انواع سيستم هاي قطره اي

آبياري دريپ :

پخش آهسته آب برسطح خاك به صورت قطرات مجزا يا پيوسته ، يا جريانهاي باريك از حفره هاي ريز آبياري    دريپ نام دارد . در بيشتر موارد آبياري دريپ و آبياري تريكل ( قطره اي ) مترادف يكديگر به كار مي روند .

آبياري زير بستري :

پخش آهسته آب در زير سطح خاك از قطره چكانهايي با دبي در حدود آبياري دريپ ، آبياري زير بستر نام دارد .  اين روش با آبياري زير زميني  متداول كه در آن ناحيه  ريشه گياه با كنترل سطح ايستابي آ بياري مي شود متفاوت است و نبايد اشتباه گرفته شود .

آبياري فواره اي ( بابلر ) :

پخش آب بر سطح خاك به صورت جريان با ريك يا فواره از سوراخي با دبي بيشتر از  آبدهي  آبياري  دريپ يا زير بستري آما معمولاً كمتر از 1  گالن   بر دقيقه ، آبياري  فواره اي  نا ميده مي شود . دبي قطره چكان در اين آبياري از سرعت نفوذ نهايي خاك بيشتر است و ايجاد يك حوضچه براي نگهداري يا كنترل پخش آب ضروري مي باشد .

آبياري اسپري :

پخش آب بوسيله يك اسپري يا مه پاش كوچك بر سطح خاك به آبياري اسپري معروف است . در اين روش هوا در پخش آب نقش اساسي را بعهده دارد در حاليكه در روشهاي دريپ ، فواره اي و زير بستري ، خاك عامل اصلي محسوب مي گردد .

طرز كار كلي سيستم قطره اي :

در آبياري قطره اي آب از يك شبكه لوله كم فشار به صورت يك الگوي از قبل تعيين شده ، پخش مي گردد . وسيله خروج آب به خاك   « قطره چكان «   نام دارد .  قطره چكا نها از طريق يك نازل  باريك يا مسير جريان طويل ، فشار موجود در شبكه  لوله را كاهش مي دهند و موجب كاهش دبي تخليه تا حدود ليتر بر ساعت مي شوند .

آب بعد از خروج از قطره چكان توسط نيروها ي كاپيلارتي و ثقل در  نيمرخ خاك جريان مي يابد ، بنابراين سطحي كه به وسيله هر قطره چكان خيس مي شود با عوامل محدود كننده جريان افقي آب محدود مي گردد .  در سيستم هاي  قطره اي  دور آبياري يك روز و حتي در صورت نياز كمتر امكان پذير است .

براي درختان و تا كها كه گياها ني دا ئمي با فاصله زياد از يكد يگر مي باشند ، قطره چكا نها به صورت واحد هاي ساخته شده مجزا بوده و توسط يك زايده به خط انتقال  آب مرسوم به   « لوله فرعي قطره جكان  « ، « شيلنگ لوله فرعي  « يا « لوله فرعي « متصل مي گردند .

برخي قطره چكا نها به صورت لوله هاي اسپا گتي شكل بوده و چند خروجي دارند . اين امر براي افزايش سطح خيس شده با حدا قل افزايش در هزينه است . براي گياهان رديفي كمتر دائمي ما نند گوجه فرنگي ، نيشكر و تو.ت فرنگي ، لوله فرعي و قطره چكا نها را با هم به صورت يك واحد قابل جدا ساختن مي سازند كه يا سوراخهايي به فواصل 9 تا 36 اينچ  دارند مانند لوله دو محفظه اي ويا ديواره هاي متخلخلي دارند كه آب ار آنها به بيرون تراوش مي نمايد . در هر دونوع سيستم  قطره اي ، لوله هاي فرعي به خط انتقال آب مرسوم به « مانفولد « متصل مي شوند .

محاسن آبيار ي قطره اي    :

آبياري قطره اي آسان ترين راه آب دادن به هر گياه مانند درختان و تاكها ست و كمبود رطوبت خاك را قبل از پيداش مكش بالاتر اثر مصرف آب به وسيله گياه از طريق تبخير و تعرق ، بر طرف مي سازد . يك سيستم آبياري        قطره اي به علت كا ربرد موثر آب و نيروي كارگرداراي مزاياي آگرونوميكي ، آگروتكنيكي و اقتصادي منحصر به فرد است .

صرفه جوئي در ميزان آب و هزينه ها :  آ بياري قطره اي هزينه هاي بهره برداري را كاهش مي دهد و اين مسئله اساسي در اين   روش  جديد  است .  سيستم هاي  قطره اي به آب كمتري  نسبت به ساير سيستم هاي  متداول آبياري نياز  دارد . مثلاً‌ در باغات درختان جوان ، آبياري  با سيستم قطره اي تنها نصف آب مورد  نياز آبياري باراني يا سطحي مصرف مي كند . با مسن تر شدن درختان ، صرفه جوئي در آب با سيستم قطره اي كاهش مي يابد ما هنوز براي بسياري باغداران آبياري موثر با سيستم قطره اي بعلت كمبود و قيمت بالاي آب ، اهميت دارد . هزينه كارگر براي آبياري را مي توان كاهش داد ، زيرا در سيستم قطره اي كافي است كه پخش آب تنظيم گرديده و سيستم به كار انداخته شود . اين تنظيم ها توسط وسايل اتوماتيكي انجام مي گيرد كه نياز به كارگر چنداني ندارد .

عمليات زراعي آسانتر :

از آنجا كه بيشتر سطح خاك هرگز با آبياري قطره اي خيس نمي شود ، رشد علف هرز كاهش مي يابد . در نتيجه هزينه كارگر و مواد شيميايي براي كنترل علف هرز پائين مي آيد . همچنين چون با آبياري قطره اي خاك كمتري خيس مي شود ، عمليات زراعي ديگر در باغات را مي توان لاينقطع ادامه داد . مثلاً در گياهان رديفي ، فاروهائي كه كارگران روي آنها راه مي روند نسبتاً خشك و محكم باقي مي ماند .

