ایسه روشهای آبیاری تحت فشار و آبیاری سطحی(ثقلی)
برای انتخاب روش مناسب آبیاری در اراضی زراعی می بایستی انواع روشهای آبیاری با دقت مورد بررسی قرار گرفته و روشی که توسط آن بتوان از پتانسیلهای موجود در منطقه استفاده بیشتری برده و ضمن آن هزینه های مترتب بر روش آبیاری , مقادیر کمتری رو به خودش اختصاص بده , انتخاب کرد
1- مقدمه و هدف
انتخاب صحیح روش آبیاری که به بهترین نحو ممکن اهداف توسعه آبیاری کشاورزی را تأمین کند، مهمترین گام در مرحله طراحی مقدماتی است. یک سیستم ممکن است به خودی خود بخوبی طراحی شده باشد ولی در مقایسه با روشهای آبیاری دیگر که اهداف توسعه را بنحو بهتری تأمین کنند، نامناسب باشد.
2- معیارهای انتخاب روش مناسب آبیاری
انتخاب صحیح روش آبیاری که به بهترین نحو ممکن اهداف توسعه آبیاری کشاورزی را تأمین کند، مهمترین گام در مرحله طراحی مقدماتی است. یک سیستم ممکن است به خودی خود بخوبی طراحی شده باشد ولی در مقایسه با روشهای آبیاری دیگر که اهداف توسعه را بنحو بهتری تأمین کنند، نامناسب باشد.
در حالیکه آگاهی از ویژگیهای انواع روشهای آبیاری جهت انتخاب روش آبیاری به منظور تهیه طرحی مناسب ضروری است، اما کافی نیست. گام ضروری دیگر، انتخاب بهترین روش آبیاری و هماهنگی سیستم آبیاری با شرایط ویژه زمین می باشد.
بمنظور تکمیل این کار که در انتخاب روش و فرآیند طراحی ضرورت دارد، روش کارآمد برای انتخاب مناسبترین روشهای آبیاری بمنظور تأمین اهداف توسعه، ارائـــــه می شود. این روش کار شامل پنج مرحله ضروری زیر است:
الف) شناسایی اهداف توسعه
ب) شناسایی شرایط محلی (فیزیکی و ساختاری)
ج) غربال اولیه برای انتخاب مطمئن ترین مجموعه از روشهای مناسب آبیاری.
د) ارائه طرح مقدماتی و محاسبات اقتصادی سیستمهای از پیش انتخاب شده.
هـ) مقایسه نتایج حاصل از مرحله قبل برای هر یک از سیستمها با توجه به اهداف تعریف شده در مرحله یک بمنظور انتخاب نهایی.
روش انتخاب باید تمام شیوه های آبیاری ممکن را دست کم در مرحله غربال اولیه شامل شود. بسیار اتفاق می افتد که انتخابی صحیح و یا حتی بهترین انتخاب بوسیله طراح و یا بهره بردار از ابتدا کنار گذاشته شده باشد.
1-2- شناسایی اهداف توسعه
در نخستین نگاه ممکن است چنین بنظر برسد که هدف آشکار تمامی طرحهای توسعه آبیاری، بازدهی اقتصادی یا کسب بیشترین درآمد باشد. شک نیست که در بیشتر پروژه های توسعه آبیاری، کشاورزان بدنبال کسب سود اقتصادی بیشتر هستند، اما باید سایر اهداف اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی نیز مورد توجه قرار گیرد.
از دیدگاه بازدهی اقتصادی، پروژه ممکن است بر بیشترین بازده سرمایه گذاری (B/C) یا بیشترین سود خالص (B-C) متمرکز شود.
