الري السيحي الموجي ( النبضي ) او الري المفاجئ Surge or Pulse Irrigation
الدكتور المهندس كنعان عبد الجبار أبو كلل _ مهندس استشاري
عضو لجنة الزراعة والري ، المنتدى العراقي للنخب والكفاءات
المقدمة :
يعرف على انه اضافة الماء إلى سطح التربة سيحا بشكل متقطع عبر سلسلة من الفتح والغلق بفواصل زمنية متساوية او مختلفة ويكون التدفق مفاجئ .
يقترح الري النبضي كأسلوب ري يحقق معدل اعطاء الماء منخفضا نسبيا اثناء استخدام جهاز ري بمعدل اعطاء ري اعلى . يتكون الري النبضي الكامل من سلسلة من دورات وقت الري حيث تشمل كل دورة على مرحلتين : مرحلة التشغيل تليها مرحلة الراحة او عدم التشغيل . تعرف متغيرات نمط النبض , ووقت الري الحقيقي , ووقت الراحة والوقت الإجمالي لنبضة واحدة كدالة لمحددات الري ,وعدد الدورات في ري نبضي واحد والتي ستكون في العام في حدود 5 -10 دورات . وفقا للمبادئ والإجراءات المقترحة , يتم تحديد الخطوات المطلوبة لتصميم الري النبضي .
يعمل الري المفاجئ او التدفق المفاجئ على اعطاء المياه بشكل متقطع على أخدود ( Furrows ) الري . التدفق المستمر لكامل وقت الري هو العملية العادية لإعطاء المياه . تمت دراسة الري المفاجئ اولا كطريقة لتقليل كمية الجريان السطحي الذي يحدث اثناء الري .حيث اكتشف ان الماء ينتقل الى نهاية الحقل بسرعة اكبر عند استخدامه بشكل متقطع اكثر من استخدامها بشكل مستمر .ان الري بالتدفق المفاجئ بأخاديد هو الغاية منه تحسين الري بالأخاديد وزيادة كفاءتها وتقليل الترشيح العميق .
تم تطوير الري بالتدفق المفاجئ لأول مرة في عام 1970 , وهو تقنية ري لديها القدرة على زيادة كفاءة الري بالأخاديد ( Furrows) الى المستوى الذي يلاحظ عادة مع الري بالتنقيط والرش , كما انه يفتح امكانية أتمتة الري بالأخاديد .وبإدخال الري بالتدفق المفاجئ ايضا انه يمكن ري ضعف مساحة الأرض بنفس حجم المياه , وفي نفس الوقت اذا قمت بتضمين صمام تصاعد المفاجئ في النظام .
يوفر الري المفاجئ للمزارعين الذين يستخدمون الري بالأخاديد فرصة للري بشكل اكثر فعالية . من خلال تقليل معدلات التسرب , يسمح الري المفاجئ بإعطاء اقل تصريف التي تحسن اداء الري بالإضافة الى ذلك , يقلل الترشح العميق ومن احتمالية الترشح الكيمياوي الى المياه الجوفية يمكن ان يساعد الري المفاجئ في تقليل الجريان السطحي ويمكن ان يساعد في تحسين ادارة العمل , تكون تأثيرات الري المفاجئ اكثر انتشارا اثناء الري الأول عندما يكون معدل امتصاص التربة مرتفعا . على الرغم من انخفاض معدلات الاستيعاب مع تقدم الموسم , تستمر مزايا الزيادة في القدرة لإدارة المياه عن طريق الحفاظ على المياه في الحقل وتقليل كمية الجريان السطحي التي تغادر الحقل .
معدات الري النبضي :
ان من اهم مكونات معدات الري الموجي او النبضي ما يلي :
الصمام الموجي او النبضي surge valves :
يتم حاليا تسويق نوعين رئيسيين لاتجاه التدفق المتناوب , صمام المثانة يعمل بالماء او الهواء او الماء او الصمام الميكانيكي الذي بعمل بالكهرباء .
يتم تشغيل صمام المثانة الذي يعمل بالماء عن طريق الضغط الهيدروليكي من خط امداد انابيب المياه . تقوم وحدة التحكم بتبديل ضغط الماء الى كل من المثانة الموجودة داخل الصمام . عندما تتعرض احدى المثانة لضغط الماء , يتم نفخها وتغلق تدفق الماء الى هذا الجانب , ويتم فتح المثانة المقابلة في الغلاف الجوي ويتم تفريغها ,مما يسمح للماء بالتدفق من خلال هذا الجانب .
هناك تكوينات مختلفة للصمامات الميكانيكية من نوع ( الفراشة butterfly) , وهناك صمامات احادية القرص تعمل على تحويل التدفق اما يمينا او يسارا وصمامات قرصية مزدوجة تفتح وتغلق بالتناوب لتحويل التدفق اما يمينا او يسارا .ويتم تشغيلها بواسطة بطاريات التخزين او مضخات الهواء او الخلايا الشمسية مع حزمة بطاريات داخلية .هناك ايضا صمامات ميكانيكية اخرى . بما في ذلك الأنواع التي تعمل بالماء . كما تم تطوير صمام واحد للاستخدام الخاص في حالات مثل التشغيل عبر طريق مزرعة اوعبر صفوف الدوران .