كودها را مي توان در آب آبياري تزريق نمود كه با اين كار نيازي يه نيروي كارگر براي پخش آنها روي زمين نيست . براي اين منظور كودهاي بسيار محلولي در بازار موجود بوده و انواع خديد آنها كودپاشي از طريق سيستم قطره اي را گسترده ساخته است . بعلت كنترل بيشتر روي محل و زمان پخش كود با سيستم قطره اي ، كارايي كود پاشي افزايش يافته است .

به كارگيري آ‌ب شور :

آبياريهاي مكرر رطوبت خاك را در حدي نگهميدارد كه بين دو حالت خيلي خشك و خيلي ترنوسان نمي كند و بيشتر قسمت هاي خاك از هواي كافي برخوردار است . خيس ماندن خاك بين آبياريها ، نمكهاي موجود در محلول را رقيق تر نگهميدارد . بهمين جهت در سيستم قطره اي مي توان از آب با شوري بيشتري نسبت به ساير روشها ي آبياري استفاده كرد .

مورد استفاده در خاكهاي صخره اي و شيب هاي تند : سيستم هاي آبياري قطره اي را مي توان طوري طراحي كرد كه در هر نوع توپوگرافي به نحو موثر قا بل استفاده باشد . در اراضي صخره اي ، حتي اگر فاصله بين درختان نامنظم و اندازه آنها متفاوت باشد ، مي توان آبياري قطره اي را به نحوي موثر به كار گرفت زيرا آب بسيار نزديك به هر درخت پخش مي شود .

معايب آبياري قطره اي :

هزينه نسبتاً بالا ، گرفتگي قطره چكانها ، ايجاد شوري موضعي و پخش نا منظم و لكه لكه اي رطويت خاك از معايب اصلي سيستم هاي آبياري قطره اي بشمار مي آيند .

گرفتگي :

چون خروجي فطره چكانها بسيار ريز هستند ، ذرات معدني يا آلي موجب گرفتگي آنها مي شوند . گرفتگي باعث كاهش دبي تخليه ، غير يكنواختي پخش آب و در نتيجه صدمه به گياه مي گردد . در برخي موارد ، ذراتي در آب آبياري موجود است و قبل از ورود به شبكه لوله ها تصفيه نمي شود . در موارد ديگر ، ذرات در داخل خط لوله يا با تبخير آب از روزنه قطره چكانها بين آبياريها وارد آب مي شوند .اكسيد آهن ، كربنات كلسيم و بقاياي جلبك و ميكروبها در بعضي سيستم هاي آبياري تشكيل شده اند . تصفيه شيميائي آب منجر به حذف يا كاهش مشكل گرفتگي قطره چكانها مي گردد .

يكنواختي :

بيشتر قطره چكانها ي قطره اي داراي فشار سرويس پائيني هستند ( 3 تا 20 پي اس آي ) . اگر مزرعه داراي شيب تندي باشد ، دبي قطره چكان در خلال آبياري تا حدود 50 درصد پيش بيني شده تغيير كرده و بعد از بستن آب ، قطره چكانهاي پائين تر همچنان به تخليه آب ادامه مي دهند . برخي گياهان بيشتر و گياهان ديگر كمتر آب دريافت مي كنند . 

شرايط خاك :

بعضي خاكها داراي سرعت نفوذ نهايي كافي براي دريافت دبي تخليه قطره چكانها نبوده و توليد روان آب يا شرايط ماندابي مي نمايند . با دبي تخليه 1 گالن برساعت ، خاك بايستي داراي سرعت نفوذ نهايي 5/0 اينچ بر ساعت باشد تا قطر دايره تر شده در اطراف قطره چكاناز 2 فوت تجاوز نكند . معمولاً خاكهاي شني ، بويژه با لايه بندي افقي اندك ، براي آ بياري قطره اي بسيار مناسب مي باشند . اينگونه لايه بندي براي آبياري قطره اي مفيد است زيرا حركت جانبي آب را افزايش داده و حجم بيشتري از خاك را مرطوب مي سازد . تجربه نشان داده است كه خاكهاي داراي بافت متوسط مناسب آبياري قطره اي بوده ، اما برخي خاكهاي بافت ريز روان آب توليد كرده اند .

تجمع نمك :

نمكها در سطح خاك تجمع يافته و خطر بالقوه اي براي گياه فراهم مي سازد زيرا بارانهاي سبك املاح را به ناحيه ريشه گياه منتقل مي سازد . بنابراين ، وقتي بعد از دوره تجمع نمك باران مي آيد ، آبياري بايستي طبق برنامه ادامه يابد تا به اندازه 5 سانتي متر باران وارد خاك شود و نمكها را از ناحيه ريشه گياه خارج سازد .

در خلال آبياري قطره اي ، نمكها در زير سطح خاك و پيرامون حجم خيس شده خاك با قطره جكان نيز تجمع مي يابد . خشك شدن خاك بين آبياريها موجب حركت معكوس آب خاك و اتنقال نمك از پيرامون ناحيه خيس شده به طرف قطره چكان مي گردد حركت آب بايستي هميشه دور از قطره چكان باشد تا از صدمات ناشي از نمك جلوگيري شود .

خطرات :

اگر حوادث كنترل نشده اي موجب قطع آبياري گردد ، به گياه سريعاً صدمه وارد مي شود . زيرا توان ريشه ها براي گرفتن آب و مواد غذائي به حجم نسبتاً كوچك خاك خيس شده محدود مي گردد . جوندگان لوله هاي فرعي پلي اتيلن را مي جوند براي رفع اين مشكل و كنترل جوندگان  ، بايستي از لوله هاي فرعي از جنس پي وي سي استفاده كرد .

