بخشی از مقاله
چکیده:
مساله اصلی روشهای آبیاری سطحی پایین بودن راندمان آبیاری است که عمدتاً از ضعف مدیریت و طراحی نامناسب ناشی میگردد. در این تحقیق به منظور ارزیابی و تحلیل عملکرد سی ستم آبیاری نواری، آزمایشهای مزرعهای تحت ک شتهای پاییزه و بهاره انجام و راهکارهایی جهت افزایش راندمان ارائه گردید. پنج مزرعه تحت ک شت گندم که به روش آبیاری نواری انتها ب سته آبیاری می شدند، در نظر گرفته شد و جمعاً پانزده ارزیابی انجام شد. مدل آبیاری سطحی WinSRFR4.1 با ا ستفاده از اطلاعات مزرعهای بر ا ساس روش حل اینر سی- صفر وا سنجی و ارزیابی گردید. نتایج ن شان داد مدل WinSRFR4.1 در شبیه سازی آبیاری نواری انتها ب سته از کارایی بسیار خوبی برخوردار است. متوسط راندمان اندازه گیری شده در مزارع پاییزه و بهاره به ترتیب 23/46 و 34/83 درصد و بهینهسازی شده توسط مدل 48/6 و 74/84 درصد برآورد گردید. طبق نتایج بدست آمده جهت افزایش راندمان آبیاری عرض نوارهای مزارع باید نصف گردند. عدم آشنایی کشاورز با روشهای صحیح آبیاری عامل اصلی پایین بودن راندمانها میباشد.
کلمات کلیدی: آبیاری نواری، راندمان کاربرد، مدیریت آبیاری، راهکارهای افزایش راندمان
.1 مقدمه
مسائل مربوط به بحران آب در سالهای اخیر از گوشه و کنار جهان گزارش میشود . بنا به اعتقاد کارشناسان و سیاستمداران، در قرن آینده بحران آب، به عنوان یک مسأله مهم اجتماعی و سیاسی بینالمللی خواهد بود. مشکل عمده روشهای آبیاری سطحی پایین بودن بازده آب آبیاری است که به طور عمده از ضعف مدیریت و طراحی نامناسب ناشی میشود. با توجه به هزینه زیاد سامانههای آبیاری تحت فشار، بهبود و اصلاح روشهای آبیاری سطحی امری اجتناب ناپذیر است .[ 6] براساس مطالعات صورت گرفته در ایران بخش وسیعی از سامانههای آبیاری سطحی به روش نواری آبیاری میشوند که بازده آنها مانند سایر روشهای آبیاری سطحی پایین میباشد .[5] به دلیل زیاد بودن پارامترهای مؤثر بر آبیاری سطحی و نیز تغییرات زمانی و مکانی آنها، مدیریت آبیاری سطحی برای بدست آوردن بازده و یکنواختی بالا، بسیار پیچیده است. با استفاده از مدلها میتوان یک آبیاری کامل را شبیهسازی و طراحی نموده و با تغییر عوامل ورودی آن که در حقیقت عوامل طراحی نیز میباشند به بازده و یکنواختی بالایی در امر آبیاری دست یافت .[ 1]
نرمافزار WinSRFR، مدل ریاضی یک بعدی برای تحلیل و شبیهسازی آبیاری سطحی است که در سال 2006 توسعه یافته و از جملهی مدلهایی است که کاربرد زیادی در طراحی و مدیریت آبیاری سطحی داشته است. این مدل تحلیل کننده قادر است تا دامنه راه حلهایی را که منجر به عملکردتقریباً بهینه میشود را تجسم و راه حلی برگزیند که همخوانی بیشتری با محدودیتهای اجرایی دارد .[8] چن و همکاران به ارزیابی و بهبود عملکرد آبیاری با استفاده از نرمافزارWinSRFR 3.1 در شمال چین پرداختند و نتایج نشان دهنده توانایی مناسب این نرمافزار در ارزیابی عملکرد آبیاری نواری بود 11] ،.[9 رضاوردینژاد و همکاران توسط مدل WinSRFR، عملکرد سامانههای آبیاری نواری را بهینه کردند. براساس نتایج آنها، براساس مدیریت متغیرهای جریان دبی ورودی و زمان قطع جریان، بازده کاربرد بطور متوسط 12 درصد نسبت به شرایط موجود قابل افزایش بود. همچنین با در نظر گرفتن متغیرهای هندسی نوار - شیب و طول نوار - به همراه متغیرهای جریان، بازده کاربرد بطور متوسط 13/35 درصد نسبت به شرایط موجود قابل افزایش میباشد .[3] حیدری و عباسی پارامترهای طراحی و مدیریت آبیاری نواری را بهینه کردند.
