تعیین حقابه زیست محیطی تالاب میانکاله

علوم و تکنولوژی محیط زیست ، دوره شانزدهم، شماره دو ،  تابستان 93

تعیین حقابه زیست محیطی تالاب میانکاله

سارا تقوی کلجاهی[1]^*

staghavi62@yahoo.com

برهان ریاضی[2]

لعبت تقوی³

چکیده

زمینه و هدف:

تالاب بین المللی میانکاله واقع در استان مازندران، از نظر مدیریت منابع آب و نیز حفظ اکوسیستم های منحصربفرد و تنوع زیستی دارای اهمیت بالایی است. در این مطالعه به تعیین نیازآب زیست محیطی آن پرداخته شده است.

روش بررسی:

دو منبع مهم تغذیه تالاب میانکاله در حوضه بالادست آن شامل رودخانه های سیاه آب و غاز محله جهت تعیین نیاز آب زیست محیطی انتخاب شدند. در ابتدا با استفاده از روش منحنی تداوم جریان (روش هیدرولوژیکی)، جریان زیست محیطی رودخانه های مذکور تعیین گردید. سپس با استفاده از روش جامع به بررسی فراوانی جمعیت گونه های پرندگان آبزی و کنارآبزی و میزان وابستگی آنها به آب پرداخته شد. از تلفیق این دو روش نیاز آب زیست محیطی تالاب در محل ورودی رودخانه های تغذیه کننده آن برآورد شد.

یافته ها:

 نتایج به دست آمده نشان می دهد حداقل دبی ورودی از رودخانه های سیاه آب و غاز محله به تالاب میانکاله با استفاده از روش منحنی تداوم جریان، به ترتیب 0.578 و 0.054 مترمکعب بر ثانیه باید باشد. همچنین با در نظر گرفتن پرندگان آبزی و کنارآبزی در روش جامع، حداقل دبی جریان ورودی به تالاب، از رودخانه سیاه آب 2.163 مترمکعب بر ثانیه و از رودخانه غاز محله 0.099 مترمکعب بر ثانیه می باشد.

نتیجه گیری:

با تامین حداقل دبی ورودی رودخانه های سیاه آب و غاز محله به تالاب میانکاله، می توان تالاب را در شرایط مناسب (Q75) نگه داشت. همچنین درمناطق مذکور با تامین حداقل دبی ورودی به ترتیب به میزان 0.325 و 0.015 مترمکعب بر ثانیه تالاب در شرایط نسبتاً مناسب (Q90) حفظ می شود.

واژه های کلیدی: نیاز آب زیست محیطی، روش ترکیبی، منحنی تداوم جریان، فراوانی پرندگان آبزی و کنارآبزی.

مقدمه

تالاب ها از مهم ترین اکوسیستم های آبی به  شمار می روند که نقش بسزایی در تعدیل کمیت و کیفیت آب، فراهم کردن موقعیت های اقتصادی و توریستی، تامین آب شرب و معاش مردم بومی و.... دارند (1). تقاضای روزافزون برای مصرف آب در بخش های مختلف، اهمیت و حساسیت مدیریت منابع آب را افزایش داده است. در این بین ایجاد و نگه داری رژیم مناسب آب و نیز بهره برداری خردمندانه از اکوسیستم های تالابی به گونه ای که کارکردها و ارزش های آن ها حفظ شود، به عنوان مهم ترین موضوع مدیریتی تالاب ها مطرح است (2). برای حفظ کارکرد طبیعی تالاب و تضمین سلامت بلندمدت آن لازم است مقدار آبی را که نزدیک به رژیم طبیعی آن است، تعیین نموده و به آن اختصاص دهیم، که نیاز آب زیست محیطی (حقابه) نامیده می شود (3، 4).

مطالعات نیاز آب زیست محیطی در ایالات متحده و همزمان با روشن شدن اثرات منفی سدسازی بر اکوسیستم های آبی، توسط سرویس حیات وحش آمریکا از 1940 تا 1970 در این کشور انجام گردید (5 ، 6). در سال های اخیر بحث انجام مطالعات تعیین نیاز آب زیست محیطی در کشور ایران نیز به عنوان یک ضرورت مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان نمونه در راهبردهای توسعه بلند مدت منابع آب کشور، در کنار افزایش استحصال از منابع آب سطحی در 20 سال آینده به تامین حداقل نیاز محیط های طبیعی آبی به صورت پایدار اشاره شده است (7، 8).