با شكستن خط لوله انتقال آب اصلي يا درست كار نكردن سيستم تصفيه ، مقداري مواد زايد وارد آب مي شود . با بروز اين گونه حوادث ، تعداد زيادي از قطره چگانها دچار گرفتگي مي شوند كه بايستي تعمير يا تعويض گردند . 

1 ) معرفي سيستم آبياري قطره اي

در اين روش آبياري ، آب با فشار كم (حدود يك اتمسفر ) پس از گذشتن از دستگاه كنترل مركزي ( در صورت نياز توام با كود محلول ) بوسيله لوله هائي كه در سطح زمين پخش شده ، پس از عبور از قطره چكانها يي كه در محل هاي مناسب در مجاورت گياه قرار داده شده اند ، بصورت قطره قطره و بطور ممتد به اندازه نياز گياه به خاك داده ميشود . 

 

1 ـ 1  واحد كنترل مركزي

از دستگاههائي تشكيل شده كه آب  پمپاژ شده را پس از تصفيه و افزايش كود ( در صورت لزوم ) و با كنترل دقيق ميزان دبي جريان و تنظيم فشار وارد لوله اصلي شبكه آبياري قطره اي مي نمايد .

1 ـ پمپ                                                                      9 ـ دبي سنج

2 ـ پايه شير تنظيم فشار                                                10 ـ لوله اصلي

3 ـ شيرتخليه هوا                                                          11 ـ شيرهاي قطعات ( اتوماتيك يا دستي )

4 ـ شير كنترل                                                              12 ـ لوله نيمه اصلي

5 ـ تانك كود يا دستگاه تزريق كود                                      13 ـ لوله هاي لترال

6 ـ شير لوله اصلي                                                        14 ـ بست ابتدائي

7 ـ فشار سنج                                                              15 ـ شيرهاي شستشو دهنده

8 ـ صافي                                                                     16 ـ واحد كنترل

 

وسائل بكار رفته در دستگاه  كنترل مركزي عبارتند از : 

الف ـ انواع صافي هاي آب : صافي توري ، صافي سيكلوني ، صلفي شن

ب ـ انواع وسا يل  ا ندازه گيري  ميزان جريان ، شيرهاي خودكار كنترل حجمي ، كنتور آب ، شيرهاي  خودكار كنترل زما ني ، شيرهاي يكطرفه و در سيستم هاي مدرن آبياري وسا ئل بصورت كا مپيوتري جهت كنترل و قطع و وصل شيرهاي آب قطعات آبياري بصورت اتوما تيك و با برنامه ريزي كامپيوتر ي 

ج ـ دستگاه تنظيم كننده فشار

د ـ شير تخليه هوا 

ه ـ دستگاه تزريق كننده : تانك كود ، جهت مصرف كود

 

1 ـ 2 لوله هاي اصلي و لوله هاي نيمه اصلي

اين لوله ها معمولاً از جنس پلي اتيلن يا  P . V . C  يا آزبست مي باشند ، لوله اصلي آبرا از دستگاه كنترل مركزي به لوله هاي نيمه اصلي مي رساند ( اين لوله ها در عمق مناسب در خاك قرار داده مي شوند ) .

 

1 ـ 3 لوله هاي رابط

جنس اين لوله ها معمولاً‌ از پلي اتيلن و بندرت از  P . V . C   ميباشد كه در عمق مناسبي از خاك قرار گرفته و آب را از لوله هاي نيمه اصلي ( يا اصلي ) گرفته و در لوله هاي فرعي كه در سطح خاك و در امتداد رديفهاي كشت قرار دارند پخش ميكند .

 

1 ـ 4 لوله هاي فرعي يا لترالها

اين لوله ها از جنس پلي اتيلن نرم بوده كه قطره چكا نها در محلهاي مناسبي روي آن نصب مي گردد .

 

1 ـ 5 قطره چكانها

روي لوله هاي فرعي نصب شده اند . نقش اصلي قطره چكا نها شكستن فشار آب داخل لوله فرعي و ريزش آن بصورت قطره قطره روي خاك مي باشد .

 

1 ـ 6 لوله هاي فرعي قطره چكا ني

در بعضي مواقع نقش لوله هاي فرعي و قطره چكانها در هم ادغام شده و در حقيقت لوله هاي فرعي با سوراخها ئيكه در آن تعبيه مي شود و يا از ماده متخلخلي كه ساخته مي شود نقش قطره چكانها را نيز ايفاء ميكند .

 

1 ـ 7 بست ابتدا ئي و انتها ئي

بست ابتدا ئي نوعي اتصال پلي اتيلني مي باشد كه لوله فرعي را به لوله رابط وصل مي كند و بست انتهائي انتهاي لوله را مي بندد .

 

1 ـ 8  اتصا لات

لوله هاي پلي ا تيلن بوسيله جوش و يا اتصا لات مخصوص بهم متصل ميگردد .

 

1 ـ9  فشار شكن

وسيله اي است كه در صورت نياز براي  كاهش فشار آب در ميسر جريان قرار داده ميشود . فشار شكن داراي مكانيسم مخصوصي است كه افزايش فشار آب بيش از حد مجاز در ورودي خود را كاهش ميدهد ، بطوريكه بعد از فشار شكن فشار آب هميشه ثابت مي ماند .

 

ب ـ 2   انواع آرايش قطره چكانها و سطح خيس شده

 

در روش آبياري قطره اي تمام سطح زمين مرطوب نميگردد بلكه درصدي از آن خيس مي شود كه آنرا سطح خيس شده ( P W  ) مي نامند . مقدار  PW   به سطح خيس شده توسط هر نقطه ريزش آب  ( A W  ) ، تعداد نقاط ريزش و آرايش نقاط بستگي دارد .

