آبیاری بارانی و شرح کامل مزایا و معایب و انواع روش های آن

پارامترهای موثر در انتخاب روش آبیاری

-    شاخص های اقلیمی
-    منابع آب شامل موقعیت منابع آب، کمیت و کیفیت آب
-    منابع خاک
-    توپوگرافی اراضی
-    نوع محصولات

مزایای آبیاری بارانی:

- مدیریت منابع آب و  افزایش راندمان بخصوص در مناطقی که با کمبود آب روبرو هستند.
- کاهش هزینه های کارگری
- کاهش مسائل زهکشی ناشی از آبیاری بی رویه
- بالا بردن کیفیت محصولات زراعی
- کاهش خطرات ناشی از یخبندان در مزارع و باغات
- افزایش راندمان  استفاده از کود شیمیایی و سموم دفع آفات نباتی همراه با آب آبیاری
- کنترل فرسایش خاک
- افزایش راندمان تولید محصولات در واحد سطح و کاهش تلفات زمین در اثر احداث کانالها و سایر تاسیسات آبیاری
- حذف عملیات تسطیح و کاهش هزینه های آماده سازی اراضی

محدودیت های آبیاری بارانی:

-    محدودیت‌های قطعات کوچک مالکیت و همچنین پراکندگی قطعات زمین یک زارع
-    محدودیت های اقلیمی که مهمترین آن درجه حرارت و سرعت باد می باشد
-    محدودیت‌های احتمالی در مورد بعضی از محصولات
-    محدودیت درمورد کاربرد آب‌های شور و قلیایی و آب‌های حاوی مواد رسوبی
-    هزینه سرمایه‌گذاری اولیه

انواع روش‌های بارانی:

روش‌های آبیاری بارانی به دو دسته کلی تقسیم  می‌شوند:

الف- روش‌های کلاسیک 
ب- روش‌های مکانیزه 

روش‌های آبیاری بارانی کلاسیک 

به روش‌هایی اطلاق می‌گردد که در جابجایی آبپاش‌ها و یا بال‌های آبیاری نیروی موتوری دخالت نداشته و اینکار توسط نیروی کارگر انجام می‌شود. انواع مختلف روش‌های کلاسیک به شرح ذیل می‌باشد:
-    کلاسیک کاملا متحرک
-    کلاسیک نیمه متحرک
-    کلاسیک ثابت با آبپاش های متحرک
-    کلاسیک شیلنگی با قرقره کوچک

روش های آبیاری بارانی مکانیزه 

به روش‌هایی اطلاق می‌گردد که در جابجایی آبپاش‌ها و یا بال‌های آبیاری نیروی کارگری دخالت نداشته و اینکار توسط نیروی موتوری انجام می‌شود. انواع مختلف روش‌های مکانیزه به شرح ذیل می‌باشد:
-    کلاسیک کاملا ثابت
-    دستگاه ویل موو (رول لاین) یا آب فشان غلطان
-    سیستم آبیاری بارانی تفنگی (Gun) یا آبفشان قرقره ای 
-    دستگاه سنترپیوت یا آبفشان دوار
-    دستگاه لینیر یا آبفشان خطی

- سیستم آبیاری بارانی کلاسیک کاملا متحرک

در این نوع آبیاری تمام اجزا اعم از مجموعه پمپاژ، لوله‌‌های اصلی، فرعی و بال‌ها قابل انتقال و جابجایی بوده بطوریکه براحتی می‌توان کل وسایل را جهت آبیاری از مزرعه‌ای به مزرعه دیگر انتقال داد. این روش جهت آبیاری تکمیلی و یا آبیاری اراضی کوچک و پراکنده و همچنین برای آبیاری مقدماتی و سبز کردن گیاهانی که بعد از سبز کردن به روش آبیاری سطحی، آبیاری می‌شوند، می‌تواند کاربرد خوبی داشته باشد. از موارد دیگر کاربرد این روش حفاظت گیاهان در مقابل سرما و یخبندان می‌باشد. هزینه سرمایه گذاری در این روش کمتر از روش‌های دیگر بوده ولی به علت جابجایی مداوم وسایل و تجهیزات، شکست و بست سیستم زیادتر خواهد بود. در روش آبیاری بارانی کلاسیک کاملا متحرک هیچ گونه محدودیتی از لحاظ شکل و ابعاد زمین، شیب زمین (حداکثر تا 15 درصد) و بافت خاک وجود ندارد. به علت مشکلات جابجایی بال‌ها، برای گیاهان پابلند نظیر ذرت توصیه نمی گردد. از آنجایی که کل لوله‌ها در این روش جابجا می‌شوند معمولا جنس لوله‌ها از آلومینیوم انتخاب می‌شود.