با توجه به عدم مطالعات کافی در زمینه نیاز آب زیست محیطی تالاب ها، ضرورت مدیریت منابع آب در ایران و همچنین حفظ و اصلاح زیستگاه های تالابی و تنوع زیستی آن ها، مطالعه مذکور گامی در جهت این گونه مطالعات کاربردی است. هدف اصلی این تحقیق، جمع آوری و تحلیل اطلاعات اقلیمی و هیدرولوژی بخشی از تالاب میانکاله و نیز تحلیل اطلاعات گونه های پرندگان آبزی و کنارآبزی در این محدوده است. در این مطالعه با استفاده از روش های هیدرولوژیکی و جامع به تعیین  آب مورد نیاز (حقابه زیست محیطی) برای حفظ حیات بخشی از این تالاب پرداخته شده است.

روش بررسی

معرفی منطقه مورد مطالعه

پناهگاه حیات وحش میانکاله شامل بخش آبی به نام تالاب میانکاله و محیط خشکی به نام شبه جزیره میانکاله با وسعت 68880 هکتار است. این پناهگاه حیات وحش در منتهی الیه جنوب شرقی کرانه دریای خزر و درمختصات جغرافیایی ^◦53، 24‛،  تا ^◦54، 2‛، طول شرقی و ^◦36، ‛46، تا 36^◦، ‛57،  عرض شمالی واقع شده است (13). شکل 1 موقعیت آن را در کشور ایران نشان می دهد.

شکل 1- موقعیت تالاب میانکاله

تالاب میانکاله از نظر هیدرولوژیک تحت تاثیر دریای خزر و حوزه های آبخیز بالادست این تالاب است. سیستم رودخانه ای که تالاب میانکاله را تغذیه می کند شامل دو بخش است. اول رودخانه های کوچک ساحلی که در غرب کردکوی قرار دارند. مهم ترین آن ها رودخانه غاز محله می باشد. دوم رودخانه سیاه آب( قره سو)، که از بخش شرقی تالاب وارد می شود (شکل1). از نظر آب و هوایی تالاب میانکاله عمدتا تحت تاثیر دریای خزر است. میانگین بارندگی سالانه آن حدود 560 میلی متر می باشد. میانگین دمای سالانه آن حدود 17.2 درجه سانتی گراد است که دوره یخبندان یا خشکسالی در آن مشهود نمی باشد (14).

روش کار

به منظور تعیین نیازآب زیست محیطی اکوسیستم های آبی، چهار روش اصلی (هیدرولوژیکی، هیدرولیکی، شبیه سازی زیستگاه، جامع) مورد استفاده قرار می گیرد. اما با توجه به محدودیت های داده ای، زمانی و فنی میتوان از روش های ترکیبی استفاده کرد. در این دسته از روش ها چندین ویژگی از چهار روش اصلی تعیین جریان زیست محیطی در قالب یک روش با هم ترکیب می شوند. میزان داده ها، جنبه های اکولوژیکی به کار رفته، استفاده از نظرات کارشناسی و سایر منابع مورد نیز در محدوده وسیعی تغییر می کند. در این تحقیق با توجه به محدودیت هایی که در بالا اشاره شد از یک روش ترکیبی استفاده شده است.

به منظور تعیین حقابه زیست محیطی تالاب میانکاله، ابتدا منابع آب سطحی منطقه از نظر حجم آب ورودی به تالاب مورد بررسی قرار گرفت. رودخانه هایی که بیشترین حجم آب ورودی به تالاب را دارا هستند، شناسایی شدند. از این بین رودخانه سیاه آب حدود 52% آب ورودی به تالاب را تامین می کند و حداکثر آبدهی آن 3.96 مترمکعب بر ثانیه است. از میان سایر رودخانه ها که حجم آب ورودی کمتری به این تالاب دارند، رودخانه غاز محله با حداکثر حجم آبدهی 0.32 مترمکعب بر ثانیه، برای این مطالعه انتخاب شد. این دو رودخانه تاثیر به سزایی در کیفیت آب و اکولوژی گونه های گیاهی و جانوری تالاب در ناحیه ساحلی هم جوار با این رودخانه ها دارند.