تعدادنقاط ريزش و انواع آرايش قطره چكانها در روي لوله هاي فرعي

بطور كلي هر چه نقاط ريزش آب ( تعداد قطره چكانها ) بيشتر باشد و قطره چكانها با آرايش مطلوبتري استقرار داده شوند سطح خيس شده ( P W ) ) بيشتر بوده ولي سيستم گرانتر خواهد بود . براي اقتصادي بودن طرح مي توان بجاي استفاده از قطره چكانهاي ساده ( داراي يك نقطه ريزش آب ) از قطره چكانهاي چند شاخه ( داراي چندين نقطه خروج آب ) استفاده كرد .

در اينجا پنج نوع استقرار قطره چكان كه تاكنون معمول بوده و بيشتر مورد استفاده قرار ميگردد توصيه ميگردد :

ـ  آرايش مستقيم يك رديفه

در اين نوع استقرار براي هر رديف كاشت يك رديف لوله فرعي اختصاص يافته و قطره چكانها با فواصل ( معمولاً مساوي ) روي آن قرار ميگيرند . حاصل كار ايجاد يك نوار مرطوب ( نسبتاً همگن ) در طول رديف كشت خواهد بود .

اين روش آرايش يك آرايش ساده اي است كه كار گذاري آن براحتي انجام ميگيرد . مخصوصاً اگر از قطره چكانهاي داخل خط  A و يا از لوله هاي فرعي قطره چكاني استفاده سود ، مي توان آنرا براحتي نصب و بسهولت جمع آوري نمود . بطور كلي اين آرايش در كشت هاي رديفي گياهان يكساله كه در آن نياز به ايجاد نوار مرطوب در طول رديف كشت است مناسب و قابل توصيه مي باشد . در باغات با فاصله كشت زياد درختان در روي رديف ، امكان عدم استفاده ريشه از نوار مرطوب شده در فاصله بين درختان  روي رديف وجود دارد ، بنابراين در فاصله كاشت درختان  (  در روي رديف  ) بيش از 6 متراين آرايش توصيه نمي شود .

در اين حالت استفاده از روشهاي آرايشي لوپ ( حلقه اي ) با استفاده از قطره چكانهاي چند شاخه اي در اطراف درخت مورد توصيه است .

ـ  آرايش مستقيم دو رديفي

اين آرايش در باغات ميوه مسن ، مخصوصاً موقعيكه نوع درختان كشت شده داراي زيشه هاي توسعه يافته و پراكنده اي است توصيه ميگردد . در اين روش آرايش قطره چكان چنانكه مشاهده ميگردد از دو رديف لوله فرعي و در دو طرف رديف كاشت استفاده مي شود .

براي كسب حداكثر سطح خيس شده فاصله لوله طرفين رديف كشت بايستي تا حدي زياد باشد كه ميزان  P W  براي فاصله قطره چكانهاي مورد نظر كمتر از 100 % نشود .

ـ  آرايش قطره چكانهاي چند شاخه اي

در اين آرايش براي هر رديف از كاشت درختان فقط يك لوله فرعي بكار مي رود ولي بجاي استفاده از قطره چكان ساده ( با يك خروجي آب ) از قطره چكان با چندين خروجي آب استفاده ميشود .

ممكن است براي هر درخت يك عدد قطره چكان كه داراي 6 شاخه خروجي است بكار رود و يا دو عدد قطره چكان با 4 شاخه خروجي و يا سه عدد قطره چكان هر كدام با دو شاخه خروجي مورد استفاده قرار گيرد بهر حال تعداد قطره چكانها و همچنين تعداد شاخه ها قابل تغييراند در اين آرايش بايستي سعي شود نقاط ريزش در بيشترين فاصله ممكن كه سطح خشكي در بينشان ايجاد نگردد قرار داده شود تا يدينوسيله حداكثر سطح خيس شده بدست آيد . در مقايسه با استقرار لوله فرعي دو رديفه اين آرايش ارزانتر مي باشد ولي اشكال عمده آن ثابت كردن نقاط ريزش و مشكلبودن نصب ، جمع آوري و نگهداري اين نوع آرايش است .

آرايش قطره چكانها بصورت زيگزاك

در اين نوع آرايش براي هر رديف يك عدد لوله فرعي قرار داده مي شود ولي در كنار درخت ، لوله دور زده و به ميسر خود ادامه ميدهد . قطره چكانها معمولاً فقط در اطراف درخت استقرار مي يابد .

اين نوع استقرار بدليل مشكلاتي كه در نصب و همچنين جمع آوري و نگهداري  لوله هاي فرعي ايجاد مي نمايد كمتر از ساير روشها كاربرد دارد .

تعاریف زهکشی

تعاریف:

 زهکشی Drainage : خارج نمودن آب و املاح اضافی از پروفیل خاک که اینجا منظور از پروفیل خاک ، محدوده توسعه ریشه گیاه می باشد .

زه آب : زه آب یا آب مازاد بخشی از منابع آب سطحی و زیرزمینی حوزه است که سبب زهدار شدن اراضی میشود و باید از طریق زهکشی تخلیه گردد.

آب سطحی : تمامی آبهای ساکن و جاری در سطح الارض که به بطن خاک نفوذ مینمایند.

آب خاک: آبی که از طریق نفوذ سطحی به بطن خاک وارد شده وبه صورت رطوبت در آن نگهداری میشود .

آب زیرزمینی : بخش اشباع شده خاک را که از لحاظ هیدرولیکی شرایط متفاوتی نسبت به محیط غیر اشباع دارد ، آب زیرزمینی می نامند.

سطح ایستابی : حد فوقانی آب زیرزمینی و فصل مشترک بین محیط اشباع و غیر اشباع .

زهکشی سطحی : تخلیه آب مازاد از سطح خاک

زهکشی زیر سطحی : تخلیه آب مازاد از بطن خاک

زهکشی قائم : تخلیه سریع از اعماق زیاد بوسیله پمپاژ از چاه زهکش

نهر زهکش: مجرای روباز حفر شده در خاک که ضمن جمع آوری زه آبهای سطحی و زیر سطحی انتقال آب رانیز بر عهده دارد .

