ایران در بحران خشکسالی: بیست سال مدیریت ناکارآمد ذخایر آبی چه بر سر ایران آورد؟

سه دانشمند ایرانی با پردازش داده‌های عمومی سطح آب‌های زیرزمینی از ۴۷۸ حوضچه زیرزمینی و ۳۰ حوضه آبریز توانستند تخلیه آب‌های زیرزمینی کشور را محاسبه کنند. عوامل طبیعی و انسانی از سال ۱۳۸۱ تا ۱۳۹۴ که در ذخیره آب‌های زیرزمینی تاثیر داشتند در این محاسبات وارد شدند. تخمین زده می‌شود که در این دوره ۱۴ ساله تقریبا ۷۴ کیلومتر مکعب ذخیره آبی را در کل کشور از دست دادیم، گرچه توزیع این مقدار در زمین‌ها به طور مساوی نیست و تغییرات آبی در هر منطقه متفاوت است.

تاثیرات اضافه برداشت ۷۷ درصدی از منابع آبی از مدت‌ها پیش خود را نشان دادند. افزایش شوری خاک و نشست زمین در سراسر کشور تاثیراتی بودند که از قبل می‌توانستیم مشاهده کنیم. در حالی که خشکسالی نیز نرخ تخلیه منابع آبی را افزایش می‌دهد، دلیل اصلی از بین رفتن منابع زیرزمینی برداشت بی‌رویه انسانی است.

محققان این مقاله اخطار دادند که با ادامه چنین مدیریت ناپایداری در منابع زیرزمینی، در آینده شاهد تاثیرات غیر قابل بازگشتی در محیط زیست کشور خواهیم بود که امنیت آب، غذا و اقتصادی کشور را به خطر می‌اندازد.

آغاز ماجرا

آب‌های زیرزمینی با تامین ۳۶ درصد از آب آشامیدنی و ۴۲ درصد آب کشاورزی جز منابع  اصلی تامین آب شیرین در سراسر دنیا محسوب می‌شوند. در عصر جدید یا «آنتروپوسین» (به معنی عصر انسان)، منابع زیرزمینی به دلیل فعالیت‌های انسانی و مشکلات طبیعی در خطراند. به طور طبیعی، آب‌های زیرزمینی نسبت به هر تغییری در شرایط آب و هوایی و ویژگی‌های زمینی مانند جنس خاک و پوشش گیاهی، بسیار حساس‌اند.

برای مثال، تبخیر آب این منابع با تغییرات اقلیمی و گرم‌تر شدن دمای هوا افزایش می‌یابد. همچنین وجود این منابع با برداشت‌های انسانی برای اهداف اقتصادی اجتماعی نیز به خطر افتاده است. در سال‌های اخیر با افزایش جمعیت انسان، برداشت بیش از حد از آب‌های زیرزمینی نیز افزایش پیدا کرده است.

بر خلاف خطری که منابع زیرزمینی را تهدید می‌کند، این منابع نقش مهمی در امنیت آبی سراسر دنیا ایفا می‌کنند. در حال حاضر یک سوم جمعیت دنیا در کشورهایی زندگی می‌کنند که خشکسالی آن‌ها را تهدید می‌کند. در کشورهای خشک و نیمه خشک آسیایی، خاورمیانه، آفریقای شمالی و کشورهای مدیترانه‌ای، آب‌های زیرزمینی تنها منابع آبی آن‌ها هستند و آب‌های سطحی این مناطق با تغییرات فصلی از بین می‌روند و حتی در بعضی مناطق منبع آب سطی وجود ندارد.

اکثر آب این کشورها در تولید محصولات غذایی متمرکز شده است به طوری که در خاورمیانه ۸۵ درصد از منابع آبی به آبیاری زمین‌های کشاورزی اختصاص داده می‌شود. به همین دلیل ذخیره آب‌های زیرزمینی و امنیت غذایی این کشورها شدیدا به یکدیگر وابسته‌اند و حتی با امنیت ملی و منطقه‌ای آن‌ها نیز گره خورده‌‌اند.

