بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
ارزیابی روشهاي توزیع وتحویل آب در شبکه هاي آبیاري با دبی متغیر و ثابت (مطالعه موردي کانال RC6 شبکه آبیاري رامشیر)
چکیده :
پیادهسازي فرآیند توزیع و تحویل بهینه آب در شبکههاي آبیاري اصلی ترین خدمات این سامانه ها محسوب میشوند. اثربخشی این خدمات بتوزمانیست که ان عملیات توزیع و تحویل آب آبیاري در شبکه را به صورت مناسب و هوشمندانه مدیریت نمود. مدیریت توزیع و تحویل حجمی آب نیز با برنامه ریزي صحیح تحقق می یابد. برنامه ریزي توزیع آب درشبکه هاي آبیاري بدلیل تعدد متغیرهاي موثر نظیر مشخصات خاك،روشکشت آبیاري،الگوي ،سطح زیرکشت انهار،تغییرات نیاز آبی گیاه درطول دوره رشد، میزان و زمان بارندگی مؤثر و رفتار کشاورزان، بهراحتی محاسبه نمیشود. دراین تحقیقافزا علاوه برکارکرد نرم رOOIS فرآیندتوزیع آب درکانالRC6 شبکه آبیاري رامشیرنیزمطالعه شد. بدینصورت که به کمک مدل مذکور و درنظرگرفتن متغیرهاي موردنیازتوزیع آب به دوصورت دبی ثابت ودبی متغیربین نقاط مصرف کانالRC6 تهیه شد. نتایج نشان داد ازآنجائیکه الگوي نیازآبی گیاه درفصول مختلف آبیارياس، متغیر ت توزیع متغیر و متناسب با نیاز آبی مزرعه میتواند موجب افزایش عملکرد شبکههاي آبیاري شود.
واژههاي کلیدي : توزیع آب، تحویل حجمی، دبی ثابت، دبی متغیر، OOIS، شبکه آبیاري
-1 مقدمه
برنامه تحویل حجمی آب فرآیندي است که با استفاده از آن، آب و زمان تحویل آب به کشاورزان، تعیین میشود. اجزاي اصلی برنامه تحویل حجمی آب متناسب با نیاز آبی محصولات کشاورزي شامل دبی، دور آبیاري و طول زمان تحویل آب میباشد. در نقاط مختلف جهان روشهاي تحویل آب متفاوت است. براساس تقسیمبندي تحویل آب توسط رپلوگل و میریام انواع اصلی برنامه تحویل آب شامل تقاضا، تنظیمشده، سیستم کنترل مرکزي و نوبتی است. این تقسیمبندي براساس درجه انعطافپذیري تحویل آب به کشاورزان از نظر دبی، دور آبیاري و طول زمان آبیاري و سطح تصمیمگیري در داخل سیستم آبیاري است. لذا تعیین نوع تحویل آب مستلزم برآورد دبی، دور آبیاري و زمان تحویل آب میباشد.تحویل آب به شبکه در طول بهرهبرداري با دبی ثابت و یا دبی متغیر امکانپذیر است. تحویل آب با دبی ثابت غیرقابل انعطافترین روش براي مصرف کننده میباشد ولی تحویل آب با دبی متغیر بدلیل اینکه مقدار دبی تحویلی در طول فصل آبیاري مختلف استاحتمالاً بهتر بتواند جوابگوي نیازي آبی محصول باشد.بهرحال بهرهبرداري درست از سیستمهاي آبیاري مزرعه مستلزم تحویل آب با دبی بوده که نیاز آب مزرعه را تامین نماید. دور آبیاري و زمان تحویل نیز از پارامترها و اجزا دیگر تعیین کننده در تحویل آب است. در این تحقیق براساس تقویم آبیاري هر یک از محصولات کشت، عمق آبآّبیاري، راندمانهاي آبیاري، مساحت هاي کشت شده و میزان آب مورد نیاز نقاط مصرف در شبکه آبیاري RC6 محاسبه شد. سپس با توجه به کاربرد دو روش بهره برداري (دبی ثابت و دبی متغیر)روند توزیع آب با نیازهاي نقاط تطابق داده و مناسب ترین روش تحویل انتخاب شد.
