به مجموعه عملیاتی که در جهت افزایش آب ورودی (جریان ورودی) به آبخوان (سطح آب زیرزمینی) انجام می شود، تغذیه می گویند. در بیلان (Artificial Recharge) مصنوعی آبهای زیرزمینی عمل تغذیه بصورت طبیعی انجام می شود، لیکن در شرایطی نیاز به تغذیه بیشتر سفره می باشد و این عمل با کمک در تغذیه بیشتر از طرق خاص صورت می پذیرد.عنوان پیوند بیشترین مصرف آب در ایران از طریق برداشت از منابع آب زیرزمینی می باشد.با استناد به آخرین آمار مربوط به سال آبی 87 ـ 86، میزان برداشت از منابع آب زیرزمینی از طریق چاه و قنات در کل کشور بالغ بر 3/56 میلیارد متر مکعب در سال است که قسمت اعظم آن در بخش کشاورزی، آن هم با بازده پایین به مصرف می‌رسد. متأسفانه برداشت غیر اصولی و بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی به همراه حفر چاه‌های غیرمجاز در دشت‌های کشور در دهه‌های گذشته موجب افت شدید کمی و کیفی در این منابع شده است که پیامدهای سوء آن به صورت تخریب کیفی آب زیرزمینی، نشست سطح زمین، افزایش هزینه پمپاژ و گاهی کاهش جریان آب رودخانه‌ها با توجه به تعاملات هیدرولیکی بین آب زیرزمینی و سطحی نمایان شده است. این امر باعث شده است کسری مخزن (بیلان منفی) در آبخوان‌های کشور به بیش از 6 میلیارد مترمکعب در سال برسد. چنین بهره‌برداری بی‌ضابطه‌ای از منابع آب زیرزمینی صدمات و تغییرات جبران‌ناپذیری را به محیط‌زیست وارد کرده است و ادامه این روند یعنی بهره‌برداری بی‌رویه می‌تواند نگرانکننده باشد.عنوان پیوند تغذیه مصنوعی و طرح های تعادل بخشی در جهت تعادل رسیدن آب در سفره های زیر زمینی به اجرا در می آید.

هدفهای تغذیه مصنوعی

تغذیه مصنوعی می تواند با توجه به هدفهای زیر بکار رود:

1- تغییردادن کیفیت آب (هم درجه حرارت آن را تنظیم کرد و همچنین پالایش باکتری ها صورت می گیرد)

2- اضافه کردن و یا ثابت نگه داشتن آب زیرزمینی به عنوان منبع اقتصادی

3- به منظور تنظیم و یکنواخت کردن آب سطحی

4- برای جلوگیری از نفوذ آبهای شور به آبهای شیرین

5- برای کاهش دادن و یا جلوگیری از نشست زمین در اثر برداشت زیاد آب زیرزمینی

6- برای انبارش آب زیرزمینی جهت استفاده در محل و یا صادرکردن آن به مناطق دیگر از طریق آب سطحی

7- استخراج انرژی براثر آب گرم

8- توزیع زیرزمینی آب در یک منطقه برای چاههای حفاری شده

بنابراین در شرایط مختلف ، پروژه های تغذیه مصنوعی نه تنها به عنوان مکانیزم حفاظت از آبهای زیرزمینی را تدارک می بیند، بلکه بعنوان کمک برای حل مساله وجلوگیری از افت آبهای زیرزمینی در سفره ها در اثر استخراج بیش از حد عمل می کند.

شرایط کلی استفاده از تغذیه مصنوعی

بر حسب نوع نیازها ، ویژگیهای جغرافیایی و نحوه استقرار تاسیسات تغذیه و نوع آن طرحهای تغذیه مصنوعی و طرز کار آنها ، بی اندازه متغیر است.

با توجه به اینکه هر سیستم و طرح تغذیه مصنوعی از یک سیستم آبدار ، یک منبع تغذیه و بالاخره تاسیسات مربوطه تشکیل می شود. به خوبی می توان حدس زد که ابعاد این طرحها تا چه اندازه می توانند متغیر باشند که این تغییرات می توانند هم از نظر زمانی و هم از نظر مکانی قابل اندازه گیری باشند.

شرایط هیدرولوژیکی و منبع تغذیه

رژیم آبهای سطحی موجود در منطقه و اختلاف بین رژیم منبع تغذیه و رژیم مورد تقاضا ، عامل مهمی است که باید در رابطه با ظرفیت تنظیم کنندگی مخزن طبیعی و شرایط انتقال آب بین نقاط تغذیه و برداشت در نظر گرفت.

- تیرگی آب: پیش از در نظر گرفتن موارد ذکر شده، باید توجه داشت که آب حاوی مقدار بسیار کمی از مواد معلق می باشد و این در موقعی است که بخواهیم از آب بدون پالایش قبلی استفاده کنیم.

