ادعای شاخ‌دار تبخیر آب و انتقال آن به زاگرس برای بارش باران

در آبان ماه ۱۴۰۴ و در پی انتشار اخبار گسترده درباره خشکسالی و کاهش آب در پشت سدها، ویدیویی از فردی به نام «همایون ویستامهر» منتشر شد که مدعی شد، برای رفع مشکل کاهش بارندگی می‌توان «آب خلیج فارس برداشت و به بخار تبدیل کرد و سپس با هدایت این بخار به ارتفاعات، شرایط برای بارورسازی و ایجاد بارش فراهم شود.»

ویستامهر در ادامه می‌گوید: «متخصصان ایرانی توان اجرای چنین طرح‌هایی را دارند اما میدان عمل به آنها داده نمی‌شود و بسیاری از این نیروها در کشورهای منطقه فعالیت می‌کنند.»

همایون ویستامهر در رسانه‌ها با عنوان «پیشکسوت صنعت آب ایران» معرفی شده‌است. ویستامهر یک مقاله علمی در دو کنفرانس به فارسی در حوزه سیالات درباره «کاربرد فشارشکن هیدروالکتریک» در سال ۱۳۹۳ ارائه کرده (لینک۱ و لینک۲) که عنوانش در آنها «مشاور تامین آب» و «دکترای آب‌های زیرزمینی» ذکر شده است. همچنین از او یک رساله دکتری مهندسی از دانشگاه علوم و فنون لانگدوک-مون‌پلیه فرانسه درباره «زمین‌شناسی و هیدروژئولوژی حوضه آبریز زاینده‌رود، زاگرس و ایران مرکزی» در سال ۱۹۷۳ موجود است. ویستامهر مدعیست سال‌هاست دارد روی این طرح کار می‌کند. اما فارغ از مدعی، ابعاد این ادعا را بررسی می‌کنیم.

برای تغییر در وضعیت بارش چقدر آب احتیاج داریم؟

بررسی و برآورد آنچه در این ادعا مطرح می‌شود، ما را به این نقطه می‌رساند که برای جبران کاهش بارندگی، فقط در ۶درصد مساحت کشور به بیش از ۱۶ برابر کل توان تولید برق فعلی کشور، انرژی احتیاج داریم. اما چگونه به این عدد رسیدیم؟

فرض کنید می‌خواهیم میزان کاهش بارش را در سال‌های اخیر را جبران کنیم و بر این اساس باید معادل مقدار کاهش بارندگی، آب از خلیج فارس برداشت کنیم.

فرض کنیم می‌خواهیم این بارش را نه در همه ایران، بلکه تنها مساحتی حدود ۱۰۰هزار کیلومتر مربع ایجاد کنیم. این مساحت برابر ۶درصد مساحت کشور است.

برای ارتفاع بارش هم فرض می کنیم می‌خواهیم به اندازه مقدار کاهش بارش در ۳۰ سال گذشته، باران تولید کنیم.

داده‌های دقیق میزان کاهش میانگین سالانه بارش بر حسب میلی‌متر برای یک دوره ۳۰ ساله مشخص در استان‌های تهران و البرز به صورت یک عدد قطعی و ثابت در دسترس نیستند، زیرا میزان بارش سالانه به طور مداوم نوسان دارد و گزارش‌ها اغلب درصد کاهش را نسبت به میانگین بلندمدت اعلام می‌کنند که خود میانگین بلندمدت در نقاط مختلف استان متفاوت است.

گزارش‌های رسمی سازمان هواشناسی و مراجع مربوط به مدیریت آب، کاهش قابل توجهی را نسبت به میانگین بلندمدت ۳۰ تا ۵۰ ساله (که معمولا به عنوان دوره نرمال شناخته می‌شود) نشان می‌دهند. در برخی از گزارش‌ها، میزان بارندگی در تهران نسبت به میانگین بلندمدت تا ۲۵ درصد کمتر از حد نرمال و در دوره‌های خشکسالی شدید تا ۳۳ درصد کاهش را نشان داده است. در مورد استان البرز نیز آمار مشابهی در دوره‌های زمانی مختلف مشاهده شده است. به عنوان مثال، در برخی سال‌های زراعی، کاهش بارش استان البرز نسبت به بلندمدت حدود ۲۹ درصد گزارش شده است.