بازده اقتصادی ممکن است تحت تأثیر اهداف اجتماعی یا زیست محیطی که از اهمیت بیشتری نسبت به اهداف اقتصادی برخوردار باشند، قرار گرفته و برای طـــراح چاره ای جز انتخاب یک سیستم با سود اقتصادی کمتر وجود نداشته باشد. در تعریف اهداف کلی یک پروژه، باید مرز محدودیتها برای انجام مقایسه درست سیستمها مشخص شوند. سایر اهداف اقتصادی نیز ممکن است منظور شوند. این اهداف بر سود اقتصادی پروژه اثر گذاشته و نقش مهمی را در نحوه انتخاب ایفا می کنند.
اهـداف اجتماعی شامل مواردی هستند کـه پــروژه بـر بـرخی از بخشهای اجتماع اثر می گذارد. تأمین کار برای افراد بیکار، تأمین مواد غذایی محلی برای محدود کردن واردات و یا استفاده از امکانات محلی را می توان بعنوان نمونه هایی آشکار از این اثرات نام برد.
اهداف زیست محیطی معمولاً به اثرات آبیاری بر محیط زیست مربوط می شود. مسائل کیفیت آب ممکن است موجب شود تا وضع محدودیتهایی برای جریانهای سطحی یا نفوذ عمقی سیستمها ضروری باشد. همچنین ممکن است تمایلاتی برای ایجاد پناهگاه حیات وحش در ارتباط با کشاورزی فاریاب وجود داشته باشد. در صورت مشخص بودن هدفهای خاص زیست محیطی باید هر رابطه محیطی ممکن و اثر بگذار بر طراحی سیستم، مورد توجه قرار گیرد.
اهداف اجتماعی و زیست محیطی را نیز می توان با ارزش گذاری اقتصادی و یا با مقدار یارانه های دولتی ارزیابی کرد. در چنین شرایطی، اهداف اجتماعی و زیست محیطی به بررسی جداگانه نیاز ندارد. به هر حال، اگر این اهداف بصورت اقتصادی تعریف نشوند، دانستن سطح مجاز بر تأثیر آنها بر هدف اقتصادی بعنوان بخشی از بیان کلی هدف پروژه ضروری است.
2-2-شرایط محلی
انتخاب آگاهانه روش آبیاری شدیداً به درک شرایط محل اجرای عملیات بستگی دارد. اطلاع از شرایط فیزیکی محل نیز برای فرآیند طراحی ضروری است. در فرآیند انتخاب، اثر متفاوت عوامل بر انواع سیستمهای آبیاری از اهمیت برخوردار است. همانگونه که به مقادیر تفاوت مطلق میان شرایط محل و فرضیات طراحی برای هر شیوه آبیاری خاص، باید اهمیت داده شود. برای مثال می توان به انواع خاکها، شیبها، ترازها و تأسیسات زیر بنایی موجود اشاره نمود.
در انتخاب روش، اهمیت شرایط ساختاری و اقتصادی با اهمیت شرایط فیزیکی محل برابری می کند. درک نادرست یا بررسی ناکافی در مورد هر یک از این شرایط، می تواند به شکست سیستمی که از نظر فیزیکی بدرستی طراحی شده است، بیانجامد.
از آنجاکه طراح بطور معمول با بسیاری از این موارد در محل اجرای طرحهای خود آشنا می شود، لازم است تا اینگونه اطلاعات تنها یکبار جمع آوری شوند. به هر حال، هنگام کار در مناطقی که شناخت کافی در مورد آنها وجود ندارد، لازم است که هر مورد بصورت جداگانه پیش از انتخاب نهایی سیستم و انجام طراحی مورد بررسی واقع شود.
3-2- بررسی های ساختاری
در انتخاب سیستم آبیاری، ملاحظات ساختاری، شامل مسائلی است که ارتباط مردم و سیستم را نشان می دهد. این بررسی ها معمولاً در فـرآیند انتخاب به ندرت مورد توجه قرار می گیرند زیرا که کمّی کردن آنها دشوار است. به هر حال، از آنجا که امکان برتری آنها بر بررسی های اقتصادی و حتی فیزیکی وجود دارد، آنها را باید در نخستین مرحله فرآیند انتخاب مورد بررسی قرار داد.
