اصول طراحی سیستم های آبیاری
اصول طراحی سیستم های آبیاری
همزمان با پیشرفت سیستم‌های مکانیزه کشاورزی اصول طراحی سیستم‌های آبیاری کشاورزی و فضای سبز نیز پیشرفت قابل توجهی داشته است که می‌تواند بازدهی گیاهان را تا حد قابل توجهی افزایش دهد و در عین حال مصرف آب را به شدت کاهش میدهد. در سال‌های اخیر با تبدیل شدن بحران آب به گفتمان قالب در نهادهای متولی امر کشاورزی و منابع طبیعی و همچنین به دلیل تاثیر سیستم های جدید آبیاری در افزایش بازدهی، مردم و دولت توجه ویژه‌ای به استفاده از این سیستم‌ها نشان داده‌اند. به طوری که در دهه گذشته استفاده از این سیستم‌ها در اکثر مناطق کشور رواج یافته است.
آنچه در برخی موارد مغفول مانده است اینکه انتخاب سیستم آبیاری و تجهیزات متناسب با نیاز آب و هوایی، خاک و نیاز گیاهان مورد نظر از اهمیت زیادی برخوردار است و در صورتی که عوامل مذکور از نظر کارشناسی به درستی مورد توجه قرار نگیرد، نه تنها به افزایش بازدهی کشاورزی یا فضای سبز منجر نمی‌شود، بلکه موجب هدر رفتن سرمایه و حتی آسیب به گیاهان خواهد شد.
در سیستم‌های نوین آبیاری معمولا از فشار پمپ یا اختلاف سطح برای پمپاژ آب به تجهیزات قطره‌ای یا بارانی که آب را متناسب با نیاز گیاه و شرایط خاک به نقطه هدف منتقل می‌کنند. با این روش به راحتی می‌توان با آب محدود سطح بیشتری را کشت کرده و نیاز هر گیاه را به درستی پاسخ داد. پیش از هر اقدام از طریق محاسبات کارشناسی مشخص خواهد شد گیاهان مورد نظر در عرصه زراعی یا فضای سبز در چه شرایط آبیاری با حداکثر توان رشد کرده و دچار تنش‌های کم آبی یا پر آبی نخواهد شد.
عوامل مؤثر در انتخاب سیستم آبیاری
عوامل مؤثر در انتخاب سیستم آبیاری شامل موارد ذیل است: ویژگی‌های خاک منطقه، شیب زمین، شرایط آب و هوایی، نوع گیاه، سرمایه، نیروی انسانی، ساختار مدیریت و نگهداری زمین کشاورزی یا فضای سبز و نوع و وضعیت منبع آب.
برای مثال، در زمین‌هایی که شیب آنها کمتر از ۲ درصـد بـوده و یـا در مواردي که کارگر فراوان در اختیار است یا سرمایه اندک است، سیسـتم‌هـاي سـطحی مناسـب‌تـر است. حال آنکـه در اراضـی سبک با نفوذ پذیري زیاد و یا اراضی شیب دار و فرسایش پذیر می‌توان از سیستم‌هـاي بـارانی استفاده کرد. اما هزینه و سرمایه‌گذاري اولیه در این سیستم‌ها بیشتر از سیسـتم‌هـاي ثقلـی است. در وضعیتی که ارزش آب زیاد بوده و مقدار آن نیز کم باشد و یا آنکه آب شور بـوده و بخواهیم فقط براي هر بوته یا درخت به تنهائی آب را تـأمین کنـیم، روش آبیـاری قطـرهاي ارجح است.
اهداف آبیاری
۱– تامین رطوبت مورد نیاز براي رشد گیاه ۲– تامین ذخیره رطوبتی خاك در دورههاي خشک ۳– خنک کردن خاك و محیط اطراف گیاه و ایجاد شرایطی مناسب براي رشد بهتر گیاه ۴– کاهش خطر یخبندان ۵– به تأخیر انداختن تشکیل گل در بعضی از گیاهان ۶– نرم کردن کلوخه‌هاي خاك پس از شخم ۷– رقیق کردن غلظت املاح در اطراف ریشه ۸– کنترل افات ودادن کود و سموم همراه با آب آبیاري ۹– شستشوي خاك وخارج کردن نمک اضافی آن.
