شبكة الري بالأنابيب – Piped irrigation Network (PIN)

الدكتور المهندس كنعان عبد الجبار أبو كلل _ مهندس استشاري

عضو لجنة الزراعة والري ، المنتدى العراقي للنخب والكفاءات

  المقدمة :

شبكة الري بالأنابيب هي شبكة تركيب تتكون من الأنابيب والتجهيزات مثل  الصمامات والمضخات (اذا لزم الأمر ) وغيرها من الأجهزة المصممة والمركبة بشكل صحيح لتجهيز المياه تحت الضغط من مصدر المياه الى المنطقة القابلة للري .

بالنسبة لطريقة الري السطحي , حيث لا تتطلب ضغوط كبيرة , يتم استخدام خطوط الأنابيب تحت الأرض وهو في الأساس نظام ضغط منخفض , والمعروف ايضا باسم ” النظام المفتوح او شبه المغلق ” هذا النظام مفتوح للجو ونادرا ما يتجاوز ضغط التشغيل 5 متر الى 6 متر . ان اختلاف المناسيب المتاحة للتضاريس توفر ضاغط التشغيل للنظام تحت الجاذبية لتدفقات الضغط المنخفض .

عندما تكون هناك حاجة الى ضغوط كبيرة يتم استخدام نظام خط الأنابيب تحت الأرض وهو في الأساس نظام ضغط عالي . يعرف ايضا باسم ” النظام المغلق ” . هذا النظام غير مفتوح للهواء الجوي حيث يتجاوز ضغط التشغيل 10 متر للري بالتنقيط و20 متر للري بالرش . وعادة لا يكون الضاغط كافيا لخلق مثل هذا الضغط العالي وكذلك يتم استخدام المضخات لهذا النوع من النظام .

مزايا شبكة الري بالأنابيب ( PIN ) على شبكة توزيع القنوات (CDN  ):

    

• كما هو الحال في معظم انظمة التوزيع عبر الأنابيب تحت الأرض , يتم تقليل مشاكل حق الطريق بشكل كبير مما يسمح باختيار تخطيطا اكثر مباشرة وعقلانية نظرا لأن موقع منفذ الري لا يقتصر على التضاريس فأن انظمة الأنابيب تكون اكثر قدرة على استيعاب الأنماط الحالية لملكية الأراضي مع الحد الأدنى من الاضطراب مقارنة بتطوير الري الجديد باستخدام (CDN ) .
• يمكن حذف او تقليل منشآت الصرف المتقاطع والأبنية المتقاطعة للاتصالات .
• تشكل اعمال الري عائقا امام التصريف الحر للمياه خلال موسم الأمطار وبالتالي تؤدي الى غمر المحاصيل القائمة وحتى القرى .
• لا ضرر بسبب هطول الأمطار الغزيرة او الفيضانات اثناء الرياح الموسمية .
• خيار اكثر ملائمة للمنطقة المعرضة للفيضانات .
• عدم وجود عائق امام حركة المزارعين والمعدات الزراعية .
• الزيادة في المساحة الزراعية مقارنة بالقنوات , حيث ان فقدان المياه لا يكاد يذكر , ويمكن ايضا استخدام الأراضي المكتسبة لشبكة القنوات للزراعة , حيث ان شبكة الري عبر الأنابيب موجودة تحت الأرض .
• خيار افضل للحقول المتموجة .
• نظرا لقصر فترات عبور المياه من المصدر الى الحقل , وانخفاض خسائر النقل . وصغر حجم المياه في نظام النقل , يمكن لأنظمة الأنابيب توفير اعدادات اكثر مرونة من حيث المدة والتوقيت , مما يتيح التكثيف والتنويع في المحاصيل ذات القيمة الأعلى .
• وقت تنفيذ اقل لشبكة الأنابيب مقارنة بشبكة القنوات .
• سيتم تحقيق الأهداف المهمة لتحديث انظمة الري والإدارة الرقمية عندما يتم توصيل المياه عبر شبكة الري بالأنابيب ,

12- في حالة القنوات والأهوار والبرك الناتجة عن تسرب المياه الشديد , تصبح مع مرور الوقت مستعمرات للبعوض , مما يؤدي الى ظهور الأمراض المنقولة بالنواقل , ويمكن التقليل من ذلك عن طريق اعتماد شبكة الري بالأنابيب . ويمكن تقليل المزيد من الملوحة وتغدق المياه .

 13- تبلغ الزيادة في كفاءة مشروع شبكة الري بالأنابيب حوالي 20% مقارنة بشبكة توزيع الانابيب .

14- يمكن ايضا خلط الأسمدة /الكيمياوية مع الماء .

15- يمكن قياس كمية المياه التي توفرها شبكة الري بالأنابيب بسهولة ومن ثم يمكن قياس تدقيق المياه بصورة مضبوطة .