از آنجا که برخی از روشهای آبیاری به وسایل با درجه پیچیدگی متوسط تا پیشرفته احتیاج دارند، وجود امکانات لازم برای نگهداری سیستم بسیار حائز اهمیت است. توانایی انجام تعمیرات توسط کشاورزان و خدمات موجود برای انجام تعمیرات و نگهداری سیستم نیز بـاید مدنظر قرار گیرد.
میزان مشارکت و همکاری محلی نیز باید مورد توجه واقع شود. این مورد شامل امکان مشارکت در امکانات توزیع آب، توافق بهره برداران در برنامه توزیع آب، همکاری در تأمین نیروی کارگری و دست یابی به توافق در برنامه های کنترل جریانهای سطحی یا جریانات برگشتی آب می شود.
هزینه کارگری معمولاً به عنوان یک مسئله اقتصادی مورد بررسی قرار می گیرد، اما هنگامی که دسترسی به کارگر و قابلیت اتکا به کیفیت کار او مطرح می شود، امری ساختاری نیز خواهد بود. در مواردی که کارگر کافی یا مطمئن در دسترس نباشد، روشهائی که موجب کاهش نیروی کارگری مورد نیاز شوند، مورد توجه قرار خواهند گرفت، هر چند اصول دقیق اقتصادی، تراکم بیشتر کارگری را توصیه نمایند. درک ویژگی های نیروی کارگری در شرایط کنونی و آینده بسیار حائز اهمیت است.
این موضوع نه تنها به دسترسی و اطمینان از وجود نیروی کار، بلکه میزان مهارتها و آموزش های کارگران را نیز شامل می شود.
بررسی های ساختاری در انتخاب روش آبیاری در کشورهای در حال توسعه به عنوان مهمترین مسأله، به ویژه با ارائه سیستم های جدید و پیشرفته، مطرح شده است. در این بررسیها از تعاریف زیر استفاده می شود:
الف) تقسیم پذیری: تقسیم پذیری به تناسب یک روش آبیاری برای طیف وسیعی از مزارع با اندازه و شکل گیری های متفاوت، اشاره دارد.
ب) نگهداری: ایـن بخـش، بـیان کننده امـکانـات عـمـومی در ارتباط با پیچیدگی های فن آوری، از لحاظ پایداری کلی سیستم از نظر فیزیکی در دراز مدت می باشد. این امر اشاره به اشخاص دارد که توان نگهداری تجهیزات بکار رفته و بهره برداری از آن را در آبیاری دارند.
ج) خسارت: مقوله ای است که به خطر افت محصول در اثر خرابی تجهیزات می پردازد.
د) مدیریت و مهارت بهره برداری و نگهداری: این بخش بر نقش مدیریت (به جای تجهیزات) در تأمین بازده قابل قبول آبیاری تأکید می کند. در این بخش همچنین بر روی نگهداری روزانه که برای استفاده دراز مدت تجهیزات لازم است تأکید می شود.
هـ) مدیریت و تلاش برای بهره برداری و نگهداری: این بخش، زمان مورد نیاز مدیریت و نیروی کارگری لازم برای اجرا، هماهنگی و نگهداری سیستم آبیاری را نشان می دهد.
و) دوام: این مورد علاوه بر دوام تجهیزات، به حساسیت آنها در برابر عوامل مخرب و میزان دسترسی به قطعات یدکی و خدمات مورد نیاز اشاره می کند.
