آبیاری تحت فشار

آبیاری تحت فشار: (به انگلیسی:pressurized irrigation systems یا Pressure Irrigation) نوعی آبیاری است که جایگزین آبیاری سنتی است.

نیاز به سیستم آبیاری محصولات کشاورزی از دیرباز همزمان با دست یافتن بشر به کشاورزی پدیدار شد . هزاران سال بشر با تکیه بر انتقال آب در کانال های خاکی به آبیاری محصولات کشت شده پرداخته است. با رشد جمعیت کره زمین وفشار برای تولید هرچه بیشتر محصولات کشاورزی ، پیشرفت سیستم های آبیاری درجهت افزایش راندمان و افزایش کارایی نیز وارد مرحله جدیدی شد که سیستم های آبیاری تحت فشار محصول نهایی این پیشرفت در سالهای اخیر می باشد . بزرگ شدن هر چه بیشتر مزارع ، محدودیت منابع آبی ، گران شدن نیروی انسانی برای آبیاری محصولات و ارزان شدن فن آوری و مواد لازم و دسترسی آسان به انرژی همگی باعث پیشرفت روز افزون سیستم های آبیاری تحت فشار مزارع و باغات شده است. سیستم آبیاری تحت فشار همان شبکه آبیاری است که آب بجای کانال توسط لوله درسطح مزرعه انتقال می یابد و برای این کار نیاز به ایجاد فشار درابتدای شبکه آبیاری می باشد .

مزیت های سیستم های آبیاری تحت فشار

آبیاری تحت فشار به سیستم های نوین آبیاری مزارع و باغات که در سالهای اخیر رواج یافته گفته می شود . در این سیستم ها توزیع آب در مزرعه توسط لوله و با کمک فشاری که توسط پمپ یا اختلاف ارتفاع تولید می شود ، صورت می گیرد . مزیت های این سیستم ها شامل این موارد می باشد :

1. توزیع نسبتاً یکنواخت آب در مزرعه
2. افزایش راندمان آبیاری در مزرعه
3. افزایش سطح زیر کشت به علت صرفه جویی ناشی از افزایش راندمان آبیاری
4. امکان آبیاری به میزان دلخواه
5. کاهش نیروی انسانی در مزرعه جهت آبیاری و راحتی کار برای کشاورز
6. امکان آبیاری اراضی با توپوگرافی نامناسب و شیب زیاد
7. امکان پخش مناسب کود در سطح مزرعه
8. مقابله با سرمازدگی و یا گرمازدگی محصولات

آبیاری تحت فشار در سالهای اخیر در تمام دنیا و به ویژه کشور ایران توسعه یافته است. در کنار این سیستم ها ، نوع دیگری از آبیاری در سالهای اخیر درایران به نام آبیاری کم فشار رواج یافته که تلفیقی از آبیاری سطحی (ثقلی) و لوله گذاری داخل مزرعه است و برای کارکردن به فشار کمتری ( تا حد نیم اتمسفر) نیاز دارد .

آب در سیستم آبیاری کم فشار با لوله به ابتدای قطعات زراعی رسیده و با خروج از شیر فلکه وارد قطعه زراعی می شود و در آنجا با روش های آبیاری کرتی ،نواری و یا فارو مصرف می شود . این سیستم برای نقاطی که مشکل شوری آب ، وزش باد و یا خرده مالکی مانع اجرای آبیاری تحت فشار است ، مناسب می باشد ولی راندمان آبیاری آن حداکثر 60 درصد است.

انواع سیستم های آبیاری تحت فشار

آبیاری تحت فشار به دو روش آبیاری بارانی(Sprinkler irrigation) و آبیاری موضعی(Trickle irrigation - Micro irrigation ) تقسیم می شود.

راندمان آبیاری در روش آبیاری موضعی تا 80 درصد و در روش آبیاری بارانی تا 70 درصد هم می رسد . این راندمان بالا باعث کاهش میزان آبشویی خاک می شود . بنابراین این نوع آبیاری برای آب های شور مناسب نیست و باعث افزایش شوری خاک می گردد .

