معايير تصميم شبكات الري بالأنابيب (الري المغلق)

Design Standards for Piped Irrigation Network

الدكتور المهندس كنعان عبد الجبار أبوكلل _ مهندس استشاري موارد مائية

عضو لجنة الزراعة والري، المنتدى العراقي للنخب والكفاءات

1-2 – المقدمة:

تشمل ذلك معايير التصميم مثل السرعة, ضغوط التشغيل , تحديد قطر الأنبوب , مسار التفتيش (إذا لزم الأمر) للخطوط الرئيسية والفرعية وغيرها.

2 – 2 – السرعة المسموح بها   Permissible  Velocity

1 – السرعة القصوى Surge Maximum Velocity  

كلما زادت السرعة , زاد خطر الضرر من خلال المطرقة المائية (water hammer ) . ينطبق هذا الخطر بشكل خاص على الأنابيب التي تخضع للتشغيل والأيقاف غير المتحكم فيهما. يؤدي استخدام الأنابيب الأكبر حجما الى سرعة مياه اقل لمعدل تدفق معين. ولكن غالبا ما يفضل الأنابيب الأصغر لأسباب تتعلق بالتكلفة. لذا يقترح اجراء تحليل المطرقة المائية في مثل هذه الحالات حيث يتم توفير سرعات اعلى , وعندما تكون المياه غنية بالطمى , يجب ان لا تقل السرعة عبر الأنابيب لشبكة الري عن السرعة غير المرسبة وينبغي تحديد السرعة غير المرسبة عن طريق التجارب. قد تكون السرعة القصوى محدودة ب 3 متر / ثانية.

 

2– الحد الأدنى للسرعة Minimum Velocity 

يجب على المصممين تحديد اقطار الأنابيب ومعدلات التدفق التي تسمح بحد ادنى من سرعة تشغيل المياه , خاصة بالنسبة لأنظمة الري التي تستخدم بواعث ( Emitters  ) ذات فتحات صغيرة مثل الري بالتنقيط والرشاشات الصغيرة . وهذا يضمن ان يتم كسح ( flush ) اي رواسب او مواد صلبة من خلال خطوط الأنابيب . يجب ان لا تقل السرعة الدنيا عن 0.6 متر/ ثانية.

3 – 2 – الضاغط المسموح به Permissible Head  

يجب ان يكون الحد الأدنى للضاغط عند مدخل الأنبوب 1.2 متر. والضغط عند المخرج عند منفذ الري للري بالتدفق (Exit Pressure at Irrigation Outlet for Flow Irrigation  ) يجب توفير الحد الأدنى للضاغط الفعال  مثلا H.G.L  – GL ) ) بمقدار 0.6 متر في الحالات العادية ويمكن ان يكون حدا أدنى لا يقل عن 0.3  متر في حالات استثنائية في الموقع الأكثر ملائمة لجزء من المنطقة . وفي حالة توفير المياه في جزء من مشاريع الري الكبرى والمتوسطة سيتم توصيل المياه الى حفر او برك ومن ثم يتم رفع المياه بالضغط بواسطة المضخات لتناسب ضغوط منظومات الري الدقيقة Micro Irrigation الصغيرة.

لضمان التوزيع العادل , يجب ان يكون لجميع المنافذ نفس الضاغط المتبقي (Residual Pressure).  وفي المناطق المنخفضة , إذا كان الضغط الهيدروليكي HG أكثر يتطلب تقليله باستخدام انابيب او صمامات ذات قطر اقل.

4 -2 – ضغط الخروج من منفذ الري للري الحقلي (الري الدقيق)

 Exit pressure at Irrigation Outlet for Micro Irrigation            

يجب استخدام ضغط المخرج (المنفذ) لأنظمة الري الدقيقة التي يتراوح ضغط العمل التصميمي فيها بين 0.2 ميجاباسكال و0.4 ميجاباسكال .

5 – 2 – استخراج قطر الأنبوب Determination of pipe diameter

يمكن تحديد قطر الأنبوب بشكل اولي بناء على تصميم التصريف والسرعة المسموح بها في مقطع معين.

6 – 2 – غطاء الأنابيب المدفونة Overburden for Buried Pipes 

يجب توفير غطاء لايقل عن 1.2 متر للخطوط الرئيسية والفرعية و0.6 متر للموزعات والثانوية لتجنب مشكلة حيازة الأرض.

7 – 2 – تخصيص الأراضي Land Acquisition 

يجب ان يكون تخطيط خط الأنابيب موازيا للخندق والطريق , وتجنب ملء اجزاء ومناطق والمساحات ذات احتمالية انزلاقها او تعرضها للفيضان , ويجب ان يكون تخصيص الأراضي في حده الأدنى الى الصفر , وعند وضع الأنابيب بالتوازي مع خطوط الاتصالات القائمة ان تكون شبكة الأنابيب تحت مخرج الموزع يجب ان تكون بالكامل تحت الأرض بما ينتج عنه بفقدان قليل او عدم فقدان اية مساحة من الأرض.