لوله زهکش :لوله سفالی ، بتونی و یا پلاستیکی منقطع یا یکپارچه ، سوراخدار و یا فاقد سوراخ که زیر زمین کار گذاشته میشود و وظیفه جمع آوری زه آبها را از بطن خاک بر عهده دارد.

خروجی زهکش:نقطه پایانی سیستم زهکشی که در آنجا زه آب  جمع آوری شده به خارج از منطقه زهکشی تخلیه میشود.

حوضچه تبخیر : حوضچه ای با کف نفوذ ناپذیر که در آن زه آبهای  جمع آوری شده ذخیره و به مرور تبخیر میگردد .از این حوضچه ها برای جلوگیری از بروز مسائل زیست محیطی به واسطه زه آبهای بی کیفیت استفاده میشود .

 اهمیت زهکشی : هر وقت زمین را آبیاری میکنیم سطح آب سفره زیرزمینی بالا می آید و امر تهویه در منطقه ریشه با مشکل مواجه میشود ضمنا تجمع املاح نیز باعث ایجاد شوری در خاک میگردد . در حقیقت زهکشی دو هدف را دنبال میکند .

الف: ایجاد وضعیت مناسب برای رشد گیاه     ب : ایجاد شرایط لازم برای کاربرد ماشین آلات کشاورزی

  مسائلی که به خاطر عدم تهویه در خاک بوجود می آیند :

 1-کاهش تنفس ریشه و موجودات زنده 2-کاهش نفوذپذیری و حرکت کند املاح در خاک3- تشکیل ترکیبات سمی در خاک ( انجام عملیات احیا به جای اکسیداسیون)4-کاهش تولید مواد غذایی در خاک

 بعضی از زمینها بصورت طبیعی زهکشی شده اند ( به علت وجود شیب و با کمک نیروی ثقل )و در بعضی از موارد زهکشی بصورت مصنوعی انجام میشود مانند کانال یا لوله .

 تاریخچه زهکشی

 زهكشی كشاورزی،‌ بنا به عقیده سازمان خواربار و كشاورزی جهانی، نه هزار سال پیش در بین‌النهرین آغاز شد. در آن هنگام لوله به كار برده نمی‌شده بلكه به احتمال زیاد از سنگ و سنگ‌ریزه و شاخ و برگ گیاهان بهره‌گیری می‌شد. اولین لوله‌های زهكشی حدود چهار هزار سال قدمت دارند. در اروپا، اولین زهكشی زیرزمینی حدود دو هزار سال پیش نصب شده‌است.

 در كتابی كه در حدود سه هزار سال پیش در چین نگاشته شده، نقشه‌هایی از سیستم زهكشی مشاهده می‌شود. هرودت،‌ در حدود 2400 سال قبل،‌اشاره‌هایی به كاربرد زهكشی در درّه نیل دارد.

 اولین مدارک ثبت شده زهکشی بوسیله شخصی به نام کاتو در دو سال ق . م .ثبت شده است .

 یک سال ق. م . شخصی به نام پلینگ، سیستم زهکشی خندقی را پیشنهاد کرد که از ریگ و شاخ و برگ پر شده بود و به عنوان یک زهکش زیرزمینی عمل میکرد.البته قنات که ابداع آن در حدود سه هزار سال قبل توسط ایرانیان صورت گرفته است یکی از قدیمیترین سیتمهای زهکشی محسوب میشود و در اینجا بد نیست اشاره ای نیز به سیستم زهکشی تخت جمشید کرد که این سیستم در نوع خود در جهان از نظر تاریخی بی نظیر است .

 زهكشی مدتی در جهان به فراموشی سپرده شد تا اینكه در 1544 میلادی در انگلستان دوباره زندگی جدیدی یافت. اولین تنبوشه ساز سفالی در 1840 در انگلستان به كار گرفته شد. در امریکا زهكشی لوله‌ای در دو سدة پیش آغاز شد..

 زهکشی در ایران :

احداث اولین شبكه‌های نوین آبیاری و زهكشی در دهه 1310 در جنوب كشور صورت گرفت و اولین زهكش روباز با استفاده از ماشین در حوالی سال 1335 در شاوور خوزستان ساخته شد. در سال‌های 1341 و 1342 اولین شبكه زهكشی زیرزمینی با استفاده از لوله‌های سفالی در دانشكده كشاورزی دانشگاه جندی شاپور (شهید چمران) واقع در ملّاثانی (رامین) اهواز در وسعتی حدود 500 هكتار با نیروی كارگری به اجرا در آمد. در همین سال‌ها بود كه اولین ماشین زهكشی وارد كشور شد. اولین طرح بزرگ زهكشی به وسعت 11000 هكتار در هفت تپه به اجرا درآمد. سپس زهكشی اراضی شركت كشت و صنعت كارون و همزمان با آن زهكشی اراضی آبخور سد وشمگیر در گرگان آغاز شد. دشت‌های مغان، دالكی در بوشهر،‌ زابل، میان‌آب، بهبهان، طرح‌های هفت‌گانه توسعه نیشكر در خوزستان از جمله طرح‌های بزرگ دیگری هستند كه اجرای آنها به اتمام رسیده است.

 اهداف زهکشی :

 1-جمع آوری و خارج کردن املاح اضافی 2-جمع آوری آبهای سطحی ناشی از روان آب ،که این مساله بیشتر در مناطق مرطوب کاربرد دارد و لازم به ذکر است در مناطق مرطوب کانالهای سطحی زهکش را بصورت عریض میسازند.3-ایجاد تهویه مناسب در محیط خاک ریشه 4-بهبود کارایی ماشین آلات ( مخصوصا کشاورزی ) 5 –استحکام بخشیدن به ساختمان خاک و ...