فشار موردنیاز این سیستم های آبیاری برای آبیاری موضعی حداقل 2.5 اتمسفر و برای آبیاری بارانی حداقل 3.5 اتمسفر می باشد. جنس لوله ها در این سیستم ها معمولاً پلی اتیلن بافشار کار 4 یا 6 اتمسفر است.

آبیاری موضعی:

سیستم آبیاری قطره ای به همراه تصویر یک قطره چکان

نمای ساده شده یک سیستم آبیاری نواری (تیپ)

دراین سیستم آب به وسیلهٔ پمپ از منبع بداخل شبکه لوله ای پمپ شده و در ابتدا با عبور از فیلترها ، شن و مواد معلق آن گرفته می شود . در نهایت آب با عبور از شبکه اصلی و نیمه اصلی وارد لترالها(لوله های پلی اتیلن سایز 16 یا 20 میلی متر) شده و به صورت قطرات مجزا و یا پیوسته ویا به صورت افشانه ریز با فشار کم و دبی معین از طریق قطره چکان در پای محصول ریخته می شود .

آبیاری قطره‌ای روش مؤثری درتحویل آب مورد نیاز گیاه درمحدوده توسعه ریشه بداخل خاک است و این امکان را به وجود می‌آورد که عمل آبیاری تاحد رفع نیاز آبی گیاه انجام می‌شود؛ بنابراین در این روش به میزان زیادی از اتلاف آب به صورت نفوذ عمقی، ایجاد روان آب سطحی و تبخیر درمقایسه با روش‌های ثقلی وبارانی کاسته می‌شود.

انواع مختلف سیستم‌های آبیاری موضعی:

1. سیستم آبیاری قطره‌ای برای باغات
2. سیستم آبیاری زیرزمینی بالوله‌های تراوا یا قطره چکان های مخصوص زیرخاک برای باغات .
3. سیستم آبیاری بابلر : همان سیستم آبیاری قطره ای است ولی باقطره چکان با دبی بالا - 20 تا 200 لیتر در ساعت -برای باغات .
4. سیستم آبیاری قطره‌ای نواری (تیپ): برای محصولات زراعی در کشت های ردیفی مانند گوجه فرنگی

سیستم آبیاری بارانی ثابت

سیستم آبیاری بارانی نیمه ثابت

سیستم آبیاری بارانی گان

دستگاه آبیاری بارانی رول لاین

سیستم آبیاری بارانی کلاسیک

دستگاه آبیاری بارانی سنتر پیوت

آبیاری بارانی: درآبیاری بارانی آب توسط آبپاش ها در سطح مزرعه توزیع می شود .این سیستم بیشتر برای محصولات زراعی بکار می رود .

انواع مختلف سیستم‌های آبیاری بارانی:

1. سیستم آبیاری بارانی ثابت :در این نوع سیستم آبیاری ، تمامی سطح مزرعه با لوله های پلی اتیلن به صورت نواری در زیر زمین لوله گذاری می شود و آبپاش ها در روی این لوله ها در سطح مزرعه به صورت دائمی و ثابت نصب و توزیع می شوند .این سیستم بیشتر برای آبیاری فضای سبز بکار می رود .
2. سیستم آبیاری بارانی نیمه ثابت : در این سیستم آبیاری ، مانند سیستم آبیاری ثابت تمام مزرعه با لوله های پلی اتیلن به صورت نواری در زیر زمین لوله گذاری می شود ولی آبپاش ها به صورت دستی در طول مسیر های فرعی روی نقاطی که برای قرار دادن و برداشتن آبپاش در نظر گرفته شده است ، جابجا می شوند .
3. سیستم آبیاری بارانی تفنگی یا گان : در این سیستم آب توسط یک آبپاش با دبی بالا در سطح مزرعه توزیع می شود.این آبپاش توسط یک لوله که با یک قرقره جمع می شود به پمپ مرکزی سیستم وصل است.این نوع آبیاری بیشتر برای آبیاری تکمیلی استفاده می شود.
4. سیستم آبیاری رول لاین (ویل موو) : این سیستم شامل یک باله آبیاری چرخدار (لوله فولادی در مرکز چرخ ها قرار دارد )است که روی آن بافاصله 12 متر آبپاش نصب شده و کل سیستم با استفاده از این چرخ ها در سطح مزرعه حرکت می کند و یک مستطیل با مساحت نقریبی 10 هکتار رادر یک دور آبیاری کامل ( معمولاً 12 شبانه روز ) پوشش می دهد .
5. سیستم آبیاری بارانی کلاسیک :در این سیستم باله آبیاری شامل لوله هایی از جنس پلی اتیلن یا گالوانیزه است که توسط کشاورز در یک خط چیده و به هم وصل می شود و آبپاش ها روی این باله قرار گرفته و با اتصال این باله به لوله اصلی ، آبیاری بارانی در طول باله و به عرض حدود 20 تا 30 متر صورت می گیرد . با اتمام آبیاری ، این باله به 15 متر جلوتر منتقل شده و آبیاری ادامه پیدا می کند .
6. سیستم آبیاری بارانی سنتر پیوت (عقربه ای) : در این سیستم آبیاری ،یک باله بزرگ مجهز به چرخ های لاستیکی دور محور مرکزی به گردش در آمده و آبپاش های نصب شده در زیر این باله ، محصولات زراعی را آبیاری می کنند . چنانچه این باله چرخدار بجای گردش دور محور مرکزی به صورت مستقیم حرکت کند به آن سیستم لینیر گفته می شود .

بخش های یک سیستم آبیاری تحت فشار موضعی

یک سیستم آبیاری تحت فشار موضعی شامل اجزاء ذیل می باشد :

1. پمپ :پمپ آب موردنیاز سیستم آبیاری را از منبع آبی وارد شبکه لوله های اصلی و فرعی می کند .گاهی اختلاف ارتفاع بین منبع آبی تا مزرعه تامین کننده فشار لازم است و نیاز به پمپ وجودندارد . پمپ باید فشار لازم برای غلبه بر افت فشار در لوله ها و نیز فشار لازم برای توزیع یکنواخت در نازل های آبیاری قطره ای و نیز آبپاش های آبیاری بارانی و همچنین فیلتر های آبیاری موضعی را تامین کند .
2. فیلترها : این فیلترها آب را از وجود ذرات معرق ریز و درشت و انواع جلبک ها پاکسازی می کنند .
3. شبکه لوله گذاری اصلی و فرعی : این شبکه آب را از منبع تامین آب به لترالهادر آبیاری موضعی و یا باله های آبیاری در آبیاری بارانی می رساند .
4. لترالها : این آخرین لوله ای است که نازل های آبیاری موضعی روی آن قرار دارند .
5. قطره چکان یا گسیلنده :در نهایت آب به صورت کنترل شده و با دبی معین از این گسیلنده ها خارج شده و در پای گیاه ریخته می شود.

بخش های یک سیستم آبیاری تحت فشار بارانی

یک سیستم آبیاری تحت فشار بارانی شامل اجزاء ذیل می باشد :

1. پمپ :پمپ آب موردنیاز سیستم آبیاری را از منبع آبی وارد شبکه لوله های اصلی و فرعی می کند .گاهی اختلاف ارتفاع بین منبع آبی تا مزرعه تامین کنند فشار لازم است و نیاز به پمپ وجودندارد . پمپ باید فشار لازم برای غلبه بر افت فشار در لوله ها و نیز فشار لازم برای توزیع یکنواخت در نازل های آبیاری قطره ای و نیز آبپاش های آبیاری بارانی و نیز فیلتر های آبیاری موضعی را تامین کند .
2. شبکه لوله گذاری اصلی و فرعی : این شبکه آب را از منبع تامین آب به لترالهادر آبیاری موضعی و یا باله های آبیاری در آبیاری بارانی می رساند .
3. باله آبیاری :این آخرین لوله ای است که آبپاش های آبیاری بارانی روی آن قرار دارند .باله های آبیاری در سیستم های آبیاری رول لاین همان دستگاه رول لاین و درسیستم های آبیاری سنتر پیوت همان دستگاه سنتر پیوت است. در سیستم های آبیاری بارانی ثابت و نیمه ثابت باله آبیاری وجود ندارد و آبپاش ها مستقیماً روی لوله فرعی نصب شده است.

