دانلود مقاله آبیاری قطره‌ای

هرچند روش آبیاری سطحی از قدیمی‌ترین روش‌های آبیاری بوده و هم‌اکنون نیز در بسیاری از کشورهای جهان حتی در کشورهای پیشرفته نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ولی به دلیل تلفات چشم‌گیر در سطح انتقال و هنگام توزیع در سطح مزرعه و در نتیجه پایین‌بودن راندمان در بسیاری از موارد روش‌های آبیاری با پتانسیل بالا نظیر آبیاری قطره‌ای مدنظر قرار می‌گیرد.

آبیاری قطره‌ای عبارت است از استعمال آهسته و آرام آب بر روی خاک یا زیر آن.

ذرات آب معمولاً به صورت قطرات گسسته از یکدیگر یا به صورت قطره پیوسته، جریان باریک آب و یا به صورت پاشش آب با آبپاش‌های کوچک از طریق وسیله‌ای که به آن قطره‌چکان، چکاننده و یا آبففشان گفته می‌شود، صورت می‌گیرد.

آبیاری قطره‌ای اگرچه دارای مزایایی از لحاظ استفاده بهتر از آب، عکس‌العمل گیاه، عملیات زراعی، نگهداری، مهندسی و اقتصادی می‌باشد، چنانچه اصول کلی و مبانی علمی در طراحی درنظر گرفته نشود، این روش نه تنها مفید نخواهد بود، بلکه موجب هدررفتن سرمایه نیز می‌گردد.

یکی از اصول کلی و مبانی کلی طراحی سیستم‌های آبیاری قطره‌ای مسئله کیفیت آب آبیاری، خصوصیات و ترکیبات فیزیکوشیمیایی آن می‌باشد که در صورت نامناسب بودن کیفیت آب آبیاری، عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی موجود در آن سبب انسداد قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

این امر علاوه بر زیان‌های وارده به محصول به دلیل تامین‌نکردن آب مورد نیاز آن، بسیاری از پارامترهای طراحی یک سیستم آبیاری قطره‌ای را تحت‌الشعاع خود قرار می‌دهد.

تاریخچه آبیاری قطره‌ای
آبیاری قطره‌ای از اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستن در کشورهایی چون فرانسه، آلمان، آمریکا و شوروی متداول گردید.

در آن موقع بیشتر از لوله‌های سفالی جهت انتقال و توزیع آب در سیستم قطره‌ای استفاده می‌شد که به علت هزینه زیاد توسعه چندانی پیدا نکرد.

از اواسط قرن بیستم به بعد با توسعه صنایع پلاستیک به خصوص انواع پلی‌اتیلن و امکان ساخت قطره‌چکان‌ها با کیفیت و کارایی قابل قبول این سیستم آبیاری گسترش روزافزونی پیدا کرده است.

در حال حاضر کشورهای آمریکا، اسپانیا، استرالیا، اسرائیل و آفریقای جنوبی بیشترین میزان زمین‌های زیرکشت را با سیستم آبیاری قطره‌ای دارا می‌باشند.

اجزاء سیستم آبیاری قطره‌ای
اجزاء این سیستم شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است.

بطوری که مشاهده می‌شود، سیستم شامل 10 قسمت اصلی است که بطور مختصر قسمت‌های مختلف آن تشریح می‌گردد.

1.

موتور پمپ و ایستگاه پمپاژ
ایستگاه پمپاژ شامل موتور، پمپ، فونداسیون و استخر پمپاژ می‌باشد.

در این ایستگاه آب با فشار لازم از منبع به داخل شبکه جریان می‌یابد.

مشخصات پمپ با توجه به دبی مورد نیاز و فشار لازم برای بهره‌برداری از شبکه و راندمان پمپ تعیین می‌شود.

2.

فیلترهای هیدروسیکلون
جهت عبور به منظور تصفیه فیزیکی و ته‌نشست مواد معلق موجود در آب با استفاده از استوانه‌های مخروطی ناقص، به نیروی گریزاز مرکز استفاده می‌گردد.

3.

فیلترهای شن
به منظور تصفیه آب از مواد آلی و جلبک‌ها و شن‌ریزه‌ها استفاده می‌گردد.

4.

تانک کود
جهت تزریق کودهای شیمیایی مورد نیاز گیاه به درون آب داخل سیستم قطره‌ای استفاده می‌شود.

5.

مرکز کنترل
واحد کنترل اصلی سیستم آبیاری قطره‌ای که عملیات آبیاری کاملاً اتوماتیک را عملی می‌سازد، خود شامل قسمتهای زیر می‌باشد:


• شیرهای کنترل
این شیرها در ابتدای لوله آبده نصب و عملیات کنترل آ به لوله‌های مورد نظر را امکان‌پذیر می‌سازد.