منحنی های تداوم جریان سالانه

برای تعیین مقادیر جریان زیست محیطی در محل ورودی دو رودخانه اصلی تغذیه کننده تالاب، از رسم منحنی های تداوم جریان سالیانه بر اساس دبی متوسط ماهیانه آن ها استفاده شد. اطلاعات مرتبط با این دو رودخانه شامل دبی متوسط ماهانه و سالانه جریان در دوره های طولانی مدت تاریخی از دو ایستگاه هیدرومتری سیاه آب و پل غاز محله به دست آمد. از داده های کلیه سال های ی که دارای آمار کامل می باشد برای تعیین منحنی تداوم جریان استفاده شد. بنابراین 38 سال آماری برای رودخانه سیاه آب و 32 سال آماری برای رودخانه غاز محله مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از داده های جریان ماهانه، منحنی های تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه ها و در هر سال آماری ترسیم شد. برای هر ایستگاه و در هر سال آماری، مقادیر دبی ماهانه جریان، به صورت متوالی و از کم به زیاد مرتب گردید و سپس به هر دبی، درجه ای داده شد. برای کمترین دبی، درجه یک و برای بیشترین دبی درجه 12 (12 ماه سال) درنظر گرفته شد. با استفاده از فرمول 1، درصد زمانی (نماینده درصد اوقاتی که جریان مشخصی،  به اندازه آن و یا بیشتر در رودخانه تداوم داشته است) محاسبه گردید.

درصدزمانی= (12/ هر درجه)* 100           (1)

با رسم ستون مربوط به درصد زمانی در مقابل ستون دبی، منحنی تداوم جریان حاصل گردید. با استفاده از این منحنی امکان تخمین درصد اوقاتی که دبی مشخصی در رودخانه جریان داشته است، حاصل شد. بدین ترتیب 38 منحنی برای ایستگاه سیاه آب و 32 منحنی برای ایستگاه پل غاز محله ترسیم شده است. در ایران توصیه ای مبنی بر درصد زمانی مناسب وجود ندارد و در نقاط مختلف جهان از درصد های مختلفی نظیر 50، 75، 90 استفاده می گـردد. استفاده از صدک های 50، 75 و 90 جریان به ترتیب متعلق به جریانات حاکم در شرایط طبیعی یا دست نخورده، مناسب و نسبتاً مناسب جریان می باشند. در این مطالعه صدک های 75 و 90 به دلیل دارا بودن شرایط قابل توجیه، مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه، با محاسبه صدک های 75 و 90 جریان برای کلیه منحنی های تداوم جریان و محاسبه میانگین جریانات محاسبه شده در سال های  آماری موجود برای هر رودخانه، میزان جریان زیست محیطی مورد نیاز در هر رودخانه محاسبه گردید. نتایج کسب شده در صدک 75 برای حفظ تالاب در شرایط مناسب و نتایج حاصل از صدک90  برای شرایط نسبتاً مناسب در نظر گرفته شده است.

منحنی های فراوانی پرندگان و دبی میانگین سالانه

در روش جامع برای  تعیین نیاز آب زیست محیطی نیاز به بررسی اجزای زنده اکوسیستم نیز می باشد (11). منطقه مورد مطالعه از نظر تعداد و تنوع پرندگان دارای اهمیت بسیاری است و زیستگاه مناسبی برای پرندگان بومی و زمستان گذران محسوب می شود. در ضمن آمار و اطلاعات لازم در مورد جمعیت گونه های پرندگان در این تالاب وجود دارد. بنابراین برای تعیین نیاز آب زیست محیطی در دهانه ورودی این دو رودخانه به تالاب، از جمعیت های پرندگان آبزی و کناز آبزی (اجزای زنده) و همچنین دبی جریان ورودی (اجزای غیر زنده) استفاده شده است.  تعداد پرندگان تحت تاثیر میزان بارندگی و دبی آب ورودی به تالاب قرار دارد. البته عوامل دیگری همچون سرما، امنیت منطقه و... نیز در فراوانی پرندگان موثر هستند. اما مناسب بودن شرایط زیستگاه با اهمیت ترین فاکتور برای گونه هاست. میزان دبی در فراهم آوردن موادغذایی که از بالادست حمل میشوند، ایجاد فضای مناسب برای رشد گیاهان مورد تغذیه پرندگان و ایجاد pH مناسب برای زیست آنها موثر است. قابل توجه است که در این بین پرندگان حمایت شده وجود دارند. بنابراین با تامین حداقل جریان برای حفظ گونه های پرندگان می توان حداقل نیاز آبی تالاب را فراهم کرده و آن را در شرایط مناسب حفظ کرد.

آمار سرشماری های پرندگان آبزی و کنارآبزی در ورودی دو رودخانه مذکور به تالاب، مورد بررسی قرار گرفت. اطلاعات مربوط به جمعیت گونه های پرندگان آبزی و کنارآبزی از گزارش های سرشماری سازمان حفاظت محیط زیست به دست آمد. ارتباط بین تغییرات جمعیت پرندگان و تغییرات دبی میانگین تالاب مورد بررسی قرار گرفت. و منحنی آن ترسیم گردید. در نهایت بر اساس رژیم تاریخی جریان که از روی منحنی تداوم جریان محاسبه شد، نیاز آب زیست محیطی لازم برای حمایت از پرندگان آبزی و کنارآبزی در این بخش از تالاب برآورد شد.