با گرم‌تر شدن زمین، افزایش جمعیت و کاهش آب‌های سطحی، ذخایر زیرزمینی در مرحله بحرانی‌تری قرار می‌گیرند که ممکن است در آینده رقابتی بر سر تنها ذخایر باقی‌مانده آب به وجود آید.

گرچه مدیریت دقیق منابع زیرزمینی امری ضروری برای مدیریت مفید است، این امر در کشورهای در حال پیشرفت کاملا نادیده گرفته می‌شود که دلیل آن، شناخت کم مدیران از تاثیر فعالیت‌های انسانی روی ذخایر آب‌های زیرزمینی است.

داده‌های ماهواره «گریس» (Gravity Recovery and Climate Experiment – GRACE) فرصت بزرگی برای مطالعه تغییرات آب‌های زیرزمینی است، اگرچه هنوز هم مدیریت محلی این منابع اهمیت بیشتری دارد.

ایران کشوری است که در آن خشکسالی طبیعی، پیشرفت سریع اقتصادی-اجتماعی، افزایش مصرف آب (به خصوص در بخش کشاورزی) و مدیریت ناپایدار منابع زمینی و آبی همزمان در حال رخ دادن است.

این سه دانشمند ایرانی اخیرا با داده‌های منتشر شده در وزارت نیرو، سطح ذخایر آب زیرزمینی کل کشور را بررسی کردند. ویژگی خاص این مقاله، محاسبه تغییرات ذخایر آب زیرزمینی و بررسی عوامل طبیعی و انسانی است که باعث تغییرات بیش از حد در سطح این ذخایر شده‌اند. نتایج این مقاله، حقایقی درباره علل تخلیه منابع زیرزمینی و تاثیرات احتمالی آن روی بحران آب، خاک و محیط زیست را در سطح کشور نشان می دهد.

نتایج

بر اساس داده‌های متوسط سطح آب حوضچه‌های زیرزمینی، ایران در بازه سال‌های ۱۳۸۱ تا ۱۳۹۶ حدود ۷۴ کیلومتر مکعب آب از دست داده است. این مقدار ۱.۶ برابر آب دریاچه ارومیه در سال ۱۳۷۵ است. البته در این بازه زمانی، سطح آب تعداد کمی از حوضچه‌های زیرزمینی نیز افزایش پیدا کرده است، اما اکثر ذخایر زیرزمینی شاهد کاهش ۲۰ تا ۲۶۰۰ درصدی بودند.

بیشترین مقدار کاهش آب متعلق به حوضه دریاچه نمک بود که حدود ۲۶ درصد از جمعیت ایران را شامل می‌شود. در این ۱۴ سال، حدود ۲۰ کیلومتر مکعب از آب این منطقه از بین رفت. این مقدار برابر با ۸۱ درصد کل کاهش منابع آبی در بزرگترین خشکسالی ایالات متحده آمریکا در سال ۱۳۵۵ است.

بیشترین نسبت کاهش آب در این بازه در حوضه تشک بختگان دیده شد (تقریبا ۲۶۰۰ درصد) که حدود ۳.۵ درصد جمعیت ایران در این ناحیه زندگی می‌کنند. کمترین مقدار کاهش (۰.۰۱ کیلومتر مکعب) و کمترین نسبت کاهش (حدود ۲۰ درصد) برای حوضه هراز-قره سو تخمین زده شد که تقریبا ۴ درصد جمعیت ایران در آن ساکن هستند.

در مقیاس کشوری، کل منابع آبی سالانه در حدود ۵.۲۵ کیلومتر مکعب در این بازه ۱۴ ساله کاهش یافتند که رشد ۱۷۵۲ درصدی داشته است. این مقدار حدود ۹۲ درصد از کل کاهش سطح منابع آبی ایالات متحده در بین سال‌های ۱۳۴۹ تا ۱۳۸۶ است.