• وسایل تنظیم‌کننده فشار
تنظیم‌کننده‌ها با توجه به خصوصیات شبکه در نقاط مختلف نصب می‌گردند.

• وسایل اندازه‌گیری
کنتور آبی، دبی‌سنج، فشارسنج و دیگر ضمائم اندازه‌گیری معمولاً در ایستگاه پمپاژ نصب می‌گردند.

• کلید اتوماتیک
که خاموش‌شدن موتور را هنگام افزایش فشار سبب می‌شود.

• اتصال شناور
عمل خاموش‌شدن موتور را هنگام کاهش سطح آب در استخر پمپاژ انجام می‌دهد.

فیلتر توری لوله آب از توری با منافذ مشخص تا اندازه 160 مش صورت می‌گیرد.

لوله اصلی این لوله‌ها آب را از منبع به لوله‌های فرعی منتقل می‌نمایند و مانند لوله‌های فرعی در عمق کافی از سطح خاک نصب می‌شوند.

لوله‌ها از جنس پلی‌اتیلن و گاهاً چدن ساخته می‌شدند.

لوله‌های آبرسان این لوله‌ها وظیفه تغذیه لوله‌های آبده را به عهده دارند.

لوله‌های آبده با توجه به فواصل ردیف‌های کشت به لوله فرعی متصل می‌شوند و از آن تغذیه می‌گردند.

لوله آبدیده لوله‌هایی هستند که از قسمت نیمه اصلی منشعب شده و آب را توسط قطره‌چکان‌ها در سطح زمین پخش می‌کنند.

قطره‌چکان‌ها قطره‌چکان‌ها آخرین اتصالات آبیاری قطره‌ای به شمار می‌روند که آب را به یکی از شکل‌های: قطره، جت یا فوران کوچک پیوسته و فوران ناپیوسته از خود خارج می‌کنند و در اختیار گیاه قرار می‌دهند.

مزایای عمده آبیاری قطره‌ای آبیاری قطره‌ای دارای مزایا و محاسن عمده‌ای است که می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: افزایش راندمان آبیار و صرفه‌جویی در میزان آب در این سیستم چون آب مورد نیاز گیاه فقط در اطراف ریشه گیاه به زمین داده می‌شود، بنابراین قسمتی از زمین که ریشه‌های فعال در آن قرار ندارد، خشک باقی می‌ماند و مصرف آب در واحد سطح به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.

در این روش آبیاری به دلیل برقرارشدن توازن بین تبخیر و تعرق و مقدار آبیاری از هدررفتن آب به صورت رواناب سطحی یا نفوذ عمقی جلوگیری می‌شود.

در آبیاری قطره‌ای تلفات مستقیم آب از طریق تبخیر خیلی کم است.

چون هیچ قطره آبی در هوا منتشر نمی‌شود، شاخ و برگ گیاهان خیس نمی‌شود و از سطح خاکی که خارج از منطقه مرطوب شده قرار دارد، هیچ تبخیری صورت نمی‌گیرد.

رهبر، فیلی و دانش‌نیا به منظور مقایسه روش‌های آبیاری قطره‌ای، بارانی و سطحی بر روی درخت سیب و پرتقال محلی جهرم، آزمایشاتی انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که میزان آب مصرفی در روش قطره‌ای نسبت به سطحی 25% کمتر است.

عکس‌العمل گیاه و عملکرد محصول عکس‌العمل گیاه به آبیاری قطره‌ای نسبت به سیستم‌های دیگر آبیاری به نظر می‌رسد که تا حدودی بهتر باشد.

در آزمایشات آبیاری قطره‌ای بعضی مواقع محصول بیشتر با کیفیت و یکنواختی بهتر به دست آمده است.

در این روش‌ها، میزان رشد محصول، عملکرد و کیفیت نسبی محصول بیشتر از سایر روش‌های آبیاری است.

در آبیاری قطره‌ای، به دلیل خشک نگه داشته شدن، قسمتی از زمین، کیفیت میوه‌ها افزایش پیدا می‌کند.

در اسرائیل، با استفاده از روش آبیاری قطره‌ای بر روی گوجه‌فرنگی، میزان محصول در بعضی مناطق به 120 تن در هکتار رسیده است.

همچنین تولید محصول سیب تا 130 تن در هکتار گزارش شده است.

کاربرد روش آبیاری قطره‌ای سبب ازدیاد محصولاتی نظیر سبزیجات و صیفی‌جات گردیده است.

عمدتاً محصول گران قیمت چون سبزی‌ها، انگور، مرکبات، گوجه‌فرنگی، نیشکر و محصولات هسته‌دار همچون گردو، بادام، فندق، میوه‌ها، نهالستان‌ها، توت‌فرنگی و آناناس در این گونه سیستم‌ها عملکرد بیشتر و کیفیت بهتری دارند.

