راندمان آب آبیاری در سیستم های نوین

خشکسالی و کمبود آب در ایران واقعیتی اجتناب ناپذیر است و همواره محققان و مسئولین درصدد یافتن راهکاری برای مقابله با این موضوع می باشند. در شرایط مذکور صرفه جویی، استفاده بهینه از منابع آب و افزایش راندمان آب آبیاری از روش های تاثیر گذار است. بخش کشاورزی، بخش عمده ای از مصرف آب در ایران و جهان را شامل می شود و مدیریت مصرف آب در این بخش در جهت حفظ منابع آب بسیار کمک کننده خواهد بود.

روشن است که برای دستیابی به این امر، شناسایی شاخص های مدیریت مصرف آب و تعیین این شاخص ها ضروری می باشد. راندمان آب آبیاری یکی از مهم ترین شاخص ها در بر نامه ریزی های مربوط به آب در بخش های مختلف است. با افزایش راندمان آب آبیاری می توان بخش زیادی از آب را به چرخه تولید بازگرداند. اولین قدم بررسی راندمان آب آبیاری در سیستم های مختلف آبیاری می باشد و طبق بررسی ها سیستم آبیاری موضعی و بارانی با راندمان بالای ۸۵ درصد از بهترین سیستم ها از نظر راندمان می باشند و دارای بازدهی بهتری نسبت به آبیاری های سنتی می باشند.

به طور کلی راندمان آب آبیاری عبارت است از رابطه بین حجم واقعی آب مصرف شده و حجم آب برداشت شده یا انتقال داده شده از منبع آب. در مسیر انتقال آب به محل، تلفاتی وجود دارد که تلفات انتقال آب، تلفات مربوط به تبخیر و یا نفوذ عمقی از جمله تلفات احتمالی هستند که جهت محاسبه راندمان کل باید در محاسبات لحاظ گردد. بنابراین با توجه به تلفات موجود راندمان در سه بخش شامل راندمان انتقال، راندمان توزیع و راندمان کاربرد بررسی و سپس راندمان کل محاسبه می شود. در سیستم های آبیاری نوین مانند آبیاری موضعی و آبیاری بارانی، با توجه به ماهیت و خصوصیات فنی این روش ها، تلفات رواناب، انتقال و تبخیر در آن ها به حداقل رسیده و مصرف آب در این شیوه ها کمتر از سایر روش های آبیاری سنتی می باشد.

در آبیاری موضعی تنها بخشی از خاک اطراف گیاه آبیاری می شود و کاهش تبخیر، عدم وجود رواناب سطحی و کنترل نفوذ عمقی از جمله عواملی هستند که باعث کاهش مصرف آب و در نتیجه افزایش راندمان می گردد. بر اساس اطلاعات بازده آبیاری در سیستم موضعی در کشور های جهان بین ۶۵ تا ۹۰ درصد است که کسب چنین کارایی بالایی در سایر روش های آبیاری به سختی امکان پذیر است. در مجموع بازدهی آبیاری موضعی در دنیا حدود ۸۵ درصد است که به لحاظ صرفه جویی یکی از روش های تاثیر گذار به شمار می رود.

در آبیاری بارانی، با تنظیم دبی و فشار آبپاش ها، تلفات ناشی از رواناب سطحی قابل حذف است. عمده تلفات آبیاری بارانی شامل نفوذ عمقی و تلفات پاششی همچون تبخیر و بادبردگی می باشد و تلفات نفوذ عمقی در این روش نسبت به آبیاری سطحی کمتر است چون در این روش آب با شبکه لوله ها منتقل می شود و مستقیم به شکل باران روی گیاه ریخته می شود یکنواختی توزیع آب بسیار مهم است.

راندمان آب آبیاری در انواع روش های آبیاری در جدول زیر نشان داده شده است.

راندمان کل آب آبیاری، راندمان عملیات کامل بهره برداری آب آبیاری از منبع تا محل مصرف را نشان می دهد. به صورت تفکیک شده و بر اساس راندمان های انتقال، توزیع و کاربرد، راندمان کل برابر با حاصل ضرب این سه راندمان است. مراحل مختلف چرخه انتقال و مصرف آب و راندمان های متناسب با هر بخش در شکل زیر نشان داده شده است.

