آبیاری، آبپاش، آبفشان، دبی، بارانی، می‌شود.، چرخش، لاترال، برج، سیستم‌ها، آبپاش‌ها، آبپاش‌های

اجرای سیستم‌های آبیاری تحت فشار و مقبول واقع شدن نسبی آن در بین کشاورزان بجا خواهد بود که به بررسی و ارزیابی عملکرد این سیستم‌ها پرداخته شود تا نکات مثبت و منفی هر طرح هویدا و از این نکات برای طراحی و اجرای طرح‌های آینده استفاده گردد.

2-2- آبیاری تحت فشار
به روش آبیاری که در آن آب درون لوله‌های آبیاری، تحت فشار ایجاد شده توسط پمپ حرکت کرده و در سطح مزرعه توزیع می‌گردد آبیاری تحت فشار گفته می‌شود. از جمله مزایای روش‌های آبیاری تحت فشار یکنواختی بیشتر پخش آب در زمین‌های ناهمگن و ناصاف، امکان آبیاری اراضی ناهموار و شیب‌دار بدون تسطیح زمین، انجام آبیاری‌های سبک یا سنگین، تسهیل در خودکار شدن آبیاری، امکان کاربرد هم زمان کود وسم با آب و همچنین نیاز کمتر به کارگر می‌باشد. اما ازجمله معایب روش‌های آبیاری تحت فشار هزینه‌های سرمایه‌گذاری زیاد اولیه، هزینه تعمیرات و نگهداری زیاد سیستم، عدم امکان استفاده از آب‌های با کیفیت نامطلوب، عدم سازگاری برخی گیاهان به روش‌های آبیاری تحت فشار، نوسانات مقدار جریان آب و عدم امکان آبیاری در زمین‌های با شکل نامنظم برای بعضی سیستم‌های تحت فشار می‌باشد (فولادمند، 1388).
2-2-1- سیستم آبیاری بارانی
در انواع مختلف آبیاری بارانی آب به‌وسیله آبپاش‌های موجود خارج شده و به‌صورت قطره‌های ریز بر روی خاک و گیاه داخل مزرعه ریخته می‌شود. یکی از بزرگترین مشکلات این سیستم آبیاری، تلفات تبخیر و بادبردگی است، لذا انجام آبیاری بارانی در مناطق گرم و بادخیز توصیه نمی‌شود. البته برای رفع مشکل ذکرشده می‌توان آبیاری را به جای روز درشب انجام داد. زیرا در شب به‌دلیل کمتر بودن دما تبخیر نیز کمتر است. از طرف دیگر سرعت باد در شب به طور کلی از روز کمتر است. ولذا تلفات باد بردگی نیز کاهش می‌یابد. همچنین از آنجا که در آبیاری بارانی قطره‌های آب روی اندام‌های گیاه ریخته می‌شود، چنانچه کیفیت آب نامناسب باشد باعث از بین رفتن برگ گیاه شده و در نتیجه گیاه آسیب می‌بیند. بنابراین در آبیاری بارانی بر خلاف آبیاری سطحی نمی‌توان از آب با کیفیت نامناسب مانند آب‌های شور استفاده نمود. جدا از عمل آبیاری از این روش برای اهدافی مانند پخش کودهای مایع در سطح مزرعه، آبپاشی بر روی گیاه به‌منظورحفاظت گیاه در مقابل سرما و یخبندان به‌خصوص در مورد باغ‌های میوه در شب‌های سرد زمستان، مرطوب کردن سطح خاک و جلوگیری از فرسایش بادی و کنترل محیط و خنک کردن خاک و گیاه و هوای اطراف آن نیز استفاده می‌شود. در صورت استفاده از این روش آبیاری نیازی به تسطیح زمین وجود ندارد. همچنین خاک‌های کم‌عمق که با روش‌های سطحی قابل آبیاری نیستند به راحتی با این روش آبیاری می‌شوند. در سیستم آبیاری بارانی آب توسط پمپ ازیک منبع مانند چاه، کانال یا استخر برداشت شده و بافشار وارد شبکه‌ای از لوله‌ها (شامل لوله اصلی، لوله نیمه اصلی و لوله‌های فرعی یا لاترال) شده و سرانجام از آبپاش‌هایی که روی لوله فرعی قرار دارند، خارج می‌شود. خروج آب از هر آبپاش ازالگویی خاص تبعیت می‌کند وآب در شعاعی معین در اطراف آبپاش پخش می‌شود. در مرکز هر آبپاش حداکثر آب ممکن به زمین می‌رسد و با دور شدن از مرکز آبپاش، مقدار آب رسیده به زمین کاهش می‌یابد. بر این اساس در کلیه سیستم‌های بارانی باید اصل همپوشانی رعایت شود تا آب رسیده به نقاط مختلف زمین تقریباً یکسان شود. منظور از همپوشانی آن است که شعاع پاشش آبپاش‌های مختلف باید در یکدیگر تداخل داشته باشند تا نقاط دورتر از مرکز یک آبپاش، از آبپاش مجاور نیز آب دریافت کنند (فولادمند، 1388).