 فواید زهکشی :

 از فواید زهکشی میتوان جلوگیری از وقوع سیل ، به زیر کشت بردن اراضی جدید، زودتر گرم شدن خاک در فصل بهار ، شروع زودتر عملیات کشاورزی ، کیفیت و کمیت بهتر محصولات ، شستشوی املاح اضافی و بهتر شدن وضعیت مسائل بهداشتی را نام برد .در تعریفی جامع تر از این فواید میتوان گفت فواید زهکشی به شرح زیر است .

 1-کنترل و جلوگیری از ماندابی شدن ، ۲.کنترل و جلوگیری از شورشدن اراضی ، ۳.کنترل فرسایش ، ۴.کنترل سیل ، ۵.حفاظت محیط زیست ، ۶.سلامت عمومی و بهداشت ، ۷.جلوگیری از راکد شدن آب و ایجاد بوی تعفن و نامطبوع در محیط مزرعه ،۸.حفاظت از ابنیه و تاسیسات عمومی و ۹.توسعه روستایی و امنیت غذایی

 معایب زهکشی :

 1-شستن و خروج بعضی از املاح مفید خاک به همراه املاح مضر 2- هزینه بر بودن مطالعه و اجرا 3-ازبین بردن اکوسیستم طبیعی منطقه به علت کم کردن رطوبت و نتیجتا غیر قابل زیست شدن آن منطقه برای بعضی از موجودات مانند پرندگان به علت کم شدن رطوبت 4- ازبین رفتن علفهای طبیعی منطقه 5- اشغال بخشی از زمین زراعی و تقسیم زمین به قطعات جداگانه 6- افزایش خطر آتش سوزی

 منشاء زه آب:  

  زه آب ممکن است ناشی از بارندگی ، ذوب برف ، آب آبیاری ، جریانات سطحی و نشت زیر سطحی از اراضی مجاور ، سریز و طغیان رودخانه ها، نشت از کانالهای آبیاری و صعود سطح ایستابی باشد.

 در نواحی مرطوب بارندگی های مداوم ؛ در نواحی سردسیرتغذیه ناشی از ذوب برف و در نواحی سردسیر تغذیه ناشی از ذوب برف و در نواحی خشک ونیمه خشک ، آبیاری طغیانهای فصلی ، آبشویی اراضی و صعود سطح ایستابی ، منشآ اصلی زه آبها به دشمار میروند.با توجه به موارد ذکر شده ، عواملی چون روش آبیاری ( ثقلی – تحت فشار)، فیزیوگرافی (توپوگرافی، شکل زمین)، شبکه آبراهه ، عمق لایه نفوذ ناپذیر ،لایه بندی خاک، ویژگیهای هیدرودینامیکی خاک (نفوذ پذیری سطحی ، هدایت هیدرولیکی) و خصوصیات شیمیایی خاک( شوری ،کسر آبشویی ، قلیائیت)بطور غیر مستقیم بر زهدار شدن اراضی موثرند.

  انواع سیستم های زهکشی :

 از دیدگاههای متفاوت ، زهکشها را به انواع مختلفی تقسیم بندی می نمایند .در صورتی که نوع زه آب از نظر سطحی یا زیر سطحی مورد توجه باشد ، زهکشها را به دو دسته زهکشهای سطحی و زیر سطحی تقسیم بندی می نمایند . در شرایطی که سازه های زهکشی مورد توجه باشند ،زهکشها را به دو دسته زهکشهای روباز و زهکشهای لوله ای(زیر زمینی) تقسیم بندی می نمایند که در مورد اخیر زهکشی قائم ( چاه زهکش )را نیز در بر میگیرد. توجه به این نکته ضروری است که زهکشهای روباز علاوه بر زه آبهای سطحی ،پروفیل خاک را نیز زهکشی می نمایند.هر سیستم زهکشی دارای اجزایی است که بسته به نوع سیستم ،ابنیه ابی متفاوتی را شامل میشود.

 سیستم زهکشی سطحی : برای مناطق مرطوب بیشترین کاربرد را دارد و به خاطر اینکه بارندگی در سطح زمین تجمع پیدا میکند ، این سیستم بصورت کانالهای عریض و کم عمق( شبکه نهرهای قابل گذر) بکار میرود بطوریکه ماشین آلات هم میتوانند براحتی از روی آن حرکت کنند .

 سیستم زهکشی زیرزمینی: بصورت کانال روباز عمیق تا عمق حدود 2 متر و یا لوله گذاری زیرزمینی است . زهکشی زیر زمینی بصورت عمودی نیز میتواند باشد ( حفر چاه )
 لوله های زهکش زیر زمینی بصورت قطعه قطعه می باشند که یا بصورت ساده است و یا بصورت نرو مادگی .
 
 انواع زهکش:
۱-روباز  
۲- لوله ای  
۳-لانه موشی ( Mole drian )
۴-عمودی ( چاه ) 
۵-زهکش حائل
 
 زهکش روباز : کانال با مقطع معمولا ذوذنقه ای شکلی است .
  درکانال زهکشی به مراتب بیشتر از کانال آبیاری است .free board
 نکته : کانال زهکشی در گودی و کانال آبیاری در ارتفاع است .
 
 زهکش های لوله ای :
  این زهکشها در سه نوع یافت میشوند :
  الف : تن بوشه ای ( سفالی ) ب: پلاستیکی  پ: سیمانی   ، این لوله ها با قطرهای مختلفی تولید میشوند و معمولا روی لوله مشبک است .
 

لوله های سفالی معمولا در قطر های 5، 6.5،8،10،20 سانتی متر و طول 30 سانتی متر تولید میشوند. حسن این لوله این است که در برابر واکنش شیمیایی آب مقاوم است .