معیارهای انتخاب روش‌های مناسب آبیاری

در یک پروژهٔ آبیاری انتخاب روش آبیاری مناسب نقش بسیار با اهمیتی در موفقیت آن پروژه ایفا می‌کند. اساسی‌ترین عوامل مؤثر در انتخاب روش‌های آبیاری به شرح زیرند:

1. نوع محصول مورد نظر :سیستم های آبیاری برای انواع محصولات متفاوت هستند. به طور معمول سیستم های آبیاری قطره ای برای باغات ، سیستم آبیاری تیپ برای محصولات زراعی ردیفی و سیستم های آبیاری بارانی برای محصولات زراعی و سیستم های آبیاری ثقلی برای باغات و زراعت بکار می روند .
2. بودجه بهره بردار و کمک های دولتی
3. توپوگرافی،شیب و شکل زمین
4. بافت خاک و میزان نفوذ پذیری آن
5. شوری خاک
6. زهکشی خاک
7. کیفیت آب
8. انرژی قابل دسترس
9. وضعیت آب و هوایی و اقلیم
10. هزینهٔ آب
11. خرده مالکی اراضی یا عمده مالکی آن
12. موانع فیزیکی در زمین
13. سواد و توانایی فنی کشاورز
14. مسائل فرهنگی و اجتماعی و امنیتی

محدودیت های آبیاری تحت فشار

سیستم های آبیاری تحت فشار قابل اجرا در هر مزرعه ای نیست . بیشترین موانع برای اجرای یک سیستم آبیاری تحت فشار موفق به شرح ذیل می باشد :

1. شوری آب : شوری آب مانع اصلی اجرای آبیاری بارانی درمزارع است.معمولاً آبهای با EC بیشتر از 3000 میلی موس بر سانتیمتر مربع برای آبیاری بارانی مناسب نیستند . این محدودیت برای آبیاری موضعی در سیستم آبیاری قطره ای نیز تقریباً همین میزان می باشد ولی در سیستم های آبیاری بابلر می توان با شوری های تا 6000 میلی موس نیز کارکرد .
2. باد: وزش باد مانع مهمی برای آبیاری بارانی بشمار می رود از این رو در استان های بادخیزی مانند سیستان و بلوچستان توسعه سیستم های آبیاری بارانی محدودیت زیادی دارد .
3. توپوگرافی نا مناسب زمین :توپوگرافی نامناسب زمین مانند وجود تپه و گودی مانع اجرای سیستم های بارانی است ولی سیستم های آبیاری موضعی دراین زمین ها با هزینه بیشتری قابل اجرا هستند .
4. شکل نامناسب زمین : سیستم های آبیاری بارانی به اراضی با شکل نسبتاً هندسی نیاز دارند . در غیر اینصورت نیاز به اجرای سیستم های آبیاری بارانی ثابت و نیمه ثابت دراین زمین ها است که هزینه بالاتری خواهند داشت .
5. کوچک بودن زمین : کوچک بودن اراضی باعث افزایش هزینه های سیستم های آبیاری تحت فشار خواهد شد ولی با پیشرفت فناوری و توسعه انواع قطعات اکنون در هر زمین کوچکی با هر شکلی می توان آبیاری تحت فشار اجرا نمود.
6. خرده مالکی زمین : خرده مالکی اراضی که در ایران رواج دارد یکی از مهمترین موانع بر سرراه توسعه آبیاری تحت فشار و موفقیت این سیستم ها در کشور می باشد . سیستم آبیاری کم فشار برای این زمین ها مناسب تراست.
7. پایین تر بودن نرخ سواد و توانایی کار با سیستم های پیچیده در جامعه کشاورزان
8. کمبود اعتبارات بلا عوض دولتی : در سالهای اخیر در کشورایران توسعه آبیاری تحت فشار با کمک دولت و اعتبارات بلاعوض وزارت کشاورزی صورت گرفته است که کمبود این اعتبارات و محدودیت کمک به متقاضی در سالهای اخیر مانعی برای توسعه این سیستم ها در کشور بوده است.
9. اقتصاد یارانه ای کشاورزی در ایران : کشاورزی در ایران از قبل از انقلاب تا این زمان اقتصادی ضعیف و وابسته به کمک های دولتی بوده است و سیاست دولت همواره پایین نگهداشتن قیمت تولیدات اصلی کشاورزی در این کشور با جمعیت رو به رشد بوده است. همین عامل باعث حرکت سرمایه گذاری از بخش کشاورزی به بخش مسکن و سایر بخش ها شده و از این روی سرمایه گذاری در اراضی کشاورزی با بازگشت سرمایه طولانی تری مواجه خواهد شد.