2-2-2- معرفی دستگاه آبفشان دوار
دستگاه‌های آبفشان دوار ابتدا در ایالات غربی آمریکا که کمبود کارگر محسوس بود ابداع گردید. هزینه این سیستم‌ها در واحد سطح آبیاری نسبت به سایر سیستم‌ها زیاد است. بنابراین هرچه دستگاه بزرگتر و سطح پاشش افزایش یابد این سیستم‌ها کاراتر خواهند بود به طوری که در بعضی سیستم‌ها سطح آبیاری شده بالغ بر 500 تا 600 هکتار است. ولی بالا رفتن سطح آبیاری سطح راهبری سیستم را با مشکل مواجه می‌سازد و اگر خللی در دستگاه پدید آید زیان حاصله از آن بسیار زیاد است. تجربه نشان داده است که سیستم‌هایی که سطح آبیاری در آنها 50 تا 65 هکتار است موثرترین نوع سیستم آبفشان دوار هستند (علیزاده، 1386).
در سیستم آبفشان دوار یک لوله لاترال بزرگ که آبپاش‌ها روی آن نصب شده‌اند روی چند برج چرخدار در بالای گیاه مستقر شده و لاترال حول یک نقطه مرکزی به آهستگی در چرخش می‌باشد. آب توسط لوله اصلی زیرزمینی از نقطه مرکزی وارد لوله لاترال شده و لوله لاترال در یک دور کامل دایره‌ای به شعاع طول لوله را آبیاری می‌کند. از آنجا که با کمی افزایش در طول لوله لاترال سطح وسیع‌تری در برگرفته می‌شود لذا آبپاش‌های انتهایی باید مقدار آب بیشتری را نسبت به آبپاش‌های نزدیک نقطه مرکزی پخش کنند یا اینکه آبدهی آنها بیشتر باشد و یا فاصله آبپاش‌ها از یکدیگر کوچکتر ازحد معمول باشد (علیزاده، 1386).
آبفشان دوار با چرخش تنها یک لترال که در مرکز به سیستم آبرسانی متصل است، زمینی دایره‌ای شکل را آبیاری می¬کند. طول معمول لترال 200 تا 400 متر می¬باشد که با نصب آبپاش یا سایر انواع پاشنده¬ها در نقاط مختلف از این لترال سطح زیر آن آبیاری می¬گردد. در فواصل معین در طول دستگاه برجک‌هایی قرار دارد که با تنظیم سرعت حرکت چرخ¬های برجک انتهایی سرعت چرخش دستگاه مشخص می¬گردد.

شکل 2-1- دستگاه آبفشان دوار در حال آبیاری- اینترنت

از اشکالات دستگاه آبیاری آبفشان دوار، آبیاری دایره شکلی اراضی است. یکی از روش‌های رفع این اشکال استفاده از سیستم گان انتهایی می‌باشد. افزایش دبی در این سیستم تکمیلی و در نتیجه افزایش قطر لترال آبیاری و از طرفی فشار زیاد کارکرد گان از معایب گان انتهایی می¬باشد. استفاده از سایر سیستم¬های آبیاری برای گوشه¬های زمین نیز راهکار دیگری است که در طرح¬هایی که محدودیت اصلی وسعت زمین زراعی می‌باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما با توجه به وسعت اراضی زراعی در مقایسه با محدودیت منابع آب در کشور ما، عدم پوشش کامل اراضی مشکلی ایجاد نمی‌نماید.

شکل 2-2- نمایی از اراضی تحت پوشش دستگاه‌های آبفشان دوار- ایالات متحده امریکا

2-2-2-1- اجزای دستگاه
به‌طورکلی دستگاه به چهار بخش سازه، کنترل، نیروی محرکه و سیستم توزیع و پخش آب تقسیم می‌گردد.
سازه دستگاه به‌منظور کنترل تنش‌های موجود و وارده بر دستگاه با توجه به پارامترهای مهندسی ساخته شده است که شامل سه بخش پایه مرکزی ، دهانه و بـرج متحـرک می‌باشد در شکـل‌های (2-3) و (2-4) تصویر این اجزاء نشان داده شده است.