در سیستم های آبیاری تنها بالا بودن راندمان آب آبیاری کافی نیست بلکه لازم است تا آب به طور یکنواخت نیز پخش شده باشد. در مواردی ممکن است راندمان آب آبیاری بالا باشد اما آب به طور یکنواخت پخش نشده باشد. یکنواختی کاربرد آب در مزرعه معیاری برای نشان دادن چگونگی پخش آب در سطح مزرعه می باشد. در آبیاری موضعی یکنواختی توزیع آب به دبی و فشار قطره چکان ها بستگی دارد. غیر یکنواختی در خروج آب از نقاط خروجی که ممکن است ناشی از نارسایی های ساخت وسایل یا ناشی از تغییرات فشار آب در نقاط مختلف شبکه باشد.

در سیستم های آبیاری بارانی هدف این است که آب به طور یکنواخت در مزرعه پخش شود تا از اتلاف آب جلوگیری شود. در این نوع آبیاری، آب به صورت دایره ای توسط هر آبپاش که در مرکز دایره قرار دارد پخش می شود و در نزدیک آبپاش و مرکز دایره توزیع، آب بیشتری به زمین ریخته می شود و هر چه فاصله از آبپاش بیشتر می شود آب پخش شده بر سطح زمین کاهش می یابد. بنابراین برای رسیدن به یکنواختی در آبیاری بارانی لازم است تا سطح خیس شده توسط آبپاش های مجاور همپوشانی (تداخل) داشته باشند تا آب با یکنواختی زیادی در مزرعه پخش شود.

انتخاب فاصله مناسب بین آبپاش ها با در نظر گرفتن مسئله تداخل باعث یکنواختی توزیع آب شده و در نتیجه راندمان نیز افزایش می یابد. اما توزیع آب صد درصد یکنواخت امکان پذیر نیست. باد نیز تاثیر زیادی در عدم یکنواختی توزیع دارد و به همین دلیل باد را دشمن بزرگ آبیاری بارانی می دانند. طبق مطالعات کریستیانسن یکنواختی دوران آبپاش ها، سرعت حرکت آبپاش ها، شکل هندسی توزیع آب، فشار سیستم و فاصله آبپاش ها بیشترین تاثیر را در یکنواختی پخش دارد.

یکنواختی توزیع آب در آبیاری بارانی در مقدار تلفات نفوذ عمقی موثر بوده و در نتیجه می توان گفت که راندمان کاربرد آب رابطه مستقیم با ضریب یکنواختی دارد. یکنواختی توزیع مستقیما تابع تولید گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد و عدم یکنواختی توزیع آب منجر به کاهش محصول خواهد شد.

یکنواختی توزیع آب در مزرعه از نظر کمی با ضریب یکنواختی (CU) و یکنواختی توزیع (DU) مشخص می گردد که به سه طریق می توان این شاخص ها را به دست آورد:

-از شرکت سازنده وسایل سوال شود یا از جداول موجود در فاز طراحی توسط طراح سیستم بدست آید و یا می توان پس از خرید و نصب سیستم در مزرعه آن ها را اندازه گیری کرد.

به طور کلی جهت ارزیابی فنی یک سیستم آبیاری پارامتر هایی شامل راندمان کاربرد (E_a)، ضریب یکنواختی (CU)، یکنواختی توزیع(DU)، راندمان پتانسیل چارک پایین (PELQ) و راندمان واقعی  چارک پایین (AELQ) محاسبه می گردد. سه شاخص آخر بر اساس نفوذ عمقی آب و یا ذخیره شده در یک چهارم سطحی که کمترین مقدار آب را دریافت می نماید، تعیین می شود.

این بررسی ها در یک بخش تصادفی از سیستم آبیاری (برای  مثال یک یا دو لترال) تعیین و به کل سیستم تعمیم داده می شود. کفایت آبیاری نیز پارامتری است که بررسی آن و مقایسه با سایر پارامتر ها اهمیت دارد و در  مطالب آتی به این بحث پرداخته خواهد شد.

بنابراین بر اساس توضیحات، نظر به کمبود منابع آب و لزوم بررسی و ارتقای سیستم های آبیاری، ضروری است تا نسبت به وضع موجود آنها مطالعاتی صورت گیرد تا بتوان با اتخاذ راهکارهای مناسب، نسبت به بالا بردن راندمان و بهره وری آبیاری اقدام نمود.