4-2- شرایط فیزیکی
شرایط فیزیکی آشکارترین عوامل محیطی و معمولاً آسان ترین عوامل قابل اندازه گیری هستند. داشتن اطلاعات از شرایط فیزیکی، چه برای انتخاب و چه برای طراحی، مورد نیاز است. اهمیت این موضوع در فرآیند انتخاب، شامل درک درست رابطه روشهای آبیاری تحت بررسی با شـرایط فیزیکی و شناسایی اثـرات آنها بر طراحی و کارآیی سیستم است. شرایط فیزیکی را می توان در 5 زمینه دسته بندی کرد:
الف) محصولات، ب) منبع آب، ج) زمین، د) اقلیم، هـ) منبع تأمین انرژی
الف) محصولات و عملیات زراعی: الگوی کشت مورد استفاده و نحوه کشاورزی اثر چشمگیری روی انتخاب سیستم دارد. اثر روش آبیاری بر عــوامل گیاهی مانند ارتفاع گیاه، جوانه زنی، بیماری های اندام هوایی و تحولات اقلیمی و همچنین بر عملیات زراعی شامل نحوه کشت و کاربرد سم و کود باید بررسی شود. تناوب گیاهی، یک مورد بسیار مهم برای بررسی است. برخی از روشهای آبیاری ممکن است برای بعضی از محصولات در تناوب، مناسب باشند، اما نه برای تمامی آنها.
ب) منبع آب: کمیت، کیفیت، قابلیت اطمینان و برنامه توزیع آب باید به دقت در انتخاب روش آبیاری مورد بررسی قرار گیرد. منـابـع آب غـیـر قـابل اطـمینان مـانع از سرمایه گذاری هنگفت در بکارگیری تجهیزات پیچیده آبیاری با بازده بالا می شوند.
ب-1) کمیت آب : تناوب ، مقدار و مدت توزیع آب در مزرعه، اثر زیادی بر انتخاب و طراحی روش آبیاری، هزینه های آن، نیاز کارگری و بازده آن دارد. احتمال دارد که برای انجام بهتر آبیاری، تغییر در برنامه توزیع آب به منظور بکارگیری روشهای دیگر یا بهره برداری اقتصادی تر از نیروی کار و انرژی ضروری باشد. برای آبیاری بارانی، می توان از جریانی دائمی ولی با دبی کم یک یا نهر استفاده نمود، اما این منبع آب را نمی توان برای روشی که به جریان متناوب ولی با دبی بالا احتیاج دارد بکار برد مگر اینکه مخازنی در مزرعه وجود داشته باشند ( 1981). در آبیاری سطحی، جریانهای با دبی بالا و فواصل تحول زیاد، میتوانند به بهترین نحو بکار برده شوند. در هر حال، برنامه های ثابت و غیر انعطاف پذیر توزیع آب، مانعی برای داشتن آبیاری با بازده بالا به حساب می آیند.
ثبات منابع آب بدلیل اثرات آن بر اقتصاد پروژه و نوع محصول حائز اهمیت است. در مناطقی که دارای منابع آب متغییر هستند، کشاورزان غالباً زمین ها را رها کرده و یا انتخاب محصول را به گونه ای تنظیم می کنند که با منابع آب موجود سازگار باشد.
ب-2) کیفیت آب: کیفیت آب، عاملی بسیار مهم در انتخاب روش آبیاری به شمار می رود. در فرآیند انتخاب روش آبیاری، برخورداری از داده های کافی کیفیت آب ضروری است. تمامی آب های آبیاری، حاوی برخی مواد جامد محلول هستند. در صورت انتخاب روش آبیاری نامناسب و اجرای نادرست آن، مشکلات فراوانی در زمینه شوری ایجاد خواهد شد. در انتخاب روش آبیاری، باید امکان آبشوئی خاک نیز مورد بررسی قرار گیرد چرا که شوری آب در مناطق خشک از اهمیت فزاینده ای برخوردار است.
سمّیّت یونهای ویژه برای برخی گیاهان مشکل آفرین خواهد بود. برای مثال، مقادیر زیاد بُر برای بسیاری از گیاهان مضر است. از پاشیدن آبهایی که حاوی مقادیر زیاد کلر هستند، بر روی برگ بسیاری از گیاهان باغی باید اجتناب کرد. مقدار زیاد سدیم نسبت به کلسیم و منیزیم، اثر بدی بر ساختمان خاک گذاشته و ممکن است به کاهش سرعت نفوذ در بسیاری از خاکها، بیانجامد. آب آبیاری خیلی خالص نیز سرعت نفوذ را در بسیاری از خاکها کاهش داده و مشکلاتی را برای تمام روشهای آبیاری به دنبال خواهد داشت.