کاهش رشد علف‌های هرز و ممانعت از تجمع آفات بالقوه در روش آبیاری قطره‌ای تنها قسمت‌هایی از مزرعه آبیاری می‌گردد که ریشه‌ها قرار دارند و لذا آبیاری در تمام سطح انجام نگرفته و بدین‌ترتیب محیط مناسب جهت رشد علف‌های هرز بوجود نخواهد آمد.

به سب موضعی بودن رطوبت خاک، رویش علف‌های هرز پراکنده و کنترل آنها آسان است.

موقعیت محیطی در زیر سایبان گیاه برای رشد قارچ‌ها مناسب نخواهد بود.

در صورت بروز آفات و بیماری‌ها، امکان حرکت ماشین‌آلات سمپاشی از بین ردیف‌های گیاه به سادگی امکان‌پذیر است.

زودرس نمودن محصولات علت زودرس‌شدن محصولات را می‌توان به این صورت توجیه نمود که در روش‌های دیگر آبیاری، چون سطح زمین برای چند روز پس از هر نوبت آبیاری می‌شود، در این مدت تبخیر سطحی زیاد می‌باشد، عمل تبخیر شدن آب موجب کاهش درجه حرارت محیط شده و زمان رسیدن محصول را به تعویق می‌اندازد.

در صورتی که سیستم قطره‌ای تبخیر ناچیز بوده و نمی‌تواند درجه حرارت را تقلیل دهد.

بنابراین محصول زودرس می‌شود.

عملیات زراعی همزمان با آبیاری می‌توان عملیات‌های دیگر کشاورزی مانند سمپاشی، تنک‌کردن، هرس کردن و میوه‌چینی را انجام داد.

زیرا در این سیستم فاصله بین ردیف‌ها همیشه خشک مانده و عبور تراکتور و ماشین‌آلات دیگر در زمین تحت آبیاری به سادگی انجام می‌گیرد.

فوائد مهندسی و اقتصادی برای آبیاری گیاهانی که فاصله آنها زیاد است (مثل درختان میوه)، هزینه یک سیستم آبیاری خوب، طرح شده در مقایسه با سیستم‌های ثابت یا دائم دیگر نسبتاً کمتر است.

شوری وقتی که مجبور باشیم از آب شور استفاده کنیم، استفاده از آبیاری قطره‌ای برای بالا نگه‌داشن مداوم رطوبت خاک، امکان‌پذیر است.

در صورتی که آب، شور باشد و گیاه با روش قطره‌ای آبیاری شود، ضرر کمتری متوجه گیاه است.

از مزایای دیگر آبیاری قطره‌ای، می‌توان صرفه‌جویی در میزان کارگر و انرژی را نام برد.

معایب عمده آبیاری قطره‌ای محدودیت‌های بالقوه آبیاری قطره‌ای در مقایسه با سایر روش‌های آبیاری به قرار زیر است: گرفتگی قطره‌چکان‌ها گرفتگی منافذ کوچک عبور آب در قطره‌چکان‌ها جدی‌ترین مسئله‌ای است که ممکن است آبیاری قطره‌ای با آن روبرو شود.

اکسید آهن، کربنات کلسیم و بقایای جلبک‌ها و اسلایم‌ها، موجب گرفتگی منافذ ریز قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

گرفتگی در طول زمان می‌تواند به خاطر رسوب مواد شیمیایی، رس و یا تجمع لای در محل عبور آب قطره‌چکان‌ها باشد.

این امر باعث توزیع نامناسب آب در طول لوله فرعی می‌شود.

ازدیاد شوری تمام آبهای آبیاری دارای مقدار نمک محلول هستند.

با جذب آب توسط گیاهان، قسمت بیشتر این نمک‌ها در خاک باقی می‌ماند.

د رخلال آبیاری قطره‌ای، نمک‌ها در زیر سطح خاک و پیرامون محیط خیس شده، خاک تجمع پیدا می‌کند.

خشک شدن خاک بین آبیاری‌ها موجب حرکت معکوس آب خاک و انتقال نمک از پیرامون ناحیه خیس شده به طرف قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

شرایط خاک بعضی خاک‌ها دارای سرعت نفوذ کافی برای دریافت دبی تخلیه قطره‌چکان‌ها نبوده و تولید رواناب با شرایط ماندابی می‌نماید.

معمولاً خاک‌های شنی با لایه‌بندی افقی اندک، برای آبیاری قطره‌ای بسیار مناسب می‌باشند.

خطرات جوندگان لوله‌های پلی‌اتیلن را می‌جوند، برای رفع این مشکل و کنترل باید از لوله‌های فرعی از جنس پی ـ وی ـ سی استفاده کرد.