16-  التكلفة الأولية اعلى بشكل عام مقارنة بشبكة توزيع القنوات .

17-  قد لا تكون شبكة الري بالأنابيب مناسبة اذا كانت مياه الري تحتوي على كمية كبيرة من الرواسب ز سيكون ترتيب ازالة الترسبات ضروريا في مثل هذه الحالات .

تطبيق شبكة الري بالأنابيب application of piped irrigation Network    

يفضل استخدام انظمة شبكات الري بالأنابيب بشكل خاص على بدائل شبكات توزيع القنوات في الحالات التالية :

1- عندما تكون المياه ذات قيمة على حد سواء , من حيث المحاصيل التي يمكن زراعتها ومحدودية توافرها كما يتضح من انخفاض سعة الخزان او الضوابط التقييدية . بشان استخراج المياه من مصادر المياه النهرية او الجوفية .

2-  حيث تؤدي التربة الضعيفة التماسك الى خسائر كبيرة في التسرب من القنوات المفتوحة .

3-  عندما لا يمكن الوصول الى الأراضي الصالحة للري عن طريق قناة مفتوحة بسبب ارتفاع منسوب الأرض .

تخطيط شبكات الري بالأنابيب :

ان تخطيط شبكة الري بالأنابيب , على عكس شبكة توزيع القنوات (CDN  ) , لا يتم التحكم فيه من خلال المساحة التي يتطلب اروائها ( Command Area )   ومصدر امداد المياه ,يتم تحديد تخطيط الخطوط الرئيسية والفرعية بشكل عام مع مراعاة الاقتصاد . بالنسبة لتخطيط الخطوط الثانوية والموزعات , يمكن اختيار نقاط التجهيز ( التغذية ) بشكل مناسب ولكن تخطيطها يكون اقل تحكما بالبلوكات الأروائية التي يتطلب ريها مع الأخذ بنظر الاعتبار مستجمعات المياه ( water sheds ) والصرف ( Drainage  ) .

الخطوط الرئيسية والفرعية هي خطوط تغذية للموزعات وعموما لا يتم الري منها مباشرة . ويتم توفير منافذ الري على الموزعات او الخطوط الثانوية التي تتغذى من الخطوط الموزعة .

تبدأ مرحلة التخطيط العام والتخطيط لشبكة الري بالأنابيب بعد تحديد الجدوى العامة للمشروع . يتم تخطيط المنطقة المراد ريها بنظام خطوط الأنابيب من خلال اعداد خرائط استخدام الأراضي , ويفضل ان تكون بمقياس 1:50000 تبين عليها المساحة المزروعة بالفعل , وانواع التربة , والطرق , والمناطق السكنية , وخطوط الصرف الصحي وغيرها من الخطوط في المنطقة . يتم تحديد كثافة الري التي سيتم توفيرها في المشروع بعد الأخذ بنظر الاعتبار عوامل مثل العامل الاقتصادي والاجتماعي والمساحة وكثافة الري المتحققة في المشاريع الأخرى المجاورة وما الى ذلك .

يتم تحديد المحاصيل المهمة للمنطقة واحتياجاتها المائية بالتشاور مع الدوائر الزراعية والمزارعين بالمنطقة المقترح خدمتها بما يسمح بالتغيير المتوقع في نمط المحاصيل . ومن ثم معرفة المساحة المزروعة تحت محاصيل مختلفة , وكثافة الري والمساحة الصالحة للزراعة المطلوب تحديدها ووضع علامة عليها على الخريطة . يجب تحديد المناطق المرتفعة والتي قد لايتم تزويدها بالري بالجاذبية على الخريطة بلون منفصل بل يتم ريها بالضخ , ويجب تحديد متطلبات الضخ لتلك المنطقة بشكل منفصل . ويبين الشكل رقم (1) الخطوات الرئيسية في تخطيط مخطط شبكة الري بالأنابيب حسب منظمة الزراعة والأغذية الدولية FAO .

 

معايير التصميم لشبكة الري بالأنابيب  (Design Standards For Piped Irrigation Network :

• السرعة المسموح بها  Permissible Velocity :

      أ – السرعة القصوى Maximum Velocity  : السرعة القصوى هي محددة ب 3 متر في الثانية .

     ب – السرعة الدنيا Minimum Velocity      : السرعة الدنيا لاتتجاوز  0.6 متر في الثانية .

2- الضاغط المسموح به  Permissible Head   : يجب ان يكون الحد الأدنى للضاغط عند الاستيعاب Intake  يكون 1.2 متر .

3- ضغوط الخروج عند منفذ الري للري بالتنقيط وغيره :  يجب استخدام ضغط منفذ الري لأنظمة الري بالتنقيط اوغيرها مع ضغط التشغيل التصميمي بين 0.2 ميكاباسكال و0.4 ميكاباسكال يجب استعماله .