برای درک مقدار کاهش به میلی‌متر، باید به میانگین بلندمدت منطقه توجه کرد. برای مثال میانگین بارش سالانه بلندمدت ایستگاه‌های مختلف تهران می‌تواند بین حدود ۲۳۰ تا ۴۲۶ میلی‌متر متغیر باشد. به طور کلی، با توجه به میانگین بلندمدت حدود ۳۰۰ تا ۳۳۰ میلی‌متر برای پایتخت و مناطق مشابه، کاهش ۲۵ تا ۳۵ درصدی می‌تواند نشان‌دهنده کاهشی در حدود ۷۵ تا ۱۱۵ میلی‌متر در میانگین بارش سالانه باشد. ما این عدد را ۷۵ میلی‌متر (معادل ۷/۵ سانتی‌متر) است.

پس برای جبران کاهش بارش در ۳۰ تا ۵۰ سال گذشته فرض می‌کنیم ۱۰۰هزار کیلومتر مربع در ۷/۵ سانتی متر معادل ۷/۵ میلیارد متر مکعب آب احتیاج داریم.

چگالی آب، یک کیلوگرم بر لیتر است و این مقدار، معادل ۷/۵ میلیارد تن آب می‌شود.

انرژی لازم برای تبخیر این مقدار آب چقدر است؟

فرض می‌کنیم می‌خواهیم ۷/۵ میلیارد تن آب را از دمای حدود ۲۰ درجه در محیط به حدود ۱۰۰ درجه برسانیم و سپس آن را تبخیر کنیم.

«ظرفیت حرارتی» آب ۴۱۸۶ ژول بر کیلوگرم بر درجه سانتی‌گراد است، یعنی برای هر یک درجه افزایش دمای یک کیلوگرم (حدود یک لیتر) آب به ۴۱۸۶ ژول انرژی احتیاج داریم.

برای افزایش ۸۰ درجه افزایش دما، این مقدار، ۸۰ برابر می‌شود.

«گرمای نهان تبخیر» آب ۲۲۶۴ کیلوژول بر کیلوگرم است یعنی برای تبخیر یک کیلوگرم (حدود یک لیتر) آب ۱۰۰ درجه به بخار آب ۱۰۰درجه، به ۲میلیون و ۲۶۴هزار ژول انرژی احتیاج داریم.

بنابراین برای تبخیر یک کیلوگرم (حدود یک لیتر) آب ۲۰ درجه به حدود ۲/۶ میلیون ژول انرژی احتیاج داریم.

برای تبخیر ۷/۵ میلیارد تن آب به ۱۹/۵ میلیارد میلیارد (ده به توان ۱۸) ژول انرژی احتیاج داریم.

انرژی لازم برای انتقال این مقدار آب چقدر است؟

فرض کنیم می‌خواهیم آب را حدود ۵۰۰ کیلومتر به عمق کشور پمپ کنیم و به جایی ببریم که ارتفاع آن ۱۰۰۰متر (یک کیلومتر) بالاتر از سطح دریاست. فرض می‌کنیم مسیر یک شیب هموار است (یعنی شیب ۰/۱۱ درجه).

برای محاسبه انرژی لازم برای انتقال عمودی به ارتفاع ۱۰۰۰ متر، ثابت گرانش را ۱۰ متر بر مجذور ثانیه و چگالی آب را هم یک کیلوگرم در هر لیتر در نظر می‌گیریم. بنابراین برای انتقال یک کیلوگرم آب به ارتفاع ۱۰۰۰ متری، ۱۰ میلیون ژول انرژی احتیاج داریم. پس برای انتقال ۷/۵ میلیارد تن آب به تقریبا ۷۵ میلیون میلیارد ژول انرژی احتیاج داریم.

