معلومة

4.2.3: ندرة المياه وحلولها - علم الأحياء

4.2.3: ندرة المياه وحلولها - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

من أهم الأهداف البيئية توفير المياه النظيفة لجميع الناس. لحسن الحظ ، الماء مورد متجدد ويصعب تدميره. يجتمع التبخر وهطول الأمطار لتجديد إمدادات المياه العذبة باستمرار ؛ ومع ذلك ، فإن توافر المياه معقد بسبب توزيعها غير المتكافئ فوق الأرض.

ندرة المياه

ال أزمة المياه يشير إلى حالة عالمية حيث يفتقر الناس في العديد من المناطق إلى الوصول إلى المياه الكافية أو المياه النظيفة أو كليهما. اجتمع المناخ الجاف والمناطق المكتظة بالسكان في أجزاء كثيرة من العالم لتسبب نقصًا في المياه ، ومن المتوقع أن يزداد سوءًا في السنوات القادمة بسبب النمو السكاني ، والإفراط في استخدام المياه ، وتلوث المياه ، وتغير المناخ. على وجه التحديد ، يغير تغير المناخ أنماط هطول الأمطار ويسبب ذوبان الجليد الذي يعيد شحن الأنهار في وقت مبكر من العام. علاوة على ذلك ، يؤدي ارتفاع مستويات سطح البحر المرتبط بتغير المناخ إلى تفاقم تسرب المياه المالحة.

ندرة المياه يشير إلى نقص المياه ، والذي يمكن أن يكون ماديًا أو اقتصاديًا (الشكل ( PageIndex {a} )). ندرة المياه المادية هو نقص الموارد المائية الكافية في منطقة ما ؛ وهذا يعني أن الماء ينضب بسرعة أكبر مما يتم تجديده. أنماط هطول الأمطار غير المتوقعة المرتبطة بتغير المناخ ، والتي تزيد من مخاطر الفيضانات والجفاف ، تؤدي إلى تفاقم ندرة المياه المادية. ندرة المياه الاقتصادية يحدث عندما لا يستطيع الناس تحمل تكاليف الحصول على المياه. تقدر الأمم المتحدة أن أكثر من نصف سكان العالم يواجهون ندرة المياه لمدة شهر أو أكثر من العام (انظر تقرير أهداف التنمية المستدامة لعام 2019). وفقًا لمنظمة الصحة العالمية واليونيسيف ، يفتقر 785 مليون شخص إلى إمكانية الوصول حتى إلى خدمة مياه الشرب الأساسية (انظر مياه الشرب) ويفتقر ملياري شخص إلى إمكانية الوصول إلى الصرف الصحي المحسن مثل مرحاض الحفرة (انظر الصرف الصحي) ، وثلاثة مليارات شخص يفتقرون إلى مرفق لغسل أيديهم (انظر نظافة اليدين للجميع). ونتيجة لذلك ، يموت ما يقرب من 829000 شخص كل عام بسبب أمراض الإسهال ، وتحدث 297000 من هذه الوفيات بين الأطفال دون سن الخامسة (انظر مياه الشرب).

الشكل ( PageIndex {a} ): المناطق التي تواجه ندرة المياه أو تقترب منها في عام 2012. يحدث الإجهاد المائي المادي في جنوب غرب الولايات المتحدة والشرق الأوسط وشمال إفريقيا وجنوب الهند وجنوب شرق أستراليا. يحدث الإجهاد المائي الاقتصادي في وسط وشرق إفريقيا وغرب الهند وجنوب شرق آسيا. صورة من برنامج تقييم المياه العالمي (WWAP ؛ المجال العام).

حلول لمعالجة نقص المياه

في حين أدت بعض الأنشطة البشرية إلى تفاقم أزمة المياه ، فقد طور البشر أيضًا تقنيات للحصول على المياه العذبة أو الحفاظ عليها بشكل أفضل. تشمل الحلول لمعالجة نقص المياه السدود والخزانات ، وتجميع مياه الأمطار ، وقنوات المياه ، وتحلية المياه ، وإعادة استخدام المياه ، والحفاظ على المياه.

السدود والخزانات

الخزانات (البحيرات الصناعية) التي تتشكل خلف السدود في الأنهار يمكنها جمع المياه أثناء أوقات الأمطار وتخزينها لاستخدامها أثناء فترات الجفاف (الشكل ( PageIndex {b} )). كما يمكن استخدامها لإمدادات المياه في المناطق الحضرية. الفوائد الأخرى للسدود والخزانات هي الطاقة الكهرومائية ، والتحكم في الفيضانات ، والترفيه. بعض العوائق هي الفقد التبخيري للمياه في المناخات القاحلة وتآكل قناة النهر في اتجاه مجرى النهر. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل السدود من تدفق المياه في اتجاه مجرى النهر ، مما قد يؤدي إلى صراعات سياسية عندما تمتد الأنهار إلى ولايات أو دول.

الآثار السلبية على النظام البيئي للسدود هي عيب رئيسي آخر. على سبيل المثال ، تحول السدود نهرًا إلى موطن بحيرة وتتداخل مع هجرة الأسماك وتكاثرها. علاوة على ذلك ، فإن ارتفاع درجة حرارة المياه السطحية في الخزان يؤثر على درجة حرارة المياه في اتجاه مجرى النهر ، مما يؤثر على الأسماك واللافقاريات المائية التي تتكيف مع المياه الباردة. كما تحبس السدود الرواسب التي من شأنها أن تستمر في التدفق أسفل النهر ، مما يخلق موطنًا ويوفر المغذيات في اتجاه مجرى النهر.

الشكل ( PageIndex {b} ): سد هوفر على نهر كولورادو في ولاية نيفادا. خلف السد توجد بحيرة ميد ، أكبر خزان في الولايات المتحدة. الصورة عن طريق Dsimic (CC-BY-SA).

حصاد مياه الأمطار

حصاد مياه الأمطار يتضمن جمع مياه الأمطار وتخزينها قبل وصولها إلى الأرض. يوضح الشكل ( PageIndex {c} ) نظامًا معقدًا لتجميع مياه الأمطار (نظام التقاط مياه الأمطار) المقترح للمباني الفيدرالية ، ولكن الأنظمة الأصغر والأبسط (تسمى أحيانًا براميل المطر) يمكن استخدامها من قبل مالكي المنازل الفرديين (الشكل ( فهرس الصفحة) {د})).

الشكل ( PageIndex {c} ): تشتمل مكونات نظام تجميع مياه الأمطار على (1) نظام التجميع الذي يتكون من سطح السقف والمزاريب التي تلتقط مياه الأمطار وترسلها إلى (2) مرشح المدخل ، وهو شاشة تلتقط الحطام الكبير. (3) يقوم محول التدفق الأول بإزالة الحطام الذي لم يلتقطه مرشح المدخل من التيار الأولي لمياه الأمطار. (4) يتكون خزان التخزين من مادة راتينج بوليستر من الدرجة الغذائية معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، وهي خضراء اللون وتساعد على تقليل نمو البكتيريا. (5) الفائض عبارة عن صنبور تصريف يطلق الماء الزائد إذا كان خزان التخزين ممتلئًا. يراقب نظام التحكم (6) مستوى المياه ونظام الترشيح ، ونظام المعالجة (7) مسؤول عن الترشيح والتطهير ومعالجة المياه حتى تصبح صالحة للشرب (صالحة للشرب). تقوم المضخة (8) بنقل المياه عبر النظام إلى حيث سيتم استخدامها ، ويضمن مانع التدفق (9) عدم تدفق المياه للخلف عبر النظام في حالات انخفاض ضغط الماء (عندما يكون خزان التخزين منخفضًا). (10) مقياس التدفق (مع مسجل البيانات) يقيس إنتاج المياه. قد يعتمد مصدر الطاقة (11) على مصادر الطاقة التقليدية أو الطاقة الشمسية ، ويراقب مؤشر مستوى الماء (12) مستوى الماء في خزان التخزين. تم تعديل التسمية التوضيحية وصورة من مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة ، وزارة الطاقة (المجال العام).

الشكل ( PageIndex {d} ): برميل المطر هو نظام بسيط لتجميع مياه الأمطار. عادة ما يستخدم أصحاب المنازل المياه المخزنة لري حدائقهم. صورة والتون لافوندا ، USFWS (ملكية عامة).

القنوات

القنوات يمكن أن تنقل المياه من حيث تكون وفيرة إلى حيث تحتاجها. يمكن أن تكون قنوات المياه مثيرة للجدل وصعبة من الناحية السياسية خاصة إذا كانت مسافات نقل المياه كبيرة. عيب واحد هو أن تحويل المياه يمكن أن يسبب الجفاف في المنطقة التي يتم سحب المياه منها. على سبيل المثال ، بدأت بحيرة أوينز وبحيرة مونو في وسط كاليفورنيا بالاختفاء بعد تحويل تدفق النهر إلى قناة لوس أنجلوس (الشكل ( PageIndex {e} )). بدون إمدادات المياه ، جفت بحيرة أوينز وأصبحت مصدرًا رئيسيًا للمواد الجسيمية ، مما أدى إلى تلويث الهواء أثناء العواصف الترابية (انظر تلوث الهواء). لا تزال بحيرة أوينز جافة تمامًا تقريبًا ، لكن بحيرة مونو تعافت بشكل أكبر بسبب التدخل القانوني. تعرف على المزيد حول قناة لوس أنجلوس هنا.

الشكل ( PageIndex {e} ): تعمل قناة لوس أنجلوس المائية على تحويل تدفق العديد من أنهار شرق كاليفورنيا إلى مدينة لوس أنجلوس. صورة لوس أنجلوس (CC-BY-SA).

تحلية المياه

إحدى الطرق التي يمكن أن تزيد من كمية المياه العذبة على الأرض هي تحلية المياه، والتي تنطوي على إزالة الأملاح والمعادن الذائبة من مياه البحر أو المياه الجوفية المالحة (الشكل ( PageIndex {f} )). ميزة هذا النهج هو أن هناك إمدادات غير محدودة من المياه المالحة. هناك عدة طرق لتحلية مياه البحر بما في ذلك الغلي ، والترشيح ، والتحليل الكهربائي (تطبيق تيار كهربائي لإزالة الأيونات التي تحتوي على الأملاح) ، والتناضح العكسي (الشكل ( PageIndex {g} )). كل هذه الإجراءات مكلفة للغاية وتتطلب مدخلات كبيرة من الطاقة ، مما يجعل المياه المنتجة أغلى بكثير من المياه العذبة من المصادر التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العملية تخلق مياه صرف عالية الملوحة ، والتي يجب التخلص منها وإحداث تأثير بيئي كبير. تعد تحلية المياه أكثر شيوعًا في الشرق الأوسط ، حيث الطاقة من النفط وفيرة ولكن المياه نادرة.

الشكل ( PageIndex {f} ): محطة تحلية Port Stanvac قيد الإنشاء في جنوب أستراليا. الصورة بواسطة فمينكوف (CC-BY-SA).

الشكل ( PageIndex {g} ): التناضح العكسي هو أحد طرق تحلية المياه. في هذه العملية ، يتم تطبيق الضغط (أ) على المياه المالحة التي تحتوي على أيونات (ذرات أو جزيئات مشحونة) وملوثات أخرى (ج). يتم دفع الماء من خلال غشاء نصف نافذ (D) ، والذي لا يمكن للملوثات المرور من خلاله. ثم يتم توزيع المياه العذبة النظيفة الصالحة للشرب (E) (F). صورة كولبي فيشر (CC-BY-SA).

إعادة استخدام المياه (إعادة تدوير المياه)

إعادة تدوير المياه يشير إلى إعادة استخدام المياه لأغراض مناسبة مثل الزراعة وإمدادات المياه البلدية والعمليات الصناعية واستعادة البيئة (الشكل ( PageIndex {h} )). يمكن أن يحدث هذا على مستوى أسرة واحدة ، على سبيل المثال ، تركيب السباكة التي تعيد توجيه المياه التي يتم تصريفها من الحوض لغسل المرحاض. يمكن أن تحدث إعادة تدوير المياه أيضًا على نطاقات كبيرة. على سبيل المثال ، يتم معالجة المياه العادمة من نظام الصرف الصحي بانتظام إلى حد ما ، ولكن يمكن معالجتها بشكل أكبر لإنتاجها مياه صالحة للشرب (وهو آمن للشرب) ثم يتم ضخه في طبقات المياه الجوفية المستنفدة. يحد هذا النهج من تسرب المياه المالحة إلى طبقات المياه الجوفية بالقرب من الساحل ويقلل من الاعتماد على هطول الأمطار والتسلل اللاحق لإعادة تغذية طبقات المياه الجوفية. استخدمت مقاطعة Orange County Water District في كاليفورنيا هذا النظام بعد حملة إعلامية لشرح عملية التنقية وضمان ثقة الجمهور في سلامة مياه الصرف الصحي المعالجة.

الشكل ( PageIndex {h} ): مخطط انسيابي لإعادة استخدام المياه. يتم معالجة المياه المستعملة بالقدر المطلوب لغرضها (معالجة مناسبة للغرض). الصورة عن طريق وكالة حماية البيئة (المجال العام).

المحافظة على المياه

المحافظة على المياه يشير إلى استخدام كميات أقل من المياه واستخدامها بكفاءة أكبر. في جميع أنحاء المنزل ، يمكن أن يشمل الحفاظ على كل من تقنيات توفير المياه والقرارات السلوكية. تشمل الأمثلة على تقنيات توفير المياه غسالات الملابس عالية الكفاءة والدشات والمراحيض منخفضة التدفق. تشمل سلوكيات الحفاظ على المياه إطفاء المياه أثناء تنظيف أسنانك ، والاستحمام لفترة أقصر بدلاً من الاستحمام ، وإصلاح الحنفيات المتسربة. تستخدم غسالة الأطباق كمية أقل من المياه مقارنة بغسل الأطباق يدويًا ، ولا سيما أن غسالة الأطباق لا تعمل إلا عندما تكون ممتلئة. وبالمثل ، فإن تشغيل كميات أقل وأكبر من الغسيل يحافظ على المياه مقارنة بالأحمال الصغيرة المتكررة. يمكن أيضًا أن يحافظ اختيار الأطعمة ذات البصمة المائية المنخفضة (مثل البيض) على الأطعمة ذات البصمة المائية العالية (مثل لحم البقر) على المياه.

توفر البستنة العديد من الفرص لتوفير المياه. إذا كنت تعيش في مناخ جاف ، ففكر في زراعة النباتات المحلية التي تتحمل الجفاف والتي تتطلب القليل من الري (الشكل ( PageIndex {h} )). عندما تروي حديقتك ، افعل ذلك فقط حسب الحاجة وفي الصباح الباكر ، حيث ستفقد كمية أقل من الماء بسبب التبخر. تساعد أنظمة التنقيط في توصيل الكمية المطلوبة فقط من الماء بطريقة تقلل من التبخر. يمكن أيضًا تطبيق هذه الاستراتيجيات على نطاقات كبيرة في الزراعة ، وهو أمر مهم للغاية بالنظر إلى الطلب الزراعي المرتفع على إمدادات المياه لدينا مقارنة بالاستخدامات البلدية. تشمل استراتيجيات الحفاظ على المياه في الزراعة زراعة المحاصيل في المناطق التي يمكن أن تدعمها الأمطار الطبيعية ، وأنظمة ري أكثر كفاءة مثل أنظمة التنقيط ، والزراعة بدون حرث ، مما يقلل من الفاقد التبخيري من خلال تغطية التربة.

الشكل ( PageIndex {i} ): لا يبدو استخدام النباتات الموفرة للمياه والري جميلًا فحسب ، بل يوفر الموارد ويدعم التنوع البيولوجي والملقحات الطبيعية. صورة وتعليق من CA Department of Water Resources (المجال العام).