با شکستن خطوط لوله انتقال آب اصلی، یا درست کارنکردن سیستم تصفیه، مقداری مواد زائد وارد آب می‌شود.

گرفتگی خروجی‌ها و کنترل آن در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای مطالعاتی که کمیته بین‌المللی آبیاری و زه‌کشی در زمینه آبیاری قطره‌ای انجام داده، حاکی از آن است که در تمام کشورهای جهان که از این روش استفاده می‌کنند، گرفتگی خروجی‌ها، بزرگترین مشکل این سیستم‌ها محسوب می‌شود.

البته در تعدادی از این کشورها سعی شده است تا اندازه‌ای بر این مشکل فائق آید.

بر اساس گزارش کمیته بین‌المللی آبیاری و زهکشی، عواملی که موجب گرفتگی و انسداد خروجی‌ها می‌شوند، به سه دسته تقسیم می‌شوند: فیزیکی شیمیایی بیولوژیکی عوامل موثر بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها بطور کلی می‌توان گفت عواملی که موجب مسدودشدت قطره‌چکان‌ها می‌شوند، شامل سه دسته اصلی می‌شوند.

مواد فیزیکی به صورت معلق، مواد شیمیایی و مواد بیولوژیکی.

در جدول (1)، عوامل مختلفی را که می‌توانند باعث انسداد قطره‌چکان‌ها گردند، آوده شده است.

در مطالعات جامعی که توسط ناکایاما، گیلبرت و باکز (1978)، بر روی استفاده از آب رودخانه کلرادو در سیستم‌های قطره‌ای انجام گرفت، نتایج حاصله نشان داد که مهمترین قسمت مدیریت یک سیستم قطره‌ای، سیستم تصفیه آب آن می‌باشد.

سیستم‌های تصفیه باید قادر باشند حداکثر ذرات معلق موجود در منبع آب را تصفیه نمایند.

برای عملکرد طولانی مدت سیستم‌های قطره‌ای، عمل شستشو و تمیزکردن لوله‌های اصلی، لوله‌های فرعی و همچنین تصفیه شیمیایی آب جهت کنترل افزایش رسوبات، ته‌نشینی مواد معلق و تجمع جبلک‌ها و مواد میکروبیولوژی لازم است.

همچنین باید از مقاومت قطره‌چکان‌ها، مواد خطوط لوله و دیگر تجهیزات در برابر مواد شیمیای نظیر کودها، باکتری‌ها و آفت‌کش‌هایی که به درون سیستم قطره‌ای تزریق می‌گردند، اطمینان حاصل کرد.

جدول 1: عوامل موثر بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها تاثیر عوامل فیزیکی بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها یکی از عوامل اصلی گرفتگی قطره‌چکان‌ها، ذرات معلق موجود در آب، شامل شن ریزه‌ها، سیلت، رس و ذرات آلی می‌باشد.

برای جلوگیری از ورود این مواد به داخل سیستم لازم است تا تصفیه فیزیکی کافی بر روی آب صورت پذیرد.

اندازه ذراتی که وجود آنها در سیستم قابل تحمل است، به ساختمان خروجی قطره‌چکان‌ها بستگی دارد و معمولاً توسط کارخانه‌های سازنده عرضه می‌شود.

بدیهی است ذراتی که اندازه آنها از قطر روزنه خروجی قطره‌چکان‌ها بیشتر باشد، بایستی از سیستم خارج گردند.

جداسازی ذرات معلق جامد از آب با استفاده از حوضچه‌های آرامش، جداکننده‌های دورانی شن، صافی‌های شنی و صافی‌های توری صورت می‌گیرد.

حوضچه‌های آرامش به منظور خارج ساختن و ته‌نشین کردن مقادیر خیلی زیاد شن و سیلن از حوضچه‌های آرامش استفاده می‌شود.

حوضچه‌های آرامش بایستی به اندازه کافی بزرگ بوده و سرعت جریان به اندازه‌ای کم باشد که آب وارده به حوضچه حداقل به مدت 15 دقیقه در حوضچه مانده و سپس به ورودی سیستم برسد.

در این فاصله زمانی، حداکثر ذرات معدنی به قطر بیش از 80 میکرون رسوب می‌نمایند.

معمولاً حوضچه‌ای به عمق 2/1، عرض 3/3 و طول 15 متر برای جریان معادل 66 لیتر در ثانیه دارای زمان تاخیری معادل 15 دقیقه است.

حوضچه‌های آرامش بایستی کم عرض و نسبتاً طویل باشند تا تقریباً همه آب، زمان تاخیر مناسب را در داخل آن طی کند.

کف دیواره‌های حوضچه بایستی به خوبی پوشش شده باشند، تا