| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,245 |
| تعداد مقالات | 35,875 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,273,684 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,457,861 |
ارزیابی سامانههای گردآوری و نگاهداری آب باران برای تأمین آب اطفای حریق در جنگلها و مراتع زاگرس (مطالعه موردی: جنوبغرب شیراز) | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 31 شهریور 1405 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2026.373689.1673 | ||
| نویسندگان | ||
| حمید حسینی مرندی* 1؛ محمد رضا نگهدارصابر2؛ مریم زارع3؛ سید حمید مصباح4 | ||
| 1هیئت علمی/ مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس | ||
| 2استادیار، بخش تحقیقات جنگل و مرتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 3دانش آموخته دکتری منابع آب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران | ||
| 4مربی پژوهشی بازنشسته، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش | ||
| چکیده | ||
| مقدمه آتشسوزی یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی تهدیدکننده جنگلها و مراتع است که علاوه بر نابودی پوشش گیاهی، موجب کاهش تنوع زیستی، تشدید فرسایش خاک، اختلال در خدمات اکوسیستمی و افزایش انتشار گازهای گلخانهای میشود. در سالهای اخیر، افزایش دما، تداوم خشکسالی و تغییر الگوی بارش، فراوانی و شدت آتشسوزیها را بهویژه در جنگلها و مراتع زاگرس افزایش داده است. یکی از عوامل اصلی موفقیت در مهار آتش، دسترسی سریع به آب در مراحل اولیه اطفای حریق است؛ در حالی که بیشتر عرصههای جنگلی و مرتعی زاگرس با کمبود منابع آب دائمی، فاصله زیاد تا منابع آب، دشواری انتقال آب و محدودیت راههای دسترسی مواجه هستند. از سوی دیگر، گردآوری و ذخیره آب باران بهعنوان یکی از فناوریهای سازگار با اقلیم خشک و نیمهخشک ایران، تاکنون بیشتر برای تأمین آب شرب، کشاورزی، دام، مدیریت رواناب و احیای پوشش گیاهی مورد استفاده قرار گرفته و کاربرد آن در تأمین آب مورد نیاز اطفای حریق کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از اینرو، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی امکان بهرهگیری از سامانههای گردآوری آب باران برای تأمین بخشی از نیاز آبی اطفای حریق، انتخاب مناسبترین سامانه و ارائه معیارهای کلی طراحی و مکانیابی آن در جنگلها و مراتع ناهموار زاگرس انجام شد. مواد و روشها این پژوهش از نوع کاربردی و با رویکرد توصیفی–تحلیلی در بخشی از جنگلها و مراتع زاگرس واقع در غرب و جنوبغرب شیراز، با مساحت حدود ۸۶۸ هکتار انجام شد. منطقه مورد مطالعه دارای توپوگرافی کوهستانی، ارتفاع متوسط حدود ۲۱۰۰ متر، میانگین بارندگی سالانه حدود ۳۱۲ میلیمتر و میانگین تبخیر سالانه حدود ۲۴۵۰ میلیمتر است. دادههای پژوهش از طریق بررسی منابع علمی، نقشههای توپوگرافی، زمینشناسی، کاربری اراضی، مدل رقومی ارتفاع، دادههای اقلیمی، بازدیدهای میدانی و مصاحبه با کارشناسان و بهرهبرداران محلی گردآوری شد. پس از بررسی وضعیت منابع آب موجود، نیاز آبی عملیات اولیه اطفای حریق بر اساس یک سناریوی طراحی شامل دبی مصرف، مدت عملیات، سطح تحت پوشش و تلفات انتقال برآورد گردید. سپس سامانههای مختلف گردآوری آب باران از نظر ظرفیت تولید رواناب، قابلیت ذخیرهسازی، شرایط توپوگرافی، سهولت اجرا، هزینه، امکان استفاده از مصالح بومی، دسترسی نیروهای امدادی، اثرات زیستمحیطی و قابلیت بهرهبرداری چندمنظوره ارزیابی و با یکدیگر مقایسه شدند تا مناسبترین گزینه برای منطقه انتخاب شود. نتایج و بحث نتایج نشان داد که برای عملیات اولیه اطفای حریق در سطحی معادل ۵۰ هکتار، حدود ۱۲۵ مترمکعب آب مورد نیاز است که این مقدار مبنای طراحی سامانه ذخیرهسازی قرار گرفت. بررسی اقلیم منطقه نیز نشان داد که بیش از نیمی از بارندگی سالانه در فصل زمستان رخ میدهد و بخش عمده بارشها پیش از آغاز فصل پرخطر آتشسوزی اتفاق میافتد؛ بنابراین شرایط مناسبی برای گردآوری و ذخیره آب باران و استفاده از آن در ماههای خشک سال وجود دارد. همچنین بررسیهای میدانی مشخص کرد که محدوده مطالعه فاقد منبع آب دائمی بوده و نزدیکترین منابع آب در فاصله حدود ۱۰ کیلومتری قرار دارند که به دلیل ناهمواری زمین و محدودیت راههای دسترسی، استفاده از آنها در مراحل اولیه اطفای حریق با دشواری همراه است. ارزیابی گزینههای مختلف نشان داد که سامانه «سطح صیقل همراه با آبانبار» مناسبترین گزینه برای شرایط اقلیمی و توپوگرافی منطقه است؛ زیرا امکان تولید رواناب، ذخیره آب تا فصل خشک و برداشت سریع در شرایط اضطراری را فراهم میکند. برای تأمین حجم ذخیره مورد نیاز، مساحت سطح آبگیر در صورت استفاده از سطح صیقل بتنی ۷۴۴ مترمربع و در صورت استفاده از سطح صیقل خاکی ۱۱۱۶ مترمربع برآورد شد. استفاده از سطح صیقل بتنی به دلیل ضریب رواناب بالاتر، مساحت مورد نیاز را حدود ۳۳ درصد کاهش داد، در حالی که سطح صیقل خاکی به دلیل هزینه اولیه کمتر و امکان استفاده از مصالح بومی، گزینه مناسبی برای مناطق دارای محدودیت اعتبارات محسوب میشود. نتایج همچنین نشان داد که انتخاب نوع سامانه باید علاوه بر معیارهای فنی، بر اساس شرایط اقتصادی، امکانات اجرایی، مشارکت جوامع محلی و ویژگیهای هر منطقه انجام شود. مقایسه یافتههای این پژوهش با مطالعات داخلی و بینالمللی نشان داد که نتایج