بررسی شاخص¬های عملکرد پروژه¬های آبیاری بارانی اجرا شده با یارانه دولتی در دشت ملکان
محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری
فریبرز احمدزاده کلیبر
1
(دانشگاه آزاد تبریز)
شهرام شاه محمدی کلالق
2
(دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز)
سینا فرد مرادی نیا
3
(گروه عمران ،واحد تبریز ،دانشگاه آزاد اسلامی ،تبریز ،ایران)
کلید واژه: آبیاری بارانی, راندمان پتانسیل, راندمان کاربرد, ضریب یکنواختی, دشت ملکان,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: روش های مرسوم آبیاری سنتی پاسخگوی نیازهای روزافزون بشر به آب نبوده و توسعه سیستم¬های آبیاری نوین روز به روز در حال افزایش است بطوری¬که سالانه مبالغ زیادی در کشورها به عنوان یارانه دولتی صرف پروژه¬های آبیاری تحت فشار می¬گردد. لذا ارزیابی مزرعه ای سیستم های آبیاری بارانی برای نمایان کردن نقاط ضعف و ارائه راهکارهای موثر برای بهبود عملکرد آنها از جنبه¬های مختلف ضروری است. هدف از این پژوهش، بررسی شاخص های عملکرد سیستم¬هاي آبیاري بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک اجرا شده با یارانه دولتی در دشت ملکان از حوضه آبریز دریاچه ارومیه در شمال¬غرب ایران است. براي این منظور 7 سیستم آبیاري بارانی با شرایط متفاوت مکانی، الگوی کشت، سال اجرا و نوع و فاصله آبپاش¬ها انتخاب شد. روش پژوهش: به منظور ارزیابی سامانه¬های آبیاری اجرا شده در دشت ملکان تعداد هفت مزرعه از طرح¬های اجرا شده با یارانه دولتی توسط مدیریت آب وخاك سازمان جهادکشاورزی استان آذربایجانشرقی به¬طور تصادفی و با شرایط متفاوت مکانی، الگوی کشت، سال اجرا و نوع و فاصله آبپاش-ها و از بین سیستم¬هايي انتخاب شدند. شاخص¬های ارزیابی فنی شامل راندمان پتانسیل ربع پایین، راندمان کاربرد ربع پایین، ضریب یکنواختی کریستین سن و یکنواختی توزیع بود. جهت ارزیابی سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت یکسری قوطی به قطر 14 و ارتفاع 5/9 سانتی¬متر در فاصله بین سه آبپاش در شبکه مربعی 3*3 متوالی چیده شد، به طوری که آبپاش مورد آزمایش در مرکز شبکه قوطی ها قرار گرفت و قوطی ها در دو طرف این آبپاش تا آبپاش مجاور قرار گرفتند. بعد از گذشت یک و نیم ساعت از کارکرد آبپاش ها بلا¬¬فاصله حجم آب داخل قوطی¬ها با استفاده از استوانه مدرج اندازه¬گیری و یادداشت شد. اندازه¬گیری دبی آبپاش با روش حجمی انجام یافت. جهت ثبت فشار در آبپاش در حال کار، در شیرخودکار بعدی، رایزر با یک فشارسنج نصب و فشار بصورت لحظه ای اندازه گیری شد. فشار حداکثر و حداقـل سیستم با جابجایی رایزر دارای فشارسنج در مزارع و قرائت فشار داخل ایستگاه پمپاژ اندازه¬گیری¬شد. یافته¬ها: تغييرات فشار شبکه آبياري که بايد کمتر از ٢٠ درصد باشد، در هیچکدام از مزارع در محدوده مجاز قرار ندارد با اینکه مزرعه P3 با 22 درصد تغییرات فشار، دارای شرایط بهتری است. انحراف متوسط دبی خروجی آبپاش¬ها از مقدار قید شده در کاتالوگ آنها نیز موید این مطلب است. در حالت کلی هرچه تغييرات فشار زیاد باشد بیانگر اینست که مباني هيدروليکي در طراحي سيستم کمتر رعایت شده، اجرا درست نبوده و يا بهره برداري نامطلوب است. از این لحاظ مزرعه P1 بدترین و P3 بهترین شرایط را دارد. مقادير ضریب یکنواختی کریستیانسن و یکنواختی توزیع آب (CU و DU) در همه بلوک ها بجز P1 کمتر از مقادیر پیشنهادی مریام و کلر (67/0≤≥DU 80/0 و 81/0≤CU≤87/0) می‌باشد. بیشترین مقدار CU و DU مربوط به بلوک P1 بترتیب با 39/82 و 29/73 درصد و کمترین آنها مربوط به بلوک های P4 و P7 به¬ترتیب با 43/55 و 70/39 درصد می‌باشد. مقادیر PELQ و AELQ در همه مزارع با هم برابرند که نشان از ¬آبیاری ناقص قسمتی از اراضی دارد. بیش¬ترین مقدار این شاخص¬ها نیز مربوط به بلوک P1 با مقدار 31/63 درصد و کم¬ترین آن¬ها مربوط به P7 با 66/37 درصد است. نتایج: ارزیابی سامانه¬های آبیاری بارانی دشت ملکان که با یارانه دولتی اجرا شده بودند نشان داد که این سیستم¬ها در وضعیت عملکرد مناسبی قرار ندارند. محاسبات بیانگر مقادیر ارزیابی کمتر از مقادیر