بررسی راهکارهای مختلف کاهش مصرف انرژی در شبکه آبیاری صالح‌آباد

الموضوعات :

علیرضا سلطانی ¹ , حمزه علی علیزاده ² , جعفر مامی زاده ³ , جواد سروریان ⁴

1 - دانش‌آموخته، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
2 - استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
3 - دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
4 - استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.

تاريخ الإرسال : 11 الأربعاء , جمادى الثانية, 1444 تاريخ التأكيد : 27 السبت , رجب, 1444 تاريخ الإصدار : 01 الجمعة , شوال, 1444

الکلمات المفتاحية: ناحیه‌بندی, ایستگاه پمپاژ اولیه, ایستگاه پمپاژ ثانویه, انرژی, صالح آباد,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: اﻣﺮوزه واﺑﺴﺘﮕﯽ ﺑﯿﻦ ﻣﺼرف اﻧﺮژی با مصرف آب به یکی از موضوعات مهم شبکه‌های آبیاری تحت‌فشار تبدیل شده است. به ﻃـﻮری که ﻫﻢراﺳﺘﺎ ﺑﺎ ﻣﺴﺎﺋﻞ و ﻣﺸﮑﻼت ﮐﻤﺒﻮد آب، افزایش هزینه‌های انرژی مصرفی در بخش کشاورزی به یک چالش مهم تبدیل شده است. هدف از این پژوهش بررسی راهکارهای مختلف کاهش مصرف انرژی در شبکه ی آبیاری تحت فشار صالح آباد می باشد.روش پژوهش: برای این منظور ابتدا تغییرات جزئی اثرگذار بر مصرف انرژی شامل تغییر قطر لوله آبده مورد ارزیابی قرار گرفت. در این سطح، سناریوهای مورد ارزیابی شامل دو قطر لوله آبده (لترال) 63 و 75 میلی متر می‌باشد. تحلیل هیدرولیکی شبکه آبیاری با استفاده از نرم‌افزارWaterGems و مصرف انرژی در ایستگاه‌های پمپاژ مختلف محاسبه شد. در سطح دوم ارزیابی‌ها، با تغییرات اساسی در شبکه شامل بخش بندی شبکه، کنترل نقاط بحرانی، استفاده از استراتژی های ممیزی انرژی و مدیریت ایستگاه های پمپاژ چهار سناریو برای کاهش مصرف انرژی در شبکه ی آبیاری تعریف شد. سناریوها عبارت بودند از: سناریو یک ناحیه‌بندی شبکه با لحاظ حفظ کانال تغذیه کننده اصلی شبکه، سناریو دوم ناحیه‌بندی شبکه با لحاظ تغییر کانال اصلی به لوله، سناریوی سوم اجرای یک خط اصلی جدید برای اراضی ثقلی و سناریو چهار حذف پمپاژ ثانویه با تغییر رقوم مخزن و تقویت پمپاژ اصلی. در سناریوهای اول تا سوم بخشی از شبکه آبیاری که قابلیت آبیاری بارانی بدون نیاز به ایستگاه پمپاژ ثانویه را دار می‌باشد، مشخص و در ادامه با تغییر نوع یا تعداد پمپ-های ایستگاه های پمپاژ ثانویه برای تأمین دبی و هد مورد نیاز اراضی بالادست، میزان صرفه‌جویی در هر سناریو محاسبه گردید.یافته‌ها: نتایج نشان داد که با توجه به شرایط توپوگرافی شبکه، تغییر قطر لترال‌ها تاثیری بر صرفه‌جویی در مصرف انرژی نداشت. همچنین نتایج نشان داد که با ناحیه‌بندی شبکه آبیاری و اعمال سناریوهای یک، دو و سه سطح اراضی آبیاری شده بدون نیاز به ایستگاه پمپاژ ثانویه به ترتیب 8/610، 5/1591 و8/1621 هکتار و میزان صرفه‌جویی در انرژی مصرفی پمپاژ ثانویه به ترتیب 6/14، 1/46 و 4/47 درصد و در کل شبکه به ترتیب 9/3، 4/12 و 7/12 درصد بود. در سناریو چهارم به بهینه‌سازی ایستگاه پمپاژ اولیه پرداخته شد و مشخص گردید که با تغییر پمپ های ایستگاه پمپاژ اولیه امکان حذف تمام ایستگاه های پمپاژ ثانویه وجود داشت. سطح اراضی آبیاری شده بدون نیاز به ایستگاه پمپاژ ثانویه 2820 هکتار و میزان صرفه‌جویی در انرژی مصرفی کل شبکه در این سناریو 46/8 درصد بود.نتایج: نتایج این مطالعه نشان داد که تغییر قطر لوله آبده تاثیر معنی‌داری بر مصرف انرژی شبکه ندارد. همچنین نتایج نشان داد که با ناحیه‌بندی و ایجاد تغییر در خط لوله آبرسان شبکه می‌توان 3121 مگاوات ساعت در مصرف انرژی سالانه شبکه صرفه‌جویی نمود. بنابراین پیشنهاد می‌شود در طراحی شبکه‌های آبیاری و زهکشی ناحیه‌بندی شبکه بر اساس فشار ورودی آبگیرها و استفاده از نیروی ثقل به عنوان یک راهکار تاثیرگذار در کاهش مصرف انرژی مد نظر قرار گیرد.