یافته ها

تحلیل منحنی های تداوم جریان

برای تعیین مقادیر جریان زیست محیطی از رسم منحنی های تداوم جریان سالیانه بر اساس دبی متوسط ماهیانه (38 منحنی برای ایستگاه قره سو و 32 منحنی برای ایستگاه غاز محله) استفاده گردید. نتایج کسب شده در صدک 75 برای حفظ تالاب در شرایط مناسب و نتایج حاصل از صدک90  برای شرایط نسبتاً مناسب استفاده می شود، با توجه به اهداف مدیریتی و کاربری های موجود در منطقه می توان از این نتایج استفاده کرد. نتایج به دست آمده به در جدول1، بیان شده است.

جدول 1- دبی توصیه شده برای ایستگاه های سیاه اب و غاز محله  توسط FDC سالانه

نتایج به دست آمده با آمار دبی ورودی 5 سال اخیر مورد مقایسه قرار گرفت، که نتایج آن در جدول 2 بیان شده است.

جدول 2- مقایسه نتایج منحنی های تداوم جریان با آمار 5 سال اخیر در دو ایستگاه سیاه آب و غاز محله

 (مترمکعب بر ثانیه)

تحلیل منحنــی تغییرات جمعیت پرندگان آبزی و کنارآبزی

نمودارهای تغییرات جمعیت پرندگان آبزی و کنار آبزی و همچنین نمودارهای میانگین دبی سالانه رسم شد، که در نمودارهای 1 تا 4 نشان داده شده اند. مقایسه این منحنی ها بیان می کند که با کاهش دبی جریان ورودی این رودخانه ها به تالاب، جمعیت پرندگان نیز کاهش می یابد و بالعکس.

نمودار1- منحنی تغییرات جمعیت پرندگان آبزی و کنار آبزی در دهانه رودخانه سیاه آب (قطعه)

نمودار2- منحنی تغییرات دبی میانگین سالانه در دهانه رودخانه سیاه آب (مترمکعب بر ثانیه)

نمودار3- منحنی تغییرات جمعیت پرندگان آبزی و کنارآبزی در دهانه رودخانه غاز محله (قطعه)

نمودار4- منحنی تغییرات دبی میانگین سالانه در دهانه رودخانه غاز محله (مترمکعب بر ثانیه)

با توجه به دو نمودار بالا، برای حفاظت از پرندگان آبزی و کنارآبزی و فراهم کردن زیستگاه مناسب برای آنها دبی جریان ورودی به تالاب، از ایستگاه سیاه آب در محدوده 4.773 الی 2.163 مترمکعب بر ثانیه و از ایستگاه غاز محله در محدوده0.111 تا 0.099 مترمکعب بر ثانیه قرار دارد. به این ترتیب با تامین حداقل جریان ورودی با هدف حفظ زیستگاه پرندگان آبزی و کنارآبزی، می توان تالاب را در شرایط مناسب حفظ کرد.

بحث و نتیجه گیری

نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای حفظ تالاب میانکاله در شرایط مناسب ( صدک 75 جریان که در 9 ماه از 12 ماه سال جاری است)، باید در ایستگاه های سیاه آب و غاز محله، میزان حداقل دبی به ترتیب 0.578 و 0.054 مترمکعب بر ثانیه باشد. همچنین برای حفظ شرایط نسبتاً مناسب (صدک 90 جریان که تقریبا 11 ماه از 12 ماه سال را جریان خواهد داشت) حداقل دبی ورودی باید به ترتیب 0.325 و 0.015 مترمکعب بر ثانیه باشد.

مقایسه نتایج به دست آمده با آمار دبی ورودی در 5 سال اخیر نشان می دهد که میزان دبی ایستگاه سیاه آب کمتر از میزانی است که در 75 درصد اوقات سال های گذشته در آن جریان داشته است. کاهش میزان آب ورودی به حدی است که حتی قادر به تامین دبی Q90 نیز نمی باشد. میزان دبی رودخانه غاز محله برای هر دو شرایط مناسب و نسبتاً مناسب نزدیک به صدک 75 و 90 به دست آمده می باشد و از نظر تامین آب ورودی به تالاب مشکلی وجود ندارد.

