تاریخچه و اجزای سیستم آبیاری قطره ای

  • از

تاریخچه و اجزای سیستم آبیاری قطره ای

توسط آبوی

اجزای اصلی و وسایل جانبی سیستم آبیاری قطره ای

مقدمه:

آبیاری قطره ای از دیرباز از عوامل مهم توسعه در جهان بوده است. با توجه به کمبود منابع آبی در جهان و همچنین کشور عزیزمان ایران و وابستگی کشاورزی به منابع آب، متخصصان کشاورزی سعی بر آن دارند که با استفاده بهینه از آب، کیفیت وکمیت محصولات کشاورزی را به نحو مطلوب حفظ و ارتقا نمایند ، تا با مشکل کمی در رابطه با آب مواجه شویم.

بهره مندی از روش های نوین صنعت کشاورزی و استفاده بهینه از آب، عوامل حیاتی برای نیل به هدف تأمین غذای جمعیت در دنیا درحال افزایش است. اگر تنها 10 % بازده آبیاری افزایش پیدا کند، بدون سرمایه گذاری در توسعه منابع جدید آب، قادر خواهیم بود تمام آب مورد نیاز شرب و همچنین صنعت دنیا را تامین کنیم.

نگاهی به تاریخ آبیاری در جهان نشان می دهد، که در سالهای اخیر روش های متعددی در زمینه آبیاری کشاورزی ابداع شده است. کمبود منابع آب، وضعیت نامطلوب آب وهوا، پستی وبلندی های زمین، کیفیت نامطلوب آب و عدم دسترسی به نیروی کارگر از جمله عواملی هستند که در پیدایش این روشها موثر بوده اند.

از روشهای جدید آبیاری که به سرعت در کشورهای مختلف رو به گسترش است .سیستم آبیاری قطره ای می باشد. آبیاری قطره ای شیوه ای است که در آن آب مورد نیاز به جای آنکه برای سطح زیر کشت تامین شود، برای هر بوته یا درخت بطور جداگانه محاسبه و در اختیار آن قرار داده می شود. 

آبیاری تحت فشار:

بطور کلی سیستم‌های آبیاری تحت فشار به روش هایی گفته می‌شود. که آب را توسط لوله وتحت فشاری بیش از فشار اتمسفر در سطح مزرعه توزیع می‌کنند. آبیاری تحت فشار به دو روش آبیاری موضعی و آبیاری بارانی انجام می‌شود. راندمان آبیاری قطره‌ای 95 % است .درصورتیکه راندمان آبیاری بارانی 70 % می باشد، یعنی در سیستم آبیاری قطره ای 5 % و در سیستم آبیاری بارانی تا 30 % آب تلف می‌شود، در حالیكه در آبیاری مزارع به روش سطحی حتی با انجام هزینه‌های سنگین و تسطیح اراضی، راندمان آبیاری از 50 % تجاوز نمی‌كند و در وضعیت سنتی كه اكثر اراضی كشورمان به همین ترتیب آبیاری می‌شوند این میزان حتی كمتر از 35 % می‌باشد.

اجزا تشكیل دهنده سیستم آبیاری قطره ای:

اجزای تشكیل دهنده سیستم آبیاری قطره ای از نقطه ای كه آب از چاه استخراج یا از محل دیگری تامین می شود. تا نقطه ورود به مزرعه، همانند سایر روشهای آبیاری است. نهرهای آبگیر، كانال ها، ناوها، لوله ها و سایر تاسیسات دیگر، مستقل از سیستم آبیاری در این روش نیز ممكن است وجود داشته باشد. مقدار جریان آب برای هر هكتار ممكن است.مشابه روش آبیاری بارانی بوده یا بسته به بازده آبیاری و مساحتی از زمین كه مرطوب نخواهد شد كمتر از آن باشد.

نوع گیاه و فاصله ی بین گیاهان از عواملی است ،كه مقدار جریان آب را در سیستم آبیاری قطره ای مشخص می كند. اما در سیستم آبیاری قطره ای از نقطه ای كه آب قرار است وارد مزرعه شود. تاسیسات دیگری بكار گرفته می شود، كه در سایر روشهای آبیاری نیازی به آن نیست. چون روش آبیاری قطره ای یك سیستم آبیاری تحت فشار است، لذا در وهله نخست باید یك پمپ، آب را از منبع دریافت و آن را با فشار لازم وارد سیستم لوله های آبیاری قطره ای نماید.

