امروزه روش‌های نوین آبیاری به‌ویژه آبیاری قطره‌ای به علت بازده بیشتر و صرفه‌جویی قابل ملاحظه در مصرف آب در حال گسترش و استفاده در اکثر مناطق به خصوص در مناطق کم آب و یا دارای آب‌های بی‌کیفیت است. از طرفی در مزارع شیب‌دار آبیاری قطره‌ای از نظر اقتصادی تنها روشی است که می‌توان از بهره برد.
در این میان به منظور این‌که بتوان از حداکثر ظرفیت بازدهی آبیاری قطره‌ای استفاده کرد، باید خصوصیات و عوامل مؤثر در خیس شدگی با کمک این شیوه را شناخت و تخمین زد که در ادامه ر ادامه با شرکت توسن صنعت آپادانا تولیدکننده و ارائه کننده انواع لوله های پلی اتیلن ، لوله آبیاری ، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید تا با این عوامل بیشتر آشنا شویم.
نقش پیاز رطوبتی در آبیاری قطره‌ای
در هنگام طراحی آبیاری قطره‌ای از پیاز رطوبتی به عنوان اصلی‌ترین عامل در خیس شدگی خاک همواره نام‌برده می‌شود. پیاز یا جبهه رطوبتی در واقع الگوی خیس شدن پروفیل خاک به وسیله منبعی نقطه‌ای بوده که تعیین و اندازه‌گیری اصولی آن نقش به سزایی در طراحی این روش آبیاری ایفا می‌نماید.
پارامتر مؤثر در شکل پیاز رطوبتی
برای تعیین و اندازه‌گیری صحیح جبهه یا پیاز رطوبتی، عوامل مختلفی دخیل هستند که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر است:
– شیب زمین
– بافت خاک
– لایه‌بندی خاک
– ساختار خاک
– دبی قطره‌چکان
– رطوبت اولیه خاک
– و …
چگونگی تخمین ابعاد جهت خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای
برای به دست آوردن تخمین مناسبی از ابعاد خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای بررسی‌های وسیعی صورت گرفته و معادله‌های مختلفی عنوان شده است که ابتدا به برخی از آن‌ها اشاره و سپس حاصل نتایج این بررسی‌ها را بیان می‌کنیم.
بررسی‌های انجام شده برای تخمین ابعاد خیس شدگی خاک در زمین‌های مسطح
یکی از بررسی‌ها حل معادله ریچارد توسط فیلیپ بود که توانست یک سری رابطه‌های تحلیلی برای ابعاد خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای ارائه دهد.
چوو نیز رابطه‌ای را با کمک مدل سه‌بعدی گرین آمپت و دبی ثابت که مساوی است با متوسط نفوذپذیری خاک به دست آورد. در این رابطه قطر و عمق خیس شدگی خاک تابعی از شعاع خیس شده، شعاع ناحیه اشباع در سطح و نیز زمان نفوذ عنوان شده است.
در سال ۱۹۹۶ زور یک شکل هندسی در ریاضی را برای انطباق حجم خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای در یک زمین مسطح ارائه کرد. وی عنوان کرد که پس از ۲۴ ساعت حجم خاک خیس شده در زیر قطره‌چکان حاصل از آبیاری قطره‌ای مساوی است با حجم حاصله از دَوَران بیضی سر بریده حول قطر بزرگ (عمق خاک خیس شده حاصل از حجم آب) آن بوده و معادله‌ای بر اساس این حجم بیضی شکل به دست آورد.
در سال ۱۳۸۳، چیت ساز و سپاس خواه با استفاده از آنالیز سه بعدی گرین آمپت، ابعاد خیس شدگی خاک را در آبیاری قطره‌ای برای ۶ نوع خاک محاسبه کردند. طی بررسی‌ها آن‌ها، این ابعاد تابعی از هوایت هیدرولیکی اشباع، اختلاف رطوبت در خاک و زمان و دبی قطره‌چکان است. آن‌ها جهت شبیه‌سازی قسمت خیس شده خاک مدل کُره سر بریده را به کار بردند.