 لوله های سیمانی معمولا به قطر 10،15،20 سانتی متر و طول 30 سانتی متر موجود است . باید توجه داشت در خاکهای سولفات دار باید در ساخت این لوله ها از سیمان ضد سولفات استفاده شود .
 

لوله های پلاستیکی ( پلی اتیلن و پی وی سی )به دو صورت صاف و موجدار تولید میشوند . در شرایط مساوی قطر لوله موجدار را باید 20 درصد بیشتر از طول لوله صاف گرفت که این مساله به خاطر بوجود آمدن افت ناشی از موجهای لوله است .طول این لوله ها تا 100 متر میرسد .

 زهکش لانه موشی : شبیه زهکش لوله ای ( یک نوع تونل زیر زمینی ) که از عبور یک جسم مخروطی شکل در خاک بوجود میآید .این نوع زهکش معمولا در مناطقی بکار میرود که مواد آلی آن زیاد است و برای یک فصل زراعی کاربرد دارد.
 
زهکش عمودی : بصورت چاه عمل میکند و چنانچه تعداد چاهها در یک منطقه بیشتر باشد اثر زهکشی بیشتر است .ضمنا در این نوع زهکشی می بایست آب جمع شده در چاه مکش شده و به محل مناسبی انتقال یابد.به عمل تخلیه آب از جاه زهکشی را دیواترینگ (Dewatering) گویند.

زهکش حائل : بیشتر برای جدا کردن دو قطعه زمین بکار میرود تا آبی که از اراضی مجاور میآید وارد اراضی مورد نظر نشود . عمق این نوع زهکشها معمولا در حدود 2 تا 2.5 متر است و جهت کانال عمود بر آب زیر زمینی می باشد .
 

منابع:

انصاری ، ر . 1387 . جزوه کلاسی

شکوهی ،ع . 1382.زهکشی –اصول و مبانی ، مهندسی زهکشی .انتشارات دیباگران تهران

کاربردفنآوری اطلات در علوم زمین

 

 

 

 

          به نام خدا

 

 

 

 

آنچه تقدیم می‌شود، کوششی است که از طرف مؤلفین به عمل آمده و موارد  مهم کاربرد فناوری اطلاعات در مطالعه علوم زمین به ویژه خاکشناسی را برای علاقه‌مندان بیان می‌دارد. شايان توجه آن كه هر چند، نگاه تخصصی مؤلفین در گام نخست به کاربرد فناوری در خاکشناسی رقومی معطوف است؛ اما مجموعه‌ي حاضر به شكلي تنظيم و ارايه شده است که برای متخصصین و دانشجویان رشته‌های مختلف فناوری اطلاعات، نقشه‌برداری و ژئوماتیک، کشاورزی و منابع طبیعی، جغرافیا و رشته‌های مختلف علوم زمینی مفید واقع شود.


بنابراين، از آنجا كه وجود مجموعه‌اي حاوي چند موضوع مهم کاربرد فناوری‌های نوین در علوم زمینی، یعنی رادار، سنجش از دور فراطیفی، زمین آمار، شبکه‌های عصبی و سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی، كاملاً مورد نياز جامعه‌ي فراگير امروز كشور است، نگارندگان‌اين كتاب بيشينه‌ي تلاش خويش را به كاربستند، تا ‌اين مهم را در مجموعه‌ي پيش رو، تحقق بخشند تا انشاالله مورد استفاده گسترده علاقه‌مندان و کاربران محترم قرار گیرد.

در چند دهه اخير، سامانه‌هاي مختلف اطلاعاتي به عنوان ابزاری پويا و مؤثر با هدف مديريت بهينه داده‌هاي مكاني، در دسترس محققين مختلف علوم زمين قرار گرفته‌اند. ‌اين فناوري‌هاي چند‌منظوره، ساخته و پرداخته انسان متفكر بوده است و كاربرد آن‌ها در علوم زمين (به ويژه علوم خاك) در سال‌هاي اخير آموزش و فراگيري چنين جستارهايي را براي دانشجويان رشته‌هاي علوم زمين و علوم محيطي به طور جدي ضروری ساخته است. درنتيجه لزوم تدوين يك كتاب با خصوصيت آموزشي و تحقيقاتي مناسب احساس مي‌شد. مؤلفان ‌اين كتاب براساس بررسی‌های منابع متعدد، تجارب پژوهش‌های متعدد و تلاش خود اقدام به تألیف ‌اين اثر كردند تا مورد استفاده عزيزاني كه مي‌خواهند با دقت و سرعت بيشتر و هزينه كمتر اطلاعات مفيدي از زمين استخراج كنند، قرار گيرد.

چند سالی است که مطالعه و بررسي كره زمين با استفاده از فناوري‌هاي نوين آنچنان شتاب فزاينده‌اي به خود گرفته كه شايد بتوان ادعا كرد، هر ساعت كه مي‌گذرد (چه از شب و چه از روز، چه از جو زميني و چه از سطح آن) میزان اطلاعاتی که بشر از این کره خاکی ثبت و استخراج می‌کند، بيش از كل اطلاعات و يا داده‌هايي است كه انسان‌ها از زمان سکنی‌گزيدن براي کشاورزی و دامپروري تا 3 دهه پيش بدست آورده‌اند. از یک طرف ماهواره‌هاي متعددي كه به فضا پرتاب شده و در مدار زمين قرار داده شده‌اند با سنجنده‌هاي خود به اخذ داده از سطح زمين مشغول‌اند و حجم غيرقابل باوري از اطلاعات به زمين ارسال می‌كنند. حتي برخي از این سنجنده‌های فضایی با قدرت تفكيك‌هاي چند سانتی‌متری خود، مي‌توانند اطلاعات را جمع‌آوري و به‌ايستگاه‌هاي مورد نظر ارسال دارند. ‌اينگونه اطلاعات در قالب تصاوير رادار، تصاوير فراطيفي، حرارتي و غيره جمع‌آوري مي‌شود. از طرف  دیگر ‌اين حجم عظيم از داده‌هاي مكاني توسط الگوريتم‌هاي پردازش، آناليز تصاوير، روش‌های پهنه‌بندی، مدل سازی و درون‌یابی به همراه پيشرفت‌هاي علمي‌سخت افزاري و نرم افزاري با سرعت زياد كارايي خود را به اثبات رسانده‌اند. در واقع چند دهه­ای بیش نیست که این فناوری‌ها و علوم پیشرفته دیگر خانه و مکان بر نمی‌تابند، بلکه بدون توجه به مرز جغرافیایی و سیاسی از خانه‌ها برون یافته‌اند و پرده از بسیاری اسرار بر می‌دارند. فناوری‌ها با بسیاری از موضوعات و رشته‌ها در هم آمیخته‌اند و مقدار و مورد استفاده بسیاری گشته‌اند. از این رو افزون بر شناخت، آموزش آن‌ها اهمیت ویژه‌ای پیدا نموده است.