بهدستآمده با پژوهشهای انجامشده در زمینه سامانههای گردآوری آب باران و مدیریت خطر آتشسوزی همخوانی دارد. این سامانهها ضمن کاهش وابستگی به منابع آب سطحی و زیرزمینی، زمان دسترسی به آب را در مراحل اولیه اطفای حریق کاهش داده و میتوانند به عنوان بخشی از زیرساخت مدیریت پایدار منابع طبیعی و افزایش تابآوری اکوسیستمها در برابر خشکسالی و آتشسوزی مورد استفاده قرار گیرند. نتیجهگیری کمبود منابع آب در محل وقوع آتشسوزی، فاصله زیاد تا منابع آب موجود و دشواری دسترسی در مناطق کوهستانی، از مهمترین عوامل محدودکننده عملیات اولیه اطفای حریق در جنگلها و مراتع زاگرس هستند. در مقابل، تمرکز بارندگی در نیمه سرد سال امکان گردآوری و ذخیره آب باران را برای استفاده در فصل پرخطر آتشسوزی فراهم میکند. بر این اساس، سامانه «سطح صیقل همراه با آبانبار» به دلیل سادگی اجرا، سازگاری با شرایط اقلیمی و توپوگرافی، ظرفیت مناسب ذخیره آب و دسترسی سریع در شرایط اضطراری، بهعنوان مناسبترین گزینه برای محدوده مورد مطالعه معرفی شد. با این حال، انتخاب بین سطح صیقل بتنی و خاکی باید متناسب با شرایط اقتصادی، امکانات اجرایی و ویژگیهای هر منطقه انجام گیرد. در مجموع، بهرهگیری از سامانههای گردآوری آب باران میتواند به عنوان یکی از اجزای زیرساخت مدیریت خطر آتشسوزی، زمان دسترسی به آب را کاهش داده، خسارتهای زیستمحیطی و اقتصادی ناشی از آتشسوزی را کم کرده و تابآوری جنگلها و مراتع را افزایش دهد. همچنین پیشنهاد میشود در مطالعات آینده، مکانیابی این سامانهها با استفاده از (GIS)، نقشههای خطر آتشسوزی، تحلیل اقتصادی و پایش عملکرد آنها در شرایط واقعی بهرهبرداری بررسی شود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| زاگرس؛ گردآوری آب باران؛ اطفای حریق؛ آب مورد نیاز اطفای حریق | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Assessment of Rainwater Harvesting and Storage Systems for Firefighting Water Supply in Zagros Forests and Rangelands (Case Study: Southwest of Shiraz) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hamid Hosseinimarandi1؛ Mohammadreza Negahdarsaber2؛ Maryam Zare3؛ Sayed Hamid Mesbah4 | ||
| 1Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center | ||
| 22- Assistant Professor, Forest and Rangeland Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Shiraz, Iran | ||
| 33- Ph.D. Graduate in Water Resources Engineering, University of Shiraz, Shiraz, Iran | ||
| 44- Retired Research Instructor, Soil Protection and Watershed Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Shiraz, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Wildfires are among the most serious natural hazards threatening forest and rangeland ecosystems. Besides destroying vegetation, they reduce biodiversity, accelerate soil erosion, disrupt ecosystem services, and increase greenhouse gas emissions. In recent decades, rising temperatures, prolonged droughts, and changing precipitation patterns have increased both the frequency and severity of wildfires, particularly in the Zagros forests and rangelands of Iran. Rapid access to water during the initial stage of firefighting is one of the most critical factors determining the success of wildfire suppression. However, most mountainous areas of the Zagros region suffer from a scarcity of permanent water resources, long distances to available water sources, limited accessibility, and the difficulty of transporting water to fire sites. Meanwhile, rainwater harvesting (RWH), a well-established technology for arid and semi-arid regions, has mainly been used for domestic water supply, agriculture, livestock watering, runoff management, and vegetation restoration. Its application as an emergency water source for wildfire suppression has received relatively little attention. Therefore, this study aimed to evaluate the feasibility of using rainwater harvesting systems to supply part of the water required for wildfire suppression, identify the most suitable harvesting system, and propose general criteria for the design and site selection of such systems in the rugged forests and rangelands of the Zagros Mountains. Materials and Methods This applied research adopted a descriptive–analytical approach and was conducted in an approximately 868-ha forest and rangeland area located in the western and southwestern parts of Shiraz within the Zagros region. The study area is characterized by rugged mountainous terrain, an average elevation of about 2,100 m, a mean annual precipitation of approximately 312 mm, and an average annual evaporation of nearly 2,450 mm. The required data were collected through a review of scientific literature, topographic, geological, land-use, and climatic information, digital elevation models, field surveys, and interviews with experts and local stakeholders. Existing