بخشی از مقاله
چکیده
دستگاه شبکهای عمقیاب سطح ایستابی از یک بخش کنترل مرکزی و تعدادی اندازهکـهگیر بـه صـورت شـبکه ایعمـل می کنند تشکیل شده و علاوه بر داشتن ویژگیهایی نظیر استفاده از صفحه نمایشگر بزرگ و لمسی، فهرستهـا و گزینـههـای فارسی، سهولت کاربری، ذخیره اطلاعات، انعطاف پذیری و... بصورت خودکار عمق سطح ایستابی را اندازهگیری و ثبـت کـرده و باعث کاهش ترددها برای اندازهگیری، پایین آمدن هزینه ها، نیاز کمتر به نیروی انسانی و دقت و سهولت انتقـال اطلاعـات بـه رایانه خواهد شد. نتایج ارزیابی ها حکایت از صحت و دقت کارکرد دستگاه و انتقال صحیح و مطمئن داده هـا بـه مرکـز کنتـرل داشت. دقت اندازهگیری عمق یک سانتیمتر بوده و با استفاده از یک حافظه قابل حمل یک گیگابایتی امکان ذخیره حدود چهل میلیون اندازهگیری وجود دارد.
واژه های کلیدی: اتوماسیون، زهکشی، سطح ایستابی، عمقیاب
مقدمه
فاصله سطح آب تحتالارضی تا سطح زمین یا اصطلاحاً "عمق سطح ایستابی" از مهمترین مواردی است که بـرای طراحـی شبکههای زهکشی و همچنین ارزیابی زهکشهای احداث شده، باید اندازهگیری شود. لذا برای اینکـار معمـولاً از چاهـکهـای مشاهدهای استفاده میشود. چاهک های مشاهدهای، چاهکهایی هستند که در مزارع آزمایشی در محلهای مشخصـی (معمـولا در فواصل مشخصی از لوله زهکش) حفر میشوند. قطر چاهکها در حدود 3 تـا 5 ایـنچ بـوده و عمـق آنهـا تـا نزدیکـی لایـه غیرقابل نفوذ می باشد. برای جلوگیری از ریزش دیواره چاهک و نیز امکان اندازهگیری عمق سطح ایستابی، لوله های مشـبکی از جنس PVC و یا آهن گالوانیزه در داخل چاهک تعبیه میگرددبرای. جلوگیری از ورود ذرات خاک دیواه چاهک بـه درون لولـه مشبک، اطراف لوله با شن و ماسه پر شده و از یک قطعه بتنی به عنوان محافظ، در قسمتی که خارج از سطح زمـین قـرار دارد استفاده می گردد. برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی به داخل لوله چاهک، انتهای لوله با قـرار دادن یـک درپـوش متحـرک مسدود می گردد. این درپوش در هنگام اندازهگیری بهسهولت برداشته می شود. پس از مدتی با جمع شـدن آب در چاهـکهـای مشاهدهای، سطح آب درون چاهک با سطح ایستابی به تعادل رسیده و با اندازهگیری فاصله سـطح آب درون چاهـک تـا سـطح زمین، عمق سطحایستابی به دست میآید. اندازهگیری این فاصله با روشهای متداول وقت گیر، هزینه بـر، کـم دقـت و مشـکل میباشد.
طرز عمل عمق یاب در ساده ترین نوع آن، بدین ترتیب است که یک لوله پلاستیکی داخـل چاهـک فرسـتاده مـیشـود. در همین حین شخصی به داخل لوله پلاستیکی میدمـد . بـا رسـیدن انتهـای لولـه بـه سـطح آب، صـدای خاصـی در اثـر خـروج
۳۸۷۱
حباب های هوا شنیده میشود و با بیرون آوردن لوله پلاستیکی و اندازهگیری طـول آن، فاصـله بـین سـطح آب و سـر لولـه را تعیین می شود. در نوع دیگر، از یک لوله آهنی کوچک که به نخی متصل بوده و به داخل لوله مشبک وارد مـیشـود، اسـتفاده می گردد. این قطعه پس از برخورد با آب صدایی ایجاد میکند. با اندازه گرفتن طول نخ، فاصله بین سـطح آب زیرزمینـی و سـر لوله تعیین می شود. نوع دیگر عمق یابها شامل یک حسگر و یک آمپرسنج میباشد. بـا فرسـتادن حسـگر بـه داخـل چاهـک و برخورد آن با آب، جریان الکتریسیته برقرار شده و عقربه آمپرسنج حرکت مـی کنـد(شمسـایی .(1372 فرامـرزی و همکـاران (1384) در اراضی رودشت اصفهان از این روش استفاده کردند. همچنین ابراهیمیان و همکاران((1387، با استفاده از یک میله مدرج فلزی، عمق سطح ایستابی را در اراضی زهکشی شده بهشهر اندازهگیری کردند.