8 – 2 – مسار التفتيش Inspection Path

بشكل عام , يجب استخدام المرافق القائمة مثل الطرق والطرق الزراعية والمعابر لأغراض التفتيش.

فقط للخط الرئيسي , ويجب توفير مسار التفتيش بعرض 4 متر عند الرغبة بذلك.

9 – 2 – اعمال الصرف المتقاطع Cross Drainage Works 

يوجد نوعين من المنشآت محتملين لعبور الجداول والوديان وهما:

1 – إذا كانت الوديان عريضة واسعة جدا مقارنة بارتفاع ضفتيها فيمكن عبور الأنبوب عن طريق منشأ سايفون تحت قاع الوادي.

2 – في حالة الوديان العميقة والضيقة , يمكن حمل الأنابيب فوق دعامات (Piers) لعبور الوادي العميق. في الوديان الصغيرة يمكن مد الأنبوب بنفس درجة الميل فوق الوادي مع دعامات على الضفاف. ويجب توفير ما يكفي من كتل خرسانية للتثبيت حيثما كان ذلك ممكنا

10 – 2 – فتحات التهوية Air Vent  

يتم توفير فتحات تهوية لتحرير الهواء المحصور في النظام. ويتطلب ان يكون قطر الأنبوب الصاعد من فتحة التهوية 10% على الأقل من قطر الأنبوب المدفون ويجب ان يمتد على الأقل 60 سنتمتر فوق اعلى منسوب للأرض HGL) .) يتم توفير فتحات التهوية في جميع نقاط تغيير اتجاه التدفق. حيث توضع فتحة تهوية عند كل 500 – 1000 متر على الخط المستقيم. اما بالنسبة لأنابيب الري الحقلي فيمكن تقليل المسافة الى 150 متر حسب الحاجة.

 

11 – 2 – صمامات تخفيف التفريغ Vaccume Relief Valves  

يجب توفير صمامات تخفيف التفريغ في جميع قمم الأنابيب.

   12- 2 – صمامات الصرف Drain Valves  

      توفير صمامات الصرف في أدنى النقاط بالقرب من الوديان.

  13- 2 – صمامات التنظيف   Scour Valves 

    اذا كانت سعة الجريان في الأنابيب اقل من 0.6 متر / ثانية. يتطلب توفير صمامات التنظيف وفقا لظروف الموقع في الموقع العميق من الوادي الواسع.

14 – 2 – ساحة العمل وحجم خندق الأنابيب Working Space and Trench Size  

1– يجب ان يكون الحد الأدنى لحجم خندق الأنابيب عند القاعدة 1.5 مرة قطر الأنبوب للأنابيب التي يصل قطرها الى 1200 ملم. ومع ذلك يجب ضمان الحد الأدنى للمسافة وهو 200 ملم على جانبي الأنبوب.

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

3– في مفاصل الأنبوب يجب توفير مسافة 600 ملم حول الأنبوب لتسهيل مناورة المعدات.

4– يجب توفير فرشة مسار للأنبوب في القاع بسمك 450 – 600 ملم في حالة التربة الطينية لتجنب الهبوط التفاضلي (Differential Settlement) او الانتفاخ للتربة (Swelling). ولا يجوز توفير وسادة للتربة الرملية.

 

  15 – 2 – الوسادة للأنابيب Bedding for Pipes  

يتطلب تشذيب الجزء السفلي من خندق الأنابيب بشكل صحيح للسماح بتنفيذ فرشة تحت خط الأنابيب. بالنسبة للأنابيب التي يزيد قطرها عن 1200 ملم ,يجب ان يتطابق انحناء الجزء السفلي من الخندق مع انحناء الأنبوب قدر الأمكان , مع زاوية 120 درجة في مركز الأنبوب كما هو موضح في الشكل 1أ . حيث عندما توجد صخور يتطلب قطع الخندق الى عمق 100 ملم أسفل الجزء السفلي من الأنبوب وملء أسفل الأنبوب الى عمق مماثل بأستخدام خرسانة اسمنتية ضعيفة او بمواد غير قابلة للانضغاط مثل الرمل ذي العمق الكافي لأعطاء القاعدة المنحنية , كما هو موضح في الأشكال 1ب و 1ج

الإشكال 1أ-1ب-1ج من اليسار الى اليمين

 

16 – 2 – الحد الأقصى لمساحة لوحدة الأروائية (ICA) لضخ نقطة واحدة للري الحقلي Maximum Size of ICA for Single Point of Pumping for Micro Irrigation

يجب ان لا يتجاوز الحد الأقصى ل ICA لنقطة الضخ الواحدة لمنظومة الري الدقيقة عن 2000 هكتار او 1.5 متر مكعب بالثانية.

17 – 2 – حجم الطمى المراد ازالته Size of Silt to be Removed 

يجب ازالة جزيئات الطمى التي يزيد حجمها عن 150 ميكرون لمنع انسداد فوهة المنقطات في منظومة الري بالتنقيط.