهای ناهموار و صعب العبور دارای روندی دشوار و طاقت فرساست. به طور معمول، انتقال نفت خام به پالایشگاه های داخلی و پایانه های صادراتی از طریق خطوط لوله و كشتی های حمل نفت خام میسر می باشد. برای ایجاد سهولت و حفظ فرایند استراتژیک انتقال نفت خام به پالایشگاه ها و بنادر صادراتی، به كارگیری خطوط لوله از اولویتهای اصلی انتقال میباشد. لازم به ذكر است هر چنداستفاده از خطوط لوله برای انتقال نفت خام و فرآورده های نفتی، احتیاج به سرمایه گذاری اولیه بالایی دارد، اما هزینه های جاری خطوط لوله نسبت به سایر روش های انتقال بسیار پایین تر میباشد. هم اكنون، مجموعه خطوط لوله انتقال نفت خام و فرآورده های نفتی با مسئولیت سوخت رسانی به كلیه نقاط كشور به عنوان اصلی ترین وسیله انتقال مورد بهره برداری قرار دارد.
چندین میدان نفت سنگین در نقاط مختلف کشورمان شناسایی و بهره برداری می شوند که باید برای استخراج، انتقال، فرآوری و ارتقاء كیفیت آنها راهی اندیشیده شود (جدول 1-2). چگالی = 962/0 ، میزان ترکیبات پارافینی= 5/19% (w/w) ، میزان ترکیبات آروماتیک= 33% (w/w)، میزان آسفالتین= 28%(w/w).
بعد از خط لوله آلاسكا، دومین خط لوله انتقال پر پیچ و خم نفت در دنیا خط لوله انتقال نفت خام مارون- اصفهان، می باشد. این خط به طول 435 كیلومتر، روزانه 550 هزار بشكه نفت خام را از مركز انتقال نفت شهید جابرآل خمیس واقع در 25 كیلومتری شهرستان امیدیه (آغاجاری)، با لوله های 30 و 32 اینچی به پالایشگاه اصفهان منتقل میكند و مازاد خوراك نفت خام پالایشگاه اصفهان به پالایشگاه های تهران و تبریز منتقل می شود. مشخصات و ظرفیت برخی از خطوط لوله انتقال نفت خام در داخل کشور و خارج از کشور برای صادرات محصولات در جدول 1-3 آورده شده است ]3[.
با توجه به طولانی بودن فاصله جغرافیایی كشورهای تولید كننده و كشورهای مصرف کننده نفت، بیش از 90 درصد نفت خام صادراتی جهان با كشتی حمل میشود. در ایران نیز بیشترین موارد حمل و نقل كالا ، از طریق كشتی و دریا به انتقال نفت و گاز و فرآورده های نفتی مربوط می شود و ترمینال جزیره خارك در این مورد، نقش عمده ای را ایفا می كند. در سال 1386 بالغ بر 79/2 میلیون تن نفت خام از طریق كشتیهای شركت ملی نفتكش ایران به بازارهای داخلی و جهانی حمل شده که نسبت به سال قبل 2/7 درصد کاهش داشته است ]1[ .
انتقال نفت و گاز دریای خزر به علت عدم دسترسی به دریای آزاد تنها از طریق خطوط لوله امكان پذیر میباشد و ایران نیز به خاطر داشتن منابع غنی نفت و گاز در منطقه خلیج فارس و نزدیكی به دریاهای آزاد دارای موقعیت استراتژیک بسیار حساس و متمایزی در منطقه خزر است و میتواند یک مسیر ترانزیت مؤثر و اقتصادی برای پنج كشور حوزه دریای خزر به بازارهای جهانی باشد. به علاوه وجود شبكه انتقال وسیع نفت در ایران و دسترسی به راه های جایگزین با حداقل سرمایه گذاری از دیگر علل توجه ایران برای دستیابی به بازارهای مصرف میباشد. هر چند برخی از مشكلات سیاسی – اقتصادی موجود در كشورهای حوزه دریای خزر موانعی را در این خصوص به وجود آورده است. ایران همچنان نقش ترانزیت نفت خام كشورهای حوزه دریای خزر موسوم به (کراس) راعهده دار می باشد. ساخت خطوط لوله انتقال نفت خام از پایانه نكا به تأسیسات ری و تلمبه خانه های آن نیز انجام گرفته است. ظرفیت مورد نظر 450 هزار بشكه در روز جهت انتقال نفت خام از پایانه ساری تا ری در نظر گرفته شده است ]1[.