المصادر:

Abadia, R., Rocamora, C., & Vera, J. (2012). Energy efficiency in irrigation distribution networks II: Applications. Biosystems engineering,111 (4):398-411.

Alaei, H., & Behzadmehr, A. (2014, August 8 -26). Modeling and analysis of water network, the aim of reducing energy consumption [Conference presentation].10th International Energy Conference, Tehran, Iran. [In Persian]

Carrillo- Cobo, M.T., Poyato, E.C., Montesinos, P., & Diaz, J.R. (2014). New model for sustainable management of pressurized irrigation networks. Application to Bembezar MD irrigation district (Spain). Science of the Total Environment, 473:1-8.

Carrillo Cobo, M.T., Rodriguez Diaz, J.A., Montesinos, P., Lopez Luque, R., & Camacho Poyato, E. (2011). Low energy consumption seasonal calendar for sectoring operation in pressurized irrigation networks. Irrigation Science, 29 (2): 157–169.

Corominas, J. (2010). Agua y energia en el riego en la epoca de la sostenibilidad. Ingenieria del Agua, 17 (3): 219–233.

Fernandez Garcia, I., Gonzalez Perea, R., Moreno, M.A., Montesinos, P., Camacho Poyato, E. & Rodriguez Diaz, J.A. (2017). Semi-arranged demand as an energy saving measure for pressurized irrigation networks. Agricultural Water Management, 193: 29-22.

Fernandez Garcia, I., Montesinos, P., Camacho Poyato, E., & Rodriguez Diaz, J.A. (2016). Energy cost optimization in pressurized irrigation networks. Irrig. Sci, 34: 1–13.

Fernandez Garcia, I., Montesinos, P., Poyato, EC., & Rodriguez Diaz, J.A. (2014a). Methodology for detecting critical points in pressurized irrigation networks with multiple water supply points. Water resources management, 28(4):1095-1109.

Fernandez Garcia, I., Moreno, M.A., & Rodriguez Diaz, J.A. (2014b). Optimum pumping station management for irrigation networks sectoring: case of Bembezar MI (Spain). Agricultural Water Management, 144:150-158.

Garcia-Prats, A., & Guillem-Pico, S. (2016). Adaptation of pressurized irrigation networks to new strategies of irrigation management: Energy implications of low discharge and pulsed irrigation. Agricultural Water Management, 169: 52-60.

Khadra, R., Lamaddalena, N., & Inoubli, N. (2013). Optimization of on demand pressurized irrigation networks and on-farm constraints. Procedia Environmental Sciences, 942-954.

Lamaddalena, N. and Khila, S. (2012). Energy saving with variable speed pumps in on demand irrigation systems. Irrigation Science, 30:157–166.

Lima, F.A., Martinez-Romero, A., Tarjuelo, J.M., & Corcoles, J.I. (2018). Model for management of an on-demand irrigation network based on irrigation scheduling of crops to minimize energy use (Part I): Model Development, 210: 58-49.

Nazari, B., Liaghat, A. M., Parsinezad, M., Bahmanpouri, S., & Alizadeh, H. A. (2016). Study of the Theoretical Basis and the Factors Affecting Energy Consumption in Pressurized Irrigation Systems in Qazvin Province.  Journal of Water Research in Agriculture, 30(2): 261-271. [In Persian]

Rodriguez Diaz, J.A., Montesinos, P., & Camacho Poyato, E. (2012). Detecting critical points in on-demand irrigation pressurized networks—a new methodology. Water Resource Management, 26(6):1693–1713.