آنها اعلام داشتند اگر ابعاد قطعات به همراه سایر پارامترهای طراحی و مدیریت آبیاری به طور مناسب انتخاب شود، با روش آبیاری سطحی نواری حصول به راندمانهای حتی بالاتر از 70 درصد برای بسیاری از گزینههای طراحی ارائه شده در این پژوهش به راحتی امکانپذیر خواهد بود .[2] رضاوردینژاد و همکاران با استفاده از مدل WinSRFR عملکرد آبیاری جویچهای را در شرایط تحکیم بستر خاک و بهینهسازی نمودند. نتایج نشان داد که مدل WinSRFR با واسنجی به روش بهینهسازی، زمان پیشروی، پسروی، مقدار رواناب و بازده کاربرد آب را با دقت بالا پیشبینی نمود .[4] چن و همکاران در یک شبکه آبیاری در امتداد رودخانه زرد چین، عملکرد آبیاری نواری را براساس مدل اینرسی- صفر و متغیرهای هندسی عرض و طول نوار با استفاده از نرمافزار WinSRFR بهینه کردند. مقایسه نتایج مدل و دادههای مزرعهای نشان دهنده توانایی مناسب این نرمافزار در ارزیابی عملکرد آبیاری نواری بود .[10] گلابی و همکاران به منظور تعیین طول مناسب جویچهها و مقایسه نتایج حاصله با نتایج استخراج شده از مدل WinSRFR، اعلام داشتند هرچه طول جویچه و دبی ورودی به آن بیشتر باشد، مدل اینرسی صفر خطای کمتری خواهد داشت. نتایج بدست آمده نشان میدهد که با افزایش دبی دقت مدل اینرسی صفر در تخمین پیشروی جویچهها افزایش مییابد .[7]
.2 مواد و روشها
به منظور بررسی وضع موجود آبیاری سطحی و بازده کاربرد آب، محصولاتی در کشت پاییزه و بهاره در دشت نازلو واقع در شهرستان ارومیه در سال زراعی 1394-95 درنظر گرفته شد. برای کشت پاییز پنج مزرعه گندم و برای کشت بهاره نیز پنج مزرعه - یک مزرعه آفتابگردان، دو مزرعه ذرت، دو مزرعه کدو - انتخاب و ارزیابی گردیدند. تمام اندازهگیریها تحت شرایط مدیریت زارعین انجام گردید. برای هر نوبت آبیاری، تمام پارامترهای ارزیابی عملکرد در هر یک از مزارع، اندازهگیری شد. روش مرسوم آبیاری مزارع در دشت نازلو، نواری و بصورت انتها بسته میباشند. در نتیجه پس از واسنجی و اعتبار سنجی مدل WinSRFR4.1، با راهکارهای ارائه شده راندمان آبیاری بهینه گردید.
.3 نتایج و بحث
در مزارع مورد مطالعه به دلیل آبدهی کم چاهها و محدودیت اعمال تغییرات جریان، بهینهسازی فقط براساس متغیرهای هندسی نوار انجام گردید. لذا توصیه می گردد در صورت امکان دبی ورودی افزایش یافته که دارای هزینه کمی می باشد، ولی در صورت عدم امکان افزایش دبی ورودی توصیه می گردد راهکارهای تسطح شیب نوار، کاهش طول و عرض مزرعه مورد اجرا قرار گیرد. براساس مطالعه رضاوردینژاد و همکاران بهبود عملکرد سامانههای آبیاری سطحی مطابق مدیریت متغیرهای جریان - دبی ورودی و زمان قطع جریان - ، در صورتی موثر هستند که عملیات تسطیح در مزارع به خوبی انجام گرفته باشد .[3]
با توجه به جدول 1 و 2 ، در مزارع پاییزه و بهاره به طور متوسط با NRMSE کمتر از 10 درصد و R2 نزدیک به 1 ، مدل توانسته است راندمان آبیاری را بسیار خوب پیشبینی نماید. دقت مدل در مزارع بهاره نسبت به مزارع پاییزه بیشتر میباشد که دلیل این امر شیب نسبتاً یکنواخت مزارع بهاره بوده است. شکل 1 و 2 که پراکندگی ایدهآل راندمانهای اندازهگیری شده و پیشبینی شده توسط مدل را نسبت به خط 1:1 نشان میدهد، دلیلی دیگر بر کارایی خوب مدل میباشد.
راندمان آبیاری اندازه گیری شده و بهینه شده برای مزارع پاییزه در جدول 3 ارائه گردیده است. نوبت آبیاری اول در مزرعه W4 دارای کمترین راندمان میباشد که دلیل آن صفر بودن نیاز آبی خاک - خیس بودن کامل منطقه ریشه به دلیل بارندگی روزهای ماقبل آبیاری - و آبیاری کشاورز بود. نوبت آبیاری سوم در مزرعه W2 دارای بیشترین راندمان بوده که اعمال روش کاهش جریان - Cutback - ، دلیل افزایش راندمان میباشد. به دلیل عدم پشتیبانی مدل WinSRFR4.1 از روش کاهش جریان، در نوبت آبیاری سوم مزارع W1 و W2، مدل اجرا نگردید و راندمان بهینه شده برای این دو نوبت آبیاری محاسبه نگردید. همانطور که مشاهده میشود، راندمان آبیاری برای مزارع پاییزه با رعایت طراحی و اصول آبیاری تا 86 درصد قابل افزایش میباشد. متوسط راندمان آبیاری اندازهگیری شده و بهینهسازی شده به ترتیب 23/46 و 48/6 درصد بدست آمد.