در بعضی شرایط ممكن است ، آب از منبع اصلی تا مزرعه با لوله هدایت شده و اختلاف ارتفاع انرژی لازم برای فشار آب را تامین نماید ،که در این وضعیت نیازی به پمپ نخواهد بود. اما در اكثر سیستم های معمول آبیاری قطره ای، وجود پمپ برای تامین فشار آب الزامی است.

آب با فشاری كه توسط پمپ تامین می شود ، وارد یك لوله اصلی شده و این لوله تا ابتدای هر قطعه آبیاری ادامه پیدا می كند. هر قطعه از اراضی آبیاری به تعدادی زیر واحد (sub unit) تقسیم می شود ، كه آب مورد نیاز آنها از لوله های نیمه اصلی (مانیفلد) تامین می گردد.

لوله های اصلی و نیمه اصلی:

لوله های نیمه اصلی (مانفیلد) كه طول آن مساوی عرض قطعه زیر واحد آبیاری می باشد ، از لوله اصلی منشعب می گردد. بدین ترتیب كه لوله اصلی در مسیر خود تعدادی لوله نیمه اصلی را كه از آن منشعب می شوند تغذیه می كند. از لوله های نیمه اصلی بسته به فاصله ی ردیف های گیاهی، تعدادی لوله های فرعی (لاترال) منشعب می شود كه طول هر یك از این لوله ها متناسب با ابعاد زیر واحد آبیاری یا برابر طول ردیف ها می باشند.

لوله های اصلی و نیمه اصلی (مانفیلد) می توانند ، از جنس فولاد، سیمان آزبست، پی وی سی و یا پلی اتیلن باشد، اما لوله های فرعی (لاترال) معمولا از جنس پلاستیك پلی اتیلن انتخاب می شوند. لوله های فرعی (لاترال) كه از كنار ردیف های گیاه عبور می كنند مجهز به قطره چكان یا خروجی هایی می باشند ، كه جریان آب توسط آنها با فشار بسیار كم به خارج گسیل شده و روی زمین پخش می شود. یكی از وظایف اصلی قطره چكان ها كاهش فشار آب در هنگام خروج از آن است.

اجزای پنجگانه اصلی سیستم آبیاری قطره ای عبارتند از:

♦ پمپ.
♦ لوله اصلی.
♦ لوله نیمه اصلی (مانفیلد).
♦ لوله فرعی (لاترال).
♦ قطره چكان.

اما برای این كه اجزا به درستی كار خود را انجام دهند ، یا به لحاظ مدیریتی بتوان حدا كثر بهره برداری را از یك سیستم آبیاری قطره ای برد وسایل جانبی (auxiliary components) دیگری نیز به آن اضافه می شود. كه نه تنها نمی توان از وجود آنها صرف نظر كرد بلكه در بسیاری موارد از ملزومات اصلی سیستم آبیاری به شمار می روند.

وسایل جانبی سیستم آبیاری عبارتند از:

♦ دستگاه هوشمند کنترل آبیاری (محصول شرکت دانش بنیان تراشه سبز ابریشم با نام تجاری آبوی (Abwi)).
♦ شیر یكطرفه كه بلافاصله پس از پمپ نصب می شود تا در صورت خاموش شدن موتور از برگشت مجدد آب به داخل پمپ جلوگیری نماید.
♦ دستگاه های تزریق كود و سم كه با روش های مختلف، كود محلول شده را وارد سیستم می كنند.
♦ جداكننده های شن (سیكلون) كه در اثر چرخش آب در داخل آن و نیروی گریز از مركز ذرات جامد درشت و معلق آب را از آن جدا می كند.
♦ صافی های شنی یا توری برای جدا كردن ذرات معلق ریز موجود در آب.
♦ دستگاه های كلرزنی (تزریق اسید).
♦ وسایل اندازه گیری آب.
♦ فشارسنج ها.
♦ شیرهای مختلف.
♦ پمپ های فشار.
♦ در بعضی سیستم ها ممكن است برای تصفیه اولیه آب نیاز به وجود حوضچه های ته نشینی نیز باشد. به مجموعه این وسایل كه قبل از ورود آب به لوله اصلی قرار گرفته و مجموعا در یك محل متمركزند كنترل مركزی (head control) گفته می شود.
و دیگر تجهیزاتی كه بسته به ضرورت هر طرح ممكن است وجود داشته باشد.

ملاحظات طراحی و نصب لوله ها:

اولین هدف در طراحی سیستم آبیاری قطره ای آن است كه آب یا كود تا حد قابل قبولی در تمام مزرعه بطور یكنواخت توزیع شود. برای این منظور لازم است طراح عوامل موثر در آن را در نظر گرفته و نكاتی را لحاظ نماید.