طبق این مقاله به نظر می‌رسد که کاهش سطح آب در مناطق پر جمعیت مانند غرب، جنوب غرب و شمال شرق ایران بیشتر است. همچنین در این مناطق، بزرگترین زمین‌های کشاورزی گندم و جو ایران وجود دارد که به آبیاری بیشتری نیاز دارند.

برای مثال، حوضه کرخه که ۹ درصد کل زمین‌های کشاورزی ایران در آن وجود دارد و تولید کننده ۱۱ درصد از کل گندم ایران است، در این ۱۴ سال ۱.۰۸ کیلومتر مکعب از منابع آبی خود را از دست داده است. علاوه بر این، حوضه آبریز کارون که یکی از حوضه‌های اصلی داخلی و آبیاری است، طی این ۱۴ سال حدود ۰.۹۱ کیلومتر مکعب آب از دست داد. با در نظر گرفتن کاهش ذخایر زیرزمینی و کمبود منابع آبی سطحی در هر این دو حوضه، خطرات بزرگی این نواحی را تهدید می‌کند.

تغییرات ذخایر زیرزمینی با رابطه بین اقلیم و فعالیت‌های انسانی مشخص می‌شود. در مقیاس کشوری مشاهده شد که تغییرات ذخایر زیرزمینی با آب‌های سطحی رابطه مستقیم دارد و با کاهش منابع سطحی، نرخ بازیابی منابع زیرزمینی نیز کاهش می‌یابد.

برای مثال، در خشکسالی شدید ۱۳۸۶ حدود ۲۰ درصد از منابع سطحی (P-E) از دست رفت که منجر به کاهش ۱۰ درصدی نرخ بازیابی منابع زیرزمینی شد و در نهایت ۴۰ درصد از کل منابع زیرزمینی نسبت به سال گذشته از دست رفت.

اگر مقیاس را کوچکتر کنیم، تاثیر برداشت آب از حوضه‌های آبریز بیشتر مشخص می‌شود. عوامل اقلیمی و ذخایر آبی سطحی که با شاخص استاندارد بارش (SPI) مشخص می‌شوند نقش پر رنگ‌تری ایفا می‌کنند. گرچه با توجه به نمودار زیر، تنها حوضه‌های آبریز کمی تحت تاثیر شاخص استاندارد بارش و ذخایر سطحی آب قرار گرفتند؛ اما اکثر این منابع تحت تاثیر عوامل طبیعی (R) و انسانی (H_in) بازیابی شدند.

در ادامه، تغییرات ذخایر زیرزمینی (ds/dt) شدیدا به برداشت انسانی (H _out) بستگی داشت که این مقدار ۷۰ درصد از کاهش منابع را تشکیل می‌داد. بنابراین، کاهش بازیابی منابع طبیعی و افزایش برداشت‌های بی رویه انسانی دو علت اصلی از بین رفتن ذخایر آبی زیرزمینی هستند.

نگاه عمیق‌تر

ایران از اوایل قرن بیست و یکم در شرایط بحرانی خشکسالی بوده که منجر به از بین رفتن دریاچه‌ها و تالاب‌ها شده است. همانطور که نشان داده شد، این خشکسالی‌ها با فعالیت‌های انسانی به وجود آمده‌اند که نمونه‌ای مثال زدنی از تاثیرات انسان بر محیط زیست است و نشان دهنده مدیریتی سلطه جو، کوته بین و ناپایدار در ذخایر زمینی و آبی کشور است.

در اینجا، خشکسالی انسانی با برداشت بیش از حد از ذخایر آبی نسبت به چاه‌های جدید به وجود آمد. تعداد چاه‌های ثبت شده از ۴۶۰ هزار به ۷۹۴ هزار در بازه سال ۱۳۸۱-۱۳۹۴ رسید. نرخ افزایش این منابع از ۱.۹ درصد در حوضه ابرقو تا ۳۵۰ درصد در حوضه هامون متغیر است.