توصیه شده در کلیه سامانه¬ها بود. به علت آبیاري ناقص، راندمان واقعی و راندمان پتانسیل کاربرد در همه مزارع برابر بود. یکنواختی توزیع آب پایین منجر شده¬است در بعضی از سیستم¬ها ضمن وجود نفوذ عمقی بالا، کفایت آبیاري نیز پایین باشد. مهم¬ترین دلیل کاهش شاخص های ارزیابی در سه بخش طراحی، اجرا و بهره برداری شامل فشار پایین پمپ¬ها، عمود نبودن رایزر¬ها، وجود نشتی در شیرآلات، استفاده از آبپاش¬های غیرمجاز، خراب و فرسوده و عدم رعایت دور و ساعت آبیاری تشخیص داده شد و راهکارهایی از قبیل اصلاح برنامه آبیاری، تقویت پمپ¬ها و تعمیر و تعویض اتصالات و آبپاش¬های معیوب جهت بهبود عملکرد هر سامانه آبیاری به تفکیک بیان شد تا در موارد مشابه مورد استفاده قرار گیرد.
Introduction: Sums of money are spent annually in countries as government subsidies for pressurized irrigation projects. In these circumstances, field evaluation of implemented systems is necessary to reveal weak points and improve their performance. The purpose of this research is to evaluate the performance indicators of classical fixed sprinkler irrigation systems with mobile sprinklers implemented with government subsidies in the Malekan Plain in the northwest of Iran. Seven sprinkler irrigation systems with different conditions in terms of location, crop pattern, implementation year and type and distance of sprinklers were selected. Methods: To evaluate the irrigation systems implemented in Malekan Plain, seven farms equipped with classical fixed sprinkler irrigation systems from the list of projects implemented with government subsidy in East Azerbaijan province were selected with different conditions in terms of location, crop pattern, year of implementation, and the model and layout of sprinklers with areas of 1 to 4.4 hectares. Performance evaluation indices included potential efficiency of lower quartile, actual efficiency of lower quartile, Christiansen uniformity coefficient and distribution uniformity. The Sprinkler irrigation model was performed by the single sprinkler on a lateral tube method, and the experiments were done according to ISO15886-3: 2021 standard. To evaluate the fixed sprinkler irrigation system, 14 cm diameter and 9.5 cm tall catch-cans were arranged in the distance between three risers in a 3x3m square grid. After one and a half hours of sprinkler operation, immediately the volume of water inside the cans was measured and recorded using a graduated cylinder. The measurement of the sprinkler flow rate was measured by volumetrically using a 20-liter graduated carboy, two pieces of hose with slightly larger diameters than the sprinkler nozzles, 2 meters long, and a stopwatch. To record the pressure in the working sprinkler, the riser was installed with a pressure gauge in the next automatic valve, and the pressure was measured instantly. Results: The pressure changes of the irrigation network, which should be less than 20%, are not in the allowed range in any of the farms, although the P3 farm has better conditions with 22% pressure changes. Deviation of the average output flow rate of the sprinklers from the value specified in their catalog also confirms this. In general, high pressure changes indicate that the hydraulic principles in the system design are less respected, the implementation is not correct, or the operation is unfavorable. In this sense, P1 has the worst conditions and P3 has the best conditions. The values of Christiansen's uniformity coefficient and distribution uniformity (CU and DU) in all farms except P1 are lower than