المياه المعبأة ليست حلاً مستدامًا لأزمة المياه. المياه المعبأة ليست بالضرورة أكثر أمانًا من إمدادات المياه العامة في الولايات المتحدة ، فهي تكلف في المتوسط ​​حوالي 700 مرة أكثر من مياه الصنبور في الولايات المتحدة ، وفي كل عام تستخدم ما يقرب من 200 مليار زجاجة بلاستيكية وزجاجية ذات معدل إعادة تدوير منخفض نسبيًا. بالمقارنة مع مياه الصنبور ، فإنها تستخدم طاقة أكثر بكثير ، خاصة في تصنيع الزجاجات والنقل لمسافات طويلة. (يعد شراء فلتر مياه حلاً أكثر استدامة من المياه المعبأة إذا كنت لا تحب طعم ماء الصنبور.)


كيف يمكن للعلم أن يساعد في معالجة ندرة المياه العالمية

سان دييجو ، 14 مارس 2016 - يفتقر ملايين الأشخاص حول العالم إلى مياه الشرب النظيفة ، ويتوقع الخبراء أن الوضع قد يزداد سوءًا ما لم يتم تنفيذ حلول جديدة. تحدد لجنة من العلماء تتناول هذه المشكلة الاستراتيجيات التي يمكن أن تساعد في الحد من هذه الأزمة الإنسانية في مستند تقني جديد بعنوان "الكيمياء والمياه: التحديات والحلول في عالم متغير". ناقشوا التقرير اليوم في الاجتماع الوطني 251 st ومعرض الجمعية الكيميائية الأمريكية.

لطالما كان تزويد سكان العالم المتزايدين بالمياه النظيفة يمثل تحديًا. العديد من الأماكن ببساطة لا تحتوي على مياه عذبة وفيرة ، أو أنها تفتقر إلى البنية التحتية اللازمة لتوصيل المياه الصالحة للشرب إلى السكان. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تغير المناخ ، والتغيرات في استخدام الأراضي ، وزيادة التجارة ، والنمو ، والهجرة والتحولات الديموغرافية للسكان ، كلها عوامل تؤدي إلى تفاقم المشكلة.

في الكتاب الأبيض الذي صدر اليوم ، صنف العلماء التحدي إلى أربعة مجالات: المياه من أجل الصحة والبيئة ، واكتشاف الملوثات في إمدادات المياه ، ومعالجة المياه ، واستعادة المغذيات والطاقة. يتبادل الخبراء من اللجنة أفضل الممارسات ويوضحون بالتفصيل كيف يمكن أن تلعب الكيمياء والهندسة الكيميائية دورًا في تطوير معالجة المياه المحسنة.

على سبيل المثال ، أحد المجالات التي يتعمق فيها الخبراء هو مخاطر ظهور الملوثات في إمدادات المياه العالمية التي يمكن أن تتجنب الاكتشاف والمعالجة التقليديين. من بين هذه المواد بقايا المنتجات الصيدلانية والمواد الكيميائية الصناعية والمواد الكيميائية من المنتجات الاستهلاكية. تتطلب معالجة هذه التهديدات على إمدادات المياه فحصًا محسنًا ومبسطًا للسمية. ستساعد مراقبة هذه الملوثات الخبراء على فهم المخاطر المرتبطة بشكل أفضل وابتكار طرق علاج لإزالتها إذا لزم الأمر. بالإضافة إلى ذلك ، خلصت اللجنة إلى أنه يجب على الحكومات ومعاهد البحث التعاون على المستوى العالمي لتأمين مستقبل مياه الشرب النظيفة.


تحديد ندرة المياه وتقديم حلول للتكيف مع التغيرات المناخية في حوض نهر هيهي في الصين

في المناطق الهشة بيئيًا ذات المناخ الجاف ، مثل حوض نهر Heihe في شمال غرب الصين ، تعتمد التنمية الاجتماعية والاقتصادية المستدامة إلى حد كبير على توافر الموارد المائية والاستخدامات المستدامة لها. ومع ذلك ، هناك نقص خطير في الموارد المائية وانخفاض إنتاجية المياه في حوض نهر هيهي تحت تأثير تغير المناخ والأنشطة البشرية. تحاول هذه الورقة تحديد ندرة المياه الشديدة في ظل تغير المناخ وتقدم الحلول الممكنة للتنمية المستدامة في حوض نهر هيهي. تم تحديد ثلاث مشاكل تدخلت في تغيرات استخدام الأراضي ، وموارد المياه ، والسياسات والمؤسسات ذات الصلة في حوض نهر هيهي ، بما في ذلك (1) ندرة المياه جنبًا إلى جنب مع التناقض الخطير بين العرض والطلب على المياه ، (2) هيكل استهلاك المياه غير العقلاني إلى جانب انخفاض الكفاءة و (3) أنظمة ومؤسسات إدارة موارد المياه مع وجود مخطط غير معقول لتخصيص المياه. من هذا المنطلق ، ركزنا على مراجعة حالة المعرفة والمؤسسات والممارسات الناجحة للتعامل مع ندرة المياه على المستوى الإقليمي. يتم استكشاف الحلول الممكنة للتعامل مع ندرة المياه وتقديمها من ثلاث وجهات نظر: (1) البحوث العلمية التي يحتاجها العلماء ، (2) الإدارة وصياغة المؤسسات التي تحتاجها الحكومات ، و (3) التخصيص الأمثل للموارد المائية من قبل المدير على جميع المستويات الإدارية .

1 المقدمة

في معظم المناطق القاحلة وشبه القاحلة ، تعتبر الموارد المائية هي القلب والرابط بين النظام البيئي والنظام الاقتصادي [1]. فهي لا تلعب فقط دورًا حيويًا في تكوين وتطوير واستقرار واحة الصحراء ، ولكنها أيضًا عنصر أساسي في بيئة وخدمات النظام البيئي [2]. تواجه معظم الأنهار الداخلية في الصين نقصًا حادًا في موارد المياه وتدهورًا بيئيًا خطيرًا. يمثل شمال وشمال غرب الصين نصف إجمالي مساحة الصين ولكنهما أقل من 20٪ من إجمالي الموارد المائية الوطنية المتاحة [2 ، 3]. وفي الوقت نفسه ، يعتبر الماء أحد المعوقات الرئيسية للتنمية المستدامة ، وهو العامل المحدد للحفاظ على الإنتاج الاجتماعي وسبل العيش في المنطقة القاحلة وشبه القاحلة [4]. وبالتالي فإن قضية المياه في المناطق الداخلية القاحلة وشبه القاحلة تحظى باهتمام كبير في جميع أنحاء العالم [5].

يظهر تغير المناخ كواحدة من القوى الرئيسية التي تؤثر على توافر المياه في المستقبل [٦ ، ٧]. يشير الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ [8] إلى الحساسية العالية للمناطق شبه القاحلة والجافة تجاه المناخ ، مع الأخذ في الاعتبار الإجهاد المائي الحالي المدفوع بالنمو في الطلب الزراعي والصناعي والحضري. تمت معالجة الحاجة إلى مزيد من البحث حول تأثير تغير المناخ على المياه السطحية والجوفية من خلال البحث الحالي [9 ، 10]. وفي الوقت نفسه ، كان للأنشطة البشرية آثار كبيرة على موارد المياه. زاد الاستخدام العالمي للمياه الحضرية أكثر من 20 مرة خلال القرن الماضي ، من 200 × 108 م 3 في عام 1900 ، إلى 600 × 10 8 م 3 في عام 1950 ، إلى 1500 × 10 8 م 3 في عام 1975 ، وإلى 4400 × 10 8 م 3 عام 2000 [11]. مع استمرار النمو السكاني والتقدم الحضري ، فإن توافر المياه بكميات ونوعية كافيين هو أحد المشاكل المستقبلية المتوقعة.

يُعد حوض نهر هيهي (HRB) ، المعروف بالمناخ الجاف مع التبخر الشديد والندرة ولكن المركزة لهطول الأمطار ، ثاني أكبر حوض نهري داخلي في الصين (الشكل 1). جذبت بعض القضايا مثل إدارة مستجمعات المياه ، وسياسات توفير المياه ، والتدهور البيئي ، واستعادة النظام البيئي اهتمامًا كبيرًا ، مما جعل HRB منطقة دراسة حالة مثالية للتنمية المستدامة للمناطق القاحلة [١٢-١٥]. السمة الرئيسية لمورد المياه في HRB هي أن الجريان السطحي ينتج في الجبال في الروافد العليا ولكن يتم استخدامه في الغالب واستهلاكه في الروافد الوسطى والسفلى. ومع ذلك ، شهدت المياه والبيئة البيئية تدهورًا سريعًا منذ الخمسينيات [12]. في الواقع ، يمكن أن يكون HRB عرضة للإجهاد المائي في ظل تغير المناخ بسبب محدودية توافر المياه والطلب المتزايد على المياه من الري الزراعي وقطاعات الصناعة.

كانت الأنشطة البشرية هي العامل المهيمن للمشاكل البيئية في HRB. تدهورت الأراضي العشبية بشدة بسبب الرعي الجائر والإفراط في الزراعة لفترة طويلة في الروافد العليا ، في حين انخفضت القدرة على الاحتفاظ بالمياه بشكل كبير. وفي الوقت نفسه ، زاد استهلاك المياه بشكل مطرد ، خاصة في المناطق الوسطى حيث تتميز بنمو اقتصادي ملحوظ. وبالتالي ، فإن العمليات الهيدرولوجية في هذه المناطق قد تم تعديلها بعمق من خلال الأنشطة البشرية ، مثل التوسع في الري ، والنمو السكاني السريع ، والتنمية الاجتماعية والاقتصادية [16]. من ناحية ، بسبب الكثافة العالية لاستخدام المياه في الروافد العليا والمتوسطة في HRB ، جفت الروافد السفلية وانخفضت مستويات المياه الجوفية بشدة [12 ، 17]. من ناحية أخرى ، مع تنفيذ السياسة الوطنية للتنمية المتكاملة لغرب الصين ، سيتم توفير الكثير من المياه التي كانت تستخدمها النظم البيئية الطبيعية وزراعة الري واستخدامها في النظم الصناعية والحضرية للحفاظ على التنمية الاقتصادية. بشكل عام ، تسبب في اختلال التوازن في النظام المترابط بأكمله للبشر والموارد الطبيعية ، وكذلك البيئة ، مما أدى إلى مشاكل بيئية واجتماعية اقتصادية حادة في المنطقة بأكملها.

تعتمد التنمية المستدامة للمنطقة القاحلة إلى حد كبير على توافر المياه من الأنهار الداخلية مثل HRB في الصين. قام عدد من الدراسات بتحليل العملية الهيدرولوجية ومشاكل المياه في HRB [12 ، 13 ، 17 ، 18]. وقد قدمت هذه الأبحاث بعض الأساليب والمخططات لإدارة المياه. ومع ذلك ، يجب التأكيد على بعض الفجوات المعرفية حول التباين المكاني للمياه وكفاءة المياه في HRB. وفي الوقت نفسه ، يجب دمج المؤسسات والممارسات الناجحة لإدارة المياه لتحسين كفاءة المياه في أبحاث الأحواض الجافة.

تهدف هذه الورقة إلى مراجعة وتحديد القضايا الرئيسية في HRB وتقديم نهج إدارة المياه الممكنة من أجل التنمية المستدامة HRB. الأجزاء المتبقية من هذه الورقة منظمة على النحو التالي. أولاً ، تم تقديم الخلفية الجغرافية والهيدرولوجية لخريطة الموارد البشرية في القسم الثاني. ويلي ذلك استعراض اختياري موجز لمشاكل المياه الرئيسية في HRB في القسم الثالث ، وتم تحديد ثلاث فجوات معرفية موجودة داخل HRB. في القسم الرابع ، تمت مناقشة الحلول التكيفية الممكنة لمشاكل المياه في HRB. نختتم بمناقشة الأمور الملحة لإصلاح أنظمة إدارة المياه في HRB وإمكانية الإلهام للأنهار الداخلية الأخرى.

2. الخلفية الجغرافية والهيدرولوجية لحوض نهر هيهي

يقع حوض نهر Heihe (90 ° E-102 ° E ، 37 ° 50′N-42 ° 40′N) في شمال جبال Qilian والجزء الأوسط من ممر Hexi. وهي تغطي مقاطعة تشينغهاي ، ومقاطعة قانسو ، ومنغوليا الداخلية ، بطول نهر يبلغ 821 كيلومترًا ومنطقة مستجمعات المياه 14 × 10 4 كيلومتر مربع (الشكل 1). يولد نهر Heihe ازدهار وحضارة حوض HRB. متوسط ​​التبخر يصل إلى 84 مم / أ. يبلغ إجمالي الموارد المائية 2800 مم 3 / أ وتشمل المياه السطحية 2470 مم 3 / أ والمياه الجوفية 330 مم 3 / أ. من الجنوب إلى الشمال ، يكون الاختلاف الخاص في HRB واضحًا ويمكن تقسيمه إلى ثلاث وحدات فرعية. الروافد العليا من HRB ، الواقعة في جبل Qilian ، تنتمي إلى الحافة الشمالية لهضبة التبت. إنها مسقط رأس نهر Heihe بالإضافة إلى منطقة الجريان السطحي ، مع هطول أمطار غزيرة ، وتبخر أقل ، ومناخ بارد ورطب. لكونها واحة لممر هيكسي والسهل الصحراوي ، فإن الروافد الوسطى من HRB هي المنطقة الرئيسية للزراعة وهي قاعدة الحبوب لمقاطعة قانسو. تشكل المناطق المنخفضة من HRB ، شمال Langxinshan Gorge ، واحة في منغوليا الداخلية ، مما يجعلها حاجزًا أساسيًا للنظام البيئي في شمال الصين.

الروافد العليا هي منطقة إنتاج الجريان السطحي في HRB. تتكون جبال قيليان الجنوبية ، ذات المنطقة الرأسية الرائعة ، من سلسلة من الجبال والأحواض المتوازية في اتجاه الشمال الغربي والجنوب الشرقي. تعمل سلسلة الجبال العالية كمصدر للمياه للأنهار الداخلية ، التي تتدفق إلى الأحواض وتشكل أنظمة مجاري داخلية. تمثل صحراء جبال الألب 22٪ من مساحة الروافد العليا. بالإضافة إلى ذلك ، يبلغ طوله 303 كيلومترات ، بمعدل مساهمة جريان 68٪ ومعامل جريان 85٪. يتراوح ارتفاع هذه المنطقة من 2000 إلى 5500 متر ويتراوح متوسط ​​هطول الأمطار السنوي من حوالي 250 ملم في المنطقة الجبلية المنخفضة إلى 500 ملم في المنطقة الجبلية العالية. مع ارتفاع أكثر من 4000 متر ، فإن معظم الجبال المتوسطة والمرتفعة مغطاة بالثلوج على مدار السنة إلى جانب الأنهار الجليدية الحديثة ، وهي الخزان الطبيعي لممر هيكسي. في غضون ذلك ، في المنطقة التي يقل ارتفاعها عن 3000 متر ، الغطاء النباتي عادل نسبيًا والأرض مغطاة بشكل أساسي بالنظم البيئية الطبيعية ، بما في ذلك الصحاري الباردة والغابات والشجيرات الجبلية والمروج الجبلية والسهوب والجليد والثلج. يُطلق على الغطاء النباتي على جبل Qilian اسم غابة الحفاظ على المياه نظرًا لدورها التنظيمي الجيد في الموارد المائية.