-    سیستم آبیاری بارانی کلاسیک نیمه متحرک

در این روش ایستگاه پمپاژ، لوله‌های اصلی و فرعی در طی فصل آبیاری ثابت و تنها بال‌های آبیاری توسط کارگر جا به جا می‌شوند. این روش جهت آبیاری در کلیه اراضی با شکل منظم و نامنظم کاربرد داشته و از لحاظ شیب در زمین‌هایی تا شیب 15 درصد کارایی دارند. در خاک‌های مختلف با بافت‌های مختلف چه سنگین و چه سبک قابلیت تطابق داشته و از لحاظ نوع کشت امکان آبیاری کلیه محصولات وجود دارد ولی به علت مشکلات جابجایی بالها در مورد گیاهان پابلند نظیر ذرت، عمدتا برای گیاهان پاکوتاه توصیه می‌گردد. از مشکلات دیگر این روش جابجایی بال‌ها بلافاصله پس از آبیاری در خاک‌های نسبتا سنگین است که در هنگام شب این مشکل چند برابر می‌باشد. لذا توصیه می‌گردد در این مواقع از بال‌های انتظار به تعداد بال‌های در حال کار استفاده شود. این سیستم برای اراضی نسبتا کوچک و یا اراضی با شکل نامنظم و شیب‌های نسبتا زیاد توصیه می‌گردد. در این روش لوله‌های اصلی و فرعی می‌تواند از جنس آلومینیوم، آزبست، پلی اتیلن، پی وی سی و یا فولادی بوده ولی بال‌های آبیاری از آنجایی که جابجا می‌شوند از جنس آلومینوم خواهند بود.

-    سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک

در این روش ایستگاه پمپاژ، لوله‌های اصلی، فرعی و بال‌های آبیاری در طی فصل آبیاری ثابت هستند و تنها آبپاش‌ها روی شیرهای خودکار مستقر در طول بال‌ها، جابجا می‌شوند. این نوع آبیاری جهت کاهش مشکلات موجود در روش‌های کلاسیک نیمه‌متحرک یا کاملا متحرک که در مورد جابجایی بال‌ها وجود دارد ابداع شده است. لوله‌ها می‌توانند روی زمین و یا بطور ثابت در زیر زمین نصب گردند. برای آنکه هزینه سرمایه‌گذاری سیستم بالا نرود، معمولا فواصل آرایش آبپاش‌ها و بال‌ها را بیشتر از روش کلاسیک نیمه متحرک در نظر می‌گیرند که این مستلزم آن است که از آبپاش‌هایی با آبدهی و فشار بیشتر استفاده گردد. این روش برای آبیاری کلیه محصولات کاربرد داشته، بخصوص در مورد گیاهان پابلند و یا محصولاتی که امکان تردد در داخل مزرعه کمتر وجود دارد بسیار کاربردی است. در مورد محصولات زراعی یکساله بایستی دقت شود که در موقع شخم زدن یا عملیات کاشت و برداشت به شیرهای خودکار صدمه وارد نیاید. در این روش معمولا روی هر بال تنها یک آبپاش در حال کار بوده و از طرفی نبایستی دوایر آبپاشی با یکدیگر تداخل داشته باشند.