وحدات التحكم Controllers :
معظم وحدات التحكم الكترونية , اما الأحدث فهي قابلة للبرمجة بحيث يمكن برمجة وقت مختلف . وهذا ضروري لتكون قادرة على تغيير الوقت المحدد تلقائيا للتخفيض . الحد الأدنى للقدرة الموصى بها هو مؤقت مرحلتين .هناك ايضا وحدات تحكم متوفرة تحتوي على برامج مدمجة لتحديد المتغير في الأوقات . يتم تشغيل بعضها بواسطة بطاريات تخزين كهربائية والبعض الأخر يستخدم الخلايا الشمسية مع بطارية احتياطية داخلية . من المهم ان تكون وحدات التحكم محمية ( محكمة الغلق ) من الغبار والرطوبة أيضا . يجب ان يتم التحقق من وقت الخدمة قبل اختيار وشراء جهاز التحكم في زيادة التيار .
فوائد الري الموجي :
- يتقدم الماء المتدفق الى نهاية الحقل بزمن اقل مقارنة بالري المستمر وبنفس التصريف مع حجم اقل من الماء .
- خفض الخسائر من خلال تحسين كفاءة التطبيق والإدارة الآلية الصحيحة .
- متطلبات العمل منخفضة وبالتالي تقليل التكلفة الاقتصادية .
كيف يمكن ان يساعد الري بالتدفق المفاجئ ( الري النبضي ) ؟
نظرا لتغذية المياه بشكل مستمر في نظام الري العادي , تظل التربة رطبة ومبللة , مما يزيد من ظهور الترشيح العميق , ليس فقط في نهاية التدفق الداخلي للحقل , ولكن في كل مكان . يمكن ان يؤدي ذلك الى تلقي النباتات الكثير من الماء وقد يؤدي الى تعفن الجذور , كما يمكن ان يؤدي الترشيح العميق الى زيادة الملوحة في التربة .
يمكن ان يؤدي قطع امداد المياه لمدة ساعة / ساعة ايقاف نوع من الأساس الى انخفاض كبير في الترشيح العميق , وهو المكان الذي يظهر فيه تدفق التدفق المفاجئ للري .
يمكن ان يكون لإدخال الري بالتدفق المفاجئ تأثير ايجابي على غالبية انواع التربة . على سبيل المثال , يمكنه : زيادة معدل التدفق الذي يتقدم عنده الماء على طول الأخدود ,ويقلل من احتمالية حدوث الترشيح العميق والتسبب في الضرر ,تسهيل ترطيب جبهة الماء حتى اسفل الأخدود , ويحدث عمقا اكثر متساويا لتغلل الماء في التربة .
تؤدي جميع الظروف المذكورة اعلاه الى كفاءات تساعد على تقليل كمية مياه الري اللازمة , ويحدث هذا لأنه , خلال المراحل الواحدة / غير المتكررة من الري بالتدفق المفاجئ ,يتم منح التربة السطحية للتماسك والانغلاق ( الختم ) .هذا يعني ان نوبة الري التالية يمكن توزيعها بشكل متساو على طول الأخدود الكامل . في احدى الدراسات , قلل هذا كمية المياه المطلوبة بنسبة 24% , بينما في دراسة اخرى , قلل من الكمية بنسبة 51% .
الري بالتنقيط النبضي ( Pulse drip irrigation ) :
هي تقنية ري تجريبية تستخدم بشكل اساسي مع الري بالتنقيط , والحفاظ على مستو عال من من رطوبة التربة لإنبات البذور هو احد اسباب استخدام هذه التقنية .
يمكن جعل معظم انظمة الري بالتنقيط التقليدية تعمل على النبض ( pulse ) باستخدام مؤقت لتقليل مدة الري وزيادة وتيرة الري . تم تطوير بعض الأنظمة الأحدث التي تستخدم خزانات مضغوطة . عندما يصل الضغط في الخزان الى مستوى ضغط محدد مسبقا , يفتح الصمام الموجود في الخزان ويتم تفريغ جزء من السائل الموجود بداخل الخزان بقوة . اثناء تفريغ السائل , ينخفض الضغط داخل الخزان , وعندما يصل انخفاض ضغط الماء الى مستوى محدد مسبقا , يغلق الصمام لاستئناف مرحلة الدفع ( التكنيس ) . ستستمر دورة الشحن والتفريغ طالما ان معدل التدفق يدخل من خلال المدخل اقل من معدل الطرد الذي يمر عبر المنافذ اثناء فتح الصمام . يتم وضع جهاز يسمى وحدة التحكم في التدفق بالتنقيط في المدخل لهذا الغرض لتنظيم التدفق الى المدخل . اذا تم تصميمه وتشغيله بصورة صحيحة ., فقد يتم ترك نظام نبضي منخفض التدفق يعمل بشكل مستمر لفترة من الوقت دون الأفراط في الري , وقد تم الاستشهاد بتطبيقات الري المستمرة والمتكررة كطريقة واحدة لتقليل الطلب على المياه . وتدل المصادر بان فوائد الري الصغير المتكرر هي احدى تطبيقات الحد من اجهاد المياه على النباتات .