water resources were first assessed, after which the water demand for the initial wildfire suppression operation was estimated using a design scenario based on firefighting discharge, operation duration, protected area, and conveyance losses. Various rainwater harvesting systems were then evaluated and compared with respect to runoff generation potential, storage capacity, topographic suitability, construction feasibility, implementation cost, use of locally available materials, accessibility for firefighting crews, environmental impacts, and multipurpose functionality in order to identify the most suitable alternative for the study area. Results and Discussion The results showed that approximately 125 m³ of water is required for the initial suppression of a wildfire affecting 50 ha, and this value was adopted as the design storage volume. Climatic analysis indicated that more than half of the annual precipitation occurs during winter and that most rainfall events precede the wildfire season. Consequently, favorable conditions exist for harvesting and storing rainwater for use during the dry period when wildfire risk is greatest. Field investigations further revealed that no permanent water source exists within the study area, while the nearest available water source is located approximately 10 km away. Combined with rugged terrain and limited road access, these conditions significantly hinder rapid firefighting operations. Among the evaluated alternatives, a smoothed catchment surface combined with a storage cistern proved to be the most suitable system under the climatic and topographic conditions of the study area because it efficiently generates runoff, stores water throughout the dry season, and provides rapid access during emergency situations. To supply the required storage volume, the catchment area was estimated at 744 m² for a concrete catchment surface and 1,116 m² for a compacted earthen catchment surface. Owing to its higher runoff coefficient, the concrete surface reduced the required catchment area by approximately 33% compared with the earthen alternative. Nevertheless, the compacted earthen surface remains a practical option for economically constrained areas because of its lower construction cost and the possibility of using locally available materials. The results also indicate that selecting an appropriate rainwater harvesting system should consider not only technical performance but also economic conditions, construction capability, community participation, and local environmental characteristics. Comparison with previous national and international studies demonstrated good agreement with earlier findings on rainwater harvesting and wildfire risk management. In addition to reducing dependence on surface and groundwater resources, decentralized rainwater harvesting systems can improve water availability during the critical initial phase of wildfire suppression and contribute to sustainable natural resource management and greater ecosystem resilience to drought and wildfire. Conclusion The findings indicate that the scarcity of local water resources, the long distance to existing water supplies, and difficult access in mountainous terrain are major constraints limiting effective initial wildfire suppression in the Zagros forests and rangelands. Conversely, the concentration of rainfall during the cold season provides suitable conditions for harvesting and storing rainwater for use during periods of high wildfire risk. Based on the technical and economic evaluation, a smoothed catchment surface coupled with a storage cistern was identified as the most appropriate rainwater harvesting system because of its simple construction, compatibility with local climatic and topographic conditions, adequate storage capacity, and rapid water availability during emergency operations. Nevertheless, the choice between concrete and compacted earthen catchment surfaces should be based on site-specific conditions, available financial resources, and construction capability. Overall, integrating rainwater harvesting systems into wildfire risk management programs can reduce response time, decrease environmental and economic losses, and improve the resilience of forest and rangeland ecosystems. Future studies should focus on optimizing the location of these systems using GIS, | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Zagros Mountains, Rainwater Harvesting, Wildfire Suppression, Firefighting Water | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1 |
||