الروافد الوسطى من HRB هي الجريان السطحي ومنطقة استخدام المياه ، والتي تتميز بزراعة الري. تصل مساحة الري إلى 205 ، 230 هكتار ، تمثل 91٪ من مساحة الأراضي المزروعة في الحوض بأكمله. يعيش 95٪ من السكان في هذه المنطقة وينتجون أكثر من 80٪ من الناتج المحلي الإجمالي للمنطقة بأسرها. يتراوح معدل هطول الأمطار السنوي من 300 ملم إلى 100 ملم ، ويبلغ معدل التبخر السنوي المحتمل حوالي 1900 ملم / أ. يقع الممر Hexi الأوسط ، الذي تبلغ مساحته 17000 كيلومتر مربع ، بين جبال Qilian الجنوبية وجبال Mazong الشمالية. التضاريس ناعمة إلى حد ما ، ويتراوح الارتفاع من 2000 إلى 1000 متر ، وهو ما يتوافق مع انخفاض متوسط ​​هطول الأمطار السنوي من 250 مم إلى أقل من 100 مم. يهيمن الغطاء النباتي على زراعة الري. إنه يتطور بشكل جيد للغاية ولكنه يعتمد على الاستهلاك العالي للمياه. في المنطقة التي تتدفق فيها الأنهار ، توجد سلسلة من الواحات ذات التربة الطينية ووفرة من أشعة الشمس ، مما يجعل HRB أحد القواعد الخمس للحبوب الوطنية. بالإضافة إلى ذلك ، توجد هنا العديد من الواحات الاصطناعية ، بما في ذلك مقاطعات Mingle و Shandan و Linze و Gaotai و Jinta و Zhangye و Jiuquan و Jia Yuguan. وفي الوقت نفسه ، تنتشر جوبي والصحراء إلى حد كبير في مناطق أخرى من HRB.

الروافد السفلية من HRB هي منطقة اختفاء الجريان السطحي. بمتوسط ​​ارتفاع يبلغ حوالي 1000 متر ومتوسط ​​هطول الأمطار السنوي 50 ملم ، يشغلها بشكل أساسي غوبي والصحراء والأراضي القاحلة. يبلغ هطول الأمطار في الحوض السفلي 55 مم / أ فقط ، بينما يصل التبخر السنوي المحتمل إلى 2300 مم / أ. تقع إيجينا ، التي تغطي مساحة 114000 كيلومتر مربع ، في نهاية HRB وفي غرب منغوليا الداخلية في الصين. تحتل صحراء جوبي والصحراء أكثر من 90٪ من إجمالي مساحة أرض إيجينا. وفقًا لبيانات الجريان السطحي لمحطة Langxinshan الهيدرولوجية ، انخفض تصريف نهر Heihe منذ عام 1950 ، وتسبب نقص المياه في تقلص واحة Ejina بشكل كبير. منذ عام 1960 ، مع انخفاض التصريف من نهر هيهي ، بدأت واحة إيجينا تتقلص وتسببت في سلسلة من المشاكل البيئية. على سبيل المثال ، كانت مناطق بحيرة ويست جويان وبحيرة إيست جويان 267 كم 2 و 35 كم 2 على التوالي ، وجفت في عام 1961 وعام 1992 على التوالي [19]. بالإضافة إلى ذلك ، أدى كل من الرعي الجائر والإفراط في الزراعة إلى تدهور بيئي حاد في إيجينا ، حيث تجف الأنهار والبحيرات ، وتناقص منسوب المياه الجوفية ، وتدهور جودة المياه ، وتدهور التنوع البيولوجي.

3. ندرة مياه حوض نهر هيهي

تلعب المياه دورًا مهمًا في التنمية الاقتصادية والتوازن البيئي بين الروافد الوسطى والدنيا من HRB. بسبب عدم وجود نظام فعال لإدارة المياه ، فإن كمية المياه المتدفقة إلى الروافد السفلية تتناقص باستمرار. نتيجة لذلك ، جفت الأنهار والبحيرات بشكل مكثف في الروافد السفلية ، جنبًا إلى جنب مع انخفاض منسوب المياه الجوفية وارتفاع مستوى تمعدن المياه. وفي الوقت نفسه ، تقل مساحة الغطاء النباتي بشكل حاد ، مما أدى إلى أن يصبح HRB مصدرًا للغبار للعواصف الرملية في شمال غرب الصين.

3.1. ندرة المياه والتناقض الخطير بين العرض والطلب على المياه

ندرة المياه هي مشكلة طويلة الأمد وواسعة الانتشار في HRB ، وهناك توزيع غير متساوٍ الزماني والمكاني للمياه. ويوجد في الحوض سلسلة من الخزانات (خزان كبير ، 9 خزانات متوسطة الحجم ، و 89 خزانا صغيرا) بالحوض وتبلغ طاقته الإجمالية 416.9 مليار م 3. يتأثر التوزيع المكاني لهطول الأمطار بالتضاريس والارتفاع ودوران الغلاف الجوي على نطاق مختلف للغاية في الروافد الوسطى والدنيا. بشكل عام ، ينخفض ​​المتوسط ​​السنوي لهطول الأمطار من الجنوب الشرقي إلى الشمال الغربي (الشكل 2). تتركز منطقة الحد الأقصى لهطول الأمطار بشكل رئيسي في الروافد العليا بارتفاع 2200-3000 متر وهطول الأمطار السنوي 400-750 ملم. في المقابل ، فإن منطقة هطول الأمطار الدنيا هي منطقة إيجينا الصحراوية التي تنتمي إداريًا إلى منغوليا الداخلية ، مع هطول سنوي يتراوح بين 15 و 50 ملم [20].

بصرف النظر عن هطول الأمطار ، يتم توفير الموارد المائية بشكل أساسي من خلال الينابيع والتدفق الجوفي والأنهار الجليدية الصلبة في جبل Qilian [21]. هناك 298 مليون متر مكعب من الموارد المائية تتكون من الجليد وذوبان الجليد من جبل Qilian ، وهو ما يمثل 8 ٪ من إجمالي كمية الجريان السطحي. خلصت الدراسات السابقة إلى أن المعدل السنوي لتراجع الأنهار الجليدية كان حوالي 0.60٪ في HRB من الستينيات إلى عام 2010 ، وكانت هذه السرعة أسرع بكثير من جبل تيانشان (0.49٪ / أ) ، جلاداندونج (0.05٪) ، و منطقة نعيمونا نيي (0.26٪) [21]. وبهذا المعنى ، فإن ندرة المياه ناتجة ليس فقط عن العملية الطبيعية ، ولكن أيضًا عن طريق الضرر غير العقلاني. تم تغيير هيكل المناظر الطبيعية وتكوينها في المناطق العليا من HRB بشكل خطير ، مما قلل حتماً من توافر المياه في الروافد الدنيا [21].

وفي الوقت نفسه ، زاد الطلب على المياه في HRB بشكل كبير خلال نصف القرن الماضي. منذ عام 1949 ، أولت الحكومة الصينية اهتمامًا كبيرًا لتطوير البنية التحتية للري. بحلول عام 1985 ، وصل عدد الخزانات (الخزانات والسدود الصغيرة التي يقل حجمها عن 100 ألف م 3) في الروافد الوسطى إلى 95 ، وتصل السعة التخزينية الإجمالية إلى 360 مليون م 3 ، 20 مرة أكثر من عام 1949. ونتيجة لذلك ، تغيرت الهيدرولوجيا بشكل جذري في الروافد الوسطى ، وهو ما يتجلى في حقيقة أن معدل استخدام المياه السطحية زاد 19 مرة ، وتوسعت مساحة الواحات المروية بنسبة 89.5 ٪ ، وزادت مساحة الأراضي التصحر بنسبة 4 ٪ إلى 11 ٪ منذ عام 1949. جنبًا إلى جنب مع الاستفادة من المياه السطحية ، تم استكشاف المياه الجوفية أيضًا ، وتضاعف عدد الآبار التي يتم ضخها بمحرك من عام 1985 إلى عام 1994 [22]. كان منسوب المياه الجوفية يتناقص بشكل مطرد بسبب الإفراط في ضخ المياه وانخفاض إعادة الشحن. في الواقع ، هناك ترابط وثيق جدًا بين الجريان السطحي والمياه الجوفية في HRB بسبب خصائص توزيع المياه في HRB ، والتي حددت جزئيًا العملية الهيدرولوجية [16]. أخيرًا وليس آخرًا ، كحلقة وصل وسيطة بين المياه السطحية والمياه الجوفية ، يُظهر حجم الينابيع أيضًا اتجاهًا متناقصًا. بالإضافة إلى ذلك ، ارتفع متوسط ​​المعدل المتناقص بنسبة 6.8٪ في العام 1981-1991 مقارنة بعام 1960-1980 [22].

وبالتالي ، أدى استغلال المياه الجوفية السطحية والمياه الجوفية إلى تغيير الوضع الهيدرولوجي لمنطقة HRB بشكل كبير في الفترة التاريخية الطويلة. لم تعد جميع الروافد الثلاثة والثلاثين الموجودة في الروافد الوسطى تنضم إلى التيار المتوسط ​​بعد الثمانينيات ، واختفت تدريجياً وشكلت واحة ري مستقلة. انخفض حجم المياه من الجريان السطحي عبر Zhengyixia بشكل حاد في العقود الأخيرة ، من 1.19 مليار متر مكعب في الخمسينيات إلى 691 مليون متر مكعب فقط في التسعينيات ، وأصبح التيار الرئيسي هو النهر الموسمي أسفل Zhengyixia (الشكل 3). في المنطقة القاحلة ، تؤدي التنمية واسعة النطاق للزراعة المروية إلى زيادة كبيرة في الطلب على المياه. أدى الاستهلاك المفرط للمياه من قبل الإنسان إلى تدهور البيئة المستمر ، والذي أصبح يمثل تهديدًا خطيرًا للتنمية المستدامة.

3.2 هيكل استهلاك المياه غير الرشيد إلى جانب انخفاض كفاءة المياه

يبلغ إجمالي استهلاك المياه حاليًا في جميع القطاعات في HRB حوالي 3.36 مليار متر مكعب. من بينها ، استهلاك المياه الصناعية والمنزلية أقل إلى حد ما ، ويشكل استخدام المياه الزراعية حوالي 95 ٪ ، مما يشكل تهديدًا كبيرًا لاستهلاك المياه البيئي. في الواقع ، أصبحت المياه الجوفية المصدر المهيمن لإمدادات المياه للري في شمال الصين. إذا أخذنا عام 2000 كمثال ، فإن الاستهلاك السنوي للمياه في HRB هو 2.65 مليار متر مكعب. على وجه التحديد ، يبلغ استهلاك الري الزراعي 2.03 مليار م 3 ، واستهلاك المياه في قطاع الغابات وتربية الماشية وصيد الأسماك 489 مليون م 3 كليا ، واستهلاك المياه الصناعية 86 مليون م 3 ، واستهلاك المياه للماشية 15 مليون م 3. يبلغ استهلاك السكان 32 مليون متر مكعب (بما في ذلك الاستهلاك العام في المناطق الحضرية) ، واستهلاك المياه في البيئة الحضرية مليوني متر مكعب.

من حيث التوزيع المكاني لاستهلاك المياه ، فإنها تتركز بشكل أساسي في الروافد الوسطى ، حيث تمثل 84.1٪. يمثل استهلاك المياه في الروافد الدنيا 13.6٪ ، واستهلاك المياه في الروافد العليا لا يمثل سوى 2.3٪ من إجمالي استهلاك المياه. عندما تنتقل المياه من الجبال في الروافد العليا إلى الواحات في الروافد الوسطى ثم تختفي في الصحراء في الروافد الدنيا ، فإنها تدل على اختلافات كبيرة في التنمية الاقتصادية ، والقدرة على تحمل البيئة الطبيعية ، والاستقرار البيئي بين الروافد الثلاثة. حقيقة أن السكان والاقتصاد يتركزان بشكل أساسي في الروافد الوسطى يؤدي إلى ارتفاع استهلاك المياه في شاندان ومينلي ولينز وجاوتاي ومناطق أخرى (الجدول 1). وفي الوقت نفسه ، بلغ استخدام الموارد المائية في عام 2006 95٪ (بيانات إحصائية من إدارة الموارد المائية في مقاطعة قانسو) ، وهو ما يتجاوز بكثير خط التحذير من الاستغلال العقلاني البالغ 40٪ الذي حدده الإجماع الدولي.

على الصعيد العالمي ، يمثل استخدام المياه الزراعية بما في ذلك الري حوالي 70٪ من المياه العالمية وتشكل الأراضي الزراعية المروية أقل من خُمس إجمالي المساحة المزروعة في العالم ولكنها تنتج حوالي خمسي غذاء العالم (Postel ، 1999). وبالمثل ، ساهمت زراعة الري في المناطق الوسطى من HRB بشكل كبير في زيادة إنتاج الغذاء تاريخيًا ودعمت عددًا كبيرًا من السكان في شمال غرب الصين. في مجال الموارد البشرية ، تؤدي التنمية واسعة النطاق لزراعة الري إلى زيادة كبيرة في الطلب على المياه. ومع ذلك ، من المنظور العالمي ، فإن إنتاج الغذاء الذي يعتمد على "معجزة الري" يعطي تأثيرات كبيرة على المياه [23]. كان استهلاك المياه في الزراعة في الصين أعلى بكثير من البلدان الأخرى في جميع أنحاء العالم. بالنسبة لنسبة استخدام المياه في الحياة اليومية ، واستخدام المياه الصناعية ، والمياه الزراعية ، الروسية هي 17:60: 23 ، وكندا 18:70: 12 ، وأمريكا 13:45: 42 ، والبرازيل 22:19: 59 ، بينما الصين 6: 7: 87. لذلك ، هناك الكثير من الأعمال التي يجب القيام بها بشأن استراتيجيات توفير المياه في الزراعة من حيث إدارة الموارد المائية.

في HRB ، استحوذ استخدام المياه للزراعة على حوالي 94 ٪ من إجمالي استهلاك المياه الاجتماعي والاقتصادي في عام 2006 ، لكن كفاءة المياه وإنتاجية المياه كانت منخفضة للغاية. نظرًا لعدم وعي الناس بتنفيذ مشاريع توفير المياه ، فضلاً عن القيود المفروضة على أنواع المحاصيل وتقنيات الزراعة وتناوب المحاصيل وأنماط إدارة الأراضي وتكاليف الصيانة غير المضمونة ، لا يمكن الترويج لمشروع التجديد الموفر للمياه بشكل فعال وقيادة من الصعب تقليل الطلب على المياه لري الأراضي الزراعية. هذه الظاهرة سائدة للغاية في المناطق الوسطى من HRB ، حيث يوجد الكثير من بوابات الري والخزانات العادية وحيث لا يمكن دعم هندسة الري عالية التقنية واستغلال المياه الجوفية. كل هذا يؤدي إلى انخفاض كفاءة المياه وانخفاض الناتج المحلي الإجمالي لكل وحدة مياه.

لا يمكن لمورد المياه في HRB أن يولد فوائد اقتصادية فحسب ، بل يوفر أيضًا وظيفة الخدمة البيئية. طرح بعض العلماء كفاءة استخدام المياه المعممة وأشاروا إلى أنها لا تمثل فقط الاستهلاك الاجتماعي والاقتصادي للمياه ، ولكنها تمثل أيضًا استهلاكًا طبيعيًا للمياه البيئية ، فهي لا تركز فقط على قسم واحد أو وحدة واحدة من عملية استخدام المياه ، ولكن أيضًا تولي اهتمامًا إلى استخدام المياه للمنطقة بأكملها. لا يتميز حوض النهر بالعمليات الطبيعية والفيزيائية فحسب ، بل يرتبط أيضًا بالمشاريع التي من صنع الإنسان وسياسات الإدارة. وبهذا المعنى ، فإن الروافد الدنيا غنية بالموارد الطبيعية ، لكن الاستدامة البيئية ضعيفة للغاية بسبب محدودية المياه. الواحة هي المنطقة الأكثر تركيزًا للأنشطة البشرية في المناطق القاحلة والاضطرابات تحدث على نطاق واسع في هذه المنطقة. لذلك ، أدت عملية التصحر في الروافد الدنيا من HRB إلى تفاقم تدهور البيئة البيئية ، مما تسبب في أن تصبح المنطقة مصدرًا للعواصف الترابية وتهديد السلامة البيئية في شمال الصين.