مزايا الري بالتنقيط النبضي :
الري بالتنقيط النبضي له المزايا التالية :
- اقل جريان سطحي في التربة الثقيلة .
- ترشح اقل او فقدان الماء في الترب الرملية .
- يمكن استخدام المياه بكفاءة اكبر في التربة الضحلة وفي المناطق الجبلية .
- يمكن ان يوفر التشغيل المتقطع للرشاشات ومضببات التبريد التبخيري للتحكم في درجة الحرارة .
- قد يتقلص حجم حاويات الزراعة في البيوت المحمية بسبب معدلات التصريف المنخفضة للغاية .
- الجريان المنخفض الداخل قد يخفض من تكاليف النظام بسبب استعمال انابيب اصغر و تحتاج طاقة ضخ اقل .
مساوئ الري بالتنقيط النبضي :
- التكلفة الإضافية لشراء وصيانة نظام التنقيط النبضي لنظام الري الموجود مسبقا .
- يتطلب النظام ضغط ماء لا يقل عن 170 كيلو باسكال ( 25 رطل/ بوصة مربعة ) ليعمل بكفاءة .
- الحفاظ على سلامة امدادات المياه المضغوطة امر بالغ الأهمية , حيث يمكن ان تؤدي حالات التسرب في الأنابيب الى تكاليف كبيرة بسبب طول فترات الري .
- هناك حاجة الى ايلاء اهتمام وثيق لدورات الري لتجنب تراكم الملح في التربة ,حيث يمكن ان يترك الري الخفيف بقايا الملح خلفه حيث يتبخر الماء ويترك القليل من الرطوبة المضافة للتربة .
- يوصى بتركيب اجهزة اضافية لمنع التسرب او صمامات الفحص في كل نقطة توزيع ري على طول النظام لضمان التوزيع المتساوي للمياه . اذا سمح للخطوط للتصريف بين النبضات , فأن معظم الماء سوف يتدفق بشكل تفضيلي الى تلك الموجودة في بداية خط الطاقة .
المفاهيم المرتبطة بهذا الأسلوب من الري :
- زمن الدورة ( Cycle Time ) : هو مجموع الزمن اللازم لإتمام دورة الفتح والغلق وقد يكون هذا الزمن ثابتا او تصاعديا .
- نسبة الدورة ( Cycle Ratio) : زمن الفتح مقسوما على زمن الدورة وقيمتها ترتبط بنسجة التربة لإتمام عملية الأنسحار .
- النسبة الحجمية ( Volume Ratio ) : هي حاصل قسمة كمية مياه الري المضافة بأسلوب الري الموجي على كمية مياه الري المضافة بأسلوب الري المستمر .
- زمن نسبة الدورة ( Cycle ratio time , CRT ) : وهو تعبير عن علاقة زمن الدورة بنسبتها , وهو مفهوم يستعمل كدالة للغيض .
- طور التقدم ( Advance Phase ) : مجموع ازمان مراحل تقدم الموجات المتتالية حتى يصل الماء الى نهاية الحقل .
- طور التراجع ( Cutback Phase ) : الطور الذي يلي طور التقدم اذ ينخفض فيه معدل الجريان الى ما يقرب من معدل الغيض “
الغيض الموجي Surge Infiltration : : هو تعبير عن تغلغل الماء عبر سطح التربة في حالة الري الموجي , ويشبه الغيض الاعتيادي في حالة الري المستمر خلال الموجة الأولى , ويصل الى معدل الغيض الأساس تقريبا عند بداية الموجة الثانية وباقي الموجات .
تكلفة وفوائد الري المفاجئ ( النبضي ):
يمكن ان يقلل الري المفاجئ من تكاليف الري من خلال تقليل استخدام المياه وتقليل العمالة اللازمة للري. يقلل الري المفاجئ من الكمية الإجمالية لمياه الري المعطاة , وتسرب المياه الزائدة , وفقدان المياه بالجريان السطحي , ويساعد الري المفاجئ على تقليل كمية الرواسب المفقودة من الحقول المروية.
بالنسبة للعديد من المجالات التي تستخدم حاليا الأنابيب المبوبة Gated pipes في الري , فان التكاليف الرئيسية هي في صمام التدفق واي انبوب توزيع اضافي مطلوب من والى صمام التدفق . تعتمد تكاليف صمام زيادة التيار على الشركة المصنعة وحجم الأنبوب وتكامل وحدة التحكم المستخدمة . تكلف الصمامات من 8 الى 10 بوصات من 755 دولار الى 895 دولار ,وقد تتراوح تكلفة وحدة التحكم من 545 دولار الى 1015 دولار اعتمادا على ميزات وحدات التحكم . التكاليف منخفضة نسبيا ,مع الأخذ بنظر الاعتبار الوفورات في العمالة والمياه والتخفيضات في حجم جريان المياه التي يمكن تحقيقها من خلال الري المفاجئ ..