در بسیاری از پروژه های آبیاری، استفاده مجدد از پساب آبیاری (روان آب سطحی) و زهاب (آب زهشکی های زیرزمینی) افزایش یافته است. این آبها عموماً دارای مقادیر بیشتر سیلت و نمک نسبت به منابع اصلی آب هستند.
ج) زمین: بافت، یکنواختی، عمق، سرعت نفوذ، فرسایش پذیری، شوری و زهکشی خاک، همگی باید در انتخاب روش های آبیاری بررسی شوند. اثرات متقابل عملیات زراعی و آبیاری با توجه به این عمل خاک باید مورد مطالعه قرار گیرد. برخی از روشها به اطلاعات بیشتری نیاز دارند. برای مثال سیستم آبیاری بارانی دوار مرکزی (سنتر پیوت) و سیستم آبیاری بارانی خطی (لینیر) بدلیل وزن زیاد ، به اطلاعاتی در زمینه قدرت باربری خاک در شرایط مرطوب به منظور محاسبه توانایی خاک برای پذیرش وزن سیستم، نیاز دارند.
برای گزینش روشهای آبیاری قابل قبول، باید از شیب زمین نیز مطلع بود. در برخی روشها تسطیح یا هموار سازی زمین ضروری است. شیب، همچنین بر شرایط هیدرولیکی سیستم لوله ها و در برخی سیستم ها، بر یکنواختی کاربرد اثر می گذارد. توپوگرافی نامنظم دارای اثراتی مشابه بوده و بر اندازه و شکل زمین و همچنین بر میزان عملیات تسطیح در مورد روشهایی که به شیب یکسان احتیاج دارند، اثر می گذارد.
شکل زمین و موانع فیزیکی، در انتخاب برخی از روشهای آبیاری اثر گذار است. محل استقرار ساختمانها، خطوط هوایی انتقال برق و لوله های انتقال دفن شده در زمین و مرزهای زمین در فرآیند انتخاب روش آبیاری بسیار با اهمیت هستند. لوله های انتقال دفن شده ممکن است عمق خاک برداری را در تسطیح زمین محدود سازند. خطوط هوایی انتقال برق، اجرای برخی از سیستم های بارانی مکانیزه را با مشکل مواجه می کنند. ساختمانها و مرز اراضی بر بیشتر روشهای آبیاری اثر می گذارند.
چنانچه در منطقه ای بطور طبیعی، احتمال بروز سیل وجـود داشته باشد، بـاید اثـرات سیل های محتمل بر روشهای مورد نظر شناسایی شوند. برای مثال، اگر سیل های مکرر با سرعت جریان بالا روی دهند، فرسایش شدیدی نیز در پی خواهند داشت. در چنین شرایطی، تسطیح گران قیمت مجدد زمین برای روشهای آبیاری که به شیب یکنواخت نیاز دارند، لازم است. جا به جایی بیش از حد رسوبات ناشی از سیل ممکن است به تجهیزات توزیع آب و زهکشی صدمه بزند.
برای طراحی روش آبیاری باید عمق سفره آب معلوم باشد. برای آگاهی از عمق فعلی و آینده سفره آب، ارزیابی اثرات روش آبیاری بر سفره آب ، مورد نیاز است. روشهای آبیاری با بازده بالا، تغییرات اندکی در سفره آب ایجاد خواهند کرد. مطالعات انجام شده در زمینه مدیریت سفره نسبتاً کم عمق آب زیرزمینی ، نشان می دهد که از این سفره می توان به عنوان یک روش آبیاری بهره گیری کرد، مشروط بر اینکه تجمع نمک مشکلی را ایجاد نکند.