برخلاف افزایش تعداد چاه‌ها، برداشت آب در ۲۵ حوضه از ۳۰ حوضه آبریز موجود کاهش یافت، اما این کاهش نشان دهنده بهره برداری بیش از حد از چاه‌ها و عدم وجود آب برای استخراج است و نشانه قانون گذاری برای برداشت آب نیست. در این مقاله برای تصور این مقدار، نسبت برداشت‌های انسانی با کل جریان خروجی از هر حوضه آبریز محاسبه شد..

این جریان خروجی شامل تمامی عوامل تاثیر گذار در کاهش یک حوضه آبریز می‌شود. طبق محاسبات، جریان خروجی انسانی (هنجار شده) در ۲۳ حوضه از ۳۰ حوضه آبریز موجود افزایش یافته است. در طول این بازه زمانی ۱۴ ساله، در مقیاس کشوری جریان خروجی انسانی ۹۰ درصد کل جریان خروجی از یک حوضه آبریز بود که نشان دهنده برداشت بی رویه انسانی از حوضه‌های آبریز است.

افزایش جریان خروجی انسانی و کاهش مقدار برداشتی از منابع آبی در طول این بازه زمانی نشان می‌دهد که آب موجود در ذخایر زیرزمینی به نقطه‌ای بحرانی رسید که برداشت از آن‌ها با محدودیت و کمبود آب موجود رو به رو شد. جریان خروجی کل در اکثر حوضه‌های ایران، به خصوص در مناطق پر جمعیت، بر خلاف نیاز شدید به آب کاهش یافت.

ممکن است ترسالی دوره ۱۳۹۸-۱۳۹۹ به پر شدن منابع آبی کمک کرده باشد،‌ اما در بررسی‌های این دانشمندان نشان داده شد که تخلیه ذخایر زیرزمینی بسیار زودتر از پر شدن آن‌ها اتفاق می‌افتد. در این دوره ۱۴ ساله، از ۱۲ حوضه از ۳۰ حوضه آبریز، بدون هیچ استراحتی برای بازیابی، مرتبا برداشت می‌شد.

چنین حوضه‌هایی بیشتر در مناطق کشاورزی ایران هستند که به آبیاری نیاز دارند. بین سال‌های ۱۳۸۴-۱۳۸۹ کل مناطق کشاورزی ایران ۸.۸۵ میلیون هکتار بود که ۶۲ درصد آن با آب‌های زیرزمینی آبیاری می‌شد.

به علاوه، در طول بازه تحقیق، کل مناطق کشاورزی ایران ۱۶ درصد افزایش یافت. بعد از خشکسالی ۱۳۸۹ زمین‌های کشاورزی غلات (گندم و جو) از بین رفت و از سال ۱۳۹۰ تا کنون، بر خلاف تمام شدن ذخایر زیرزمینی، در حال بازیابی هستند. از بین رفتن این زمین‌ها به دلیل افزایش تعداد چاه‌ها و افزایش برداشت از منابع اتفاق افتاد که فشار بیشتری به منابع زیرزمینی وارد کرد.

ایران از مدت‌ها پیش در توزیع آب در شبکه به خصوص بخش کشاورزی ناکارآمد بوده است. توجه به تولیدات غذایی بدون توجه به آبیاری درست زمین‌های کشاورزی مهم‌ترین دلیل برداشت بیش از حد از منابع زیرزمینی ایران است. در اینجا، افزایش برداشت انسانی نسبت به پر شدن منابع آبی، یکی از دلایلی است که باعث خشک شدن حوضه‌های آبریز شده است.

در این دوره زمانی، برداشت بی رویه به قدری افزایش یافت که حوضه‌های آبریز حتی در ترسالی‌ها نیز نتوانستند کاملا بازیابی شوند و حالا ۷۶ درصد از حوضه‌های آبریز ایران در شرایط بحرانی قرار دارد. اگر این شرایط تغییری نکند می‌تواند منجر به مشکلات اساسی شود که امنیت زیست محیطی و اقتصادی اجتماعی ایران را به طور کلی به خطر بیاندازد.