3.3 أنظمة ومؤسسات ناقصة في إدارة المياه جنبًا إلى جنب مع خطة تخصيص المياه بشكل غير معقول

في حوض النهر الداخلي ، يعتبر رفع مستوى أمن المياه وكفاءتها ذا أهمية كبيرة ، مما يضمن توفير إمدادات المياه من أجل المعيشة والإنتاج. إن الوضع المتعلق بكفاءة المياه المنخفضة في HRB بعيد كل البعد عن أن يكون مرضيًا. يصبح نقص الأنظمة والمؤسسات في إدارة المياه وكذلك مخطط تخصيص المياه غير المعقول السبب الرئيسي للاستهلاك الشديد للمياه في الزراعة.

هناك نوعان رئيسيان من استراتيجيات الإدارة للري المجتمعي في HRB: استراتيجية الإدارة الجماعية واستراتيجية إدارة جمعيات مستخدمي المياه (WUAs). بالنسبة لوضع إستراتيجية الإدارة الجماعية ، يكون قادة القرى مسئولين عن تخصيص مياه القرية ، وصيانة القنوات ، ورسوم المياه ، والقضايا الأخرى ذات الصلة للوفاء بواجبات إدارة المياه الخاصة بهم.في المقابل ، فإن جمعيات مستخدمي المياه هي منظمات مستقلة لإدارة المياه تتولى زعماء القرى ليكونوا مسؤولين عن تخصيص المياه ، وصيانة القنوات ، ورسوم المياه ، والقضايا الأخرى ذات الصلة في قرية معينة. فيما يتعلق بالسياسات والتدابير الخاصة بإدارة الطلب على المياه ، هناك ثلاثة أنماط: أسعار المياه ، وتذاكر المياه ، وحقوق المياه. بالنسبة لوضع سعر المياه ، ستفرض الحكومة بعض الرسوم على خدمات المياه. بالنسبة لوضع تذاكر المياه ، يحتاج المزارعون إلى شراء تذاكر المياه من قادة القرى أو اتحادات مستخدمي المياه قبل أنشطة ري الأراضي الزراعية. يشير وضع حقوق المياه إلى بطاقة الحق في المياه الصادرة للمزارعين لضمان حقوقهم في استهلاك المياه.

منذ عام 1992 فصاعدًا ، تم تنفيذ سلسلة من سياسات تخصيص وإدارة الموارد المائية في الصين للتخفيف من حدة النزاعات بين نقص المياه الطبيعية وارتفاع استهلاك المياه [24]. في عام 1997 ، تم إنشاء مكتب حوض نهر Heihe لإدارة خاصة لموارد المياه في HRB. وبدعم من البحث العلمي من العلماء الصينيين ، خصصت موارد المياه خمس مرات بين HRB. لسوء الحظ ، لدى المقاطعات المختلفة مجالات تركيزها الإدارية وجداولها الزمنية ، وهذا يؤدي إلى شكل آخر من أشكال إهدار المياه.

إن صعوبة مخطط التوزيع الرشيد للمياه مقيدة أيضًا بحقيقة أن حجم الإمداد والتوزيع السنوي للمياه في المناطق الدنيا يخضعان تمامًا للأنشطة البشرية في الروافد الوسطى. على مدى التاريخ الطويل ، كان الأشخاص الذين يعيشون في الروافد الوسطى يقومون بزراعة الري (الثقافة المستقرة) وكان الأشخاص الذين يعيشون في الروافد الدنيا يقومون بتربية الرحل. على الرغم من أن الصراع على استخدام المياه بين الروافد الوسطى والدنيا له تاريخ يمتد إلى 200 عام ، إلا أنه وصل إلى وضع غير مسبوق. منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، أدت الممارسات الزراعية المكثفة في المناطق الوسطى إلى تدهور بيئي شديد في المناطق الدنيا.

بالإضافة إلى ذلك ، يجف نهر Heihe في مايو ويونيو ويوليو ويغمر في أغسطس إلى أكتوبر ، وسيقل حجم المياه بل ويتوقف عن التدفق بشكل حاد في ديسمبر حتى مارس أو أبريل التاليين. في ذلك الوقت سيتم إعادة شحن النهر. وبالتالي ، هناك تناقض واضح بين العرض والطلب على المياه في الروافد الدنيا في الوقت المناسب والمكان ، والذي تدهور بسبب حقيقة أن ارتفاع الطلب على المياه يحدث فقط في فترات الجفاف [22]. وفي الوقت نفسه ، لا يمكن تجاهل جودة المياه وتلوث المياه الناجم عن الأنشطة البشرية القاسية. في العقود الماضية ، تفاقمت ظروف ندرة المياه وحالة جودة المياه بشكل كبير في المناطق المنخفضة بسبب الزيادة الكبيرة في استخدام الأسمدة الزراعية ومبيدات الآفات في المناطق الوسطى.

4. المحاليل المائية لحوض نهر هيهي

بالنظر إلى طبيعة ندرة المياه في HRB ، من المهم توضيح علاقة الاقتران بين المياه والبيئة والاقتصاد الاجتماعي ، وكشف الآلية الدافعة للنظام الاجتماعي والاقتصادي على تطور موارد المياه ، وتحسين النظم وتصميمات المؤسسات لإدارة المياه ، واستكشاف الأساليب المبتكرة بشأن التخصيص الأمثل للمياه.

4.1 نتائج البحث حول اتخاذ القرار لإدارة المياه

هناك اختلافات كبيرة في بنية النظام الإيكولوجي بين الروافد العليا والمتوسطة والدنيا. يشكل الطلب على المياه الصناعية والزراعية في الروافد الوسطى والاستهلاك البيئي للمياه في الروافد الدنيا آلية تفاعل العرض والطلب على المياه مع المياه المنتجة في الروافد العليا. لذلك ، يجب أن تركز الأبحاث حول HRB أولاً على محاكاة العملية الهيدرولوجية للحوض بمساعدة تقنية النمذجة المنهجية المعقدة [25]. أجرى العلماء الصينيون ، الممنوحة من "خطة البحث الرئيسية حول HRB" التي بدأتها المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، سلسلة من الأبحاث التي تركز على العملية الهيدرولوجية بالإضافة إلى تأثيرات الأنشطة البشرية على موارد المياه. حددت هذه الأبحاث بشكل أساسي القوانين الأساسية للعملية الإيكولوجية الهيدرولوجية في HRB وكشفت عن آليات دورة المياه وتطور النظام البيئي بالإضافة إلى آلية الاقتران بينهما.

يتم تسليط الضوء على عمل النمذجة على HRB من خلال تكامل النموذج ويعتمد على النمذجة دون الإقليمية. كان هناك الكثير من الأبحاث حول العملية الهيدرولوجية ، والمياه الجوفية ، وموارد المياه ، واستخدام الأراضي ، وعملية سطح الأرض ، والبيئة ، والاقتصاد الاجتماعي لـ HRB بناءً على سلسلة من النماذج ذات الصلة [12]. يأخذ تكامل النموذج على الروافد العليا من HRB النموذج الهيدرولوجي الموزع باعتباره جوهرًا وأدرك النموذج الاقتران في سلسلة من القضايا بما في ذلك خصائص الجريان السطحي من مستجمعات المياه الجوفية الجبلية ووحدة الغلاف الجوي - الغطاء النباتي - التربة - التربة الصقيعية - الغطاء الجليدي . بالنسبة لتكامل النموذج في الروافد الوسطى في HRB ، تركز هذه الأبحاث على مشاكل الاقتران بين المياه السطحية والمياه الجوفية والنماذج البيئية. على سبيل المثال ، كانت هناك دراسة اقترن SiB2 (نموذج سطح الأرض) بتدفق الخزان الجوفي ، مما عزز بشكل كبير القدرة على محاكاة التبخر والتفاعل بين المياه الجوفية السطحية وحقق محاكاة منهجية للدورة الهيدرولوجية في الروافد الوسطى من HRB. بشكل أكثر شمولاً ، تم إنشاء نموذج إيكوهيدرولوجي حقيقي للأراضي الزراعية من خلال دمج نماذج MODFLOW (نموذج المياه الجوفية) و Hydrus-1D (نموذج مياه التربة) و WOFOST (نموذج نمو المحاصيل) ، والاقتران بين وحدة معالجة سطح الأرض ووحدة البناء الضوئي الثغور. بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع النموذج بقدرة معينة على التنبؤ ودعم القرار. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام النموذج لتحسين نظام الري ، فيمكنه توفير 27.27٪ من مياه الري مقارنة بنظام الري الحالي. أثبتت هذه الدراسات أنه يمكن استخدام نموذج الاقتران لتحليل النظام البيئي وتفاعلات الدورة الهيدرولوجية وتوجيه ممارسات توفير المياه في الزراعة.

اعتبار آخر مهم في تكامل النموذج هو بيئة النمذجة. إنها منصة برامج الكمبيوتر المرئية التي تدعم التطوير الفعال لنموذج التكامل ، والاتصال المريح بين النماذج أو الوحدات الحالية ، وإدارة الوحدة ، والمعالجة المسبقة للبيانات ، ومعايرة المعلمات. إن تطبيق بيئة النمذجة في البحث المتكامل في HRB له اتجاهان رئيسيان. الأول هو استخدام النموذج الدولي الناضج الحالي لتحقيق بيئة نمذجة الاقتران لحل المشكلات الرئيسية في قضية التكامل. بالنظر إلى عيوب بيئة النمذجة الحالية في المرونة ، هناك اتجاه آخر يتمثل في تطوير بيئة نمذجة جديدة. في هذا الجانب ، أنشأ بعض العلماء الصينيين بيئة النمذجة الجديدة لاستكشاف الهيدرولوجيا وعملية سطح الأرض. باستخدام آلية نقل البيانات والوحدة عالية الكفاءة والمرنة ، أدركت هذه البيئة قابلية التوسع وإعادة الاستخدام للوحدة. بناءً على هذا النظام الأساسي ، تم تنفيذ بعض دراسات الحالة الخاصة بتكامل نمذجة HRB. على سبيل المثال ، يمكن دمج النموذج الهيدرولوجي TOPMODEL ووحدة التبخر من Noah (نموذج عملية سطح الأرض) معًا لجعل TOPMODEL أكثر منطقية عند النظر في تأثير الغطاء النباتي على توازن الماء. بالإضافة إلى ذلك ، بمساعدة بيئة النمذجة هذه ، تمت الإجابة على السؤال الذي مفاده "من الذي يزود ، وكم ، وكيف يملأ" بشأن التعويض البيئي للمناطق العليا من HRB.

بشكل عام ، ركزت الدراسات في HRB على العمليات البيئية ، وآلية استخدام المياه للنباتات النموذجية ، وخصائصها عند الاستجابة للإجهاد. تم تقديم سلسلة من نماذج عملية علم البيئة المائية أو تفسيرها أو إعدادها [26] ، بما في ذلك نموذج نوح للعمليات البيئية والهيدرولوجية ، ونماذج MODFLOW لعملية المياه الجوفية ، ونموذج SWAT للعمليات الهيدرولوجية الموزعة ، ونموذج HYDRUS ، والنموذج المفاهيمي المنهجي Gouburn المستجمعات المتصدعة للتفاعل بين الغلاف الجوي والهيدرولوجيا والغطاء النباتي. في الروافد العليا من HRB ، كشف بحث التكامل حول عملية الإيكوهيدرولوجيا عن آلية التفاعل بين النظام الإيكولوجي والنظام الهيدرولوجي ، وعزز إدراك آلية تكوين الموارد المائية وتحويلها ، ووضع الأساس لبحوث تطور الموارد المائية في ظل تغير المناخ. في الروافد الوسطى والسفلى ، أوضح بحث التكامل الإيكوهيدرولوجي العلاقة بين التحولات لأنواع مختلفة من الموارد المائية ، وأوضح التفاعل وآلية الاقتران بين دورة المياه وهيكل الغطاء النباتي ، وأعاد بناء التوزيع المكاني الزماني لمورد المياه في التاريخ. فترات ، وتوقعها في المستقبل.

ومع ذلك ، فإن الحوض هو نظام كامل للتنمية التعاونية وتطور المجتمع البشري وكذلك البيئة. يعد HRB حالة مثالية لدراسة تكامل "المياه - التربة - الغاز - البيولوجيا - الإنسان" [12 ، 27]. أصبحت الأنشطة البشرية القوة الدافعة الرئيسية للدوران الهيدرولوجي ، وأصبح البعد المائي الاجتماعي والاقتصادي هو الدافع للدوران المائي بدلاً من البعد الهيدرولوجي الطبيعي ، لكن الأبحاث حول الأول ضعيفة للغاية [28]. لا يمكن للنموذج في أي من العمليتين المنفردة محاكاة توصيف العملية والسلوك وآلية التفاعل للنظام بأكمله بشكل شامل.

استنادًا إلى تحليل النمذجة والتكامل ، يعد نظام دعم القرار (DSS) أمرًا حيويًا لتحقيق إدارة المياه التكيفية في HRB. في الوقت الحاضر ، كان هناك نوعان من DSS: DSS الموجهة نحو البحث و DSS الموجهة للتطبيق. DSS الموجه نحو البحث لـ HRB هو نموذج علمي يدمج "المياه - التربة - الغاز - البيولوجيا - الإنسان." يحاول دمج معرفة الخبراء وخبراتهم في HRB لبناء نموذج مكاني واضح مع طريقة تحليل السيناريو. من أجل تطوير DSS الموجهة نحو البحث ، فقد دمجت العديد من النماذج الهيدرولوجية واقترن العديد من وظائف نظم المعلومات الجغرافية لدعم العمل المقترن للنموذج متعدد التخصصات. كما أنها حققت اختراقات تقنية في عدم تطابق النماذج في مختلف المقاييس المكانية والزمانية. من خلال توفير استراتيجيات صنع القرار التي يحركها السيناريو بشكل بياني ومتعدد الأهداف وتوفير أدوات قرار مساعدة مختلفة ، من المتوقع أن يكون جيلًا جديدًا من DSS للإدارة المتكاملة لحوض النهر. بالنسبة إلى DSS الموجه للتطبيق ، يمكن لبعض أنظمة دعم القرار الخاصة بإدارة المياه تحليل المناخ والأنشطة البشرية في الروافد الوسطى من HRB. كما أنها قادرة على دراسة هيكل الزراعة لمختلف المحاصيل والتوزيع المكاني والزماني لمتطلبات المياه مع ظروف الهندسة الهيدروليكية المختلفة. أخيرًا ، يمكنه تحقيق محاكاة عملية تخصيص الموارد المائية على مستويات متعددة (الحوض بأكمله ، والمنطقة الإدارية ، ومنطقة الري) وتقييم تأثير استراتيجيات إدارة الموارد المائية المتنوعة.

مع الأخذ في الاعتبار المناخ الجاف والعلاقة الفريدة بين المجالات الثلاثة لقسم الموارد البشرية ، يجب أن يكون هناك إطار عمل مبتكر ومكونات بحثية لنظام دعم السلامة في نظام الموارد البشرية بناءً على الدراسات الحالية (الشكل 4). مكانيًا ، يتركز استهلاك المياه في HRB بشكل أساسي في المناطق الوسطى ، حيث يتضح التصنيع والتحضر. من الناحية المؤسسية ، هناك تاريخ لحق المياه ونظام ومؤسسات أسعار المياه في HRB ، خاصة في المناطق الوسطى حيث يتم إجراء زراعة الري على نطاق واسع. وبطبيعة الحال ، أدت عملية التصحر إلى تفاقم تدهور البيئة وتغير منطقة الواحات. أيضًا ، سيؤثر تغير المناخ المستقبلي بشكل كبير على العملية الهيدرولوجية وليونة الماء ، أي هطول الأمطار وكذلك الأنهار الجليدية الصلبة في الروافد العليا. لذلك ، كوحدة من الإطار العلمي الكامل لـ DDS ، يجب علينا أولاً أن نفكر بشكل شامل ونقوم بتحليل سيناريوهات متعددة حول تأثيرات إصلاح نظام المياه الصحيح ، والتصنيع والتحضر ، وتغير استخدام الأراضي ، وتغير منطقة الواحات ، وتغير المناخ على HRB. يمكن إجراء هذا العمل على أساس المعرفة المثيرة والبيانات والنماذج الإقليمية. ستساعد نتائج تحليل السيناريوهات في تعميق وتوسيع التعرف على آلية وسلسلة من العوامل في البيئة والاقتصاد في المنطقة القاحلة.

