نمذجة التخطیط الحقلی لنظم الری المصغرة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ الهندسة الزراعیة – قسم الأراضی – کلیة زراعة سابا باشا – جامعة الإسکندریة، مصر.

2 باحث أول بمعهد بحوث الهندسة الزراعیة – وزارة الزراعة – الدقی – الجیزة – مصر

3 باحث بمعهد بحوث الهندسة الزراعیة – وزارة الزراعة – الدقی – الجیزة – مصر

المستخلص

الهدف من هذا البحث هو إنشاء نموذج ریاضی قادر على تخطیط وتصمیم وإدارة نظم الری المصغر مراعیا فی ذلک القواعد الأساسیة للتصمیم الهیدرولیکی لشبکة الری مع الحفاظ على انتظام توزیع المیاه وتقلیل التکالیف الاقتصادیة من ناحیة الإنشاء والتشغیل. وللوصول إلى هذا الهدف فقد تم تطویر نموذج قادر على حل خمسة نماذج للتخطیط (A, B, C, D, E)، ثلاثة منها یکون مدخل مصدر المیاه من على أطراف الحقل (A, B, C) واثنان من مرکز الحقل (D, E). کما یمکن إضافة العدید من النماذج الأخرى وحلها بنفس الطریقة. ویعتمد ذلک على حل متساویة لبعض الثوابت والمتغیرات. والثوابت هی طول وعرض الحقل والمسافة بین المنقطات على خطوط التنقیط والمسافة بین خطوط التنقیط على طول المشعب. ومتغیرات توزیع وحدات الری على الخطوط التحت رئیسة (على الجانبین أو على جانب واحد) وعدد الخطوط التحت رئیسة الممکنة على امتداد طول الحقل. وکذلک عدد وحدات الری الممکنة على امتداد عرض الحقل، الحدود المسموح بها لخطوط التنقیط والمشعبات. تکون المخرجات عبارة عن عدد المنقطات على طول خط التنقیط (طوله) وعدد خطوط التنقیط على المشعب (طوله) وکذلک عدد الخطوط التحت رئیسة وأطوالها وعدد وحدات الری العمودیة على الخط الرئیس وعدد الوحدات الکلیة للنظام وطول الخط الرئیس وأطوال الخطوط الأخرى هذا بالإضافة إلى بیان بإجمالی المهمات المطلوبة. وقد تم تصمیم أقطار خط التنقیط والمشعب على أساس تقسیم 20% من ضغط التشغیل الأسمى للمنقط المستخدم کفاقد مسموح به بنسبة 55% لتصمیم قطر خط التنقیط و45% لتصمیم قطر المشعب. أما باقی الأقطار على شبکة الری فتم تقدیرها على أساس قاعدة عدم تجاوز سرعة المیاه بها 1.5 م/ث. ویلی هذه الخطوة تعدیل الأقطار المحسوبة إلى الأقطار الأکبر المتاحة فی الأسواق.
 وبذلک یتم تقدیر فواقد الضغط الکلیة داخل وحدة الری وبالتالی الاختلاف الفعلی فی التصرف. وبناء على بیانات التربة وقدرتها على الاحتفاظ بالمیاه وخواص النبات (عمق الجذور، نسبة الاستنفاذ والبخر نتح) یتم تقدیر فترة الری ومدة الری وعدد المناوبات الممکنة والتی یمکن من خلالها تقسیم الحقل إلى قطاعات تعمل بها عدد من حدات الری سویا. ویلی هذه الخطوة إعادة حساب أقطار شبکة الری الموصلة للمیاه إلى وحدات الری (الخطوط التحت رئیسة والخطوط الرئیسة) حسب الوحدات العاملة معا وترتیبها وبالتالی ضاغط التشغیل الکلى وسعة الطلمبة المائیة وقدرتها. ثم یتم تقدیر تکالیف الإنشاء والتشغیل عند کل من المناوبات المتاحة. وللتأکد من صلاحیة هذا النموذج فی تخطیط وتصمیم وإدارة نظم الری المصغرة، فقد تم تقدیم دراسة حالة لری 20 فدان أشجار بوحدة ری مصغرة لأقل تکالیف إنشاء وتشغیل. فأظهرت النتائج أن النموذج E  هو الأنسب من الناحیة الاقتصادیة سواء مع تشغیل النظام فی مناوبة واحدة وذلک بتکالیف کلیة سنویة مقداره 7343 جنیه أو عند التشغیل على أربعة مناوبات بتکلفة کلیه سنویة مقدارها 3861 جنیه. وبدراسة تأثیر مساحة النظام على التکلفة الکلیة، أظهرت النتائج أن العلاقة خطیة. ودراسة عدد المناوبات على التکلفة الکلیة، أظهرت النتائج أن العلاقة عکسیة تناقصیة.

Abdel  Wahed, M. H., 2002. Applying computer techniques for the determination of some crop water requirements and irrigation scheduling in designing drip irrigation system  Unpublished Ph D Thesis. Faculty of Agric. El Fayoem , Cairo U.
El-Awady, M. N., and O. M. Ahmed, 1996. Planning trickle irrigation network. Exploration of modern technologies and computer in the field of agricultural engineering. Misr J of Ag. Eng. vol. 13 (4)
Goehring, L. D. (1976), Optimization of trickle irrigation system design unpublished. M.Sc. Thesis,  Colorado State U., Fort Collins, Colo..
Hassanli , A. M., and Dandy, G. C. (1995). Least cost layout model for pressure irrigation system using genetic algorithms. Proc., Regional Conf. on water resource Management (WRM` 95 ). Isfahan Uni. Iran.
Holzapfel, E. A., Marino, M. A., and Valenzuela, A. (1990). Drip irrigation  nonlinear optimization model. J. irrig. and Drain. Eng. ASCE, 116(4), 479-496.
Ismail, S. M., E. R. El-Ashry , G. A. Sharaf and M, N. El- nesr. 2001. Computer aided design of trickle irrigation system. Misr J of Ag. Eng. vol. 18 (2)
Keller, J and D. Karmeli, 1975. Trickle irrigation design. Rain Bird Sprink. Co. Glendora, Cal. :133 P.
Keller, J. and R. D. Bliesner, 1990. Sprinkler and Trickle irrigation. An avi. Book, Champman & Hall N.Y. 629 P.
Oron , G., and Karmeli, D. (1979). Procedure for the economical evaluation pf water networks parameters. Water Resource Bull., 15(4), 1050 -1059.
Oron , G., and Walker, W. (1981). Optimal design and operation of permanent irrigation system   Water Resource Res., 17(1), 11 -17.
 Oron, G. (1982) Technical and economical consideration in the design of permanent conduit irrigation systems: A case study. Agric. Water management, 5(1), 15-27.
Soil conservation service (SCS), (1984). Trickle irrigation, US dept. of Agric. National Eng. Handbook. Ch.(15), Sec.(15).