شرایط هیدروژئولوژیکی مخزن آب

وضع سفره ، از نظر آزادبودن یا تحت فشار بودن که از طریق ضریب ذخیره و یا پرشدگی در حجم آب قابل تحرک و نیز در نوع تاسیسات تغذیه تاثیر خواهد گذاشت. ضخامت بخش غیر اشباع قبل از ذخیره سازی در مورد سفره های آزاد این ضخامت به میزان بهره برداری از سفره بستگی دارد.

متدهای تغذیه مصنوعی

متدهای مختلفی برای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی ارائه گردیده است که متداولترین متدها عبارتند از:

1- متد حوضچه ای

در متد حوضچه ای بوسیله خاکریز کردن مرزهای حوضچه و یا خاکبرداری از منطقه مورد نظر ، حوضچه ای را درست کرده و آب را در داخل آن بخش می کنند. که این آبها نباید دارای ذراتی در اندازه لیلت باشند، زیرا باعث کورشدن فضاهای خالی قابل نفوذ می شود.

متد کانالی

عمل بخشی آب در یک کانال طبیعی ، زمان و منطقه تغذیه را در آن افزایش خواهد داد. این شامل مدیریت رودخانه و کانال در قسمت بالا و پایین تاسیسات می باشد. وجود منبع آب در قسمت بالایی رودخانه می تواند مقدار جریان رودخانه را در طی زمان ، منظم کرده، بطوریکه مقدار آن از مقدار ظرفیت جذب در قسمتهای پایینی رودخانه بیشتر نباشد.

متدهای دیگر تغذیه مصنوعی عبارتند از:

1- متد آبراهه و شیاربندی

2- متد سیلابی

3- متد آبیاری

4- متد گودالی

5- متد چاه تغذیه ای

محاسن نسبی آبهای زیرزمینی

1- یک مخزن طبیعی محسوب می شوند و نیاز به سرمایه گذاری ندارند.

2- گستره عظیم وتقریباً نامحدودی دارند و ظرفیت ذخیره بسیار بالایی دارند.

3- هزینه های تملک و اشغال سطح زمین ندارند.

4- تبخیر در آنها انجام نمی‌گیرد یا بسیار کم است.

5- نسبت به نوسانات سالانه و فصلی آسیب پذیری کمتری دارند و منابع مطمئن تری نسبت به آبهای سطحی محسوب می شوند.

6- فرایند پالایش درآن انجام شده و آسیب پذیری کمتری نسبت به آلودگی دارند.

7- پدیده ذخیره آب از سالهای پر آب به کم آب در آنها میسر است و اضافه برداشت از ذخیره ایستاتیک امکان پذیر است.

8- در سالهای خشک امکان بهره گیری از آن به جای منابع آبهای سطحی فراهم است.

آسیب پذیری ، حساسیت و نقاط ضعف آبهای زیرزمینی

1- برداشت آب عمدتاً از طریق پمپاژ (نیازمندی به انرژی) انجام می پذیرد.

2- مدلسازی در آن پیچیده است و کالیبراسیون آن سخت است.

3- از نظرها دور است و تصور درست عمومی در آن وجود ندارد.

4- نوسانات سطح آب باعث مشکلات زمین شناسی از جمله نشست زمین می شود.

5- حرکت جریان درون آن کند است.

6- امکان برداشت غیر مجاز در آن فراهم تر است (حفاظت از منابع مشکل تر است).

علل گرایش به سمت تغذیه مصنوعی

1- توسعه شهرنشینی و گسترش شهرها بسمت سازندهای نفوذپذیر و مخروطهای افکنه و کاهش تغذیه دشتها از طریق نفوذ سیلاب.

2- برداشت و ذخیره سطحی آبهای سطحی و جلوگیری از نفوذ آن.

3- پوشش انهار سنتی و کاهش تغذیه

4- تغییر الگوی آبیاری و روشهای آبیاری تحت فشار و بارانی

5- نشت زمین و متراکم شدن آن

6- افزایش نیاز آبی و کمبود آب و هجوم به سمت استفاده از منابع آبهای زیرزمینی و نتیجتاً اضافه برداشت از آن.

7- هجوم جبهه شور و آلوده شدن آبخوان شیرین.

خلاصه اهداف یک طرح تغذیه مصنوعی

1- کنترل و مهار سیلابها و ذخیره مقدار مازاد آن

2- به تعادل رسانیدن وضعیت آبخوانها در دشتهای با بیلان منفی

3- مقابله با پدیده هجوم آبهای شور

4- حذف آلودگی-های میکروبی و باکتریولوژیک در اثر حرکت در محیطهای متخلخل

5- جلوگیری از پدیده نشت زمین

6- استفاده از پتانسیل مخزن زیرزمینی جهت ذخیره آب مازاد در فصل غیر زراعی

7- حفظ انرژی گرمایی زمین (ژئوترمال)

مشکلات طرح های تغذيه مصنوعی در کشور

نوسانات و عدم تحقق منبع آبی قابل تغذيه

نقص سيستم کنترل و آبگيری

مشکلات بهره برداری، تعمير و نگهداری ( رسوب گذاری سريع و ... )

عدم اشتياق مسئولين جهت اجرای طرح های تغذيه مصنوعی

عدم مشارکت مردم در طرح های مذکور

عدم رويکرد علمی در اين زمينه

روش های معمولی تغذیه مصنوعی

روشهای معمولی تغذیه مصنوعی عبارتند از: حوضچه، شیار یا نهر، غرقاب، گودال یا چاههای تزریقی.

