پروژه طراحی و ساخت مزارع آبی

چکیده :

در مطالب جمع آوری شده اطلاعات پایه‌ای لازم برای طراحی یک استخر پرورشی جمع آوری شده است. طراحی استخر و ساخت آن بسیار مهم است. برای طراحی یک مزرعه آبی می‌بایست به فاکتورهایی توجه داشت از جمله : کیفیت خاک – منبع آب – شوری و جریانان جزر و مدی در مزارع و پرورشگاههای ساحلی، محل‌های تخم ریزی ماهی، شرایط آب و هوایی و ... که ما در این مقاله تمامی عوامل مهم و تعیین کننده در طراحی و ساخت مزارع آبی را بررسی می‌کنیم.

طرح و ساخت مزارع آبی :

برخی اطلاعات پایه لازم برای طراحی یک استخر پرورش در زمان مشخص شدن امکان اجرای پروژه، جمع آوری خواهند شد. هر چند، بررسیهای بیشتری معمولاً برای طراحی مناسب ترین طرح بندی روشهای ساخت و عملیات، لازم خواهد شد. طراحی استخر و ساخت آن، به اندازه انتخاب محل مطمئن برای موفقیت پروژه، هم از نظر تکنیکی و هم از نظر اقتصادی، مهم است. همانطور که قبلاً نشان داده شده، مکانهای ایده آل همیشه ممکن است در دسترس نباشند. نقص‌های محل، در اکثر موارد باید بوسیله طرح‌های مناسب ساخت و عملیات، رفع شوند. هر چند،ممکن است صندلی طرح‌ها برای رفع نیازهای کشت آبی، تقریباً در هر شرایط نامناسبی، امکان پذیر باشد، اما اقتصادی بودن و امکان پذیر بودن استفاده از آنها برای کشت آبی تجاری، جای شک و تردید دارد. در حقیقت، طرح‌هایی که به طور نرمال در کارهای مهندسی آب یا آبیاری به کار رفته‌اند، نمی‌توانند برای ساختارهای کشت آبی بدون اصلاح و تغییر قابل توجه (به خاطر هزینه‌های مربوطه) استفاده شوند. بخصوص در مورد مزارع آبگیری استخرها صدق می‌کند که قسمت قابل توجهی از کشت آبی کنونی را به خود اختصاص داده‌اند.

چون طرح مزرعه آبگیر، از نظر مکان بسیار اختصاصی عمل می‌کند، نمی‌توان به طرحی اندیشید که بتواند استفاده عمومی داشته باشد.

هر چند برخی از ویژگیهای طرح اصلی را می‌توان بر اساس فیزیوگرافی محل، منبع و طبیعت منبع آب، نوع محصور سازی که به کار می‌رود، اورگانیسم‌هایی که کشت می‌شوند و تکنیک‌های مدیریت، از جمله تغذیه یا تولید مواد غذایی و روشهای برداشت، تعریف کرد. بررسیهای دقیقی که قبلاً به آنها اشاره شد باید به سوی کسب اطلاعات پایه لازم برای تعیین ویژگیهای طرح مناسب هدایت شوند.

6-1 استخرهای پرورش دور و نزدیک از ساحل :

6-1-1 اطلاعاتی برای طرح استخرها

چون اکثر تاسیسات کشت آبی در حال حاضر، مزارع آبگیر خاکی (استخرها) هستند، ما ابتدا می‌توانیم روندهای طراحی آنها را در نظر بگیریم. علی رغم تشابه اصول پایه درگیر، بررسی مزارع آبگیر آب شیرین غیر ساحلی و مزارع آبگیر آب شورمزه یا آب شور ساحلی، به طور جداگانه، و اصولاً به خاطر تفاوت درجزئیات عملیاتی، مناسب تر خواهد بود.

همانطور که قبلاً نشان داده شد، بررسی و رسیدگی قبل از طراحی مزرعه به وسعت اطلاعات جمع آوری شده در طول مطالعات اولیه امکان اجرای طرح، اطلاعات خوبی مربوط به دمای میانگین ماهانه، بارش باران، تبخیر، رطوبت، نورخورشید و سرعت باد و جهت باد، باید از قبل، در دسترس باشند. یک نقشه برجسته (مقیاس 1:50000 تا 1:25000) از منطقه، مفیدترین داده در تعیین منطقه حوزه محل و موقعیت نسبی‌اش است.