-    کلاسیک شیلنگی یا قرقره کوچک

در این روش ایستگاه پمپاژ، لوله‌های اصلی و فرعی ثابت بوده و بجای بال آبیاری از دستگاه‌های قرقره‌ای کوچک که لوله‌های پلی‌اتیلن نسبتا نرم در اقطار 25 الی 30 میلیمتر و بطول 150 تا 200 متر دور آن پیچیده شده است، استفاده می گردد. در انتهای لوله یک آبپاش با فشار متوسط نصب می‌گردد. این قرقره‌ها بطور ثابت و به فواصل 12 الی 18 متر در مزرعه کار گذاشته می‌شوند و هر یک می‌تواند حداکثر نواری بطول 300 تا 400 متر را در طرفین قرقره آبیاری نماید. جابجایی آبپاش‌ها معمولا توسط گردانیدن هر قرقره با دست انجام می‌پذیرد. این روش برای اراضی نسبتا کوچک و با شکل‌های نامنظم می‌تواند کاربرد داشته باشد.

-    سیستم آبیاری بارانی کلاسیک کاملا ثابت

در این روش کلیه قسمت‌های شبکه اعم از ایستگاه پمپاژ، لوله‌های اصلی، فرعی و بال‌ها و آبپاش‌ها در طی فصل آبیاری در زمین ثابت بوده و جا به جا نمی‌شوند و معمولا لوله‌ها در زیر زمین نصب می‌گردند. این روش کمترین نیروی کارگر را نسبت به روش‌های قبل نیاز داشته و کارگر بایستی تنها در ساعات مقرر، شیر کشویی یک قطعه را باز کرده یا ببندد. حتی می‌توان با اتوماتیک کردن شبکه و استفاده از شیرهای برقی و کنترل کننده‌ها، نیروی کارگری را به حداقل رسانید. این نوع آبیاری بیشتر برای آبیاری محصولات گران‌قیمت یا مواردی که نیاز به حذف نیروی کارگر جهت آبیاری است کاربرد دارد. همچنین جهت جلوگیری از خطر سرمازدگی و یا گرمازدگی می‌تواند بکار گرفته شود.

-    سیستم آبیاری بارانی تفنگی (Gun) یا آبفشان قرقره ای 

در سیستم‌های آبیاری بارانی تفنگی از آبپاش‌هایی که به آبپاش تفنگی موسوم می‌باشند، استفاده می‌شود. این نوع آبپاش‌ها با دهانه به قطر 16 میلیمتر یا بیشتر که اغلب بر روی یک غلتک یا ارابه چرخدار نصب می‌شوند، می‌تواند با ردیف‌های مختلف یا فاصله‌های متفاوت بین گیاهان و ارتفاع آن‌ها هماهنگ شوند. جنس آبپاش‌های تفنگی بسیار مقاوم بوده و در مقابل نیروهای ناشی از دبی و فشار کار زیاد مقاومت دارند. آبپاش‌های تفنگی بر اساس چرخش به دو نوع تفکیک می‌شوند: 
آبپاشهای تفنگی با بازوی متحرک: این نوع آبپاش‌ها مانند آبپاش‌های کوچک کار می‌کنند. در این سیستم آبپاش تفنگی به وسیله قاشقک متحرکی که در انتهای بازوی متحرک قرار دارد می‌چرخد. بین 2 تا 5 دقیقه طول می‌کشد تا آبپاش تفنگی یک چرخش را انجام دهد. آبپاش‌های تفنگی قطاعی که تنها قسمتی از یک دایره واقع در پشت ماشین را آبیاری می‌کنند رایج‌تر از آبپاش‌های تفنگی با دایره کامل آبیاری هستند زیرا همیشه ماشین روی یک مسیر خشک حرکت می‌کند. مواضع تنظیم کننده‌های آبپاش تفنگی قابل تنظیم است و قوس آبیاری به اندازه دلخواه تنظیم می‌شود.
آبپاش تفنگی با توربین آبی: این نوع آبپاش تفنگی به ظاهر مشابه نوع بازوی متحرک است اما حرکت آن نرمتر  است. آبپاش تفنگی توربینی را می‌توان برای آبیاری بصورت قطعه‌بندی نیز مورد استفاده قرار داد. در این آبپاش تفنگی دو نوع فواره نصب می‌شود. فواره‌هایی که روزنه داخلی آن‌ها مخروطی است و دیگری فواره‌هایی که روزنه داخلی آنها حلقوی‌ است. فواره‌های مخروطی آب را بهتر پخش می‌کنند و کمتر تحت تاثیر وزش باد قرار می‌گیرد و فاصله پرتاب آن‌ها بیشتر از حلقوی است. اما فواره‌های حلقوی در فشار آب کم، بهتر آب را پخش می‌کنند که این موضوع در محصولات ظریف و با مقاومت کم بسیار مهم است. 