عوامل مؤثر بر هزینهٔ آبیاری تحت فشار

هزینهٔ سیستم آبیاری به پارامترهای گوناگونی بستگی دارد. این پارامترها عبارتند از :

1. نوع سیستم آبیاری (ثقلی-موضعی-بارانی): به طور معمولاً آبیاری تحت فشار موضعی بیشترین هزینه در واحد سطح (هکتار) را داراست و پس از آن سیستم آبیاری بارانی و سپس سیستم آبیاری کم فشار بیشترین هزینه ها را به خود اختصاص می دهند .

در آبیاری موضعی بیشترین هزینه مربوط به سیستم آبیاری بابلر می باشد . در آبیاری بارانی ، سیستم های سنتر پیوت (عقربه ای ) بالاترین هزینه ها را دارند و پس از آن سیستم آبیاری ثابت و نیمه ثابت هزینه بالایی را به خود اختصاص می دهد .

1. وسعت اراضی زیر پوشش : هرچه این وسعت بیشتر باشد هزینه در واحد سطح کمتر می شود .
2. فاصله مزرعه تا منبع تامین آب
3. نیاز یا عدم نیاز به استخر ذخیره سازی آب
4. کیفیت و قیمت لوازم مصرفی در سیستم آبیاری تحت فشار

در هر صورت چنانچه شرایط و استانداردهای لازم در طراحی و اجرای سیستم های آبیاری تحت فشار رعایت شود و بهره بردار بتواند از این سیستم ها بخوبی استفاده کند ، هزینه مصرف شده در طی کمتر از 5 سال بازگشت خواهد کرد .

آبیاری تحت فشار درایران

از دهه 70 شمسی (ریاست جمهوری هاشمی رفسنجانی) توجه به توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار در ایران به یک سیاست اصلی در وزارت کشاورزی تبدیل شده است. جلوگیری از هدر رفت آب در مسیرهای انتقال تا مزارع و باغات و نیز افزایش راندمان آبیاری در داخل قطعات زراعی مزارع یکی از اهداف اصلی در جلوگیری از هدر رفت منابع آبی کشور در راستای افزایش تولید بوده است.

به منظور کمک به توسعه این سیستم ها، وزارت کشاورزی برای اجرای سیستم های آبیاری تحت فشار ، وام هایی تا سقف 85 درصد بلا عوض در اختیار کشاورزان متقاضی قرار می دهد و فرایند های طراحی و اجرای آن را راهبری می کند .