یک نقشه زمین شناسی، در صورت امکان، در مطالعه خاک زیر محل، مفید خواهد بود.

بررسیهای دقیق ممکن است با توجه به منابع آب، ویژگیهای خاک و توپوگرافی محل، ضروری باشند. نقشه‌های توپوگرافی در صورت امکان، احتمالاً باید در مقیاس کوچک باشند که تمام ویژگیهای مربوطه را منعکس نمی‌کنند. سپس یک نقشه جدید یا به روز، بایستی برای نشان دادن طبیعت پستی و بلندی زمین و خصوصیات ویژه‌اش، از جمله متفاوت در ارتفاع، تعیین محل و اندازه گیری مرزها یا محدوده‌ها، تسهیلات فیزیکی (مثل ساختمان‌ها، جاده‌ها، کانال‌ها، پل‌ها) و ... فراهم شود. این اطلاعات به تعیین مسیر حرکت آب، محل ساختارهای کنترل آب و مقدار کار خاکریزی لازم، کمک خواهند کرد. چندین متد برای بررسی زمین وجود دارند، از جمله

در این میان، مسافت یابی در بررسیهای روی زمین نسبتاً سریع است و فراگیرتر و می‌تواند برای بررسی تمام انواع مناطق استفاده شود.

روشهایی مثل شبکه بندی و جدول بندی سطح تراز بیشتر مناسب زمین نسبتاً سطح هستند و سایر روشهایی که در بالا به آنها اشاره شد، اختصاصاً برای زمینهای تپه‌ای، مناسب هستند. برای بررسی و نقشه برداری مزرعه، یک معیار موقت با یک سطح مبنای مناسب، باید تعیین شود. محل این معیار موقت بایستی روی نقشه برجسته مشخص شود و تمام ارتفاعات خاکریزها، کانال‌ها، آبگیرها، ساختمان‌ها، تشکیلات و ... از  روی آن تنظیم شوند. نقشه برجسته که باید هر ساختار مشاهده شده یا اندازه گیری شده روی زمین را نشان دهد، بایستی ترجیحاً در مقیاس 1:1000 تا 1:5000 باشد، همراه با خطوط برجسته cm25-10، بطوریکه زهکشی کامل آبگیر را بتوان طراحی کرد و حجم کار خاکریزی با دقت لازم قابل برآورد باشد. اگر ساختار پیشنهاد شده، دارای محدوده‌ای به اندازه مزرعه موجود باشد، مقاطع عرضی و طولی آبگیرهای مجاور، زهکش‌ها و کانال‌ها، باید بدست آیند.

کیفیت خاک :

ویژگیهای خاک که در انتخاب محل اهمیت دارند، در فصل شرح داده شده‌اند. بر اساس نتایج بررسیهای امکان اجرای طرح، وسعت نمونه برداری خاک بیشتر باید معین شود. اگر شرایط خاک یکنواخت و یکسان باشد، برای هر 2 تا 5 هکتار انتخاب 2 محل کافی است.

در غیر این صورت، ایستگاه‌های نمونه برداری بیشتری نیاز خواهد بود. حداقل عمق یک چاه گاز (borehole)‌ برای نمونه برداری خاک، پیشنهاد شده که m2 زیر عمیق ترین خاک برداری مورد نظر منطقه پروژه، است. برای ساختن تشکیلات خاص، مثل برج مخزن آب (تانکر آب)، اعماق بیشتر گمانه کفی (boring)، متناسب با اندازه تشکیلات، لازم هستند. تست خاک باید برآورد کردن