ثانيًا ، غالبًا ما يواجه استخدام الموارد المائية في HRB التناقض بين الخدمة البيئية والتنمية الاجتماعية والاقتصادية. لذلك ، من الضروري تحقيق تكامل النمذجة بين النموذج الاجتماعي الاقتصادي والنموذج الهيدرولوجي الإيكولوجي لتحسين إدارة مستجمعات المياه. كذلك ، يطرح تقييم الألفية للنظم البيئية فكرة أن "تنظيم خدمة إمدادات المياه على النظام البيئي عن طريق الاقتصاد والسوق هو الأسلوب المفضل للإدارة". التوازن بين العرض والطلب على المياه هو جوهر دمج النموذج الاجتماعي-الاقتصادي والنموذج الهيدرولوجي الإيكولوجي كوحدة منفصلة (الشكل 4). يحتاج العمل على تكامل النموذج إلى تحليل قدرة إمداد المياه ، وهيكل استهلاك المياه ، وكفاءة المياه ، واتجاه الطلب على المياه على مستويات متعددة (الحوض بأكمله ، والمنطقة الإدارية ، ومنطقة الري). على وجه التحديد ، تحتاج إلى توضيح آلية التفاعل بين إمدادات المياه في الروافد العليا ، واستهلاك المياه الصناعية في الروافد الوسطى ، والاستهلاك البيئي للمياه في الروافد الدنيا.

علاوة على ذلك ، فإن نظام إدارة المياه لا غنى عنه لكامل إطار DDS. من الناحية العملية ، نظرًا لغياب نظام مناسب لإدارة المياه ، غالبًا ما تنشأ النزاعات بين المقاطعات بسبب التنافس على استخدام المياه والولايات القضائية لأصحاب المصلحة المعنيين. يجب أن يأخذ نظام إدارة مياه مستجمعات المياه بشكل شامل في الاعتبار البيئة ، والهيدرولوجيا ، والاقتصاد الاجتماعي في الحوض ، من أجل توفير الدعم العلمي للأمن المائي ، والأمن البيئي ، والتنمية المستدامة لحوض النهر الداخلي. أخيرًا وليس آخرًا ، يجب إشراك استراتيجيات التخصيص الأمثل للمياه لاستكشاف تدابير التنظيم في ظل سيناريوهات طبيعية واجتماعية مختلفة. في السنوات الأخيرة ، تم إجراء سلسلة من الدراسات حول فهم تأثير الأنشطة البشرية (الري ، وأنشطة الثروة الحيوانية ، والتغيير المؤسسي) على المياه [29]. ومع ذلك ، مقارنةً بالدراسة حول العملية الإيكولوجية الهيدرولوجية وبحوث النمذجة على HBR ، فإن الآلية التي تدرس تخصيص موارد المياه ضعيفة نسبيًا. بهذا المعنى ، سيتم توسيع تصميم كل من النظام والمؤسسة لإدارة المياه والتخصيص الأمثل لموارد المياه على النحو التالي.

4.2 تحسين تصميم النظام والمؤسسات لإدارة المياه

في السنوات الأخيرة ، جذبت الإدارة المتكاملة لـ HRB اهتمامًا كبيرًا من الحكومة الصينية. نظمت لجنة الحفاظ على النهر الأصفر (YRCC) التابعة لوزارة الموارد المائية سلسلة من المهام مثل "مشاكل المياه وحلول HRB" و "مشاكل البيئة البيئية وحلول HRB" ، بالإضافة إلى "الإجراءات الوقائية للمياه إدارة HRB "لتحسين أنظمة وتصميم المؤسسة لإدارة المياه. علاوة على ذلك ، أنشأت الحكومة الصينية مكتب نهر Heihe ، وهي مؤسسة تابعة لـ YRCC ، في عام 1999. تتمثل المهمة الرئيسية لهذا المكتب في قيادة المشروع بشأن الإدارة الموحدة للمياه وتوزيع المياه في جميع أنحاء HRB. قبل ذلك ، كانت المياه تُستخدم أساسًا لري الغابات والأراضي العشبية ، وإعادة تغذية المياه الجوفية ، وتجديد الأنهار في بحيرة شرق جويان في المناطق المنخفضة. لسوء الحظ ، لم يكن هناك أي تحسين جوهري لحلول المياه.

على الصعيد العالمي ، هناك اعتراف طويل الأمد وواسع النطاق بأن حوض النهر هو الوحدة الطبيعية لإدارة المياه [30 ، 31] (الجدول 2). على سبيل المثال ، بدأت الولايات المتحدة في إنشاء مؤسسات لإدارة أحواض الأنهار بشكل شامل منذ ثلاثينيات القرن الماضي. أنشئت في عام 1933 ، سلطة وادي تينيسي (TVA) في عام 1933 هي سلطة حوض نهر للتخطيط الموحد والتنمية الكاملة لموارد المياه على نطاق حوض النهر من أجل تحقيق التنمية الاجتماعية والاقتصادية الإقليمية الشاملة [30 ، 31]. على وجه التحديد ، كان العمل بعيد المدى هو المعادلة العالمية لخسارة التربة (USLE) ، وهو مؤشر تجريبي لفقدان التربة بسبب تآكل المياه [32]. تم بناؤه على أساس التحليل المنهجي لبيانات المراقبة من أكثر من 10 آلاف منطقة الجريان السطحي في 30 ولاية في أمريكا الشرقية خلال 30 عامًا.

شهدت العقود الماضية نموًا في الأبحاث التي تدرس الشراكات من أجل الإدارة المتكاملة لموارد المياه (IWRM) في مناطق عالمية مختلفة. يتم استخدامه الآن على مستوى العالم في مختلف البيئات المادية والاجتماعية والاقتصادية والثقافية والمؤسسية. بالمقارنة مع الأساليب التقليدية لمشاكل المياه ، تأخذ الإدارة المتكاملة للموارد المائية نظرة شاملة أوسع وتدرس مجموعة أكثر اكتمالا من الحلول. وقد شجعت إدارة المياه للانتقال إلى فترة البحث العلمي الأساسية ، مع آلية مشاركة عامة جيدة مع مراعاة المياه والبيئة والاقتصاد الاجتماعي في مقياس الحوض [33 ، 34]. تعتمد إدارة مياه الأحواض في كولورادو وساكرامنتو على نموذج الإدارة المتكاملة للموارد المائية. تم تطبيق IWRM أيضًا على ممارسات إدارة المياه في حوض موري-دارلينج في أستراليا ، وحوض نهر الراين ، وحوض نهر التايمز في أوروبا وحصلت على نتائج مرضية [35-37]. بالإضافة إلى ذلك ، أولت منطقة شبه الجزيرة العربية اهتمامًا كبيرًا لإدارة المياه الجوفية وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي واعتبرت أنه يجب مراعاة الإدارة المتكاملة للموارد المائية عند بناء الإطار المؤسسي. مساعدة طريقة الإدارة المتكاملة للموارد المائية لمواجهة أزمة الغذاء والفقر [38].

ينعكس أحد الأعمال التمثيلية بشأن الإدارة المتكاملة لأحواض الأنهار في التوجيه الإطاري للمياه (WFD) الذي نفذه الاتحاد الأوروبي في عام 2000. ويستغرق تطويره أكثر من 10 سنوات ، والهدف من WFD هو بناء نظام شامل للرصد والإدارة لجميع المسطحات المائية والمسطحات المائية. وضع برامج وتدابير لصياغة خطة إدارة مستجمعات المياه محدثة للإدارة الديناميكية للمياه. الشرط الأساسي هو أنه يجب تقديم خطة إدارة مستجمعات المياه بشكل شامل ، مما يوضح كيفية تحقيق الأهداف (الظروف البيئية ، وظروف المياه ، والظروف الكيميائية ، والنطاق المحمي) خلال الوقت المطلوب.بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تستمر في التحليل الاقتصادي للنظر بشكل فعال في التكلفة والفائدة لجميع أصحاب المصلحة بالنسبة لجميع القياسات ، مما يجعلها تشارك بالفعل في أعمال تخطيط إدارة مستجمعات المياه [39]. على الرغم من تنفيذ هذا الأمر منذ ما يقرب من 10 سنوات ، إلا أن حالة إدارة هذه الأنهار العابرة للحدود لا تزال في مرحلة التطوير والإدارة الوطنية المستقلة ، ولا تزال آلية التعاون والتفاوض داخل البلدان بحاجة إلى التحسين. مع العولمة السريعة والتنمية الاقتصادية ، سيستمر تطوير ديناميكيات الحوض في الزيادة ، لذا فإن كيفية تحقيق إدارة الحوض عبر الحدود الإدارية هي مشكلة ملحة.

على وجه الخصوص ، هناك بعض المشاكل المماثلة في إدارة المياه بين حوض نهر موراي دارلينج في أستراليا ، وحوض نهر النيل في مصر ، و HRB. على سبيل المثال ، مسؤوليات إدارة المياه استجابةً للجفاف غير واضحة ، ولم تولي سلطات إدارة المياه القائمة على الحوض الفرعي اهتمامًا كافيًا مقارنة بسلطة الإدارة الحكومية القائمة على المناطق الإدارية ، ولا يزال القياس الاقتصادي والقانوني بحاجة إلى التحسين. إلى حد ما ، يمكن أن توفر الإدارة الشاملة للمياه في حوض نهر موراي دارلينج وحوض نهر النيل تجربة مفيدة ودروسًا لإدارة المياه في HRB. يشتمل نموذج إدارة النهر الناجح والخبرة في حوض نهر موراي دارلينج على إدارة المياه على أساس مستجمعات المياه الجوفية بدلاً من المناطق الإدارية ، والتنسيق ثلاثي الطبقات (مستوى القرار ، ومستوى التنفيذ ، ومستوى التنسيق) ، واستراتيجية إدارة السوق مثل التجارة في حقوق المياه ، فضلا عن النظام القانوني العادي القائم على اتفاق المياه بين الولايات. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لإدارة المياه في المنطقة القاحلة ، تقوم مصر بإنشاء مركز تنبؤات نهر النيل (NFC) للتحكم في موارد مياه النيل ، من أجل تحقيق الهدف "أقصى استفادة من الموارد المائية الحالية ، وتقييد المشاريع التي يمكن أن تشكل تهديد جودة المياه وموارد المياه "بحلول عام 2017. يمكن أن يوفر التنبؤ بتدفق النهر باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد وأنظمة المعلومات الجغرافية وأنظمة تحديد المواقع العالمية (3S) الأساس للإدارة واتخاذ القرار. علاوة على ذلك ، فإنه يؤكد على إعادة استخدام الصرف في المجال الزراعي وتعزيز الاستفادة من موارد الأمطار من خلال تنفيذ مشروع حصاد مياه الأمطار في الأراضي الزراعية. إنه يقلل من مساحة زراعة الأرز من خلال تعديل هيكل الزراعة ويعزز المحاصيل المقاومة للجفاف ، وبالتالي يقلل بشكل فعال من استهلاك المياه في الإنتاج الزراعي.

4.3 إصلاح الإدارة لتحقيق التخصيص الأمثل للمياه

بصرف النظر عن الإطار والمؤسسات العلمية ، يحتاج إصلاح إدارة الموارد المائية إلى إجراء تحقيقات ودراسات على مستويات متعددة لتوفير معايير أساسية لنظام DSS بناءً على الطلب على المياه للإنتاج والحياة والبيئة. أولاً وقبل كل شيء ، تحتاج إلى إجراء تحقيق على مستوى منطقة الري لتوضيح نظام إدارة المياه في كل منطقة ري. من خلال هذه الطريقة ، يمكننا تقييم أداء أنظمة إدارة المياه ، مثل "سعر المياه" و "حق الماء". من خلال القيام بذلك ، فإننا نفهم الوضع الحالي بالإضافة إلى الطابع التحولي لسياسات المياه الحالية ، ثم نوضح آلية التأثير على الإدارة الزراعية والأنظمة البيئية. ثانيًا ، يحتاج إلى مزيد من البحث على المستوى الإداري ، وتقويم اتحادات مستخدمي المياه ، وحالات استهلاك المياه ، ونظام ارتباط المياه ، والخصائص الاقتصادية الاجتماعية الأخرى. يمكن أن يوضح تقييم أداء جمعيات مستخدمي المياه حالة جمعيات مستخدمي المياه (التنظيم ، وآلية الحوافز ، والترتيب المؤسسي) والطابع التطوري لجمعيات مستخدمي المياه وكذلك تأثيرها على الإنتاج الزراعي وكفاءة المياه.

علاوة على ذلك ، يجب أن يركز المستوى الثالث من التحقيقات على مستوى الأسرة لتوضيح استخدام المياه للمحاصيل المختلفة والأنشطة الزراعية وخصائصها الاجتماعية والاقتصادية. من خلال القيام بذلك ، يمكننا تحليل تأثيرات سيناريوهات السياسة المختلفة على الطلب على المياه. على سبيل المثال ، يمكن أن تتأثر أنماط استخدام الأراضي وتخصيص القوى العاملة وإنتاج المحاصيل والأمن الغذائي وفوائد المدخلات والمخرجات الزراعية باختلاف استخدام الأراضي والسلوك الاقتصادي للمزارعين في سيناريوهات مختلفة لتخصيص موارد المياه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن سياسات تعويض الدخل ، والتعديل على أسعار مياه الري ، والتقدم في تقنيات الري مرتبطة أيضًا بسيناريوهات سياسات مختلفة بشأن الطلب على المياه. بناءً على المستويات الثلاثة المذكورة أعلاه من التحقيقات ، يمكن الحصول على المعلمات المفيدة والرئيسية لنظام دعم السلامة ، وبالتالي يمكن تقديم اقتراحات وتوصيات للإدارة والمؤسسة والسياسات لبناء مجتمع موفر للمياه.

فيما يتعلق بكفاءة المياه في HRB ، يجب أولاً تحسين استراتيجية إدارة المياه الحالية. يعتبر إنشاء نظام إدارة المياه على أساس نظرية "حقوق المياه ، سوق المياه" طريقة مهمة لتحسين كفاءة تخصيص المياه. على الرغم من أن مديري المياه في المناطق الوسطى من HRB يقدمون "حق المياه" لإدارة موارد المياه ، فشلت وظيفة الرافعة في لعب دور بسبب ضعف سوق تداول حقوق المياه. تظهر الأبحاث أن إطار إدارة المياه الموجه نحو السوق مفيد لتخصيص المياه وتحسين كفاءة المياه [40]. إن كيفية تخصيص موارد المياه بين مناطق وصناعات متعددة بكفاءة هي المفصل الحيوي لزيادة كفاءة استخدام المياه للحفاظ على التوازن بين البيئة والاقتصاد وأيضًا داخل الاقتصادات ذات الصلة.

البحث عن التخصيص الأمثل لموارد المياه في الصين هو بناء نموذج المدخلات والمخرجات ونموذج التوازن العام القابل للحساب (CGE) ، وكلاهما يشمل حساب الموارد المائية [41-43]. يمكن استخدام نموذج المدخلات والمخرجات الممتد ونموذج CGE على مستوى الحوض والمقاطعة لتحليل آثار التحول الصحيح للمياه والتصنيع [44]. يمكن استخدام نماذج التوازن الجزئي الأخرى لتخصيص الموارد المائية بين المناطق المروية وفقًا لنمط المحاصيل ومعدل الري والسمات الزراعية الأخرى ، وهذه هي جوهر النظام لحساب وتحسين كفاءة المياه. استكشف بعض العلماء آثار استراتيجيات تنظيم سوق المياه مثل إصلاح أسعار المياه ومعاملات حقوق المياه من خلال بناء نموذج المدخلات والمخرجات في حوض النهر الأصفر.