روش‌های آبیاری
روش‌های آبیاری در یک دسته‌بندی کلی به ابیاری سطحی (سنتی) و تحت فشار تقسیم (نوین) می‌شود:
آبیاری سطحی
در آبیاری سطحی آب به شیوه‌های مختلف مانند سیلابی (Floodin irrigation)، کرتی (Basin irrigation)، نواری (Border irrigation) یا شیاری (Furrow irrigation) تحت تاثیر نیروی جاذبه در سطح خاک جاری می‌شود. در مورد برخی محصولات زراعی و مناطق آب و هوایی روش‌های آبیاری سنتی انتخاب می‌شود. باید دقت شود که گیاه نسبت به دو عامل رطوبت و نمک واکنش نشان میدهد. بیشترین نمک حاصل از آبیاري تا قبل از سبز شدن و سایه اندازي گیاه، روي بالاترین نقطـه پشته قرار دارند. بنابراین با توجه به حساسـت گیـاه مشخص می‌شود که گیاه را روي پشـته کشـت نماینـد و یـا در محـل داغ آب.
باید توجه نمود که سیستم آبیاری باید با هدف جلوگیری از هدر رفت، آبیاری بیش از حد و مضر و نشت آب به مناطق غیرهدف طراحی شود. در برخی کشورها قوانین محلی خاصی درباره سیستم‌های آبیاری مجاز یا توصیه شده وجود دارد اما در کشورمان چنین قوانینی وجود ندارد. با وجود این بیشتر مالکان نسبت به حفظ این سرمایه ارزشمند دغدغه دارند.
آبیاری تحت فشار
در آبیاری تحت فشار، آب از طریق فشار اختلاف سطح یا پمپ در شبکه انتقال قرار می‌گیرد. به لحاظ شدت جریان آب می‌توان سیستم آبیاری تحت فشار را به در دو دسته سیستم آبیاری کم جریان (low flow) یا میکرو (micro irrigation) و سیستم آبیاری پر جریان (high flow) مورد توجه قرار داد. آبیاری تحت فشار ممکن است به صورت اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک اجرا شود. در روش اتوماتیک آبیاری بر اساس برنامه از پیش تعیین شده انجام می‌شود؛ برای نمونه با کاهش رطوبت خاص به میزان تعیین شده سیستم آبیاری شروع به کار می‌کند.
 | حتما بخوانید : طراحی و اجرای سیستم های آبیاری |
سیستم کم جریان
میکرو اسپری و قطره‌ای روزنه‌ای (inline emitters) و قطره‌چکان (emitters)، اسپری مینیاتوری و مینی اسپری چرخشی (mini rotors) جزء سیستم‌های جریان کم محسوب می‌شود. اسپری مینیاتوری و مینی اسپری چرخشی به راحتی جرم می‌گیرد و نگهداری آن به بازدید ماهانه نیاز داشته و هزینه بیشتری دارد. در بیشتر موارد غیر از چمن‌ها از اقسام آبیاری قطره‌ای استفاده می‌شود.
شیرهای قطره چکان یا امیتر در مواردی استفاده می‌شود که صرفا می‌خواهیم یک نقطه یا مساحت کوچک در اطراف خروجی آبیاری شود. اما اقسام لوله‌های دارای روزنه معمولا در هنگامی مورد استفاده قرار می‌گیرد که می‌خواهیم نواری از خاک در راستای لوله مورد نظر خیس شود. لوله‌های دارای روزنه یا دارای روزنه‌های نزدیک به هم است یا دارای منافذ متراکمی است که موجب می‌شود اطراف لوله به طور دائم مرطوب باشد. در مورد چمن‌ها و گیاهان پوششی کوتاه بسته به شرایط از اقسام آبفشانها استفاده می‌شود.