عوامل موثر در طراحی سیستم آبیاری قطره ای عبارتند از: 

♦ نوع قطره چكان ها.
♦ یكنواختی قطره چكان ها.
♦ پستی و بلندی زمین.
♦ هیدرولیك توزیع آب.
♦ مقدار قابل انتظار یكنواختی توزیع آب.
♦ درجه مقاومت گیاه به شوری.
♦ نیاز آبی گیاه.
♦ كیفیت آب.
♦ نیاز یا عدم نیاز به دستگاه های تزریق كود شیمیایی.
♦ دمای هوا.
♦ شوری خاك.
♦ عملیات زراعی.
♦ خصوصیات ویژه ی منطقه.
♦ دستگاه های مورد استفاده.

نکاتی که طراح باید رعایت كند عبارتند از:

♦ طول لوله های نیمه اصلی (مانفیلد) بجز در موارد خاص از 100 متر تجاوز نكند. هر چند كه در پاره ای موارد تا 200 متر هم ممكن است برسد.

♦ لوله های فرعی (لاترال) بصورت مسطح بوده یا در جهت شیب رو به پایین و یا در امتداد خطوط تراز قرار گیرند.

♦ طول لوله های فرعی (لاترال) معمولی كه قطر داخلی آنها بین 14 تا 16 میلی متر است حتی المقدور از 150 متر كمتر باشد.

♦ ظرفیت سیستم آبیاری طوری باشد كه نیاز آبیاری در زمان نیاز حداكثر (peak) كه تبخیر تعرق در آن روزها به بالاترین مقدار خود می رسد تامین شود.

♦ صافی ها طوری انتخاب شوند كه جوابگوی كیفیت آب و ظرفیت نهایی سیستم آبیاری باشند.

♦ در انتهای لوله اصلی، لوله های نیمه اصلی (مانفیلد) و لوله های فرعی (لاترال)، شیرهای تخلیه تعبیه شود تا بتوان در هنگام ضروری و شستشو از آن استفاده كرد.

♦ قطره چكان ها طوری روی لوله های فرعی (لاترال) قرار گیرند كه رو به بالا بوده تا بتوان به آسانی آنها را مشاهده و بازرسی كرد.

♦ روی لوله خروجی از پمپ و قبل از نصب اتصالات در آن، شیر یكطرفه جریان نصب شده باشد تا آب نتواند در هنگام خاموش شدن پمپ به داخل آن برگشت كند.

♦ در جاهای مورد لزوم برای خروج هوای محبوس شده و یا از بین بردن خلا ایجاد شده در داخل لوله ها و اتصالات، تمهیدات لازم در نظر گرفته شده باشد.

♦برای تزریق كودهای شیمیایی محلول، در قبل و بعد از صافی اصلی نقاط مشخصی در نظر گرفته شده باشد.

♦ دستگاه های دبی سنج، اندازه گیری فشار، تنظیم كننده فشار یا شیرهای یكطرفه، در سیستم كنترل مركزی نصب شود.

هیدرولیک قطره‌چکان‌ها: 

رابطه بین فشار و دبى قطره‌چکان‌ها تابعى از رژیم جریان آب است. رژیم جریان نیز خود با مشخصه‌اى به نام عدد رینولد تعیین مى‌گردد. عدد رینولد از فرمول RN = VD/1000ν محاسبه مى‌شود که در آن: 

RN = عدد رینولد (بدون بعد)
V = سرعت جریان (m/s)
D = قطر قطره‌چکان (mm)
ν = لزجت سینماتیک آب (m2/s)

سطح خیس شده خاك:

در آبیاری قطره ای معمولا فقط قسمتی از خاك خیس می شود. درصد مساحت خیس شده (percentage wetted area) در سطح زمین معمولا نسبت به كل سطح مزرعه سنجیده می شود.

مثلا اگر گفته شود كه در یك سیستم آبیاری قطره ای درصد مساحت خیس شده 65 باشد ، به این معنی است كه از هر هكتار (10000 متر مربع) سطح مزرعه، تنها 6500 متر مربع آن توسط قطره چكان ها آبیاری شده و بقیه زمین خشك باقی می ماند.

درصد مساحت خیس شده در سیستم آبیاری قطره ای به عوامل زیادی بستگی دارد ، كه از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

♦ دبی هر قطره چكان یا هر متر از لوله روزنه دار.
♦ فاصله بین قطره چكان ها.
♦ فاصله لوله های فرعی از یكدیگر.
♦ نوع خاك.
♦ شیب زمین.
♦ زمان آبیاری یا حجم آبی كه در هر آبیاری از قطره چكان خارج می شود.