بالإضافة إلى ذلك ، مع تطور تكنولوجيا النمذجة الحاسوبية ، أصبح نموذج CGE أداة فعالة لاستكشاف آثار السياسات على إدارة المياه. على سبيل المثال ، تم استخدام نموذج CGE في بكين لتقييم السياسات الاقتصادية المتعلقة بسعر المياه وتخصيص المياه [41]. تم وضع عدد من مؤشرات استهلاك المياه لتحليل العلاقات الهيكلية بين الأنشطة الاقتصادية وعلاقاتها المادية بالمياه في Zhangye [29]. تشمل الدراسات الأخرى ذات الصلة على مستويات مختلفة تأثير تخصيص المياه على الاقتصاد الاجتماعي لمناطق مختلفة في حوض النهر الأصفر والأثر الاقتصادي لمشروع تحويل المياه من الجنوب إلى الشمال على مختلف المناطق الإدارية [45 ، 46]. البيانات الاجتماعية والاقتصادية المستخدمة في معظم هذه الدراسات ثابتة وفي فترة واحدة ، وهي غير مواتية للبحث العلمي المطبق على إدارة المياه.

بهذا المعنى ، من الضروري بناء نموذج CGE ديناميكي متعدد القطاعات لتخصيص المياه للنظر بشكل شامل في آثار التقدم التكنولوجي ، ونظام حقوق المياه ، وسوق المياه على الطلب على المياه (المياه الصناعية ، والمياه البيئية ، والمياه المنزلية) ، وكفاءة المياه (الشكل 5). يجب أن يشتمل إطار نموذج CGE على موارد استخدام المياه والأراضي كمدخلات إنتاج في وظيفة الإنتاج لتوصيف التكوين على موارد المياه والأراضي في مختلف القطاعات الاجتماعية والاقتصادية في ظل تعديل سعر السوق. تشير عقلانية تخصيص حقوق المياه لحوض النهر إلى حقيقة أنه يمكن أن يوضح سلسلة من العلاقات المعقدة ، مثل التناقض بين العرض والطلب على المياه ، والتنافس بين مختلف القطاعات ، والتنسيق المائي بين الروافد العليا والمتوسطة والدنيا. ، والاستثمارات حول مشاريع المياه المختلفة ، وفوائد الاستهلاك الاقتصادي والبيئي للمياه ، وكذلك الاستهلاك المعاصر والمستقبلي للمياه. بهذه الطريقة فقط يمكننا تحقيق مخطط توزيع مياه عادل نسبيًا ومقبول.

5. الاستنتاجات

مع وجود ثقة عالية لتجربة انخفاض كبير في هطول الأمطار وتوافر المياه في ظل تغير المناخ المحتمل كما أشارت إليه الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، أصبح الانسجام بين الإنسان والمياه موضوع تنمية حوض النهر. كواحد من أكبر أحواض الأنهار الداخلية في شمال غرب الصين ، يتميز HRB ببيئة هشة بالإضافة إلى مناخ حساس. أدت التنمية الصناعية والزراعية في الروافد الوسطى إلى انخفاض المياه الواردة وتقلص مساحة واحة إيجينا في الروافد الدنيا. الأمن المائي في HRB مدفوع بعوامل متعددة بما في ذلك الزراعة والصناعة والإنتاج الحيواني ، فضلاً عن البيئة. بصرف النظر عن الاتجاه التاريخي للتناقص في إمدادات المياه ، فقد تغير الطلب على المياه بشكل كبير خلال القرن العشرين في HRB. نظرًا لأن المياه مورد طبيعي محدود في HRB ، فإن ندرة المياه آخذة في الظهور عندما يتجاوز الطلب قدرة الأراضي على توفير المياه اللازمة. تحتاج التنمية المستدامة لبنك الموارد البشرية إلى ضمان من الأمن المائي ، وهناك الكثير من القضايا الناشئة التي تحتاج إلى حل.

مع تزايد المنافسة على المياه عبر القطاعات والمناطق ، تم الاعتراف بحوض النهر باعتباره الوحدة المناسبة لتحليل ومواجهة تحديات إدارة المياه. على وجه الخصوص ، يواجه HRB مشاكل المنافسة على استخدامات المياه بين القطاعات المنزلية والصناعية والزراعية وبين المستخدمين والاحتياجات البيئية. لذلك ، فإن اقتران النموذج الإيكوهيدرولوجي والنموذج الاجتماعي الاقتصادي هو لتحسين الفرضية الضرورية للإدارة المتكاملة لحوض النهر. بشكل عام ، تضارب الأولويات بشأن الموارد المائية إلى جانب الظروف الطبيعية القاسية تجعل من الملح بناء نظام إدارة ناجح للمياه لمختلف أصحاب المصلحة في HRB. وبهذا المعنى ، فإن إنشاء DSS لإدارة المياه هو طريقة مهمة لتحقيق الإدارة التكيفية للمياه من أجل التنمية المستدامة لـ HBR.

في الوقت الحاضر ، هناك سلسلة من الأبحاث العالمية حول إدارة المياه في حوض النهر. قامت بعض المقاطعات بتقديم وتحسين سياساتها وتدابير التنظيم الخاصة بها بناءً على مشاكل المياه الخاصة بها والظروف الوطنية. كل هذه توفر بعض الخبرة للإدارة المتكاملة للمياه في HRB. ومع ذلك ، فإن الحوض عبارة عن نظام ديناميكي متعدد المتغيرات غير متوازن ومفتوح "غير منظم" أو "شبه منظم". بالنظر إلى الطابع الدافع ذي البعدين (الطبيعة والمجتمع) ، لإعادة تخصيص المياه ، لا يمكن نسخ الأنماط والأنظمة الحالية وتطبيقها مباشرة على HRB.

من خلال الدراسات التي أجريت على HRB والأنهار الداخلية الأخرى ، يمكن تحديد أن تعزيز إدارة المياه من إدارة الطلب على المياه إلى إدارة استهلاك المياه هو اتجاه مهم للتنمية العلمية والمستدامة لـ HRB. علاوة على ذلك ، من المنظور المؤسسي ، فإن مخطط تخصيص المياه الفعال مكانيًا وديناميكيًا هو حاجة استراتيجية للاستخدام الرشيد والفعال للمياه في HRB. في ضوء الهيكل المذكور أعلاه وكفاءة الوضع الحالي لاستهلاك المياه ، فإن المسألة الملحة في الوقت الحالي لإصلاح أنظمة إدارة المياه في HRB هي تحسين نظام المياه المناسب على أساس الطلب على المياه في الإنتاج ، وحياة الإنسان ، و علم البيئة الطبيعية.

باختصار ، من الضروري إنشاء نظام متكامل لإدارة المياه يعتمد على قدرة تحمل المياه من أجل تقديم الدعم لاتخاذ القرارات الاستراتيجية على نطاق مستجمعات المياه من أجل التنمية المستدامة لنموذج الموارد البشرية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إنشاء نموذج متكامل على حوض النهر مع عملية فيزيائية واضحة ووظائف قوية وقابلية تطبيق قوية له أهمية عالمية. يمكن أيضًا تطبيقه على العديد من الأحواض الداخلية في الصين ، فضلاً عن أحواض الأنهار الداخلية الأخرى التي يتم توزيعها في جميع قارات العالم ، والتي تمثل 11.4 ٪ من مساحة الأرض العالمية ، وتوفر دعمًا كبيرًا للتنمية المستدامة للمناطق ذات المناطق الشديدة. نقص المياه والبيئة الهشة والطلب السريع على التنمية.

تضارب المصالح

يعلن المؤلفون أنه لا يوجد تضارب في المصالح فيما يتعلق بنشر هذه الورقة.

شكر وتقدير

تم دعم هذا البحث ماليًا من خلال خطة البحث الرئيسية للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 91325302) والصناديق الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين للباحثين الشباب المتميزين (المنحة رقم 71225005).

مراجع

  1. إف آر ريجسبرمان ، "ندرة المياه: حقيقة أم خيال؟" إدارة المياه الزراعية، المجلد. 80 ، لا. 1 & # x20133 ، الصفحات 5-22 ، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  2. H. Zhou و X. Zhang و H. Xu و H. Ling و P. Yu ، "تأثيرات تغير المناخ والأنشطة البشرية على الجريان السطحي لنهر تاريم في الصين خلال نصف القرن الماضي ،" علوم الأرض البيئية، المجلد. 67 ، لا. 1، pp.231–241، 2012. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  3. X.-P. دينغ ، إل شان ، إتش زانغ ، إن سي تورنر ، "تحسين كفاءة استخدام المياه في الزراعة في المناطق القاحلة وشبه القاحلة في الصين ،" إدارة المياه الزراعية، المجلد. 80 ، لا. 1 & # x20133 ، الصفحات 23-40 ، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  4. C.-L. فانغ ، سي باو ، وجي- سي. هوانغ ، "تأثيرات الإدارة على قوة تقييد موارد المياه على النظام الاجتماعي والاقتصادي في التحضر السريع: دراسة حالة لممر هيكسي ، شمال غرب الصين ،" إدارة الموارد المائية، المجلد. 21 ، لا. 9، pp.1613–1633، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  5. ك. باكر ، "الأمن المائي: تحديات وفرص البحث ،" علم، المجلد. 337 ، لا. 6097 ، ص 914-915 ، 2012. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  6. B. Bates ، Z.W Kundzewicz ، S. Wu ، and J. Palutikof ، تغير المناخ والمياهالهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، 2008.
  7. C.J.V & # xf6r & # xf6smarty و P. Green و J. Salisbury و R. B. Lammers ، "موارد المياه العالمية: الضعف من تغير المناخ والنمو السكاني ،" علم، المجلد. 289 ، لا. 5477 ، ص 284-288 ، 2000. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  8. الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، "تغير المناخ 2007: أساس العلوم الفيزيائية ،" جدول أعمال، المجلد. 6 ، لا. 7 ، ص. 333 ، 2007. عرض على: الباحث العلمي من Google
  9. J. Kim و J. Choi و C. Choi و S. Park ، "تأثيرات التغيرات في المناخ واستخدام الأراضي / الغطاء الأرضي في إطار سيناريوهات RCP للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ على تدفق مجاري المياه في حوض نهر Hoeya ، كوريا ،" علم البيئة الكلية، المجلد. 452-453 ، الصفحات من 181 إلى 195 ، 2013. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  10. F. Tao ، M. Yokozawa ، Y. Hayashi ، and E. Lin ، "تغير المناخ في المستقبل ، ودورة المياه الزراعية ، والإنتاج الزراعي في الصين ،" الزراعة والنظم البيئية & # x26 البيئة، المجلد. 95 ، لا. 1، pp.203–215، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  11. سي باو وس. فانغ ، "قوة تقييد الموارد المائية على التحضر في المناطق التي تعاني من نقص المياه: دراسة حالة لممر هيكسي ، المنطقة القاحلة في شمال غرب الصين ،" الاقتصاد البيئي، المجلد. 62 ، لا. 3-4 ، ص 508-517 ، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  12. G. Cheng، X. Li، W. Zhao et al. ، "دراسة متكاملة لاقتصاد النظام البيئي المائي في حوض نهر Heihe ،" مراجعة العلوم الوطنية، المجلد. 1 ، لا. 3، pp.413–428، 2014. View at: Google Scholar
  13. م. تشنغ ، H.-L. شياو ، Z.-M. Xu ، J.-X. Li و M.-F. Lu ، "قضية المياه وإجراءاتها المضادة في أحواض الأنهار الداخلية في شمال غرب الصين ودراسة حالة # x2014a في حوض نهر هيهي ،" مجلة علم الجليد والجيوكريولوجيا، المجلد. 3 ، ص. 016 ، 2006. عرض على: الباحث العلمي من Google
  14. S.-Z. Qi and F. Luo ، "التدهور البيئي المائي لحوض نهر Heihe في شمال غرب الصين القاحل ،" المراقبة البيئية والتقييم، المجلد. 108 ، لا. 1 & # x20133 ، الصفحات 205-215 ، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  15. Q. Guo و Q. Feng و J. Li ، "التغيرات البيئية بعد النقل البيئي للمياه في الروافد السفلية لنهر Heihe ، شمال غرب الصين ،" الجيولوجيا البيئية، المجلد. 58 ، لا. 7، pp. 1387–1396، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  16. G. Zhu و Y. Su و C. Huang و Q. Feng و Z. Liu ، "العمليات الهيدروجيوكيميائية في بيئة المياه الجوفية لحوض نهر Heihe ، شمال غرب الصين ،" علوم الأرض البيئية، المجلد. 60 ، لا. 1 ، ص 139-153 ، 2010. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  17. H. Xi و Q. Feng و W. Liu و J. Si و Z. Chang و Y. Su ، "بحث نموذج تدفق المياه الجوفية في Ejina Basin ، شمال غرب الصين ،" علوم الأرض البيئية، المجلد. 60 ، لا. 5، pp. 953–963، 2010. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  18. ر. دينغ ، إف وانغ ، جيه وانغ ، وجيه ليانغ ، "تحليل الخصائص المكانية والزمانية لهطول الأمطار في حوض نهر هيهي وتقييم التنبؤ في السنوات الـ 47 الأخيرة ،" مجلة بحوث الصحراء، المجلد. 29، pp. 335–341، 2009. View at: Google Scholar
  19. Y. H. Su ، و G. F. Zhu ، و Q. Feng ، و Z. Z. Li ، و F. P. Zhang ، "دراسة النظائر البيئية والهيدروكيميائية للمياه الجوفية في حوض إيجينا ، شمال غرب الصين ،" الجيولوجيا البيئية، المجلد. 58 ، لا. 3، pp 601–614، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  20. R. Ding ، F. Wang ، J. Wang ، and J. Liang ، "التحليل والتقييم التنبؤي حول السمة الزمانية والمكانية لهطول الأمطار في حوض نهر Heihe لما يقرب من 47 عامًا ،" مجلة بحوث الصحراء، المجلد. 2 ، 2009. عرض على: الباحث العلمي من Google
  21. B. Huai و Z. Li و M. Sun و P. Zhou و Y. Xiao ، "تحليل RS لتغير الأنهار الجليدية في حوض نهر Heihe في الخمسين عامًا الماضية ،" اكتا جيوغرافيكا سينيكا، المجلد. 69 ، لا. 3، pp.365–377، 2014. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  22. وانج وج. تشينج ، "التغيرات في الهيدرولوجيا والبيئة البيئية خلال أواخر الخمسين عامًا في حوض نهر هيهي" ، مجلة بحوث الصحراء، المجلد. 18 ، لا. 3، pp.233-238، 1998. View at: Google Scholar
  23. تورال ، جيه جيه بيرك ، وج. Faur & # xe8s ، تغير المناخ والمياه والأمن الغذائي، منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة ، روما ، إيطاليا ، 2011.
  24. X. Cai ، "الإجهاد المائي ، وتحويل المياه والعدالة الاجتماعية في شمال الصين - الآثار المترتبة على إصلاحات السياسة ،" مجلة الإدارة البيئية، المجلد. 87 ، لا. 1 ، ص 14-25 ، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  25. براكين وإي.أوغتون ، "تعدد التخصصات داخل وخارج الجغرافيا: مقدمة إلى القسم الخاص ،" منطقة، المجلد. 41 ، لا. 4، pp.371–373، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  26. X. Li و X. Yang و Q. Gao و Y. Li و S. Dong ، "التقييم المتكامل للأنظمة الهيدرولوجية والإيكولوجية والاقتصادية لإدارة موارد المياه على نطاق حوض النهر ،" حدود علوم الأرض في الصين، المجلد. 3 ، لا. 2، pp. 198–207، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  27. جي تشينغ ، هـ. شياو ، سي. لي ، ج. رن ، وس. وانغ ، "توفير المياه والزراعة البيئية والإدارة المتكاملة لموارد المياه في حوض نهر هيهي ، شمال غرب الصين ،" التقدم في علوم الأرض، المجلد. 23 ، لا. 7، pp.661–665، 2008. View at: Google Scholar
  28. X. Li ، و G. Cheng ، و L. Wu ، "حوض نهر Heihe الرقمي. 1: بنية أساسية للمعلومات لعلوم مستجمعات المياه ، " التقدم في علوم الأرض، المجلد. 25 ، لا. 3 ، ص 297-305 ، 2010. عرض على: الباحث العلمي من Google
  29. Y. Wang، H.-L. شياو و R.-F. وانغ ، "ندرة المياه واستخدام المياه في النظم الاقتصادية في مدينة Zhangye ، شمال غرب الصين ،" إدارة الموارد المائية، المجلد. 23 ، لا. 13 ، ص 2655-2668 ، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  30. واو وايت ، "منظور لتنمية حوض النهر ،" القانون والمشاكل المعاصرة، المجلد. 22 ، لا. 2، pp. 157–187، 1957. View at: Google Scholar
  31. جى وارنر ، ب. ويستر ، وأ. بولدينج ، "مواكبة التدفق: أحواض النهر كوحدات طبيعية لإدارة المياه؟" سياسة المياه، المجلد. 10 ، لا. 2، pp. 121–138، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  32. P. Cardei و V. Herea و V. Muraru و R. Sfaru ، "تمثيل المتجهات لنموذج تآكل التربة USLE ، وجهة نظر ،" نشرة جامعة العلوم الزراعية والطب البيطري كلوج نابوكا. الزراعة، المجلد. 66 ، لا. 2، pp. 46–53، 2009. View at: Google Scholar
  33. G. W. P. Gwp ، "الإدارة المتكاملة لموارد المياه ،" اللجنة الاستشارية الفنية (TAC)، 2004. عرض على: الباحث العلمي من Google
  34. J. Alcamo و M. Fl & # xf6rke و M. M & # xe4rker ، "التغيرات المستقبلية طويلة الأجل في موارد المياه العالمية مدفوعة بالتغيرات الاجتماعية والاقتصادية والمناخية ،" مجلة العلوم الهيدرولوجية، المجلد. 52 ، لا. 2، pp.247–275، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  35. تورتاجادا ، أ. بيسواس ، أو.فاريز ، وسي تورتاجادا ، "مؤسسات الإدارة المتكاملة للموارد المائية في أمريكا اللاتينية ،" في الإدارة المتكاملة للموارد المائية في جنوب وجنوب شرق آسيا، الصفحات 303-324 ، 2004. عرض على: الباحث العلمي من Google
  36. ميتشل ، "الإدارة المتكاملة لموارد المياه ، والترتيبات المؤسسية ، وتخطيط استخدام الأراضي ،" البيئة والتخطيط أ، المجلد. 37 ، لا. 8، pp. 1335–1352، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  37. S. Giri ، و A. P. Nejadhashemi ، و S.A Woznicki ، "تقييم طرق الاستهداف لتنفيذ أفضل ممارسات الإدارة في مستجمعات المياه في نهر Saginaw ،" مجلة الإدارة البيئية، المجلد. 103 ، ص 24-40 ، 2012. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  38. U. Simon و R. Br & # xfcggemann و S. Pudenz ، "جوانب دعم القرار في إدارة المياه & # x2014example Berlin and Potsdam (ألمانيا) I & # x2014 تقييمًا متمايزًا مكانيًا ،" بحوث المياه، المجلد. 38 ، لا. 7، pp. 1809–1816، 2004. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  39. P. تشاف ، توجيه إطار عمل المياه في الاتحاد الأوروبي، IWA للنشر ، 2001.
  40. جيه. بيغرام ، "الأدوات الاقتصادية في إدارة موارد المياه في أستراليا: نظرة نقدية" المجلة الدولية لتنمية الموارد المائية، المجلد. 15 ، لا. 4، pp.493–509، 1999. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  41. X. Deng و Y. Wang و F. Wu و T. Zhang و Z. Li ، "بناء نموذج CGE المتكامل ،" في الإدارة المتكاملة لأحواض الأنهار، SpringerBriefs in Environmental Science، pp. 57–78، Springer، Berlin، Germany، 2014. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  42. F. Wu ، J. Zhan ، C. Shi ، and C. Zhao ، "جدول مدخلات موسع لمحاسبة البيئة والموارد ،" المجلة الصينية للموارد السكانية والبيئة، المجلد. 12 ، لا. 1، pp. 33–41، 2014. View at: Google Scholar
  43. Y. Zhao و X. Deng و Q. Lu و W. Huang ، "التنمية الريفية الإقليمية ومدخلات النيتروجين ومخرجاته في نظام الزراعة والرعي وتأثيراته البيئية ودراسة الحالة # x2014a لمستجم Wuliangsuhai ،" بروسيديا للعلوم البيئية، المجلد. 2، pp.542–556، 2010. View at: Google Scholar
  44. X. Deng و F. Zhang و Z. Wang و X. Li و T. Zhang ، "تم تجميع جدول إخراج المدخلات الممتد لتحليل الطلب على المياه واستهلاكها على مستوى المقاطعة في الصين ،" الاستدامة، المجلد. 6 ، لا. 6، pp.3301–3320، 2014. عرض على: الباحث العلمي من Google
  45. M. Berrittella و K. Rehdanz و R. Roson و R. S. J. Tol ، "التأثير الاقتصادي لضرائب المياه: تحليل توازن عام قابل للحساب مع مجموعة بيانات دولية ،" سياسة المياه، المجلد. 10 ، لا. 3، pp.259–271، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  46. S. Feng ، L.X. Li ، Z.G Duan ، and J.L Zhang ، "تقييم آثار مشروع نقل المياه من الجنوب إلى الشمال باستخدام أنظمة دعم القرار ،" أنظمة دعم القرار، المجلد. 42 ، لا. 4، pp. 1989–2003، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل

حقوق النشر

حقوق النشر & # xA9 2015 Xiangzheng Deng و Chunhong Zhao. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط ، بشرط الاستشهاد بالعمل الأصلي بشكل صحيح.


بحلول عام 2071 ، قد لا يتمكن ما يقرب من نصف أحواض المياه العذبة البالغ عددها 204 في الولايات المتحدة من تلبية الطلب الشهري على المياه. هذه التوقعات النموذجية ، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Earth’s Future ، هي مجرد مكون أولي واحد من تقييم قانون تخطيط الموارد (RPA) القادم المتوقع نشره العام المقبل. في عام 1974 ، طلب الكونجرس أن يتم نشر هذا التقييم للموارد المتجددة في الولايات المتحدة كل 10 سنوات.

يصف البحث ، الذي أجرته دائرة الغابات الأمريكية ، سببين للنقص المتوقع. الأول هو أن الولايات المتحدة سيكون لديها ببساطة المزيد من الناس. على الرغم من أن المواطن الأمريكي العادي يستخدم كميات أقل من المياه ، لا يزال من المتوقع أن يؤدي النمو السكاني إلى زيادة الطلب على المياه في معظم أنحاء البلاد.

ثانياً ، من المتوقع أن تنخفض إمدادات المياه نفسها. يؤثر تغير المناخ المتوقع على أنماط المطر ودرجات الحرارة. في حين أنه من المتوقع زيادة هطول الأمطار في بعض أجزاء الولايات المتحدة ، فإن السهول الجنوبية الكبرى وأجزاء من الجنوب لن تكون محظوظة. تعتمد أحواض المياه على هطول الأمطار لتغذية الأنهار والروافد التي تصب فيها. بشكل منفصل ، سوف يتبخر المزيد من المياه من الخزانات والجداول مع ارتفاع درجة حرارة المناخ ، مما يؤدي إلى تقطيع إمدادات المياه. بعد حوالي 50 عامًا من الآن ، قد تشهد العديد من المناطق الأمريكية انخفاضًا في إمدادات المياه بمقدار ثلث حجمها الحالي ، بينما يستمر الطلب في الزيادة.

قد يؤثر نقص المياه بشكل خاص على الزراعة في الولايات المتحدة. غالبًا ما تشكل الزراعة المروية حوالي 75٪ من الاستهلاك السنوي للمياه من هذه الأحواض. ومع ذلك ، يشير المؤلفون إلى أن هذا أيضًا يجعل الزراعة مجالًا واضحًا لتقليل استخدام المياه. ومن المتوقع أن يواجه ما يصل إلى 96 حوضًا للمياه العذبة نقصًا. يمكن أن يمنع تقليل استخدام المياه للري بنسبة 2٪ فقط حدوث نقص في ثلث هذه الأحواض. بالنسبة للآخرين ، على الرغم من ذلك ، يجب أن يكون التخفيض أكبر & # 8211 في كثير من الأحيان أكثر من 30٪. يقول المؤلفون إنه من غير المرجح أن تكون الزراعة هي الوجه الوحيد للمجتمع الذي يمكن التكيف معه. ومع ذلك ، من المرجح أن يواجه القطاع الزراعي تحديات خطيرة. وفقًا لذلك ، تثير النتائج مخاوف بشأن كل من الأمن المائي المستقبلي والأمن الغذائي في الولايات المتحدة.

إدارة المراسل: جوردان ويلكرسون

التقرير الأصلي: التكيف مع نقص المياه في المستقبل في الولايات المتحدة بسبب النمو السكاني وتغير المناخ. الأرض ومستقبل # 8217s


في دليل المعلم

لقد قمنا بتنظيم دليل المعلم إلى أربعة أقسام سهلة الاستخدام. يمكنك معاينة كل درس أدناه ثم تنزيل الدليل.

المشكلة

سوف يستكشف الطلاب قضايا بما في ذلك ندرة المياه ، وتأثيرات المياه القذرة وغير المأمونة ، ونقص الصرف الصحي المناسب والنظافة في المجتمع. باستخدام موقعنا كأداة بحث ، سيتم توجيههم إلى فهم أعمق لهذه القضايا. لقد وضعنا المعلومات التي تحتاجها في متناول يدك.

  • يوضح "Water Water Anywhere" مبدأ وفرة المياه مقابل ندرة المياه ، المادية والاقتصادية على حد سواء ، من خلال جعل الطلاب يتنقلون عبر ثلاث محطات يتعين عليهم فيها ملء زجاجة مياه باستخدام قواعد مختلفة في كل محطة.
  • "المياه القذرة. وماذا في ذلك؟" يستخدم منهج الصور المقطوعة (jigsaw) لجعل الطلاب يعلمون بعضهم البعض حول أربعة تأثيرات محتملة للمياه القذرة: سوء الصحة ، وزيادة الجوع ، والفقر الدائم ، وعدم الحصول على التعليم.
  • يستكشف برنامج "Hand Washing Hang Ups" تحديات تعليم غسل اليدين ويعرّف الطلاب على الحل المبتكر ومنخفض التكلفة لحنفيات الشرب قبل جعلهم يبدعون في صنع الحلول الخاصة بهم.

الحل

سيتعرف الطلاب على الطرق المختلفة المتاحة لجلب المياه النظيفة والآمنة إلى المجتمع النامي. سوف يتصارعون مع تحديات الأفكار المتنافسة والحلول التقنية. ثم سيعملون كفريق واحد لاكتشاف أفضل طريقة للمضي قدمًا في بيئة معينة.

  • "أصوات القرية" عبارة عن مجموعة صغيرة من أنشطة محاكاة لعب الأدوار حيث يجب على الطلاب استخدام مهاراتهم الخاصة في الاستنتاج ، جنبًا إلى جنب مع موقع مشروع المياه لتحديد نوع تكنولوجيا المياه الأفضل لأربع قرى متميزة.
  • يستخدم "البحث عن الكلمات في مشروعات المياه" المعلومات الموجودة في قسم أنواع المشروعات في موقع مشروع المياه على الويب حيث يستخدم الطلاب أدلة لتحديد الكلمات التي يجب عليهم العثور عليها في اللغز.

مصادر إضافية

  • "الحقائق فقط: أزمة المياه بالأرقام" هي قائمة ببعض الحقائق الأكثر استخدامًا وإقناعًا وإثارة للاهتمام حول أزمة المياه العالمية. يتم تضمين الاقتباسات.
  • "استمر في الحفر" هو ببليوغرافيا مشروحة تسلط الضوء على العديد من أهم المصادر والوكالات من جميع أنحاء قطاع المياه والصرف الصحي. إنه مورد ممتاز للبحث الإضافي.

شارك

لقد وجدنا أنه عندما يقدم المعلمون هذه المشكلات والحلول ، غالبًا ما يكون لدى الطلاب دافع ذاتي تمامًا للمشاركة بشكل مباشر في أنشطة العالم الحقيقي للمساعدة. ستحفز الأدوات المقدمة إبداعهم وتوفر الأدوات اللازمة لاتخاذ الإجراءات اللازمة.


سؤال التناضح AS علم الأحياء AQA

قامت مجموعة من الطلاب بدراسة تأثير تركيز السكروز على التغير في طول اسطوانات الأنسجة المقطوعة من جزرة صغيرة. قاموا بقياس الأطوال الأولية لأسطوانات الجزر ، ثم وضعوا واحدة في كل عدد من محاليل السكروز. بعد 18 ساعة ، قاموا بإزالة أسطوانات الجزر وقياس أطوالها النهائية. يتم عرض بعض النتائج في الجدول.

(أ) يخزن الجزر الصغير السكريات في أنسجته ، ولكن في الجزر القديم ، يتم تحويل بعض هذا إلى نشا. كيف يمكن أن يؤثر استخدام أسطوانات من الأنسجة من الجزر الأقدم على النتائج التي تم الحصول عليها لمحلول السكروز 0.6moldm & ndash3؟ أعط سببا لإجابتك.

مخطط مارك:
تقليل / طول أكبر أصغر تمت إزالة المزيد من الماء فرق أكبر في إمكانات الماء / خلية ذات إمكانات مائية أعلى / أقل سلبية. النشا غير قابل للذوبان / ليس له تأثير على التناضح

ليس هذا ما تبحث عنه؟ جرب & hellip

هناك شيء محير حول صياغة هذا السؤال ، لقد كنت عالقًا أيضًا ، في البداية ، ولكن بعد النظر إليه لفترة من الوقت ، أعتقد أنه يمكنني شرحه. إنه أمر بسيط حقًا بمجرد تجاوز الصياغة الغريبة.

إمكانات المياه هي المفهوم الرئيسي هنا. تحتوي المياه النقية على أعلى إمكانات مائية (0 & Psi) والسكريات - لأنها ترتبط بجزيئات الماء ، مما يقلل من إمكانات الماء. كلما زاد السكر الموجود داخل الأنسجة ، انخفضت إمكانات المياه.

التناضح هو انتشار الماء أسفل التدرج المحتمل للمياه & ndash من منطقة ذات إمكانات مائية عالية إلى منطقة ذات إمكانات مائية منخفضة.

كما يوضح السؤال ، يخزن الجزر الصغير السكريات في أنسجته ، فالسكر الذي يخزنه يقلل من قدرة أنسجته على الماء.

في الجزر الأقدم ، يتم تحويل بعض السكريات إلى نشا ، لذلك لا تحتوي على الكثير من جزيئات السكر لترتبط بجزيئات الماء.

لا يرتبط النشا بجزيئات الماء (فهو غير قابل للذوبان) ، وبالتالي لا يؤثر على إمكانات الماء أو التناضح.

كل هذا يعني أن الماء الكامن في أنسجة الجزر القديم و gt المياه المحتملة للأنسجة في الجزر الصغير.


نظرًا للسكريات التي يخزنها الجزر الصغير ، فإن إمكاناته المائية أقل من الماء النقي: إذا تم وضعه في ماء نقي وتركه لبضع ساعات ، سينتقل الماء بالتناضح إلى الجزر الصغير ، ويجب أن يزداد طوله.