-2مواد و رو شها
شبکه آبیاري و زهکشی رامشیر در استان خوزستان و در 100 کیلومتري شهرستان اهواز در پاییندست سد مخزنی مارون واقع شده است. سطح اراضی قابل آبیاري این شبکه 18936 هکتار بوده و شبکه اصلی آن در سال 1384 به بهرهبرداري رسیده است. فصل آبیاري در این شبکه از دهه اول آذرماه تا دهه سوم شهریور در هر سال آبی نرمال می باشد. راندمان کل آبیاري در این شبکه 48/6 درصد گزارش شده است. در این شبکه، دریچههاي تحویل آب به کشاورزان از نوع مدول نیرپیک میباشد. حجم کل آب ورودي به شبکه آبیاري رامشیر در سال آبی 1391-1392 معادل 81/22 میلیون متر مکعب بوده که از این حجم آب مقدار 71/42 میلیون متر مکعب تحویل کشاورزان داده شده است (شرکت مدیریت منابع آب ایران، .(1392 کانال RC6 یکی از کانالهاي درجه 2 شبکه آبیاري رامشیر میباشد که از کیلومتر 13+675 کانال اصلی RMC منشعب میشود. مساحت خالص تحت پوشش این کانال 479/6هکتار و سازه آبگیر آن از کانال RMC دریچه نیرپیک XX2 میباشد. از این کانال پنج کانال درجه 3 و از هر کانال درجه 3 ، تعدادي کانال درجه 4 منشعب میشود. روش آبیاري در اراضی کانال فوق آبیاريتحقیقسطجی است. در این
روش تحویل آب به کانال RC6 رامشیر با دبی ثابت و متغیر در طول دوره بهرهبرداري یکسال شمسی بررسی شده است. در گام اول این تحقیق با توجه به جمیع مساحتهاي محصولات کشت شده در اراضی پایاب، تقویم آبیاري هر یک از محصولات تلفات آبیاري، زمان قطع آبیاري در هر قطعه آبیاري و دبی دستابه (دبی هر یک از کانالهاي درجه (4 مقادیر تحویل آب با دبی متغیر در طول یکسال آبی با احتساب حداقل و حداکثر ظرفیت کانال و گنجایش آبگیر و نیز مقادیر تحویل آب با دبی ثابت در طول یکسال آبی با احتساب حداکث ر ظرفیت کانال و قابل تحویل برآورد گردید. در گام بعدي با توجه به موقعیت واقعی محصولات کشت شده در هر قطعه زراعی و پایاب هر درجه کانال درجه 3 و نیز مشخصات و سیماي شبکه آبیاري پایاب کانال RC6 توزیع آب کلیه کانالهاي درجه 4 پایین دست هر یک از کانالهاي درجه 3 برآورد و در پایان مقادیر تحویل واقعی آب به کانال RC6 تعیین گردید.در پایان براي نتیجهگیري ،گزینههاي مختلف گام اول با نتایج گام دوم مقایسه و گزینهاي که به نتایج گام دوم نزدیکتر است، انتخاب گردد. تحویل آب در یک شبکه آبیاري متاثر از پارامتر و عوامل ذیل میباشد.
-1-2 نفوذپذیري و خصوصیات خاك
نفوذپذیري خاك بر حسب تعریف عبارت است از وارد شدن آب از سطح زمین به سطح خاك، براي تعیین مقادیر نفوذ معادلات
مختلفی ارائه شده است. یکی از این معادلات، معادله SCS به شرح زیر میباشد. (1)
سازمان SCS تعدادي منحنی تحت عنوان گروههاي نفوذپذیري که رابطه لگاریتمی نفوذ تجمعی و زمان براي خاكهاي مختلف است، ارائه شده است. شماره منحنیهاي نفوذتقریباً معادل سرعت نفوذ نهایی خاك می باشد.
شکل :(1) سیماي شبکه کانال RC6
-2-2 روش آبیاري
روش آبیاري یکی دیگر از پارامترهاي متاثر در زمان و دبی قطع جریان است . روش آبیاري در این طرح آبیاري سطحی است.در این اراضی از میان روشهاي آبیاري سطحی سیستم آبیاري شیاري و نواري قابل اجرا است.
براي تعیین مشخصات تحویل آب در آبیاري نواري از روابط SCS بشرح زیر قابل استنتاج است. چنانچه شیب اراضی بزرگتر از 0.4 درصد باشد:
چنانچه شیب اراضی کوچکتر از 0.4 درصد باشد :
براي تعیین مشخصات تحویل آب در آبیاري شیاري از روابط SCS بشرح زیر محاسبه میشود.
در روابط فوق S شیب زمین برحسب (m/m)،Tn زمان خالص نفوذ برحسب((min ،cوbوaضرایب معادل نفوذ،TrL زمان تاخیر بر حسب (min)، Qu دبی واحد عرض نوار بر حسب (m3/s/m)، n ضریب زبري، Ta زمان قطع جریان حسب((min، P محیط خیس شده شیار، Q دبی ورودي به فارو بر حسب (lit/s) ، L طول شیار برحسب (m) وTave متوسط زمان نفوذ برحسب (min) هستند.