قسمت خیس شده در اطراف هر قطره چكان معمولا كوچك بوده ، در عمق خاك نیز مانند یك پیاز وارونه شده امتداد پیدا می كند. بطوریكه در زیر هر قطره چكان حجمی از خاك كه به آن ((پیاز رطوبتی)) گفته می شود مرطوب می شود.

با توجه به این كه تغییرات مقطع پیاز رطوبتی از سطح زمین تا حداكثر عمق خیس شده خاك طوری است ، كه ابتدا كمی افزایش و سپس به تدریج كاهش پیدا می كند، برای محاسبه درصد سطح خیس شده زمین معمولا مقطع خیس شده و خاك در عمق 15 تا 30 سانتی متری از سطح زمین در زیر هر قطره چكان ملاك بوده و ابتدا باید مقدار آن تخمین زده شود و سپس این مقدار بر كل مساحت زیر كشت تقسیم گردد.

مثلا فرض كنید در یك هكتار مزرعه تعداد 3000 قطره چكان وجود دارد كه سطح خیس شده ، خاك در عمق 30 سانتی متری در زیر هر كدام از آنها پس از آبیاری 850/0 متر مربع است. در این صورت مساحت خیس شده خاك برابر 5/25 خواهد بود زیرا:

0.850m2 = مساحت خیس شده توسط هر قطره چكان
2550 m2 = 0.850*3000 = كل مساحت خیس شده مزرعه

یكنواختی پخش آب در قطره چكانها (EU):

در طراحی سیستم آبیاری قطره ای لازم است بازده سیستم در نظر گرفته شود. به عبارت دیگر باید رابطه بین مقدار آب مورد نیاز گیاه و مقدار آبی كه به گیاه داده می شود، مشخص باشد. یكنواختی پخش آب، یكی از دو جز مهم موثر بر بازده آبیاری است. یكنواختی پخش آب را می توان از معادله محاسبه كرد كه در آن:

EU = یكنواختی پخش (بر حسب درصد)
qa = متوسط دبی كاركرد در قطره چكان هایی كه مورد آزمایش قرار گرفته اند
q’n = متوسط دبی در یك چهارم قطره چكان هایی كه مورد آزمایش قرار گرفته و پایین ترین دبی ها را دارا می باشند

كنترل شوری در آبیاری قطره ای:

تمام آب هایی كه در سیستم آبیاری قطره ای مورد استفاده قرار می گیرند كم و بیش حاوی نمك های محلول هستند، كه به تدریج در جبهه رطوبت و در اطراف پیاز رطوبتی و یا سطح خاك تجمع پیدا می كنند.

یكی از راه های جلوگیری از تجمع نمك، آن است كه در هر آبیاری بیش از نیاز گیاه به زمین آب داده شود، تا نمك ها همراه با آب شسته و به اعماق خاك نفوذ یابند. اما با اعمال این روش نیز نمی توان از تجمع نمك در لایه سطحی خاك و زیان های حاصله از آن جلوگیری كرد.

بحرانی ترین جا از نظر تجمع نمك، حاشیه خارجی پیاز رطوبتی در لایه سطحی خاك می باشد. چنین وضعیتی باعث می شود كه با اندكی باران نمك ها شسته شده و دوباره به منطقه توسعه ریشه ها وارد شوند. به همین دلیل بود كه قبلا تذكر داده شد كه در سیستم آبیاری قطره ای لازم است، در هنگام نزول باران و پس از بارندگی نیز همچنان ادامه داشته باشد. تا نمك ها به خارج از نیمرخ خاك شسته شوند.

چون مساله تجمع نمك در لایه سطحی خاك در سیستم آبیاری قطره ای در مناطقی كه مقدار بارندگی سالانه از حدود 250 میلی متر كمتر می باشد . حادتر از سایر مناطق است.

توصیه می شود در سیستم آبیاری قطره ای سالانه با یكی دو بار آبیاری سطحی یا بارانی تجمع نمك را كنترل كرد. در آبیاری قطره ای محل استقرار قطره چكان از نظر كنترل، بسیار با اهمیت است.

   آدرس : استان سمنان ،شهرستان گرمسار ،کیلومتر 1 جاده سمنان،خیابان دانش بنیان ،پارک علم وفن آوری سمنان مرکز رشد گرمسار

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *