طرح توجیهی سیستم های آبیاری قطره ای و تحت فشار

طرح توجیهی سیستم های آبیاری قطره ای
آبیاری از نظر علمی تعابیر مختلفی دارد اما به معنای واقعی کلمه، پخش آب روی زمین جهت نفوذ در خاك برای استفاده گیاه و تولید محصول است. هر چند فقط 15 درصد از زمین های کشاورزی دنیا تحت آبیاری قرار دارند و 85 درصد بقیه به صورت دیم و بدون آبیاری مورد استفاده قرار می گیرند اما نیمی از تولیدات کشاورزی و غذای مردم جهان از همین زمین هاي آبی حاصل می شود که خود نشان دهنده اهمیت و نقش آبیاری در بخش کشاورزی دارد.

سیستم های آبیاری به سه گروه زیر تقسیم می شوند :

1- سیستم آبیاری سطحی
2- سیستم آبیاری تحت فشار
3- سیستم آبیاری زیر زمینی

روش های سطحی شامل انواع آبیاری هایی است که در آنها برای پخش آب، از نیروی طبیعی ثقل استفاده میشود؛ مانند روش های آبیاری جوی پشته ای، نواري، کرتی، سیلابی و غیره. حال آنکه در سیستم های آبیاری تحت فشار عامل توزیع آب در مزرعه نیروی خارجی است که به آب وارد می شود. از این روش ها می توان انواع آبیاری قطره ای و بارانی را نام برد.

روش های آبیاری زیر زمینی شامل عملیاتی است که در آنها سطح ایستایی (سطح آب زیر زمینی) در عمق معینی از سطح زمین کنترل می شود تا صعود مویینه ای آب بتواند نیاز آبی گیاه را تامین نماید. این روش ها در مناطقی کاربرد دارند که لایه های غیرقابل نفوذ در مجاورت سطح زمین وجود داشته و با اصولا سطح ایستایی در منطقه بالا باشد.

آبیاری زیر زمینی را نباید با آبیاری زیرسطحی که براي جلوگیري از تبخیر، آب مستقیما وارد منطقه توسعه ریشه می شود، اشتباه کرد. از 88 میلیارد متر مکعب آبی که هر ساله در کشور استحصال می شود، حدود 83 میلیارد متر مکعب آن در بخش کشاورزی مصرف می شود که متاسفانه 63 میلیارد متر مکعب آن به هدر میرود.

با توجه به این آمارها مشخص می شود که تنها چاره کار استفاده از روش های آبیاری نوین برای جلوگیری از هدر رفتن آب است. استفاده از آبیاری بارانی موجب افزایش راندمان آبیاری تا 70 درصد می شود و استفاده از آبیاری قطره ای تا 95 درصد راندمان آبیاری را افزایش خواهد داد.

این در حالی است که آبیاری مزارع به روش سطحی حتی با انجام هزینه های گزاف و تسطیح اراضی، راندمان آبیاری از 50 درصد تجاوز نمی کند و در روش سنتی که اکثر اراضی کشور ما به همین ترتیب آبیاری می شوند حتی کمتر از 35 درصد می باشد.

این بدین معنی است که اگر از سیستم قطره ای و بارانی استفاده نکنیم، 65 درصد آب مزارع هدر می رود و با احتساب آب تلف شده در کانالهای انتقال، میزان تلفات آب از 75 درصد تجاوز می کند. لذا با استفاده از سیستم های آبیاری تحت فشار می توان از تلفات آب جلوگیری کرد و به یک رشد اقتصادی که بر اساس آن می توان به یک توسعه پایدار اقتصادی – اجتماعی دست یافت.

بارزترین زیان های آبیاری سنتی می توان به موارد زیر اشاره نمود :

• فرسایش
• شور و قلیایی شدن خاک
• غرقابی شدن یا باتلاقی شدن زمین های کشاورزی
• تخریب زمین های کشاورزی
• اتلاف سود و اتلاف بیهوده آب

معرفی سیستم آبیاری قطره ای

از جمله روش های جدید آبیاری که به سرعت در کشورهای مختلف رو به گسترش است، روش آبیاری قطره ای است. به کلیه روشهایی گفته می شود که در آنها آب هب مقدار کم و حدود 1 تا 10 لیتر در ساعت به آرامی در نزدیک گیاه ریخته می شود، به همین دلیل این روشها را آبیاری با حجم کم نامیده اند.

در اینگونه آبیاری آب در یک سیستم لوله ای در مزرعه توزیع می شود که فشار آب در هنگام خروج از قطره چکانها نزدیک به صفر می باشد. بنابراین یکی از روشهای آبیاری تحت فشار به حساب میاید که در آن فشار آب بسیار کم است.در این نوع سیستم آب مورد نیاز از اجزاء مختلف دستگاه به گیاه منتقل می شود.

اجزای اصلی سیستم آبیاری قطره ای عبارتند از:

• لوله های اصلی
• لوله های جانبی
• قطره چکان ها (گسیلنده، در پیر)
• دستگاه های تنظیم کننده فشار
• دستگاه های تصفیه آب

اجزای فرعی عبارتند از:

• فشار سنج
• دماسنج
• دستگاه های اندازه گیری دبی
• تانک کود
• ادوات خودکار و کنترل از راه دور

قطره چکان آخرین جزء سیستم آبیاری قطره ای می باشد که آب را مستقیما به گیاه می رساند. عملکرد قطره چکان بر اساس ساختار آن، به صورت قطره ای، جت یا فوران کوچک پیوسته می تواند باشد و در مجموع قطره چکان آب را با فشار مشخص خارج می سازد و با پایین آوردن فشار سیستم یک گسیلنده فورانی را می توان به گسیلنده قطره ای تبدیل کرد.

از میان اجزای سیستم ، لوله های اصلی و لوله های جانبی و انواع قطره چکان ها مهمترین قسمت ها در این نوع سیستم ها را تشکیل می دهند و در بسیاری از کاربردهای عملی سایر اجزای اصلی و همچنین اجزای فرعی مورد استفاده قرار نمی گیرد و یا از تجهیزات موجود واحدهای کشاورزی با اندکی تغییرات برای این منظور استفاده می شود.

طرز کار سیستم آبیاری

در آبیاری قطره ای آب از یک شبکه لوله کم فشار به صورت یک الگوی از قبل تعیین شده، پخش می شود. وسیله خروج آب به خاک قطره چکان یا گسیلنده نام دارد. قطره چکانها از طریق یک نازل باریک یا مسیر جریان طویل، فشار موجود در شبکه لوله را کاهش می دهند و موجب کاهش دبی تخلیه تا حدود چند لیتر بر ساعت می شوند.

آب بعد از خروج از قطره چکان توسط نیروهای کاپیلارتی و ثقل در خاک جریان می یابد، بنابراین سطحی که به وسیله هر قطره چکان خیش می شود با عوامل محدود کننده جریان افقی آب محدود می گردد. برای درختان و تاکها که گیاهانی دائمی با فاصله زیاد از یکدیگر می باشند.

قطره چکانها به صورت واحدهای ساخته شده مجزا بوده و توسط یک زایده به خط انتقال آب مرسوم به لوله های جانبی یا فرعی متصل می گردند. برای گیاهان ردیفی کمتر دائمی مانند گوجه فرنگی، نیشکر و توت فرنگی لوله های فرعی و قطره چکانها را با هم بصورت یک واحد قابل جدا ساختن می سازند که سوراخ هایی با فواصل 9 تا 36 اینچ دارند که آب از آنها به بیرون تراوش می کند.