شکل 2-3- نمایی از پیوت- شاهرود، مزرعه قرائی

شکل 2-4- نمایی از اسپن و برج- ایالات متحده، کلورادو

اسپن‌ها بایستی توان مقاومت در شرایط ناهموار توپوگرافی (پستی و بلندی) و جوی (وزش بادهای شدید) را داشته و بتوانند آبیاری کنند. طول اسپن¬ها بسته به کارخانه سازنده به طور معمول بین 35 تا 65 متر متغیر است. برج¬های متحرک در انتهای هر دهانه قرار گرفته¬اند که علاوه بر تحمل وزن دستگاه وظیفه حرکت دستگاه را نیز بر عهده دارند. هر برج دارای دو چرخ بوده و حرکت آن توسط الکتروگیربکس و گیربکس‌های نصب شده روی تایر صورت می‌پذیرد. بخش کنترل نیز خود از چهار جزء اصلی مشتمل بر تابلو اصلی، کلکتور، کابل و تابلوی فرمان برج تشکیل شده است. تابلوی اصلی به پایه مرکزی نصب شده و کنترل میزان بارش دستگاه و سرعت حرکت آن، روشن و خاموش کردن دستگاه، تعیین جهت چرخش دستگاه و عیب‌یابی دهانه¬ها که دچار توقف شده¬اند از وظایف آن است (شکل 2-5). برای ایجاد ارتباط دائم و دقیق جهت عبور جریان برق، کابل دهانه باید قادر به چرخش حول پایه مرکزی باشد که این وظیفه بر عهده کلکتور است. حرکت مستقل هر دهانه نسبت به سایر دهانه‌ها و در مجموع تنظیم حرکت یکنواخت و یکپارچه دستگاه وظیفه تابلوی فرمان برج می‌باشد که در بالای تک‌تک برج‌ها نصب می‌گردد. بخش نیروی محرکه نیز از گیربکس، الکتروگیربکس، گاردان و چرخ‌ها تشکیل می‌شود.

شکل 2-5- نمایی از تابلوی اصلی یک نمونه دستگاه آبفشان دوار- شاهرود، مزرعه قرائی
سیستم توزیع و پخش آب شامل اسپن‌ها (در اینجا به‌عنوان لترال)، عصایی، آبپاش، رگلاتور تنظیم فشار، نازل و سایر اتصالات و ضمائم می¬باشد که بسته به شرایط خاک، محیط، الگوی کشت و برنامه‌ریزی آبیاری تعیین می‌گردد. قطر اسپن‌ها با توجه به دبی دستگاه انتخاب می¬گردد که علی‌رغم کاهش دبی در طول آبفشان دوار معمولاً سعی می‌شود از تنوع قطر لترال پرهیز گردد.
غالباً در انتهای لوله لاترال یک عدد آبپاش بزرگ به نام تفنگ انتهایی نصب می‌شود تا سطح بیشتری را آبیاری نماید، چون قطر این آبپاش نسبتاً بزرگ است، می‌بایست فشار آب در آن زیاد باشد. امروزه وجود آبپاش تفنگی در انتهای لوله تقریباً عادی شده، زیرا اکثر زارعین تمایل دارند گوشه‌های زمین، که در غیر اینصورت بلا استفاده می‌ماند، آبیاری شود (علیزاده، 1386).
با افزایش فاصله آبپاش‌ها از مرکز دستگاه نیاز است تا دبی بیشتری از آبپاش خارج گردد که این کار یا از طریق کم کردن فاصله آبپاش‌ها و یا از طریق تغییر نازل آنها (افزایش قطر دهانه نازل) صورت می‌پذیرد.
به همین جهت مطابق با نوع آبپاش، نازل¬های متنوع و با قطر روزنه مختلف ساخته می‌شود تا عمق آبیاری یکسان در تمام طول بال آبیاری تأمین گردد.
فشار کاری نازل‌های یک آبپاش تقریباً برابر می¬باشد. نازل¬ها دارای طیف وسیعی از قطر روزنه و در رنگ‌های گوناگون می‌باشند که هر یک دبی خروجی خاص خود را دارند. در زمان طراحی دستگاه بایستی با توجه به فاصله هر آبپاش از مرکز دستگاه دبی مورد نیاز آن و متناظر با آن نازل مخصوص تعیین گردد. البته تقریباً تمامی شرکت‌های تولیدی دارای نرم‌افزار و یا برنامه ویژه برای تعیین نازل هر یک از آبپاش‌های دستگاه می‌باشند.
همان‌طور که گفته شد با تغییر قطر نازل¬ها، دبی و فشار کارکرد آنها نیز تغییر می‌یابد. از طرفی شیب زمین نیز باعث تغییراتی در فشار ورودی به آبپاش می¬گردد ضمناً با فاصله گرفتن از مرکز دستگاه، افت فشار باعث کاهش فشار ورودی به آبپاش¬ها می¬گردد. برای تأمین فشار مورد نیاز، طراحی براساس فشار آبپاش انتهایی صورت گرفته و فشار اضافی مورد نیاز برای جبران اختلاف ارتفاع در نظر گرفته می‌شود. در نهایت فشار سایر آبپاش¬ها از طریق رگلاتورهایی که دقیقاً روی آبپاش نصب می‌گردد، تنظیم می‌شود. رگلاتورها قابلیت تنظیم فشار خروجی بدون توجه به فشار ورودی را دارا می‌باشند. از طرفی تغییرات فشار در شبکه اصلی و فرعی لزوم استفاده از رگلاتورها را بارزتر می‌سازد. رگلاتورها نیز دارای تنوع زیادی می‌باشند. طبقه‌بندی آنها براساس حدود فشار ورودی، فشار خروجی مورد نظر و دبی آبپاش¬ها می¬باشد.
2-2-2-2- تنظیم سرعت دستگاه
یکی از خصوصیات دستگاه آبفشان دوار قابلیت تنظیم سرعت چرخش برج انتهایی می‌باشد. با توجه به دور آبیاری و ساعت آبیاری روزانه و ساعت آبیاری مورد نظر برای یک دور کامل دستگاه می‌توان سرعت دستگاه را تنظیم نمود. برای الگوهای چند کشتی و یا حتی در مواقعی که قسمتی از اراضی به‌صورت آیش نگه داشته شده‌اند از سرعت¬های متفاوتی استفاده می¬گردد تا با دبی ثابت، عمق آبیاری و در واقع میزان ریزش دستگاه به تناسب نیاز الگوی کشت تنظیم گردد.
سرعت حداکثر برج انتهایی بسته به کارخانه سازنده متفاوت می¬باشد و امکان تنظیم سرعت بین صفر تا 100 درصد سرعت حداکثر در دوره بهره¬برداری وجود دارد.