با این فرض که گونه های گیاهی و جانوری به رژیم قبلی جریان عادت کرده و از این رو سلامتی مجدد اکوسیستم در گرو احیای رژیم تاریخی جریان است و همچنین با توجه به دو نمودار بالا، برای حفاظت از پرندگان آبزی و کنارآبزی و فراهم کردن زیستگاه مناسب برای آن ها دبی جریان ورودی به تالاب، از ایستگاه سیاه آب 163/2 مترمکعب بر ثانیه و از ایستگاه غاز محله 099/0 مترمکعب بر ثانیه است. به این ترتیب با حفظ حداقل جریان برای حفظ زیستگاه پرندگان آبزی و کنارآبزی در شرایط مناسب، فرض بر حفظ و حمایت از اکوسیستم تالاب است.

پیشنهادها:

برای حفظ تالاب میانکاله در شرایط مناسب یا نسبتاً مناسب ارائه الگوی مدیریتی برای رودخانه سیاه آب پیشنهاد می گردد. الگوی کاربری آب در این منطقه باید تغییر کرده و شرایط مناسبی برای زهکشی آب آن به درون تالاب ایجاد شود.

به دلیل ارتباط تالاب میانکاله با دریای خزر تغییرات کیفی آب، نسبت به تغییرات کمی آن بیشتر باید مورد توجه قرار گیرد. احتمال خشک شدن این تالاب به دلیل ارتباط با دریای خزر، بسیار ناچیز می باشد اما تغییراتی که در کیفیت آب به دلیل کاهش ورود جریان از منابع تغذیه کننده این تالاب ایجاد می شود، تاثیر به سزایی در بقای اکوسیستم و گونه های حساس پرندگان آبزی و کنارآبزی خواهد داشت.

منابع

1. Dyson, M. 2003. Flow. The Essentials of Environmental Flows. Gland, Switzerland and Cambridge, UK: IUCN.
2. King .J. 2001. Definition and Implementation of Instream flows. Dams, ecosystem functions and environmental restoration. http://www.dams.org
3. باقرزاده کریمی، مسعود، الزامات تعیین نیاز آب زیست محیطی تالاب ها، کمیته زیست محیطی سدهای بزرگ ایران. 1387.
   1.  Ramsar .2010.Water allocation and management. Ramsar handbooks for the wise use of wetlands, 4 th edition, vol. 10. Ramsar Convention Secretariat, Gland, Switzerland. www.Ramsar.org
   2. نیاکانی، نسیم. تعیین نیازهای زیست محیطی پایین دست سد ها (مطالعه موردی سد البرز و سد شهید رجایی)، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران. 1389. صفحات 80-90و 154-160.
   3. ترابی پلت کله، صدیقه، چالش های پیش روی تخصیص آب به پیکره های آبی از جمله تالاب ها، گروه سیاستگذاری و تخصیص آب و آبفا وزارت نیرو. 1389. شماره 558.
   4. مدبری، سروش. حقابه های زیست محیطی، مشکلات، چالش ها و راهکارها. 1387. www.magiran.org
   5. ببران، صدیقه. جایگاه قانونی حق آبه های زیست محیطی، دفتر مطالعات توسعه پایدار و محیط زیست مرکز تحقیقات استراتژیک مجمع تشخیص مصلحت نظام. 1387. www.magiran.org
      1. IWMI.1999. Definition of Implementation of Instream Flows.
      2. Davis, JA., Froend, RH., Hamilton, DP., Horwitz, P., McComb, AJ., Oldham,CE., 2001. Environmental Water Requirements to Maintain Wetlands of National and International Importance, Environmental Flows Initiative Technical Report Number 1, Commonwealth of Australia, Canberra.
      3. دهزاد، بهروز. راهنمای تعیین آب مورد نیاز اکوسیستم های آبی. دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا. 1390. شماره 557.
         1. Artingtone A.H. 2004, Comparative Evaluation of Environmental Flow Assessment Techniques Review of Methods.
         2. مهندسین مشاور رواناب. طرح جامع منطقه حفاظت شده میانکاله، جلد اول. سازمان حفاظت محیط زیست. 1381
         3. جعفری، حمیدرضا، سعید کریمی و فرناز مداح. محدوده یابی سپرحفاظتی با تجزیه و تحلیل مشخصه های آلاینده به کمک GIS و RS در تالاب میانکاله. 1384. محیط شناسی. شماره 44. 55-64.
            1. Mawhinney. W. A. (2003). Restoring biodiversity in the Gwydir Wetlands through environmental flows.
            2. سیما ، سمیه و تجریشی ، مسعود. برآورد نیاز آب زیست محیطی تالاب شادگان با استفاده از داده های سنجش از دور، پایان نامه کارشناسی ارشد ، دانشگاه صنعتی شریف. 1385. صفحه 45- 51.