-    سیستم آبفشان دوار

این نوع ماشین‌ها یک بال آبیاری از جنس آهن گالوانیزه دارند که حول یک نقطه ثابت در وسط مزرعه می‌چرخد. این لوله روی پایه‌های فلزی A شکل با حدود 3 متر ارتفاع از زمین قرار گرفته است. فاصله پایه‌ها از یکدیگر حدود 30 متر و هر پایه نیز به چرخ مجهز است. طول آبیاری بین 150 تا 600  متر متغیر است. در این سیستم سطح آبپاشی دایره‌ای است که وسعت آن با توجه به طول لوله تا 100 هکتار می‌رسد و با توجه به مقدار آب موردنیاز زمان چرخش بین یک تا 100 ساعت متغیر است. هرچه سرعت چرخش کمتر باشد مقدار پخش آب بیشتر است. در این سیستم برای حصول یکنواختی توزیع آب، میزان  پخش آب به طرف انتهای لوله به تدریج افزایش می‌یابد. این کار را می‌توان به دو طریق انجام داد: یکی تغییر اندازه آبپاش‌ها و دیگری تغییر فاصله آبپاش‌ها. اغلب میزان پخش آب نزدیک به نقطه مرکزی 5 میلیمتر بر ساعت و در انتهای لوله بیش از 30 میلیمتر بر ساعت است. خاک‌های شنی بهترین نوع خاک برای آبیاری با این سیستم می‌باشد و در اراضی مسطح و ناهموار قابل استفاده است. از مزایای عمده این سیستم این است که تمام عملیات بطور خودکار صورت می‌گیرد و می‌توان عملیات را از راه دور کنترل نمود. از عمده معایب سیستم سطح آبیاری به شکل دایره است و کناره‌های زمین آبیاری نمی‌شود که باید به کمک آبپاش‌های مخصوص و بزرگ در انتهای بال مشکل را برطرف نمود.

-    سیستم آبیاری آبفشان خطی

این سیستم در اراضی بزرگ با شکل مربع یا مستطیل به کار برده می‌شود و مشابه سیستم آبیاری بارانی آبفشان دوار است و می‌توان آن را مانند سیستم آبیاری آبفشان دوار به خودکار تبدیل نمود. این روش در اراضی شنی مناسب است ولی در خاک‌های رسی برج‌های آن در گل فرو می‌رود و نیاز به خشک شدن زمین می‌باشد. می‌توان با تقسیم کردن زمین به دو بخش کاربرد سیستم را فعال‌تر نمود، به نحوی که هر بار در یک بخش از زمین و در یک راستا آبیاری انجام شود.

در آرايش بال‌هاي آبياري رعايت ضوابط زير ضروري مي‌باشد:

-  از لحاظ توپوگرافي زمين سعي شود بال‌هاي آبياري در جهت خطوط تراز قرار گيرند. در صورتيكه قرار دادن بال‌هاي آبياري در جهت خطوط تراز امكانپ‌ذير نباشد، قرار دادن بال‌هاي آبياري در جهت سرازيري مشروط بر آنكه اضافه فشار ناشي از اختلاف ارتفاع با افت اصطكاكي خنثي شود امكانپ‌ذير مي‌باشد.
-  از لحاظ باد غالب نيز تا سرعت باد 6 كيلومتر بر ساعت تأثيري بر روي آرايش بال‌هاي آبياري نخواهد داشت ولي در سرعت‌هاي بيشتر باد بايد بال‌هاي آبياري عمود بر جهت باد غالب قرار گيرند.
-  از لحاظ اقتصادي نيز آرايش‌هايي كه منجر به طول بلند و يا كوتاه بال‌هاي آبياري مي‌شود مناسب نمي‌باشد.
-  از لحاظ بهره‌برداري طول بلند بال‌هاي آبياري مناسب نمي‌باشد. از اين لحاظ در سيستم‌هاي متحرك دستي طول‌هاي تا 150 متر، در سيستم‌هاي آبپاش متحرك طول‌هاي تا 250 متر و در سيستم‌هاي آبفشان غلتان طول‌هاي تا 400 متر مناسب مي‌باشند.

در آرايش خطوط لوله اصلي و نيمه اصلي بايد نكات زير مد نظر قرار گيرد:

-  مسير خطوط لوله‌هاي اصلي و نيمه اصلي به نحوي انتخاب شود كه كوتاه‌ترين فاصله بين آبگير مزرعه و بال‌هاي آبياري يا قطعات آبياري باشد.
-  مسير خطوط لوله اصلي و نيمه اصلي به نحوي انتخاب شود كه بيشترين قطعات آبياري يا بال‌هاي آبياري را تحت پوشش قرار دهد.
-  با توجه به وظيفه آبرساني اين لوله بال‌های آبياري و نحوه آرايش بال‌هاي آبياري، اغلب لوله‌هاي اصلي و نيمه اصلي در وسط قطعه زراعي و در جهت شيب و بر روي خط‌الرأس قرار مي‌گيرند.
-  از لحاظ اقتصادي آرايش‌هايي كه منجر به طول‌هاي بلند و يا كوتاه خطوط لوله اصلي و نيمه اصلي مي‌شود مقرون به صرفه نمي‌باشد.
-  از لحاظ بهره‌برداري استفاده از طول هاي بلند لوله‌هاي اصلي و نيمه اصلي مناسب نمي‌باشد، از اين نظر طول لوله‌هاي اصلي و نيمه اصلي كه آب را در بين بال‌هاي آبياري توزيع مي‌كنند تا 500 متر مناسب‌تر مي‌باشد.
-  آرايش لوله‌هاي اصلي و نيمه اصلي به نحوي صورت پذيرد كه از لحاظ هيدروليكي وضعيت مناسبي داشته باشد و بتوان فشار مناسب را در ابتداي بال‌هاي آبياري تأمين نمود

مهمترين عواملي كه در انتخاب آبپاش بايد در نظر گرفت به شرح زير است:

-    سرعت نفوذ آب در خاك و بيشترين شدت پخش آب توسط آبپاش
-    محاسبه شدت پخش آب
-    زمان آبياري آبپاش
-    آرايش آبپاش‌ها
-    فاصله آبپاش‌ها
-    بده و فشار آب در آبپاش
-    زاويه پرتاب آبپاش
-    تعيين قطر نازل و مشخصات هيدروليكي آبپاش

کلام آخر
از روش‌های مختلف آبیاری بارانی، آبیاری کلاسیک به دلیل سادگی اولین روشی است که عملا مورد استفاده قرار گرفته و توسعه پیدا نموده است. در روش آبیاری بارانی، به دلیل امکان کنترل آب و جلوگیری از هدر رفتن آن، در صورتی که اصول فنی طراحی و همچنین مدیریت بهره‌برداری مناسب رعایت گردد، می‌توان بازده کاربرد و توزیع بالایی را انتظار داشت.
اگر شما قصد اجرای سیستم آبیاری بارانی را در باغ یا زمین زراعی خود  دارید میتوانید با شرکت مهندسین مشاور آب در مجموعه آب برهان تماس بگیرید تا براساس نیاز ها و شرایط شما بهترین سیستم آبیاری را برای شما طراحی و اجر کنند.