يخزن الجزر الأكبر سنًا أيضًا بعض السكريات ، ولكن بتركيز أقل منها مقارنة بالجزر الصغير - سيكون لها إمكانات مائية أقل من الماء النقي ، ولكن إمكانات مائية أعلى من الجزر الصغير. إذا تم وضعها في ماء نقي وتركها لبضع ساعات ، فسيظل الماء يتحرك بالتناضح إلى أنسجة الجزر القديم ، ولكن كمية أقل من الماء ستنتقل إليها مقارنة بالجزر الصغير ، حيث يوجد فرق أقل بين المياه المحتملة من أنسجة الجزر القديمة والمياه النقية.

الآن هذا هو الجزء المهم.

لقد وجدت وألقيت نظرة على النتائج المذكورة في السؤال الذي تشير إليه هنا. في جميع تركيزات محلول السكروز التي تم فحصها ، انخفض طول الجزر الموضوعة فيها. هذا يعني أنه على عكس الماء النقي ، فإن محلول السكروز لديه إمكانات مائية أقل من أنسجة الجزر ، وبالتالي فإن الماء سيتحرك بالتناضح في الاتجاه الآخر - من أنسجة الجزر إلى محلول السكروز المحيط ، وهو ما يفسر الانخفاض في الطول في الجزر.

لاستخدام بعض الأرقام العشوائية (وليس الأرقام المقاسة الفعلية!) فقط لتوضيح هذه النقطة ، لنفترض أن محلول السكروز لديه إمكانات مائية تبلغ 1000 & Psi.
المياه النقية لها إمكانات مائية تبلغ 0 و Psi.
لنفترض أن أنسجة الجزر الصغير لديها إمكانات مائية تبلغ -800 رطل لكل بوصة مربعة.
سيكون لأنسجة الجزر الأكبر سنًا قدرة مائية أعلى من الجزر الصغير كما يقول -200 و Psi.

ينتقل الماء دائمًا عن طريق التناضح من منطقة ذات إمكانات مائية أعلى إلى منطقة ذات إمكانات مائية منخفضة. كلما زاد الاختلاف في الجهد المائي ، زادت حركة الماء.

في ماء نقي
ينتقل بعض الماء عن طريق التناضح من المياه المحيطة (0 & Psi) إلى أنسجة الجزر القديم (-200 & Psi.)
يتحرك المزيد من الماء بالتناضح من المياه المحيطة (0 و Psi) إلى أنسجة الجزر الأصغر سنًا (-800 و Psi.)

في محلول السكروز
ينتقل بعض الماء عن طريق التناضح من أنسجة الجزر الأصغر سنًا (-800 و Psi) إلى محلول السكروز (-1000 رطل لكل بوصة مربعة).
ينتقل المزيد من الماء عن طريق التناضح من أنسجة الجزر القديم (-200 & Psi) إلى محلول السكروز (-1000 و Psi.)

لذلك يتم إزالة المزيد من الماء من أنسجة الجزر القديمة أكثر من تلك الموجودة في الجزر الأصغر ، وبالتالي يكون انخفاض طولها أكبر.

أتمنى أن يوضح هذا الأشياء! لا تتردد في السؤال عما إذا كان أي مما كتبته غير واضح ، أو لديك أي أسئلة أخرى عنه على الإطلاق.


حالات المياه: غاز ، سائل ، صلب

يحدد اتجاه روابط الهيدروجين مع تغيرات المياه خصائص الماء في أشكاله الغازية والسائلة والصلبة.

أهداف التعلم

اشرح الأهمية البيولوجية لقدرة الجليد # 8217 على الطفو على الماء

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • عندما يتم غليان الماء ، تتسبب الطاقة الحركية في انكسار الروابط الهيدروجينية تمامًا وتسمح لجزيئات الماء بالهروب إلى الهواء كغاز (بخار أو بخار ماء).
  • عندما يتجمد الماء ، تشكل جزيئات الماء بنية بلورية يتم الحفاظ عليها بواسطة الرابطة الهيدروجينية.
  • الماء الصلب ، أو الجليد ، أقل كثافة من الماء السائل.
  • الجليد أقل كثافة من الماء لأن اتجاه الروابط الهيدروجينية يتسبب في دفع الجزيئات بعيدًا عن بعضها ، مما يقلل الكثافة.
  • بالنسبة للسوائل الأخرى ، يتضمن التصلب عند انخفاض درجة الحرارة خفض الطاقة الحركية ، مما يسمح للجزيئات بالتعبئة بإحكام أكثر ويجعل المادة الصلبة أكثر كثافة من شكلها السائل.
  • نظرًا لأن الجليد أقل كثافة من الماء ، فإنه قادر على الطفو على سطح الماء.

الشروط الاساسية

المياه وحالات # 8217: الغاز والسائل والصلب

يعتبر تكوين الروابط الهيدروجينية من النوعية المهمة للمياه السائلة التي تعتبر ضرورية للحياة كما نعرفها. نظرًا لأن جزيئات الماء تصنع روابط هيدروجينية مع بعضها البعض ، فإن الماء يأخذ بعض الخصائص الكيميائية الفريدة مقارنة بالسوائل الأخرى ، وبما أن الكائنات الحية تحتوي على نسبة عالية من الماء ، فإن فهم هذه الميزات الكيميائية هو مفتاح فهم الحياة. في الماء السائل ، تتشكل الروابط الهيدروجينية وتتكسر باستمرار حيث تنزلق جزيئات الماء مع بعضها البعض. يحدث كسر هذه الروابط بسبب حركة (الطاقة الحركية) لجزيئات الماء بسبب الحرارة الموجودة في النظام. عندما ترتفع الحرارة أثناء غليان الماء ، تتسبب الطاقة الحركية الأعلى لجزيئات الماء في تكسر الروابط الهيدروجينية تمامًا وتسمح لجزيئات الماء بالهروب إلى الهواء كغاز (بخار أو بخار ماء). من ناحية أخرى ، عندما تنخفض درجة حرارة الماء ويتجمد الماء ، تشكل جزيئات الماء بنية بلورية يتم الحفاظ عليها بواسطة الرابطة الهيدروجينية (لا توجد طاقة كافية لكسر الروابط الهيدروجينية). هذا يجعل الجليد أقل كثافة من الماء السائل ، وهي ظاهرة لم نشهدها في تصلب السوائل الأخرى.

مراحل المادة: شاهد ما يحدث للروابط بين الجزيئات أثناء تغيرات الطور في هذا التفاعل.

ترجع كثافة الماء & # 8217s المنخفضة في شكلها الصلب إلى الطريقة التي يتم بها توجيه روابط الهيدروجين أثناء تجميدها: يتم دفع جزيئات الماء بعيدًا عن بعضها مقارنة بالمياه السائلة. مع معظم السوائل الأخرى ، يتضمن التصلب عندما تنخفض درجة الحرارة خفض الطاقة الحركية بين الجزيئات ، مما يسمح لها بالتعبئة بإحكام أكثر من السائل وإعطاء المادة الصلبة كثافة أكبر من السائل.

الكثافة المنخفضة للجليد ، وهي حالة شاذة ، تجعله يطفو على سطح الماء السائل ، مثل جبل جليدي أو مكعبات الثلج في كوب من الماء.في البحيرات والبرك ، يتشكل الجليد على سطح الماء مكونًا حاجزًا عازلًا يحمي الحيوانات والنباتات في البركة من التجمد. بدون هذه الطبقة من الجليد العازل ، ستتجمد النباتات والحيوانات التي تعيش في البركة في كتلة الجليد الصلبة ولن تتمكن من البقاء على قيد الحياة. التأثير الضار للتجميد على الكائنات الحية ناتج عن تمدد الجليد بالنسبة إلى الماء السائل. بلورات الجليد التي تتشكل عند التجميد تمزق الأغشية الرقيقة الضرورية لوظيفة الخلايا الحية ، مما يؤدي إلى إتلافها بشكل لا رجعة فيه. لا يمكن للخلايا أن تنجو من التجمد إلا إذا تم استبدال الماء بداخلها مؤقتًا بسائل آخر مثل الجلسرين.

كثافة الجليد: الرابطة الهيدروجينية تجعل الثلج أقل كثافة من الماء السائل. (أ) البنية الشبكية للجليد تجعلها أقل كثافة من جزيئات الماء السائل المتدفقة بحرية ، مما يمكنها من (ب) أن تطفو على الماء.


يواجه ثلثا العالم نقصًا حادًا في المياه

يواجه حوالي أربعة مليارات شخص ، أو ثلثي سكان العالم ، نقصًا حادًا في المياه خلال شهر واحد على الأقل كل عام ، وهو أكثر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا ، وفقًا لأرجين واي. هوكسترا ، أستاذ إدارة المياه في جامعة توينتي. في هولندا.

في ورقة بحثية نُشرت يوم الجمعة في مجلة Science Advances ، صمم الدكتور Hoekstra وزميله Mesfin M. Mekonnen نموذجًا حاسوبيًا لإنشاء ما يقولون إنه صورة أكثر دقة لندرة المياه حول العالم. يمكن أن تؤدي ندرة المياه الشديدة إلى فشل المحاصيل وانخفاض غلات المحاصيل ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع أسعار الغذاء وكذلك المجاعة وانتشار المجاعة.

تعاني منطقة ما من ندرة شديدة في المياه عندما تستهلك مزارعها وصناعاتها وأسرها ضعف كمية المياه المتوفرة في تلك المنطقة.

وقال الدكتور هوكسترا في رسالة بالبريد الإلكتروني: "هذا يعني أن مستويات المياه الجوفية آخذة في الانخفاض ، والبحيرات تجف ، وتدفق كميات أقل من المياه في الأنهار ، وإمدادات المياه للصناعة والمزارعين مهددة".

لن يعاني الجميع بالتساوي. في البلدان الأكثر ثراءً ، يمكن أن تؤدي ندرة المياه الشديدة إلى حصص المياه للاستحمام والبستنة ، بينما في البلدان الفقيرة للغاية يمكن أن تؤدي إلى نقص في مياه الشرب.

قال الدكتور هوسكسترا إن نصف الأربعة مليارات شخص الذين يعانون من ندرة المياه الشديدة على الأقل شهر واحد في العام يعيشون إما في الصين أو الهند. ومن بين البليونين المتبقيين ، يعيش معظمهم في بنغلاديش وباكستان ونيجيريا والمكسيك والأجزاء الغربية والجنوبية من الولايات المتحدة ، مثل كاليفورنيا وتكساس وفلوريدا.

قدرت الدراسات السابقة أن ما بين 1.7 و 3.1 مليار شخص قد تأثروا بنقص المياه الشديد. ولكن وفقًا للدكتور هوكسترا ، استخدمت تلك الدراسات قياسات كانت عامة جدًا في الحجم أو استخدمت متوسطات سنوية لم تكن دقيقة مثل البيانات الشهرية.

قال الدكتور هوكسترا: "تشكل ندرة المياه العذبة خطرًا كبيرًا على الاقتصاد العالمي ، حيث تؤثر بشكل مباشر على أربعة مليارات شخص". "ولكن بما أن الأشخاص الباقين في العالم يتلقون جزءًا من طعامهم من المناطق المتضررة ، فهذا يشملنا جميعًا".


شكر وتقدير

تم دعم هذه الدراسة من قبل زمالة تبادل المعرفة من مجلس أبحاث البيئة الطبيعية إلى N. Seddon ، بتمويل إضافي من جامعة أكسفورد (John Fell Fund و Oxford Martin School). لنصائحهم القيمة كأعضاء في اللجنة التوجيهية في تطوير النطاق والأساليب المستخدمة لهذه الخريطة المنهجية ، وكذلك للتعليقات التي ساعدت في تحسين هذه المخطوطة ، نتقدم بخالص الشكر إلى بام بيري وفرانشيسكا بوكر وهانا ريد وسيلفيا فيكاندر . نشكر أيضًا Xiaoting Hou-Jones للتعليق على مسودة هذه المخطوطة و Gillian Petrokofsky لمراجعة بروتوكول معايير الاختيار وإطار عمل الترميز.


الزراعة المائية من أجل مستقبل مستدام

نظرًا للحاجة إلى زراعة أكثر استدامة ، كان هناك ارتفاع في الشركات الناشئة الصديقة للبيئة حول العالم التي تستخدم تكنولوجيا الزراعة المائية لإنتاج المحاصيل على نطاق واسع بتقنية تُعرف باسم "الزراعة العمودية & # 8221 (الشكل 3) .

المزارع العمودية عبارة عن مبانٍ مليئة بمستويات لا حصر لها من أنظمة الزراعة المائية (أو المزارعون بنمط أفلام المغذيات) ، وتزرع محاصيل مختلفة في بيئة درجة حرارة داخلية يتم التحكم فيها (الشكل 3). يتم بناء أكبر مزرعة عمودية في دبي ، وتغطي مساحة 130.000 قدم مربع من الأرض وتهدف إلى إنتاج 6000 رطل من الغذاء يوميًا ، "باستخدام 1/2500 من كمية المياه كعملية تربة مكافئة". بالنسبة لمدينة تستورد 85٪ من طعامها ، سيحدث هذا ثورة كبيرة في الطريقة التي تأكل بها المدينة.

الشكل 3: الزراعة العمودية. الزراعة العمودية هي مصطلح يطلق على أنظمة الزراعة المائية على نطاق واسع والتي تم تصميمها لإيواء آلاف الأقدام المربعة من أنظمة النمو ، عبر العديد من الطوابق في مبنى ناطحة سحاب.

في حين أن المزارع العمودية تحمل الكثير من الآمال ، إلا أنها مكلفة في التنفيذ ، وصعبة تقنيًا على نطاق واسع ، والغذاء المنتج من هذه الأنظمة عمومًا أغلى من الغذاء المكافئ المزروع في التربة بسبب تكاليف الطاقة العالية للحفاظ على النظم. ومع ذلك ، تقدر وكالة Associated Press أن الأغذية التي تنتجها تقنية الزراعة المائية في عام 2019 تبلغ قيمتها 32 مليار دولار أمريكي ، ومن المتوقع أن ينمو بمعدل 5٪ سنويًا حتى عام 2025.

في حين أن تقنية الزراعة المائية قد لا تحل أبدًا محل الزراعة التقليدية ، إلا أنها تكسر نموذج إنتاج الغذاء ، وقد نرى جيلًا جديدًا من المزارعين المعاصرين يبنون جدرانًا خضراء داخل منازلهم أو مراكزهم المجتمعية لإطعام العائلات بالمنتجات الطازجة التي تزرع على مدار السنة.

فالنتينا لاغومارسينو طالبة دكتوراه في السنة الثانية في برنامج العلوم الطبية الحيوية بجامعة هارفارد.

ريبيكا سينفت هي طالبة دكتوراه في السنة الخامسة في علم الأعصاب في جامعة هارفارد تدرس دوائر ووظيفة الخلايا العصبية السيروتونين في الفأر.

للمزيد من المعلومات:

  • لمعرفة المزيد عن تاريخ الزراعة المائية ، تحقق من هذا واسطة مقالة - سلعة .
  • لمعرفة المزيد حول كيف يهدد تغير المناخ الإمدادات الغذائية في العالم ، تحقق من هذه المقالة الأخيرة في New York Times.
  • لمعرفة المزيد حول كيفية قيام وكالة ناسا بزراعة الطعام في الفضاء ، راجع مقالة Verge ومقاطع الفيديو هذه.
  • لمعرفة المزيد حول تجارب Julius Sach للعثور على محلول غذائي ، راجع هذه المقالة العلمية الأساسية.
  • لمعرفة المزيد حول الأنواع المختلفة لأنظمة الزراعة المائية ، تحقق من مدونة الحديقة هذه.
  • لقراءة المزيد عن الزراعة العمودية ، راجع مقال نيويوركر هذا.

هذه المقالة جزء من نسختنا الخاصة عن الماء. لقراءة المزيد ، تحقق من إصدارنا الخاص الصفحة الرئيسية!


شاهد الفيديو: كيفية تحرك المياه من الجذور إلى الأوراق (شهر نوفمبر 2022).