از آنجایی که بیش از ۹۰ درصد برداشت این ذخایر برای آبیاری صورت می‌گیرد، امینت غذایی ایران اولین قربانی این اتفاق خواهد بود. ۷۱ درصد از جمعیت ایران در مناطقی زندگی می‌کنند که شرایط بحرانی آب آن‌ها را تهدید می‌کند. حتی در حوضه‌هایی که اکنون در شرایط بحرانی نیستند، برداشت آب برای کشاورزی روز به روز افزایش می‌یابد. اگر تعداد چاه‌های این حوضه‌ها، زمین‌های کشاورزی و برداشت از آن‌ها افزایش یابد، چنین خطرهایی این حوضه‌های آبریز را نیز تهدید می‌کند.

خشک شدن  ذخایر آب زیرزمینی می‌تواند به سایر بخش‌های محیط زیست آسیب جدی وارد کند که یکی از آن‌ها، افزایش شوری خاک و آب زیرزمینی است. بررسی رسانایی الکتریکی آب (EC) یکی از روش‌هایی است که با آن می‌توان کیفیت آب و میزان شوری آن را برای آبیاری و آب شرب تعیین کرد.

در این بازه ۱۴ ساله، مقدار EC آب سراسر کشور با نرخ ثابتی افزایش یافت و شاهد افزایش شوری آب بین ۱.۵ تا ۱۸۳ درصد در حوضه‌های آبریز، بسته به حجم آب منطقه، بودیم. شوری آب شدیدا روی حاصلخیزی خاک منطقه تاثیر می‌گذارد و می‌تواند تاثیرات فاجعه باری روی تولید محصولات غذایی مهم ایران بگذارد و امنیت بلند مدت غذایی را به خطر بیاندازد.

چنین پدیده‌ای در مناطق استراتژیک ایران در حال رخ دادن است و برای مهار این خطر نیاز به اقدامات فوری از سوی مدیران ایران است. برای مثال، حوضه آبریز کرخه که مهم‌ترین حوضه‌های تولید غذایی ایران است، افزایش ۸۵ درصدی رد EC را در طول این ۱۴ سال مشاهده کرد.

علاوه بر این، حوضه کارون که شاهد افزایش ۱۸۳ درصدی در EC بود، آب ۱۶ شهر و روستاهای زیادی را در این منطقه تامین می‌کند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که در ۱۸ حوضه از ۳۰ حوضه آبریز ایران، افزایش EC با کاهش ذخیره آب زیرزمینی رابطه مستقیم دارد و همچنین افزایش EC شدیدا وابسته به افزایش برداشت‌های انسانی است.

یکی دیگر از عواقب خشک شدن ذخایر زیرزمینی، فرونشست زمین است. حداقل ۲۵ درصد از جمعیت ایران در مناطقی زندگی می‌کنند که احتمالا زمین آن در سال‌های آتی تا یک متر فروکش می‌کند. داده‌های حوضه آبریز دریاچه نمک و استان‌های غربی ایران نشان می‌دهد که در سال ۱۳۹۸ زمین حدود ۱۸.۹ سانتی‌متر فروکش کرد که بیشترین نرخ نشست زمین تا کنون است.

چنین نشست‌های بزرگی می‌تواند مسیرهای سطحی و زیرزمینی آب را مسدود کند و منجر به از بین رفتن ظرفیت آبخوان‌ها شود. باید بدانیم که در شهرهای بزرگی مثل تهران - که پر جمعیت‌ترین شهر آسیای غربی است – نرخ فرونشست زمین بیشتر از مناطق دیگر ایران است.

این شهر روی صفحه‌های تکتونیکی فعال قرار دارد به همین دلیل خطرات بیشتری آن را تهدید می‌کند. اگر پایداری خاک تهران با خشک شدن ذخایر زیرزمینی از بین برود و فعالیت بزرگی در صفحه‌های تکتونیکی آن ایجاد شود، می تواند منجر به یک فاجعه انسانی شود.