the values suggested by Merriam and Keller (0.67 ≤DU ≤ 0.80 and 0.81≤ CU ≤ 0.87). The highest amount of CU and DU is related to P1 with 82.39% and 73.29%, respectively, and the lowest is related to P4 and P7 with 55.43% and 39.70%, respectively. The values of PELQ and AELQ are equal in all fields, which indicates incomplete irrigation of part of the field. The highest value of these indicators is related to P1 with 63.31% and the lowest value is related to P7 with 37.66%. Conclusion: The results of the evaluation of the sprinkler irrigation systems of Malekan Plain, which were implemented with government subsidies, showed that these systems are not in a properly functioning state. The calculations showed that the evaluation values were lower than the recommended values in all systems. The low uniformity of water distribution has led to low irrigation efficiency in some systems along with high deep penetration. Important reasons for reducing the evaluation indices was detected in the three parts of design, implementation and operation includes low pressure of pumps, non-verticality of risers, leakage in valves, use of unauthorized, damaged and worn sprinklers and disobedience of designed Irrigation period and time. Finally, solutions were separately stated to improve the operation of each farm so that they can be used in similar cases.
Abshiro, F.K. & Singh P. (2018). Performance Evaluation of Infield Sprinkler Irrigation System under Existing Condition in Beles Sugar Development Project, Ethiopia. Irrigation and Drainage Systems Engineering, 7(2): 1-6. doi: 10.4172/2168-9768.1000213
Ahaneku, I. E. (2010). Performance evaluation of portable sprinkler irrigation system in Ilorin, Nigeria. Indian Journal of Science and Technology, 3(8): 853-857.
Bavi, A., Kashkuli, H.A., Broomand, S., Naseri, A. & Albaji, M. (2009). Evaporation losses from sprinkler irrigation systems under various operating conditions. Journal of Applied Sciences, 9(3): 597-600.
Cavero, J., E.T. Medina, M. Puig, & A. Martinez-Cob. (2018). Sprinkler Irrigation Frequency Affects Maize Yield Depending on Irrigation Time. Agronomy Journal. 110(5): 1862-1873.
Chan C.S. (2006). Evaluation of irrigation system for Asparagus production. 7th International Micro Irrigation Congress. Malaysia. 4 p.
Dechmi, F., Playan, E., Faci, J.M., Tejero, M. & Bercero, A. (2003). Analysis of an irrigation district in northeastern Spain, II. Irrigation evaluation, simulation and scheduling. Agri. Water Management, 61: 93–109.
Dogan, E., Kirnak, H. & Dogan, Z. (2008). Effect of varying the distance of collectors below a sprinkler head and travel speed on measurements of mean water depth and uniformity for a linear move irrigation sprinkler system. Biosystems Engineering. 99: 190 – 195.
El-Bast, A.M.A., Kassem, M.A. & Abuarab, M.E. (2016). Characterization of water application uniformity, runoff and wind drift evaporation losses under center pivot irrigation system. Misr journal of agricultural engineering. 33 (3): 821 - 848
Faryabi, A., Maroufpoor, E., Ghamarnia, H. & Moshrefi, G.Y. (2020). Comparison of classical sprinkler and wheel move irrigation systems in dehgolan plain, north-west iran. Irrigation and Drainage. 69: 352–362.
Kahlown, M.A., Raoof, A., Zubair, M. & Kemper, W.D. (2007). Water use efficiency and economic feasibility of growing rice and wheat with sprinkler irrigation in the Indus Basin of Pakistan. Agricultural Water Management. 87, 292–298.