در روش حوضچه‌ای پخش آب به وسیله یک سری برکه‌های کوچک است که با دیواره یا پشته‌های کوچک ساخته شده صورت می‌گرد. پشته‌ها اغلب از خطوط تراز پیروی کرده و به نحوی تنظیم شده‌اند که آب از یک حوضچه به حوضچه دیگر جریان می‌یابد.

در روش شیاری یا نهری جریان آب در امتداد یک سری نهرهای موازی خواهد بود که نزدیک به هم قرار گرفته‌اند.

در روش غرقاب روی سطح زمین را لایه کوچکی از آب فرامی‌گیرد. گودال و محور و چاههای تزریقی به عنوان روشهای تغذیه اساسا در مناطق شهری و مراکز صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. صرف نظر از نوع روش، باید آبی که به زمین تغذیه می‌شود عاری از مواد رسوبی باشد. استفاده از ترکیبی از روشهای متعدد فوق برای هدفهای تغذیه معقولتر است.

در حوضچه‌های تغذیه مصنوعی اغلب نیاز به آن است که گهگاهی لایه‌های رسوبات جمع‌شده را خارج نموده و به جای آن شن ریخته شود. مواد بهساز خاک از قبیل بقایای مواد آلی، علوفه یا مواد شیمیایی، در افزایش میزان نفوذپذیری موثرند. در برخی موارد قبل از آن که بتوان آب را وارد زمین کرد، لازم است برای جلوگیری از انسداد منافذ خاک مواد معلق آن را در حوضچه‌های رسوب ته‌نشین کرد و یا آنکه از داروهای شیمیایی ضد انعقاد یا روشهای کنترل بیولوژیکی استفاده نمود.

کنترل نشت آب

تلفات انتقال آب از کانالها و نهرها را می‌توان به مقدار زیادی به وسیله کاهش یا برطرف کردن نشت آب تقلیل داد. اغلب در کانالهای آبیاری و نهرها، روکشی بتنی قرار می‌دهند. آسفالت، فایبرگلاس، بتن مسلح و روکشهای پلاستیکی نیز در کانالها و مخازن مورد استفاده دارند. برای کاهش تراوش آب در کانالها، مخازن و نهرها؛ مواد شیمیایی ویژه دیگری نیز با موفقیت به کار برده می‌شوند. گروهی از این مواد شیمیایی باعث تورم ذرات خاک و چرب شدن آنها شده و بدین ترتیب ظرفیت نفوذپذیری را کاهش می‌دهند. گاهی اوقات مقداری خاک رس ریز به سطح خاک افزوده می‌شود. این رسها متورم شده و منافذ خاک را مسدود می‌کند و در نتیجه میزان نفوذپذیری کاهش می‌یابد.

کنترل گیاهان آبدوست (فریتوفایت)

واژه فریتوفایت به گیاهانی اطلاق می‌شود که آب مورد نیاز خود را از ناحیه اشباع یا منطقه موییه‌ای بالای آن به دست می‌آورند. از این گونه گیاهان می‌توان گز، کانان وود، بید و لهور را نام برد. گیاهان فریتوفایت بالغ بر 80 گونه می‌شوند. رشد فریتوفایتها اکثرا در امتداد دره‌های رودخانه‌های اصلی و بزرگ متمرکز است. مصرف آب در این نوع از گیاهان با عواملی از قبیل گونه گیاه، آب وهوا، و عمق سفره آب زیرزمینی تغییر می‌یابد.

کنترل فریتوفایتها از نظر حفاظت آب بسیار دارای اهمیت است. کنترل می‌تواند به وسیله روشهای شیمیایی یا مکانیکی باشد. البته هزینه کنترل، کاربرد آن را محدود می‌کند. برای حفاظت نواحی مورد عمل باید پوشش گیاهی که مصرف آبی نسبتا کمی دارند جایگزین گردد. ایجاد کانال موثرترین راه برای استفاده از آبی است که به مصرف فریتوفایتها می‌رسد. از طریق ایجاد کانال و زه‌کش، می‌توان سطح آب زیرزمینی را در نقاط آلوده به فریتوفایت پایینتر برده و جریان بیشتری را به مخازن پایین دست انتقال داد. همراه با پایین بردن سطح سفره آب زیرزمینی، مصرف آب فریتوفایتها به مقدار زیادی کاهش می‌یابد.