-3-2 دبی دستابه
دبی دستابه یا دبی کانالهاي قطعات زراعی که در این طرح کانالهاي درجه 4 هستند مقدار جریانی است، که یک نفر آبیار میتواند کنترل نماید.
-4-2 تقویم و برنامهریزي آبیاري
تقویم و برنامه ریزي آبیاري تعیین یک برنامه دقیق براي اعمال دور و مقدار آب آبیاري مناسب براي هر یک از محصولات الگوي کشت است. دور و تاریخ آبیاري هر گیاه فاصله بین دو آبیاري و عمق آب آبیاري ارتفاع آب در هر نوبت آبیاري براي هر گیاه میباشند. براي محاسبه عمق آب آبیاري از رابطه زیر استفاده شده است.
براي تعیین تقویم آبیاري با عمق ثابت و دور متغیر از روش منحنی تجمعی نیاز روزانه SCS استفاده شده است. در شکل شماره (2) نمونهاي از منحنی فوق ارائه شده است.
-5-2 راندمانهاي آبیاري
مقادیر تحویل آب در یک شبکه آبیاري تحت تاثیر مقادیر تلفات آب در سطح شبکه است. تلفات آب در نقاط مختلف یک شبکه آبیاري شامل راندمان انتقال، توزیع، کابرد و کل میباشند. راندمان انتقال آب نسبت مقدار آب تحویلی به کانالهاي فرعی به مقدار آبی است که وارد شبکه آبیاري اصلی شده است . راندمان توزیع آب نسبت مقدار آب ورودي به مزرعهها به مقدار آبی است که وارد کانالهاي فرعی شده است. راندمان توزیع آب مبین روش توزیع آب بوده که در بهرهبرداري از اهمیت خاصی برخوردار است. راندمان کاربرد در مزرعه نسبت حجم آبی است که براي تعیین نیازهاي گیاه در منطقه ریشه گیاه ذخیره می شود به حجم آبی که به مزرعه تحویل میگردد. راندمان کل حاصلضرب راندمانهاي انتقال و توزیع و کابرد است راندمان انتقال و کاربرد در ابتداي هر آبگیر، راندمان کاربرد در ابتداي هر قطعه زراعی و راندمان توزیع در صورت وجود تلفات توزیع و بهرهبرداري در سطح شبکه است. راندمان کل آبیاري در شبکه آبیاري رامشیر 48/6 درصد گزارش شده است. براساس اطلاعات موجود، در سال آبی 1391-1392 راندمان انتقال آب در این شبکه 87/93 درصد اعلام شده است. (شرکت مدیریت منابع آب ایران، .(1392
-6-2 سیماي شبکه آبیاري و محصولات کشت شده در داخل شبکه
سیماي شبکه آبیاري و مشخصات مسیر خطوط انتقال آب تا قطعات زراعی و آبگیرهاي متعدد در سطح شبکه از محل منبع تامین آب تا ابتداي قطعات زراعی از یک سو و از سوي دیگر محصولات کشت شده در هر قطعه زراعی به واسطه تقویم آبیاري و نیاز آبی از پارامترهاي تاثیرگذار در تحویل آب از لحاظ مقدار و زمان در محل تحویل در سطح شبکه میباشند.از آنجائیکه برآورد مقادیر تحویل آب در سطح شبکه به پارامترهاي مختلفی بستگی دارد لذا تعیین آن از روشهاي دستی هزینه هاي مالی و زمانی زیاد و نیز خطاي محاسباتی را بهمراه داشته تا حدودي هم امکانپذیرنمیباشد. براي این منظور از نرم افزار 00IS-1 (فرآیند بهره برداري از
شبکههاي آبیاري ) استفاده شده است.در شکل شماره 3 فرم اصلی این نرمافزار ارائه شده است. در این نرمافزار کلیه پارامترهاي موردنیاز توزیع و تحویل آب در یک شبکه لحاظ شده است. وروديهاي نرم افزار شامل مشخصات سیماي شبکه آبیاري ، الگوي کشت، تقویم زراعی، مشخصات قطعات زراعی و غیره میباشند. خروجیهاي نرمافزار زمان و مقادیر جریان آب تحویلی در طول یکسال بهرهبرداري در هر نقطه از محل تحویل در کل سطح شبکه شامل ابتداي هر خط انتقال و هر قطعه زراعی است. این نرمافزار در شبکههاي اصلی و فرعی قابل استفاده بود و تائیدیه ثبت انفورماتیک و تائیدیه ثبت اختراعات را دارد.