2-2-3- مزایای استفاده از دستگاه آبفشان دوار
– راندمان آبیاری بالا
– امکان به‌کارگیری کود و سم همراه با آب آبیاری
– امکان آبیاری در اراضی شیبدار و توپوگرافی نامنظم تا شیب 10 درصد
– مدیریت ساده برای توزیع به¬موقع و به¬اندازه آب
– عدم نیاز به نیروی کارگری
– امکان آبیاری سطح قابل توجه با یک دستگاه که هزینه¬های سرمایه¬گذاری را کاهش می¬دهد.
– قابل رویت بودن تمام سیستم آبیاری در بالای زمین باعث سادگی تعمیرات و رفع نقایص موجود آن در مقایسه با سیستم‌های تحت¬فشار کلاسیک می¬گردد.
– به‌علت عدم وجود هر گونه ضمائم آبیاری در زیر یا سطح زمین، استفاده از ماشین‌آلات کشاورزی در این سیستم بسیار ساده می¬باشد.
– فشار کاری پایین‌تر آبپاش‌ها در سیستم آبفشان دوار در مقایسه با سیستم آبیاری بارانی کلاسیک
– اتوماسیون آبفشان دوار که مرکز کنترل دستگاه در یک نقطه ثابت می¬باشد، بسیار ساده می¬باشد.
– قابلیت تنظیم میزان آبدهی دستگاه از طریق سرعت حرکت آن برای الگوهای کشت و دوره‌های آبیاری متفاوت امکان‌پذیر است.

– پس از اتمام آبیاری، دستگاه در نقطه شروع آبیاری بعدی است که در مقایسه با سایر روش‌ها و همچنین لینیر مزیت مهمی است.
– آب‌رسانی تنها به یک نقطه در مرکز دستگاه کافی است، در حالی‌که در سایر سیستم‌ها گستردگی شبکه توزیع بیشتر می‌باشد و در مورد لینیر نیاز به اجرای کانال یا لوله در طول زمین وجود دارد.

2-2-4- محدودیت‌های کاربرد دستگاه آبفشان دوار
همان‌طور که ذکر شد دستگاه آبفشان دوار اراضی را به شکل دایره¬ای آبیاری می¬نماید. آبپاش نزدیک به مرکز دستگاه برای طی دایره کامل، به¬مراتب مسافت کمتری را از آبپاش واقع در انتهای دستگاه طی می¬نماید. لذا برای کاربرد ارتفاع ثابت آب آبیاری