4- تحديد قطر الأنبوب : يمكن تحديد قطر الأنبوب بشكل مبدئي بناء على التصريف التصميمي والسرعة المسموح بها في مقطع معين من الأنبوب .

5- الإملائيات فوق الأنابيب المدفونة Overburden for buried Pipes  : ان اقل عمق للإملائيات فوق الأنابيب يجب ان تكون 1.2 متر للأنابيب الرئيسية والفرعية , و0.6 متر لخطوط الأنابيب الموزعة والثانوية , لتجنب مشكلة الاستحواذ على الأراضي .

6- مسار التفتيش Inspection Path   : بشكل عام , يجب استخدام المرافق الحالية مثل الطرق والطرق الزراعية والمعابر للوصول للتفتيش . للخط الرئيسي فقط , يجب توفير مسار فحص بعرض  4 امتار اذا رغبت في ذلك .

7-اعمال الصرف المتقاطع  CROSS Drainage  Works   : هناك احتمالان فقط لعبور الجداول وهي على النحو التالي : –

أ – اذا كان المجرى عريضا جدا مقارنة بارتفاعات ضفتيه , فيمكن عبور الأنابيب عن طريق السايفونات اسفل قاع المجرى .

ب – في حالة الوديان العميقة , يمكن حمل الأنابيب فوق دعامات الضفاف لعبور المجرى . في حالة المجاري الثانوية , يمكن ان تؤخذ    بنفس ميلان الحمالات على الضفاف .

8- موقع المضخة  Pump Stand  : يعرف الأنبوب الرأسي الممتد فوق سطح الأرض والمتصل بنظام خطوط الأنابيب تحت الأرض باسم الحامل . والمضخة تقع عند مدخل منظومة خطوط الأنابيب تحت الأرض .

9- صمام الهواء  Air Valve    : يتم توفير فتحات تهوية لتحرير الهواء المحصور في النظام . يجب ان لا يقل قطر الأنبوب  الصاعد عن 10 % من قطر الأنبوب المدفون ويجب ان يمتد بما لا يقل عن 60 سم فوق اعلى منسوب للأرض ( HGL ) . ويتم توفير فتحات التهوية في جميع نقاط تغير التصريف وتكون فتحات التهوية عند كل 500 – 1000 متر في حالة الخط المستقيم للأنبوب . بالنسبة لأنابيب الري الحقلي يمكن تقليل المسافة الى 150 متر حسب الحاجة .

10- صمامات تخفيف الفراغ  vacuum Relief Valves   : يجب توفير صمامات تخفيف الفراغ في جميع مواقع   قمم خطوط الأنابيب .

• صمامات الصرف Drain Valves   : يجب توفير صمامات الصرف في ادنى النقاط بالقرب من المجرى المائي .
• صمامات لتنظيف Scour Valves  : اذا كانت السرعة في الأنابيب اقل من 0.6 متر في الثانية يجب توفير صمامات تنظيف حسب ظروف الموقع في مواقع المجاري العميقة .
• مجال العمل وحجم الخندق  Working Space and Trench Size  :

أ – يجب ان يكون الحد الأدنى لأبعاد الخندق عند القاعدة  1.5 مره قطر الأنبوب للأنبوب الذي يصل قطره الى 1200 ملم . ومع ذلك , يجب ضمان الحد الأدنى لمسافة 200 ملم على جانبي الأنبوب مع جوانب الخندق .

ب – يجب توفير مسافة لا تقل عن 300 ملم عند القاعدة على جانبي الأنبوب لقطر الأنبوب الذي يتجاوز 1200 ملم  .

ج – يجب توفير مسافة 600 ملم حول الأنبوب في مواقع المفاصل لتسهيل المناورة والحركة للمعدات التي تقوم بربط الأنابيب في مواقع المفاصل .

د – يجب توفير وسادة  مسار تسوية في الأسفل بسمك من 450 الى600 ملم لتجنب الهبوط التفاضلي او الانتفاخ للتربة . ولا يجوز توفير اي وسادة للتربة الرملية .

سبب اعتماد تصميم شبكات الري بالأنابيب :

نظرا للفواقد المائية الكبيرة في شبكات الري بالقنوات ولتناقص الموارد المائية في العراق ولشحة هذه الموارد يتطلب التحول الى نظام شبكات الري بالأنابيب ووضع اسس تصميمية ومدونة للتصاميم موحدة يعمل بموجبها في تصاميم مشاريع الري المستقبلية ووضع جدول زمني لتحويل شبكات القنوات المفتوحة للمشاريع القائمة . علما بان شبكات الري بالأنابيب تكون صيانتها اقل من القنوات المفتوحة بسبب نمو الحشائش والقصب والبردي في هذه القنوات .