برای انتقال آب به عمق ۵۰۰ کیلومتری و ارتفاع یک کیلومتری به کمی بیش از ۵۰۰ کیلومتر لوله احتیاج داریم. فرض می کنیم این فرآیند قرار است در طول یک سال به‌صورت یکنواخت و با یک لوله با قطر ۱۰ متر انجام شود. در این صورت به سرعت پمپاژ حدود ۳ متر بر ثانیه احتیاج داریم که برای لوله قطور ۱۰متری منطقی است.

اینجا از محاسبات سیالات می‌گذریم فقط برای خواننده علاقه‌مند به ذکر این نکته اکتفا می‌کنیم که با توجه به قطر لوله ۱۰ متری و سرعت یکنواخت پمپاژ ۳ متر بر ثانیه و سیال که آب است (ویسکوزیته دینامیکی یک پاسکال بر ثانیه) عدد رینولدز بالا است (۳۰ میلیون) پس جریان «تلاطمی» است و به این ترتیب ضریب اصطکاک دارسی ۰/۰۰۴۳ در می‌آید. بنابراین:

برای پمپاژ ۷/۵ میلیارد مترمکعب آب به طول کمی بیش از ۵۰۰ کیلومتر به ۷/۲ میلیون میلیارد ژول انرژی احتیاج داریم.

توان لازم برای انتقال آب به زاگرس و تبخیر آن چقدر است؟

در جمع‌بندی، اعداد فوق را با هم جمع می کنیم. برای جبران کاهش بارندگی ۷۵ میلی متری در پهنه ۱۰۰هزار کیلومتر مربعی از فلات مرکزی ایران (حدود ۶ درصد مساحت کشور) باید ۷/۵ میلیارد متر مکعب آب در دمای ۲۰ درجه از خلیج فارس به عمق ۵۰۰ کیلومتری کشور و به ارتفاع ۱۰۰۰ متری برده و سپس تبخیر شود که انرژی لازم به ترتیب:

برای گرم‌کردن و تبخیر: حدود ۱۹/۵۰ میلیارد میلیارد ژول

برای انتقال: حدود ۸۳ میلیون میلیارد ژول

انرژی احتیاج داریم. می‌بینید که انرژی لازم برای انتقال خیلی کمتر از انرژی لازم برای تبخیر است. با توجه به اینکه چگالی آب دریا بیشتر از آب خالص است و ویسکوزیته آن هم بیشتر است، ما از عدد تخمینی ۲۰ میلیارد میلیارد ژول استفاده می‌کنیم.

همین‌جا به این نکته می‌رسیم که خب وقتی انتقال، این قدر انرژی کمتری می‌خواهد اصلا تبخیر و دوباره بارش باران، معقول و منطقی نیست. فکت‌نامه پیش از این پروژه «انتقال آب دریا به فلات مرکزی ایران» را بررسی کرده‌بود که در صورت تکمیل حجم آب پمپاژ شده آن پروژه ۸/۳ میلیارد متر مکعب در سال است.

از ابرپروژه انتقال آب دریا به فلات مرکزی ایران چه می‌دانیم؟

بنابراین ما حدودا به ۲۰ میلیارد میلیارد ژول، مقدار انرژی احتیاج داریم که برای جبران کاهش بارندگی به میزان سالانه ۷۵ میلی‌لیتر در ۶درصد از مساحت ایران به‌طور یک‌نواخت باید در طول سال صرف انتقال آب از خلیج فارس به زاگرس شود.

هر تراوات ساعت انرژی معادل ۳۶۰۰ ژول انرژی است بنابراین این مقدار حدود ۵۵۵۶ تراوات‌ساعت است.

فرض می کنیم این سیستم در طول یک‌سال به طور یکنواخت و بی‌وقفه کار کند. یعنی ۳۶۵ روز که هر روز می‌شود ۲۴ ساعت به عبارت بهتر هر سال ۸۷۶۰ ساعت است.

بنابراین توان مصرفی یک‌نواخت برای تامین ۵۵۵۶ تراوات ساعت در طول یک سال برابر ۶۳۵ گیگاوات می‌شود.

