التصمیم الأقتصادى للخطوط الفرعیة لأنظمة الرى المیکرو بمساعدة الحاسب الآلی

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة المنصورة، مصر.

2 أستاذ مساعد بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة المنصورة، مصر.

3 معید بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة المنصورة، مصر.

المستخلص

تم اعداد برنامج (OPT-LAT) بغرض التصمیم الأقتصادى للخطوط الفرعیة لأنظمة الرى المیکرو بطریقة سریعة ودقیقة. یمر البرنامج بعدة مراحل لتحدید أقصى طول للخط الفرعی وذلک مع القطر الذى یحقق أقل تکلفة اجمالیة سنویة على النحو التالى: (۱) عمل قاعدة بیانات لأقطار البولى ایثلین المتاحة فى الأسواق ویمکن التعدیل أو الحذف بها فى أى وقت (2) تغذیة البرنامج بالمدخلات وهى عبارة عن خصائص النقاط - المسافة بین النقاطات – انتظامیة التوزیع للنقاطات المراد التصمیم علیها (3) تکلفة الخط الفرعی بالجنیه لکل متر (4) طول وعرض مساحة التصمیم (5) الاعتبارت الأقتصادیة (6) القدرة الحصانیة لمصدر الطاقة المستخدمة سواء کان سولار أو غاز طبیعى أو کهرباء . ثم یقوم البرنامج بحساب أقصى طول للخط الفرعی وحساب عدد الخطوط الفرعیة الموضوعة على المشعبات وذلک فى الاتجاهین (X,Y) للأرض بحیث لا یتعدى الفواقد الناتجة عن الاحتکاک الفواقد السموح بها. ثم تتم المقارنة الأقتصادیة بین الأقطار الداخلیة المختلفة عن طریق حساب التکالیف الاجمالیة السنویه للمتر الواحد  لکلا من التکالیف الثابتة وتکالیف الطاقة وتکالیف الصیانه. طول الخط الفرعی الأمثل عندئذ یکون عند القطر الداخلى الذى یحقق أقل تکالیف إجمالیة سنویة للمتر الواحد.
إثبات صحة البرنامج:    
لتجربة البرنامج تم تقییم المخرجات المتحصل علیها من برنامج (OPT-LAT) مع برنامج آخر (Osama (2)) وکانت الأطوال المحسوبة للخط الفرعی متقاربة جدا وبعمل علاقة بین الأطوال المحسوبة کانت قیم معامل الارتباط للأطوال عند الأقطار الداخلیة المختلفة (13.6 - 15.6 -17مم) تساوى  (0.9996-0.9991-0.9996) وهذه القیم توضح دقة وصحة البرنامج فى حساب طول الخط الفرعی.

دراسة حالة:  

تم عمل دراسة حالة للبرنامج لمساحة أرض ابعادها فى اتجاه ( (Xتساوى 120 متر وفى اتجاه (Y) تساوى 160 متر والمقارنة بین الأقطار الداخلیة المختلفة (13.6-15.6-17-22-28-36مم) وکانت البیانات المتحصل علیها من دراسة الحالة کالتالى:
1-     عند تصمیم الخط الفرعى فى اتجاه (X) : کان طول الخط الفرعى لمختلف الأقطارالداخلیة 58 متر والقطر الأمثل (الأقتصادى) 13.6 مم عند أقل تکالیف إجمالیة سنویة 0.229 جنیه /متر/سنه فى حین أن النسبة المئویة للاختلاف فى الضغط عند هذا القطر 15.45% وأقل نسبة مئویة للاختلاف فى الضغط کان عند القطر الأکبر 36 ملم الذى یساوى 12%  .
2-     عند تصمیم الخط الفرعى فى اتجاه (Y) : کان طول الخط الفرعى لمختلف الأقطارالداخلیة 78 متر والقطر الأمثل (الأقتصادى) 13.6 مم عند أقل تکالیف إجمالیة سنویة 0.239 جنیه /متر/سنه فى حین أن النسبة المئویة للاختلاف فى الضغط عند هذا القطر 19.62% وأقل نسبه مئویة للاختلاف فى الضغط کان عند القطر الأکبر 36 مم والذى یساوى 12.04% .
3-     أوضحت النتائج المتحصل علیها من النموذج الریاضی إنه کلما زاد قطر الخط الفرعی یقل الفواقد الناتجة عن الاحتکاک وتقل النسبة المئویة للاختلاف فى الضغط ویزداد التکالیف الإجمالیة السنویة للطاقة والصیانة وکذلک یزداد التکالیف الإجمالیة الثابتة السنویة ولکن بمعدلات مختلفة تتوقف على سعر الطاقة المستخدمة وسعر الخط الفرعى وتتم المقارنة بین هذین الأمرین واختیار الاتجاه الأفضل (الأقتصادى) وکذلک المفاضلة بین اختیار القطر الأکبر أم اختیار القطر الاصغر أم التصمیم فى اتجاه (X) أو (Y).