توسعه زیر ساخت های صنعت آبیاری تحت فشار در ایران:

در راستای توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار در سطح کشور ، زیر ساخت های ذیل توسعه فراوانی در کشور یافته است :

1. توسعه شبکه های توزیع برق در روستا ها و اراضی کشاورزی
2. تولید لوله پلی اتیلن
3. تولید اتصالات پلی اتیلن مانند سه راهی ها ، اتصالات پیچی و ...
4. تولید انواع دستگاه های آبیاری بارانی مانند رول لاین و سنتر پیوت
5. تولید انواع دریپر و آبپاش
6. تولید انواع پمپ و ملزومات آن
7. واردات و صادرات موارد بالا

آموزش و بازار کار آبیاری تحت فشار درایران :

در سالهای اخیر دانشگاه های کشور به آموزش مهندسین این رشته اهتمام ورزیده اند که در قالب دوره های کارشناسی رشته مهندسی آبیاری و نیز مهندسی آب هزاران نفر از دانش آموختگان روانه فعالیت در بازارهای کار مرتبط با این سیستم ها شده اند . بازار کار مرتبط با این سیستم ها عبارتند از :

1. کارشناسی در بخش کارفرمایی دولتی (بخش آب و خاک و امور فنی ومهندسی سازمان های کشاورزی استان ها و مدیریت های کشاورزی شهرستان ها)
2. کارشناسی در بخش طراحی (شرکت های مهندسی مشاور)
3. کارشناسی دربخش اجرای سیستم های آبیاری تحت فشار (شرکت های پیمانکاری )
4. فعالیت در بخش خرید و فروش و واردات و صادرات لوازم آبیاری تحت فشار
5. فعالیت در بخش تولید لوازم آبیاری تحت فشار
6. فعالیت دربخش آموزشی این رشته

برای ضابطه مند کردن فعالیت های طراحی و اجرای این سیستم ها ، وزارت کشاورزی اقدام به برپایی کلاس های آموزشی و ارائه مدرک در زمینه طراحی و اجرا کرده است.همچنین در هر استان یک انجمن صنفی مجریان سامانه های نوین آبیاری تشکیل شده است.

در دهه 80 شمسی سازمان برنامه و بودجه اقدام به انتشار نشریاتی در مورد ضوابط طراحی و اجرای این سیستم ها کرده و فهرست بهای واحد پایه آبیاری تحت فشار برای متره و برآورد عملیات اجرایی آن را برای اولین بار در سال 1383 شمسی ارائه نموده است.

آمار سطح آبیاری تحت فشار درایران :

مطابق با آخرین آمار از مجموع 8.5 میلیون هکتار اراضی کشاورزی و باغات کشور ، تا سال 1399، 1.7 میلیون هکتار به این سیستم های آبیاری مجهز شده اند .

منابع

• علیزاده، امین. طراحی سیستم های آبیاری. دانشگاه امام رضا: نشر، 1390.
• نشریه 261 سازمان برنامه و بودجه ، ضوابط و معیارهای فنی روش های آبیاری تحت فشار .
• نشریه 286 سازمان برنامه و بودجه ، ضوابط و معیارهای فنی روش های آبیاری تحت فشار .
• نشریه 584 سازمان برنامه و بودجه ، ضوابط طراحی سامانه های آبیاری با لوله های کم فشار .
• ضوابط و معیار های فنی آبیاری تحت فشار ، وزارت کشاورزی ، دفتر بهبود و توسعه روشهای آبیاری - 12 جلد
• ارزيابي عملكرد سيستم هاي آبياري تحت فشار بر مبناي تقاضا،كميته ملي آبياري و زهكشي ايران ،1382
• آبیاری تحت فشار، Jack Keller and Ronald D.Bliesne
• اصول و روش های آبیاری تحت فشار ، Andreas Phocaides .دانشگاه چمران اهواز ،1389

جستارهای وابسته

• آبیاری
• آبیاری قطره ای
• آبیاری کوزه ای
• آبیاری از کف
• آبیاری حصیری
• آبیاری در ایران
• منابع آب