اين داده‌ها در تلفيق با سامانه‌هاي مختلف ديگر مانند سامانه اطلاعات جغرافيايي (GIS) موجب ایجاد و پیشرفت فناوري‌هاي برتر برای حل مسايل جغرافيايي و ساير علوم طبیعی و انسانی مرتبط گرديده است. سامانه اطلاعات جغرافيايي (GIS) به عنوان يك فناوري جديد و پويا در راستاي مطالعات پايش، مدلسازي‌هاي كمي ‌و كيفي اهمیت زیادی درعلوم زمين پیدا نموده است. موضوع استخراج اطلاعات از داده‌هاي زميني و فرآيندهاي تجزيه و تحليل در حال پیشرفت است و در سال‌هاي اخير گرایش برای استفاده شبكه‌هاي عصبي و روشهاي زمين آمار و سامانه‌هاي پردازش تصوير و تولید نقشه‌هاي موضوعي محور بسياري از فعاليت‌هاي محققين و دانشجويان گشته است.

امیدواریم این کتاب آغازی باشد بر آموزش و کاربرد فناوری‌های نوین در شناسایی خاک‌ها که از آن به عنوان خاکشناسی رقومی یاد می‌شود. باورمان آن است كه ‌اين كتاب مي‌تواند مطالب مقدماتي و پايه‌اي ‌اينگونه فناوري‌ها را فراهم كند، اما به هيچ عنوان كافي نيست و هر كدام از مباحث اصلي كتاب خود دست‌كم يك كتاب ديگر را طلب مي‌كند و بديهي است که تيم‌هاي علمی دیگر باید ‌اين كار را دنبال كنند.

این کتاب در 5 فصل تنظیم شده است و چون چند فصل از مطالب مندرج در کتاب برای نخستين‌بار در ایران منتشر می‌شود، بنابراین امید است که نه‌تنها اساتید و متخصصین و دانشجویان عزیز، ما را در رفع نواقص احتمالی ياری رسانند، بلكه خود ادادمه‌دهنده‌ي اين راه بوده و تأليفات كامل‌تري در اين حوزه ارايه كنند.

 

گرچه تلاش ما در‌اين كتاب بر ‌اين است كه راهگشاي مباحثي از برخی فناوري‌هاي علوم زمين باشيم، ولي ‌اين فناوري‌هاي در حال رشد و توسعه كه خود زاييده فكر و خلاقيت انسان‌ها است، نبايد ‌اين باور را در ما و دانشجويان ‌ايجاد كند كه از نقش كارشناسي، قدرت ارزيابي، تصورات ذهني و حتی قدرت تفسير و تحليل در علم و هنر تفسير بكاهد. نبايد بگونه‌اي عمل شود که به رغم دقت، سرعت و کارایی که این فناوری‌ها دارند، استفاد نامناسب موجب شود که حتی با وجود ‌اين فناوري‌ها از دقت و صحت كار كم شود. زيرا گاه تصور مي‌رود در همين عصر و با همين تكنولوژي، نقشه‌هايي با كمترين دقت و صحت هم توليد مي‌شود. بدیهی است انتظار عقلانی و آرمان ما از این سمند سرکش  فناوری، بالا بردن کیفیت زندگی انسان‌ها و در نهايت ارتقاء کرامت انسان‌هاست.

هان ای عقاب عشق،

                  از اوج قله‌های مه آلود دوردست

                  پروازکن،

                  آن جا ببر مرا که شراب هم نمی‌برد

 

سپاس‌واژه:

بدون تردید، کمک‌ها و راهنمایی‌های ارزنده برخی از اساتید و بزرگواران موجب ارتقا کتاب جاضر شده است که در این­جا از تمامی آنان که هر گونه راهنمایی، تشویق و کمکی كرده‌اند، نهایت تشکر به عمل می‌آید. به ویژه آقایان دکتر اردلان و دکتر رحیمی خوب که کتاب را به دقت بازخوانی كرده و راهنمایی ارزنده‌ای كرده‌اند، قدردانی می‌شود. از همکاری‌های سازمان فضایی ایران، دانشکده جغرافیا، موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور نیز سپاسگزاری می‌شود.

از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه تهران به خاطر حمایت مالی از طرح‌های مصوب که در تألیف این کتاب مهم بوده سپاس فراوان داريم. از تمامی دست‌اندرکاران مؤسسه انتشارات دانشگاه و چاپ تهران که نگاه آمیخته با محبت و فرهیختگی آنها، موجب دلگرمی بیش از پیش است، کمال امتنان را داريم. دست آخر اينكه از همکاری‌های آقای حبیب عزیزی نيز در تایپ و صفحه‌آرایی تشکر می‌شود.

                                              

  مؤلفین:

سید کاظم علوی پناه

حمید رضا متین‌فر

عمار رفیعی امام