د) اقلیم: آگاهی از داده های اقلیم شناسی در فرآیند انتخاب روش آبیاری ضروری است. الگوی بارندگی در میزان آبیاری مورد نیاز (آبیاری کامل یا تکمیلی) و همچنین تناسب روشهای مختلف آبیاری مؤثر است. دما، شرایط سرما، رطوبت و باد همگی بر فرآیند انتخاب روش آبیاری اثر می گذارند.
آبیاری همراه با بارندگی طبیعی، محیط اقلیمی گیاه را تعدیل می کند. برخی از روشهای آبیاری، دارای توانایی اضافی مثل جلوگیری از یخبندان، تأخیر در شکوفه زنی و یا تأمین سرما یا گرمای لازم در دوره دماهای بحرانی هستند. چنانچه اصلاح اقلیم منطقه اهمیت داشته باشد، قابلیت های روشهای گوناگون آبیاری باید مورد بررسی و مقایسه قرار گیرد.
هـ) منبع تامین انرژی و اطمینان از آن: روشهای آبیاری که برای پمپاژ یا نگهداری سیستم های کنترل به انرژی احتیاج دارند، باید به منبع انرژی قابل اطمینانی متصل باشند. در صورت عدم دسترسی به منبع انرژی یا عدم اطمینان به آن، نباید این روشهای آبیاری را بکار برد. تمامی منابع انرژی قابل اطمینان باید براساس هزینه ها، امکان دسترسی و تسهیلات موجود بررسی شوند. شرایط فیزیکی که باید در انتخاب سیستم آبیاری مورد توجه قرار گیرند ، بطور خلاصه در جدول شماره (1-2) ، ارائه شده است.
5-2- ملاحظات اقتصادی
همانطور که پیشتر اشاره شد، بازده اقتصادی بعنوان کانون اصلی در فرآیند انتخاب سیستم آبیاری است. در حالیکه سایر ملاحظات نیز از اهمیت برخوردارند. داده های اقتصادی مورد نیاز در دو دسته جای می گیرند: وابسته به محل اجرای طرح و وابسته به سیستم آبیاری.
عوامل اقتصادی وابسته به مکان، مواردی را شامل می شود که تحت تأثیر توسعه سیستم نبوده اما برای محاسبه نسبی اقتصاد طرح ضروری هستند. این عوامل شامل: نرخ بهره (واقعی و اسمی)، هزینه کارگری، هزینه انرژی، ضریب تورم انرژی، ضریب تورم عمومی، مالیات بر دارائی (تجهیزات آبیاری)، هــزینه آب، ارزش زمین و بـازده حاصل از آبیاری بـرای هـر محـصول می شوند.
ارزش زمین هنگام مقایسه سیستمی که تمام زمین را آبیاری نمیکند با سیستم دیگری که تمام زمین را آبیاری میکند ، مورد مقایسه قرار میگیرد (برای مثال، سیستم آبیاری بارانی دوار مرکزی که گوشه ها را آبیاری نمیکند در مقایسه با یک سیستم آبیاری قطره ای که تمام زمین را آبیاری میکند).
بازده محصول نسبت به آبیاری، سود خالصی است که پس از کسر تمامی هزینه های زمین و تولید بدست می آید. برای تعیین سود خالص لازم است تا اقتصادی بودن نسبی سیستم ها با در نظر گرفتن یکنواختی پخش آب در هر یک از آنها و اثراتی که بر عملکرد نسبی محصول می گذارد، مورد بررسی قرار گیرد.
ضریب تورم انرژی در ایجاد توازن بین هزینه های سرمایه ای و هزینه های بهره برداری اجرا بسیار مهم است. ضریب تورم باید مشمول سایر هزینه های آبیاری، مانند هزینه کارگر و آب نیز شود. این ضریب تورم نیز دقیقاً همانند ضریب تورم انرژی بکار برده می شوند. نرخ تورم عمومی دراز مدت معمولاً برای ارائه تقریبی این مقادیر، کافی است.