سیستم پر جریان
آبفشان ثابت (fixed spray)، چرخشی (rotor)، ضربه‌ای (impact) و حبابی (bubbler) جزء سیستم‌های جریان بالا محسوب می‌شود. آبفشانها به صورت عمودی روی زمین به فواصل متناسب با میزان و شعاع آبیاری نصب می‌شوند و به صورت بارانی آبیاری می‌کنند. در انتخاب نوع آبفشان باید به نیاز آبی گیاه و شعاع آبیاری توجه کرد به طوری که مقدار آب مورد نظر به طور یکسان به تمام پوشش گیاهی مورد نظر برسد.
راه‌های مختلفی برای تبدیل سیستم‌های پرفشار و پر جریان دارای آبفشان به سیستم کم‌فشار و قطره‌ای وجود دارد. برای این کار معمولا در مسیر لوله‌ها یک فیلتر اصلی و فشار شکن استفاده می‌شود. سپس تجهیزات آبفشان در مسیر لوله‌ها با تجهیزات آبیاری کم فشار جایگزین می‌شود.
آبیاری کم جریان به دو صورت بارانی (آبفشان) و قطره‌ای (دریپ) صورت می‌گیرد ولی آبیاری پر جریان صرفا به صورت بارانی انجام می‌شود.
انواع سیستم های پرجریان
۱- آبیاری بارانی
آبیاری بارانی شامل شبکه‌ای از لوله‌ها است که آب در فواصل معینی از آن از طریق آبفشانها در هوا پخش می‌شود تا مانند باران روی سطح خاک و پوشش گیاهی مورد نظر بریزد. سیستم انتقال آب در این نوع آبیاری و همچنین آبفشانها دارای اقسام مختلفی است که با توجه به نوع گیاه و خاک و مقدار آب موردنیاز انتخاب می‌شود. آبیاری بارانی در مناطق باد خیز کارایی خوبی ندارند. همچنین درشرایط گرم وخشک نیز تلفات آب زیاد خواهد بود.
این نوع آبیاری بسته به آبفشان به کلاسیک، غلطان، ارابه‌ای و عقربه‌ای تقسیم می‌شود. در سیستم کلاسیک که ممکن است جابجا شونده (Portable)، ثابت (Permanent)، مجموعه متحرک (Set Move)و مجموعه ثابت (Solid Set) باشد، آب از طریق آبپاش‌ها به‌صورت قطره‌های بسیار ریز و یکنواخت بر روی شعاع معینی از خاک پاشیده می‌شود. سیستم بارانی به لحاظ نوع پرتاب آب از طریق آبفشانها به ثابت و چرخان تقسیم می‌شوند. آبفشان‌های چرخان شامل ضربه‌ای (impact)، دنده‌ای (gear-driven)، عکس‌العملی (reaction-type) است. آبفشان‌های ثابت نیز که تحت عنوان اسپری (spray-type) شناخته می‌شوند به مینیاتوری و عادی تقسیم می‌شوند.
در هنگام طراحی یک سیستم آبیاري بارانی در ابتدا باید هدف از طرح مشخص باشد. زیرا سیستمی که مثلاً براي جلوگیري از یخبندان طراحی می‌شود با سیستمی که بخواهد نیاز آبیاري گیاهان را تأمین کند متفاوت خواهد بود.
در سیستم غلطان همه قسمت‌های آبفشان توسط موتوری که در وسط بال‌ها نصب‌شده است جابجا می‌شود. بال‌های دستگاه از تعدادی لوله و چرخ آلومینیمی تشکیل شده است که روی چرخ‌های متعدد نصب شده‌اند. این روش در مزارع وسیع و نسبتا هموار که ارتفاع گیاهان کمتر از یک متر باشد قابل استفاده است. در سیستم ارابه‌ای نیز بخش‌های آبفشان روی یک ارابه نصب شده و موجب امکان جابجایی آسان و سریع سیستم آبیاری برای آبیاری مساحت‌های وسیع زراعی می‌شود. سیستم عقربه‌ای نیز مزارعی با مساحت ۴۰ تا ۲۰۰ هکتار را به صورت یک دایره واحد آبیاری می‌کند.