Kariem, A.G., Maitham H.S. & Sahar S.K. (2021). Field Assessment of Sprinkler Irrigation Performance in Iraq. Indian Journal of Ecology 48 Special Issue. 17: 341-346.
Lemeister, C., Pochop L., Kerr G., Wulff Sh.S. & Drew J. (2007). Evaluating the “Catch-Can” test for measuring lawn sprinkler application rates. Journal of the American Water Resources Association, (43)4: 938–946.
Li Y. Bai G. & Yan H. (2015). Development and validation of a modified model to simulate the sprinkler water distribution. Computers and Electronics in Agriculture. 111: 38-47.
Li, J. & Rao, M. (2003). Field evaluation of crop yield as affected by nonuniformity of sprinkler- applied water and fertilizers. Agric. Water Manag. 59: 1–13.
Lorenzini, G. & De Wrachien, D. (2005). Performance assessment of sprinkler irrigation systems: A new indicator for spray evaporation losses. Irrigation and Drainage. 54: 295-305.
Maroufpoor, S., Maroufpoor, E. & Khaledi, M. (2019). Effect of farmers’ management on movable sprinkler solid-set systems. Agricultural Water Management, 223, 105691.
Maroufpoor, S., Shiri, J. & Maroufpoor, E. (2019). Modeling the sprinkler water distribution uniformity by data-driven methods based on effective variables. Agricultural Water Management 215 (2019) 63–73.
Merriam, J.L. & Keller, J. (1978). Farm irrigation system evaluation: A guide for management. Dept of Agric. and Irrigation. Eng. Utah State Univ. Logan, Utah States. 285P.
Montazar, A. & Sadeghi, M. (2008). Effects of applied water and sprinkler uniformity on alfalfa growth and hay yield. Agricultural Water Management. 95, 1279–1287.
Montazar, A. & Moridnejad, M. (2008). Influence of wind and bed slope on water and soil moisture distribution in solid-set sprinkler systems. Irrigation and Drainage, 57: 175–185.
Ngasoh, F.G., Anyadike, C.C.,. Mbajiorgu, C.C & Usman, M.N. (2018). Performance evaluation of sprinkler irrigation system at Mambilla Beverage limited, Kakara-Gembu, Taraba state-Nigeria.Nigerian Journal of Technology. 37(1): 268-274.
Playan, E., Salvador, R., Faci, J.M. Zapata, N. Martinez-Cob, A. & Sanchez, I. (2005). Day and night wind drift and evaporation losses in sprinkler solid-sets and moving laterals. Journal of Agricultural Water Management. 76: 139-159.
Rather, N.R. & Baba, M.A. (2018). Performance Evaluation of Sprinkler Irrigation System in Ganderbal District J&K State, British Journal of Applied Science & Technology, 25(5): 1-7.
Shakerkhatibi, M. Mosaferi, M., Asghari Jafarabadi, M., Lotfi, E. & Belvasi, M. (2014). Pesticides Residue in Drinking Groundwater Resources of Rural Areas in the Northwest of Iran. Health Promot Perspect; 4(2):195-205
Stambouli, T., Martinez, A., Faci, J., Howell, T. & Zapata, N.(2013). Sprinkler evaporation losses in alfalfa during solid-set sprinkler irrigation in semiarid areas. Irrigation Science. Vol. 31: 1075-1089.
Tarjuelo, J.M., Montero, J., Honrubia, F.T., Ortiz, J.J. & Ortega, J.F. (1999). Analysis of uniformity of sprinkle irrigation in a semi-arid area. Agricultural Water Management, 40(2-3): 315-331.
Topak. R., Suheri, S., Ciftci, N. & Acar B. (2005). Performance evaluation of sprinkler irrigation in a semi-arid earea. Pakistan Journal of Biological Sciences, 8(1): 97-103.
Zapata, N., Playan, E., Martinez-Cob, A., Sanchez, I., Faci, J.M. & Lecina, S. (2007). From on-farm solid-set sprinkler irrigation design to collective irrigation network design in windy areas. Agricultural Water Management, 87: 187-199.