الموضوعات الرئيسية


Ahmed, O.M. 1997. A study on available alternative in planning of a trickle irrigation network. M.Sc. Thesis, Agricultural Mechanization Dept., Fac. Of Agric., Ain Shams Univ, PP134.
ASAE. 1990. Design and installation of micro-irrigation systems. ASAE EP405.1.
Boswell, M. J. 1985. Design characteristics of line-source drip tubes. Proceedings of the third International Drip/Trickle Irrigation Congress, Volume I, California, USA. pp. 306-312.
Burt, C. M.; A. J. Clemmens; T. S. Strelkoff; K. H. Solomon; R. D. Bliesner; L. A. Hardy; T. A. Howell and D. E. Eisenhaure. 1997. Irrigation performance measures: Efficiency and Uniformity. J. Irri. And Drain. Eng. Vol.123 No.6 pp. 423-442.
Christiansen, J. E. 1942. Irrigation by sprinkling. California Agric. Exp. Stn. Bull. 670. University of California, Berkeley.
EL-Nesr, M. N. B. 1999. Computer aided design and planning of trickle irrigation systems. M.Sc. Thesis. Agr. Eng. Dept. Fac. Of Agric., Alex. Univ.,p 146.
Hezarjaribi, A.; A. A. Dehghani; H. M. Meftah and A. Kiani. 2008. Hydraulic performances of various trickle irrigation emitters. Journal of Agronomy, 7, 265-271.
James, L. D and R. R. Lee. 1971. Economics of water resources planning. McGraw Hill, Bombay and New Delhi, India.
Jensen, M. E. 1981. Design and operation of farm irrigation systems, An ASAE Monograph, American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, Mich.
Karmeli, D. and J. Keller. 1974. Trickle irrigation design. Rain Bird Sprinkler Manufacturing Crop. Glendora, Calif.
Karmeli, D. and J. Keller. 1975. Trickle Irrigation Design. Glendora, California: Rain Bird Sprinkler Manufacturing Corp.
Keller, J. and D. Karmeli. 1975.   Trickle irrigation design. Glendora: Rain Bird Sprinkler Manufacturing.
Keller, J. and R. D. Bliesner. 1990. Sprinkle and trickle irrigation. Van Nostrand Reinhold, New York, ISBN: 0-442-24645-5.    
Montalvo, T. 1983. A note on minor losses of emitter connections. Unpublished manuscript. Polytechnic Uni. Valencia, Spain. (C.F. Hanafy, M., 1990).
Pitts, D. J.; J.A. Ferguson and R.E. Wright. 1986. Trickle irrigation lateral line design by computer analysis. Trans. of the ASAE Vol 29(5): 1320–1324
Ramadan, M.H.; H.N. Abdel-Mageed and M. Maher. 2003. Emitters performance in summer seasons of hot climate regions. International Scientific Conference, Agricultural Water Management and Mechanization Factors for Sustainable Agriculture, 8th - 10th Oct., National Center for Agrarian Sciences. Institute for Land Reclamation and Agricultural Mechanization, Sofia, Bulgari. pp. 92-98.
Sharaf, G. A. 1996. Optimal design of trickle irrigation submain-unit. Misr J. Ag. Eng., 13 (3): pp. 501-515.
Soil Conservation Services (SCS). 1984. Trickle irrigation. U. S Dept. of Ag. National Engineering Handbook, Section 15, Chapter 7.
Solomon, K and J. C. Bezdek. 1980. Simulated flow rate requirements for some flushing emitters. ASAE and CSAE national meeting on trickle (drip) irrigation, paper no. 79-2571, Winnipeg, Canada.
Suliman, A. E.; M. M. El-Danasory; M. F. Hassan and M. H. Abdel-Wahed. 2004. Designing and evaluating drip irrigation unit by computer aid. Misr J. Ag . Eng., 21 (3):759 – 772
Thompson, G. T.; L. B. Spiess, and J. N. Krider. 1980. Farm Resources and System Selection. In Design and Operation of Farm Irrigation, Systems , M. E. Jensen (Ed.), ASAE Monograph 3, St. Joseph, MI, p. 45.
USDA. 2013. Microirrigation. Chapter 7, Part 623 (Irrigation) Natural resources conservation service. National Eng. Handbook.
Wu, I. P.; H. M. Gitlin; K. H. Solomon and C. A. Sarauwatari. 1986. Trickle irrigation for crop production, Design principles, Nakayama, F.S. and Bucks, D.A. (Ed.) Elsevier.
Zazueta, F. S.; D. Gilpin-Hudson; A. G. Smajstrla and D. Z. Haman. 1985. Control +: a computer controller for irrigation systems. IFAS Ext. Cir. 688 (software). Univ. of Fla.