آیا امکان انتقال آب به زاگرس و سپس تبخیر به قصد باران‌زایی ممکن است؟

توان لازم برای انتقال و سپس تبخیر ۷/۵ میلیارد مترمکعب آب در طول سال به‌طور یکنواخت، ۶۳۵گیگاوات یا ۶۳۵هزار مگاوات است. این عدد تقریبا ۱۰ برابر پیک مصرف کشور است. اما توان مصرف یک‌نواخت کشور (نه در پیک) تقریبا چیزی حدود ۴۰ هزار مگاوات است. مقدار کمبود برق کشور نیز چیزی بیش از ۲۵هزارمگاوات روی پیک است. نیاز کشور در پیک مصرف (ظهر تابستان اواسط تیرماه) چیزی حدود ۹۰ هزار مگاوات است.

بنابراین می‌توان گفت:

برای جبران کاهش بارندگی تنها به میزان ۷۵ میلی‌متر (۲۵درصد بارندگی سالانه در تهران و البرز) در پهنه‌ای به وسعت تنها ۶درصد مساحت کشور (۱۰۰هزار کیلومتر مربع) به بیش از ۱۶ برابر کل توان تولید برق فعلی کشور، انرژی احتیاج داریم.

این مقدار معادل حدود ۳/۵درصد توان مصرفی بشر در سراسر جهان است، یعنی چیزی حدود یک سی‌ام انرژی لازم برای تمدن بشری در حال حاضر باید صرف این‌کار شود.

لازم به ذکر است که در محاسبات فوق ما از چند اثر جانبی صرف‌نظر کردیم:

۱) مقدار آلایندگی گازهای گلخانه‌ای ناشی از سوختن گاز برای تامین ۵۵۵۶ تراوات‌ساعت انرژی را در نظر نگرفتیم.

۲) مقدار آلایندگی محیط‌زیستی و حجم عظیم نمک تولیدشده و تنش شوری خروجی نسبت به پس‌زمینه و ترکیبات شیمیایی رسوب، کلر آزاد، فلزات و… که منطقه محل تبخیر را کلا دچار تغییرات شدید محیطی کرده و غیرقابل زیست می‌کند، در نظر نگرفتیم.

۳) مقدار هزینه لازم را برای سرپا نگه داشتن سیستمی که بتواند در برابر خوردگی شدید فلزی ناشی از آب دریا (به‌خصوص در خلیج فارس) مقاومت کرده و در طول سال، به صورت یک‌نواخت و بدون وقفه درحال کار باشد، در نظر نگرفتیم.

۴) توپوگرافی و جغرافیای مسیر انتقال را درنظر نگرفتیم و لوله را مستقیم و بدون هیچ تغییر زاویه‌ای به طول ۵۰۰ کیلومتر و ارتفاع ۱۰۰۰ متر درنظر گرفتیم.

۵) و از همه مهمتر اینکه در نظر نگرفتیم که بعد از اینکه بخار را در محیط آزاد کردیم «باد آن را با خود خواهد برد»!

حتی اگر آب را در ساحل تبخیر کنیم و بخار را با لوله انتقال دهیم، با توجه محاسبات فوق که هزینه انتقال تقریبا ناچیز و قابل صرف‌نظر کردن است، تغییر جدی در عدد نهایی ایجاد نمی‌شود، ضمن اینکه تعمیر و نگه‌داری تجهیزات انتقال بخار آب به طول ۵۰۰کیلومتر خیلی سخت‌تر است .

منابع فرمول‌ها و ثابت‌های فیزیکی به‌کار رفته در محاسبات فوق / برای دانش‌آموزان علاقه‌مند: مباحت انرژی گرمایی، ظرفیت حرارتی، گرمای نهان ویژه، چگالی و حجم سیال و انرژی پتانسیل گرانشی و توان متوسط و تبدیل واحدها را که در بالا به‌کاربردیم، می‌توانید براساس آموخته‌های پایه ۱۰ و ۱۱ (فیزیک ۱ و ۲ دبیرستان) مستقلانه انجام دهید.

بنابراین ادعای «همایون ویستامهر» که برای رفع مشکل بارندگی، آب خلیج فارس را به زاگرس منتقل کنیم و بخار کرده و بارور کنیم که باران بیاید، نه معقول است و نه امکان‌پذیر است و از فکت‌نامه نشان شاخ‌دار می‌گیرد.