a) افت نشست (نفوذ)             b) شرایط زیر نشت و خطر نقص لوله کشی

c) پایداری خاکریزهای خاکی     d) میزان تراکم لازم

e) سرعت جریان مجاز در کانال‌های منبع زمینی و f) نیازهای زیربنایی ساختمان‌ها

خاک روی محل‌های قرضی بالقوه در فاصله متحرک (کشنده ) اقتصادی، بایستی برای تعیین طبیعت خاک در دسترس برای ساختن خاکریزها، مورد مطالعه قرار گیرد. خاکریزهای لازم برای مزرعه بایستی با خاک‌های چسبانکی ساخته شوند که دارای انعطاف پذیری کافی باشد (در کل با شاخص انعطاف پذیری تعیین می‌شود – مقیاس تعامل بین آب و اجزای انعطاف پذیر چسبناک خاک)، برای مثال خاکی با شاخص انعطاف پذیری بالای 15% چنین خاک‌هایی باید از نظر پایداری نسبت به تغییرات طولانی مدت در نفوذ پذیری که حاصل فاکتورهای جوی مثل افزایش تراکم و چگالی پایدار یا تراکم و تجمع ذرات می‌باشند، مورد بررسی قرار گیرند. خساراتی که احتمالاً به خاطر نشست کم و تراوش اتفاق می‌افتد باید با استفاده از روشهای استاندارد، تعیین شوند. برای تخمین خسارات طولانی مدت به خاطر نشست، در نظر گرفتن محتوای رسوبی منبع آب، که در طول فاسد شدن آشغال‌ها و باقی مانده مواد،زباله‌های آبگیر، رشد جلبک‌ها و ... باعث آب بندی طبیعی یا تجمع در یک دوره زمانی می‌شوند، ضرورت دارد.

در حالیکه پایداری خاکریز می‌تواند بوسیله روشهای استاندارد مکانیک خاک، تعیین شود، ارزیابی راندمان طولانی مدت احتمالی ساختارها و تشکیلات، مشکل تر است. به خاطر اندازه نسبتاً کوچک و تجربه زهکشی و پر شدن مکرر، امکان خشک شدن کل خاکریزهای مزارع، ایجاد ترک و شکاف و توسعه آن و وارد شدن آب به داخل خاکریز در زمان بارش باران یا پر شدن آبگیر، بیشتر است. پس خاک متورم می‌شود، ولی اندازه این تورم در هر نقطه خاصی تنها به پتانسیل تورم خاک بستگی نخواهد داشت بلکه به اندازه فشار محدود کننده اطراف، بخصوص توده‌ها خاک فشرده، نیز بستگی دارد. خشک شدن و مرطوب شدن مکرر، و بنابراین چروک شدن و باد کردن، باعث توزیع تراکم پایداری می‌شود که تراکم‌های بیشتر در بخش درونی مقطع عرضی بوجود می‌آیند.

Szilvassy (1984) اثرات معکوس خشک شدن و مرطوب شدن مجدد آبگیرهای ماهی (برکه‌های ماهی) را شرح می‌دهد. ترک‌ها و شکاف‌های ایجاد شده بوسیله خشک شدن، ورود آب به داخل بدنه خاکریز را تسهیل می‌کند. ظاهر ترک اشباع شده است و رطوبت به داخل آن، بوسیله پدیده موئینگی، نفوذ می‌کند. بخشهای اشباع شده تقریباً نسبت به هوا غیر قابل نفوذ شده و هوا در منافذ تحت فشار موئینگی و نیز فشار هیدرواستاتیک بخشهای زیر آب، قرار می‌گیرد. این فشار روی هوای محدود شده، منجر به خرد شدن سنگ‌ها، میعان ناگهانی شیب‌های حفاظت نشده، می‌گردد. اگر آب از میان ترک‌ها جریان باید، خاک در حال میعان، با سرعت بیشتری شسته شده و باعث بوجود آمدن آبگذر یا فرسایش تونل می‌شود، که اغلب باعث از بین رفتن خاکریزهای کوچک می‌گردد. در کنار جستجوی دقیق لایه سطحی منطقه‌ای که برکه‌ها و کانال‌های منبع آب طراحی می‌شوند، خاک‌های اطراف دنباله کانال نیز باید از نظر ویژگیهای هیدرولیک، برای تخمین شیب‌ها و سرعت مجاز جریان آب در کانال، مورد بررسی قرار گیرند، توالی طبقات خاک به سمت اولین لایه غیر قابل نفوذ، باید تا آنجا که ممکن است به دقت، تعیین شود. اگر خاک تا حداقل 6/0 متر زیر عمیق تر از کف در آبگیرها یا کانالهای زهکشی غیر قابل نفوذ باشد، جستجو و بررسی بیشتری ممکن است لازم نباشد. از نظر مشکلات بدست آوردن نمونه‌های خاک کاملاً دست نخورده، برای تست‌های آزمایشگاهی، مطالعات نفود پذیری زمین،  در کنار هر چاه گمانه اکتشافی بوسیله روش تراوشی و نفوذی، توصیه می‌شوند. ساختمان‌ها و سایر تشکیلات روی محل پرورش ماهی، در کل کوچک هستند و بنابراین بارهای عملگر روی زیر بنا، احتمالا زیاد نیستند. در مواردی که در آنها، این ساختارها باید روی محل‌هایی که به تازگی پر شده‌اند ساخته شوند، باید مراقب خاصی برای اجتناب از آسیب حاصل از نشست خاک بیشتر، داشت. روشهای تحقیق استانداردی که توسط مهندسین ساختمان استفاده می‌شوند باید به کار روند.