بررسی‌های فلچر و ویلسون در سال ۱۹۹۳ به این نتیجه رسیدند که شکل و اندازه پیاز رطوبتی بیشتر تحت تأثیر حجم آب است تا این‌که تابعی از دبی قطره‌چکان باشد.
بررسی‌های صورت گرفته جهت تخمین ابعاد خیس شدگی خاک در اراضی شیب‌دار
هر چند تحقیقات زیادی در مورد ابعاد خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای بر روی زمین‌های شیب‌دار انجام نشده، اما در سال ۲۰۰۳ توربون و همکاران بیان کردند که چنانچه آب رو به بالا حرکت کند سبب کاهش قطر و عمق خیس شدگی در پیاز رطوبتی می‌گردد.
در بررسی دیگر هوور در سال ۱۹۸۵ عنوان کرد که در زمین‌های شیب‌دار ابعاد خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای بدین صورت است که با افزایش شیب، مؤلفه عمودی کاهش می‌یابد و مؤلفه افقی که به شکل سطحی یا زیرسطحی بوده، بیشتر خیس می‌شود.
فیلیپ و نایت نیز در سال ۱۹۹۷، برای اراضی شیب‌دار با جریان پایدار روابط تحلیل را بیان نمودند. آن‌ها در این روابط که برای منبع نقطه‌ای در سطح و یا زیر سطح خاک است، گسترش رطوبت را هم جهت با نیروی ثقل فرض کرده‌اند.
شریف بیان‌الحق در سال ۱۳۷۶، تحقیقی را بر روی ۴ نوع بافت خاک با شیب‌های مختلف صفر، ۵، ۲ و ۱۰ درصد با دبی‌های ۴، ۸ و ۱۲ لیتر در ساعت انجام داد تا انحراف قسمت خیس شدگی خاک بر اساس شیب را اندازه‌گیری نماید. وی اثر بافت بر عمق و قطر خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای را نیز بررسی کرد.
در سال ۱۳۸۵، موسوی و تیشه زن ابعاد پیاز رطوبتی با منبع نقطه‌ای را در خاک‌های زمین‌های شیب‌دار مورد بررسی قرار دادند.
نتایج بررسی‌ها درباره عوامل مؤثر در شکل خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای
با جمع‌بندی نتایج بررسی‌های محققان در مورد ابعاد خیس شدگی خاک زیر قطره‌چکان‌ها در روش آبیاری قطره‌ای می‌توان دریافت که عوامل زیر در این باره دخیل هستند:
– شیب زمین
با توجه به این‌که مکش خاک، سبب گسترش ابعاد خیس شدگی در بالا و پایین قطره‌چکان‌ها در آبیاری قطره‌ای می‌گردد، اما به دلیل نیروی ثقل، ابعاد خیس شدگی با افزایش شیب در بالای قطره‌چکان کمتر و در پایین بیشتر می‌شود.
– زمان آبیاری
بررسی‌های مختلف نشان داد که با افزایش زمان آبیاری، روند گسترش ابعاد خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای کمتر می‌شود که آن هم به دلیل کاهش شیب هیدرولیکی است.
– دبی قطره‌چکان
هر چه دبی قطره‌چکان افزایش یابد، ابعاد خیس شدگی خاک در آبیاری قطره‌ای نیز بیشتر می‌گردد که بررسی‌ها نشان داد این افزایش پیاز رطوبتی در جهت شیب زمین زراعی است.
تأثیر دبی قطره‌چکان و زمان آبیاری با شیب ثابت و حجم آب کاربردی یکسان در خیس شدگی خاک زیر قطره‌چکان
چنانچه حجم آب به کار رفته یک اندازه باشد، هر چه دبی قطره‌چکان بیشتر شود، آب کمتر نفوذ کرده و خیس شدگی خاک گسترش بیشتری می‌یابد. لذا در این صورت، این ابعاد افزایش افقی با عمق کمتری پیدا می‌نماید.