از دیگر روش های اندازهگیری عمق سطح ایستابی میتوان به دستگاه عمقیاب صوتی و دستگاه ثبات مکانیکی اشـاره کـرد. عمقیاب صوتی شامل یک متر نواری میباشد که در ابتدای آن یک حسگر آب تعبیه شده است. با وارد کـردن متـر نـواری بـه داخل لوله چاهک و پایین فرستادن آن، به محض رسیدن حسگر به سطح آب، صـداییشـبیه( بـوق ممتـد ) از دسـتگاه شـنیده می شود و با قرائت متر نواری، عمق سطح ایستابی تا سطح زمین مشخص میگردد. این روش بـا توجـه بـه رایـج بـودن وسـیله اندازهگیری آن معمول تر بوده و در اغلب موارد از آن استفاده میگردد (ریتزما .(1996
روش دیگری که برای اندازهگیری فاصله یا عمق استفاده میگردد، بکار گیری امواج مافوق صوت میباشد. اسـاس کـار ایـن روش مشابه رادار یا ردیاب صوتی بوده و تشخیص ویژگیهای هدف از طریق تحلیل بازتاب امواج رادیویییـ اصـوت یمـ یباشـد. حسگرهای فراصوت، امواج صوتی با فرکانس بالا ایجاد کرده و موج بازتاب شده را دریافت و تحلیل میکننـد. یـا ن حسـگرها بـا محاسبه زمان بین فرستادن امواج و گرفتن بازتاب، فاصله جسم را محاسبه میکنند ( شیرواستاوا (2010 در این روش بـا تعبیـه فرستنده و گیرنده های مافوق صوت در ابتدای چاهک میتوان عمق سطح ایستابی را اندازهگیـری کـرد. مشـکل اساسـی ایـن دستگاهها محدود بودن فاصله اندازهگیری به دلیل شکست و انحراف امواج مافوق صوت در لوله های چاهک میباشد.
اندازهگیری کمیتهای فیزیکی در یک مزرعه کشاورزی به شکل شاخصهای قابل بررسی و تجزیه و تحلیـ ل بـا اسـتفاده از روشهای رایج دستی و مشاهده مستقیمعموماً، بسیار وقت گیر، نیازمند نیروی انسانی، پر زحمت، پر هزینه و گـاهیکـم دقـت می باشد. پیشرفت های اخیر در علوم الکترونیک و کامپیوتر به ما این اجازه را مـی دهـد تـا عناصـر یرا کـه اصـطلاحاً حسـگر1 می نامیم جایگزین عامل انسانی برای مشاهدات معمول، تکراری و وقت گیر کنیم. هر حسگر بسته به طراحی آن بـه تغ ییراتـ ی که در هوا، آب و خاک اتفاق می افتد واکنش نشان داده و امکان ثبت آنها را به صورت عددی فراهم می آورد. این گیرندههـا ی حساس می توانند از لحاظ مدار الکترونیکی و ساختمان بسیار ساده بوده و یا در حد یک کامپیوتر کوچک کـه قابلیـ ت تجزیـ ه و تحلیل دادههای برداشتی در محل را دارد باشد(اسروش .(1384
استفاده از فناوری در تحقیقات زهکشی میتواند علاوه بر بالا بردن دقت در اندازه گیریهایی نظیر دبی خروجیزهکـش هـا، عمق سطح ایستابی و بررسی کیفی زه آب، باعث سهولت در جمع آوری و ثبت داده ها و نیز انتقال آنها به رایانهبـرا ی تجزیـ ه و تفسیر اطلاعات گردد. این فناوریها شامل روشهایی جدید و خودکار میباشد، که از آن جمله می توان از اندازه گیری های دائـم و بدون انقطاع2، که بطور پیوسته داده ها را جمع آوری، ذخیره و یا ارسال می کند نام برد (کوین .(2009 همچنین استفاده از فناوریهای بیسیم و کنترل از راه دور در مواقعی که مزارع در اثر آبیاری خیس بوده و دسترسی به آن ها بسـختیامکـان پـذ یر است، می تواند مفید واقع شود (رویزگارسیا .(2009 از دیگر موارد می توان به استفاده از سازه ها و ابزار های خودکار که بدون نیاز به کاربر و تکنسین، می تواند بر اساس شرایط مزرعه ای، تجهیزات کنترلی(نظیر پمپ های خروجی زهکش) را روشن و خاموش کند اشاره کرد (گاردل .(2011
روشهای معمول اندازهگیری عمق سطحایستابی عموماً دارای معایبی به شرح زیر هستند:
− وقتگیر بوده و زمان نسبتا زیادی برای اندازهگیری هریک از چاهکها صرف میگردد.
− با توجه به شرایط اقلیمی برخی از مناطق کشور نظیر خوزستان، عملیاتی طاقتفرسا، وقت گیر و پر هزینه است − امکان ثبت دادهها بصورت خودکار وجود ندارد.