در حالیکه، اهمیت مطالعات دقیق خاک در طراحی استخرهای پرورش، انکار نمی‌شود، ولی باید به خاطر داشت که تست‌های آزمایشگاهی برای تعیین مقدار قدرت خاک، هزینه بردار هستند. حتی زمانیکه انجام می‌شوند، مهندس باید از این نتیجه برای تصمیم گیری راجع به استفاده از آن برای نوع تشکیلاتی که در مزارع آبگیر، همراه با خاکریزها و سدهای کم، ساخته می‌شوند، استفاده کند. به همین خاطر، در کشورهایی مثل مجارستان، مهندسین پرورش آبی از دستورالعمل‌های تجربی خاص بر اساس تجربه محلی، برای ساخت خاکریزها، میل شکن‌ها و سدهای کمتر از m3 و نگهداری کمتر از 3 میلیون متر مکعب آب، استفاده می‌کند.

ویژگیهای خاک‌ های ساحلی، بخصوص مانگروها، قبلا در فصل مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌اند. وجود تعداد زیادی مواد آلی در خاک، بخصوص ریشه‌های مانگرو، یک مشکل خاص طرح و ساخت آبگیر در مناطق ساحلی است. نظرات زیادی راجع به حفاری نکردن بسترهای استخر (آبگیر) دست نخورده و بسته به انبوه شدن و رسوب تر نشست‌های آورده شده با آب جزر و مدی، ساختن یک لایه رویی ضخیم روی بستر، برای کاهش مشکلات خاک اسیدی، وجود دارند. در آن مورد، خاکی که برای ساخت خاکریز استفاده می‌شود باید از خارج از محدوده آبگیر بدست آمد. اگر وسایل مکانیکی ساخت و ساز آماده شده باشند، خاک چسبنده لازم باید به کمک دستگاههای حفاری یا تجهیزات مشابه تهیه شود. اگر وسایل دستی ساخت و ساز، مورد استفاده قرار می‌گیرند، امکان خاکبرداری به صورت بلوک و انتقال دادن آن بلوک‌ها به بارکش‌ها یا قایق‌های کف سطح، در جزر و مدهای بلند، به محل آبگیر، وجود دارد. در کنار هزینه‌ها قابل مقایسه، زمان ساخت و ساز نیز باید در تصمیم گیری، وارد شود.

منبع آب

در مناطق مستعد سیل، داده‌های راجع به طراحی سیل‌ها و تخلیه‌ها، لازم هستند. آژانس‌ های کنترل آب می‌توانند در کل مقادیری برای احتمال وقوع سیل، تعیین کند اما در مواردی که چنین ارزش‌ها و مقادیری دردسترس نیستند، پیشنهاد شده ک 1% احتمال وقوع سیل (یعنی یکبار در صد سال) باید به عنوان نقشه یا طرح سیل برای مجری هرز آب یا سرریز یک سد، پذیرفته شود.