 | حتما بخوانید : نگهداری از فضای سبز در هر فصل |
۲- آبیاری قطره‌ای
آبیاری قطره‌ای عبارت است از روشی که طی آن آب با فشار کم از روزنه یا قطره‌چکان از شبکه خارج و به‌صورت قطره‌ای پایی بوته یا درخت ریخته می‌شود. فشار لازم در این سیستم به‌وسیله پمپ یا اختلاف ارتفاع تأمین می‌شود. این سیستم شامل قسمت‌های مختلف از جمله قسمت تأمین فشار و کنترل مرکزی (پمپ، دستگاه تصفیه آب شامل سیکلون و فیلتر شنی، مخزن کود و مواد شیمیایی) لوله‌های اصلی و فرعی و قطره‌چکان‌ها می‌باشد.
در این روش‌ها این امکان به وجود می‌آید تا عمل آبیاری تا حد رفع نیاز آبی گیاه انجام شود و به میزان زیادی از اتلاف آب به‌صورت نفوذ عمقی، ایجاد رواناب و تبخیر کاسته می‌شود. این روش بیشتر در باغات مورداستفاده قرار می‌گیرد ولی اخیراً روشی از این سیستم به نام سیستم تیپ برای گیاهان ردیفی ازجمله چغندر قند، ذرت و حتی پنبه مورداستفاده قرارگرفته و در کشور ما نیز به‌صورت موفقیت‌آمیزی توسعه پیداکرده است.
آبیاری قطره ای درمقایسه با روش‌های سطحی و بارانی دارای محاسنی است. برای نمونه مصرف آب دراین روش کمتر است. در این روش تنها بخشی از خاک اطراف بوته گیاه یا درخت آبیاری می‌شود. همچنین در روش‌های دیگر مقداری از آب تبخیر و یا توسط باد از هدف منحرف می‌شود. درروش قطره‌ای حتی در اراضی شیب‌دار و دامنه تپه‌ها نیز رواناب سطحی وجود نخواهد داشت.
در آبیاری قطره ای نیاز آبی گیاه در منطقه توسعه ریشه‌ها به صورت ثابت و مستمر مورد توجه قرار گرفته و گیاه کمتر از نوسان‌های آب صدمه می‌بیند. مطالعات نشان داده است ثمردهی محصول در این روش گاه بیشتر از روش‌های دیگر است. مزیت دیگر اینکه فاصله آبیاری در سایر روش‌ها موجب افزایش غلظت نمک در خاک شده و به رشد گیاه صدمه می‌زند. همچنین عدم پاشیدن آب روی گیاه در این روش از سوختگی گیاه جلوگیر می‌کند.
۳- آبیاری زیرسطحی
جدیدترین سیستم آبیاری که به مرور توجه به آن افزایش یافته است انتقال لوله‌های آبیاری به زیر سطح خاک است. آبیاری قطره‌ای در مورد برخی گیاهان به صورت زیر سطحی نیز اجرا می‌شود. در این روش لوله‌های تراوشی در نزدیکی ریشه گیاه در زیر خاک نصب شده و آب و کود یا سم و اکسیژن از این طریق مستقیما به ریشه گیاه منتقل می‌شود. این سیستم علاوه بر مزایای آبیاری قطره‌ای مزایای دیگری را در اختیار قرار میدهد که همین امر موجب افزایش گرایش به آن شده است و پیش بینی می‌شود در آینده این روش آبیاری غلبه یابد. در آبیاری زیر زمینی علاوه بر کاهش حداکثری در مصرف آب و کاهش آفات و علف هرز، افزایش محصول تا دو برابر گزارش شده است. همچنین تا ۵۰ درصد در مصرف کود صرفه‌جویی می‌شود.
در برخی مناطق بهتر است از لوله‌های زیر سطحی یا آبیاری زیرسطحی استفاده کنید. در مناطقی که رفت و آمد زیاد است یا ممکن است منطقه بازی کودکان باشد لوله‌های پلی‌اتیلن که روی سطح به کار می‌رود، به آسانی آسیب می‌بیند و حتی می‌تواند موجب زمین خورد اشخاص گردد. همچنین در مناطقی که حیوانات مختلف رفت و آمد دارند ممکن است سگ‌ها، موش‌ها و راکن‌ها لوله‌ها را بجوند.