توضیح موارد مصرف و کاربرد

امروزه فرآورده های کشاورزی نقش اساسی در تامین مواد غذایی بر عهده دارند و این موضوع نشان دهنده اهمیت بخش کشاورزی می باشد و در سایه توجه به بخش کشاورزی و خدمات کشاورزی رشد و شکوفایی اقتصادی حاصل شده و زمینه های فراوانی گسترش می یابند. از این رهگذر، آبیاری و روشهای مختلف آن نیز بی بهره نمانده و نیازمند توجه و سرمایه گذاری می باشند.

در سال های اخیر روش های متعدد و جدیدی در زمینه آبیاری ابداع گردیده و در اکثر کشورها به سرعت گسترش یافته است. این روش ها با وجود تفاوت در سیستم و تجهیزات یا شرایط کاربردی، همگی منجر به پخش اندك آب در سطح زمین، نیاز کمتر به نیروی انسانی و استفاده مناسب از آب موجود می شود.

توسعه این روش ها به همراه رشد و توسعه صنایع پلاستیک صورت گرفته است، به همین دلیل کشورهای پیشرفته صنعتی سهم بیشتری از این توسعه را به خود اختصاص داده اند. اما با این وجود نیاز به آب و کمبود آن در اقلیم های خشک و نیمه مرطوب عامل توسعه روش های مدرن آبیاری در کشورهای در حال توسعه شده است.

آبیاری قطره ای یک از این روش ها می باشد که آب مورد نیاز از طریق لوله به مجاورت گیاه یا درخت منتقل می شود. جهت شناخت نتایج کاربردی این سیستم در ادامه به مزایا و معایب آن اشاره خواهد شد. بطور کلی نوع قطره ای این امکان را برای کشاورز فراهم می آورد تا با صرف هزینه کمتر محصول بیشتری برداشت کند و نیز بر حسب نیازهای هر نوع گیاه شرایط و امکانات خاصی را بکار برد.

مزایای کاربرد سیستم آبیاری قطره ای

– کاربرد این روش آبیاری کارآیی مصرف آب را افزایش می دهد.
– به دلیل جزئی بودن سطح مرطوب شده خاک، مقدار تبخیر آب بسیار کم است.
– در این روش از جاری شده آب در سطح زمین جلوگیری می شود. بنابراین مصرف آب توسط علف های  هرز را می توان کنترل نمود.
– با توجه به مشخص بودن نیاز روزانه گیاه به آب و تعیین مقدار دقیق آبیاری روزانه و محدود بودن عمق آبیاری روزانه و محدود بودن عمق آبیاری ، از نفوذ آب به اعماق پایین تر از منطقه توسعه ریشه جلوگیری می شود.
– در این روش تلفات ناشی از خیس شدن برگ های گیاه وجود ندارد.
– در این روش مقدار نیروی انسانی نسبت به سایر روش ها کاهش می یابد.
– امکان خودکار نمودن سیستم و کنترل از راه دور برای تمام قسمت های آن وجود دارد.
– درصورت بروز آفات و بیماریهای گیاهی امکان سمپاشی بوسیله این روش وجود دارد.
– در این روش رطوبت خاك در حد مطلوب نگه داشته می شود.
– در آبیاری قطره ای کود را همراه آب می توان به گیاه رساند.
– آبیاری قطره ای علاوه بر آنکه مانع عملیات برداشت نمی شود، حتی عملیات داشت را در زمان برداشت  ممکن می سازد.
– در مورد محصولاتی که با فاصله کشت می شوند نظیر باغات میوه، اینگونه سیستم آبیاری در مقایسه با سایر سیستم های ثابت و زیر زمینی می تواند با هزینه کمتری اجرا شود.
– هزینه تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به سایر روش ها دارد.
– سرعت باد و پستی و بلندی زمین نمی تواند موجب عدم یکنواختی پخش آب در این سیستم آبیاری می شود.

معایب سیستم

• محصولاتی که به صورت متراکم کشت می شوند، نمی توان با این روش آبیاری کرد.
• آبیاری محصولاتی مانند سبزیجات که نیاز به انتقال لوله های لاترال بطور فصلی دارند با این روش ها گرانتر تمام می شود.
• احتمال رسوب مواد شیمیایی و بسته شدن روزنه های قطره چکان در آبیاری قطره ای وجود دارد.

بررسی کالاهای جایگزین و تجزیه و تحلیل اثرات آن بر مصرف محصول

سیستم آبیاری قطره ای به عنوان محصول نهایی در خدمات کشاورزی کاربرد دارد. از نظر کالای جایگزین می توان به سیستم آبیاری تحت فشار بارانی و سیستم های سنتی اشاره کرد. اما با توجه به نوع کاربری و نحوه آبیاری آن، این سیستم به عنوان کارآمدترین سیستم مطرح می باشد. همچنین از نظر جایگزین کردن لوله های آزبست به جاي لوله های پلی اتیلنی، با توجه به مشکلات اتصال گسیلنده ها، رسوب گیری و اصطکاك آب با جداره لوله، استفاده از لوله های پلی اتیلنی مناسب تر می باشد.

اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز

استفاده از سیستم های آبیاری تحت فشار نیز با توجه به تاثیر قابل ملاحظه در جلوگیری از هدر رفتن آب، میتوانند به خصوص در مناطق خشک کشور بسیار مفید باشد. لذا اگرچه فرآیند تولید تجهیزات مورد استفاده در آبیاری قطره ای شامل لوله های اصلی و جانبی، قطره چکانها و …، آسان بوده و مواد اولیه آن نیز در کشور در دسترس می باشد.

محصولات تولیدي از این حیث دارای برتری استراتژیکی نمی باشند لیکن توسعه دانش تولید تجهیزات مورد نیاز برای  تحت فشار و افزایش کیفیت و کاهش هزینه های تولید با توجه به کاربرد وسیع این محصولات در کشور از اهمیت استراتژیکی برخوردار است.

کشورهای عمده تولیدکننده و مصرف کننده محصول

با توجه به اینکه ماده اولیه لوله و اتصالات آن از جنس پلی اتیلن سبک و سنگین (HDPE و LDPE) می باشد،کشورهای تولید کننده پلی اتیلن به طور کلی خود تولید کننده لوله و اتصالات آن نیز می باشند که کشور ایران نیز با توجه به استقرار واحدهاي پتروشیمیایی در نقاط مختلف کشور از جمله این کشور ها به حساب می آید.

از نقطه نظر کشورهای مصرف کننده نیز با توجه به عمومیت کاربرد این محصول در صنعت کشاورزی، طبیعتا در تمامی نقاط دنیا داراي بازار مصرف می باشد، لیکن کشورهایی که اقلیم مناسب تری برای فعالیت های کشاورزی هستند استفاده گسترده تری از این تجهیزات دارند.

کشورهای عمده سازنده محصولات

واحدهای تولید انواع اتصالات و سیستم آبیاری قطره ای

جمع بندی

با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیم کشور ایران، همواره کمبود آب در نقاط مختلف کشور وجود داشته است. از طرف دیگر استفاده از سیستم های آبیاری قطره ای منجر به کاهش قابل ملاحظه هدر رفتن آب خواهد شد، لذا استفاده از این سیستم ها در نقاط مختلف کشور توسعه یافته است.

همچنین با عنایت به سرمایه گذاری بخش دولتی و خصوصی در زمینه افزایش سطح زیرکشت آب و استفاده مناسب از امکانات موجود، پرداختن به تولید لوازم و تجهیزات سیستم های تحت فشار ضرورت داشته و در این رابطه امکان صادرات نیز میتواند عامل مشوق دیگری باشد. سیستم قطره ای با توجه به مزایایی که در طرح آورده شده است، یکی از سیستم های پرکاربرد می باشد که در این طرح به عنوان محصول هدف در نظرگرفته شده است.