طراحی سیستم‌های آبیاری

طراحى يک سيستم آبيارى به مجموعه عملياتى گفته مى‌شود که در سطح مزرعه انجام مى‌شود تا آب به‌صورت مؤثر توزيع و در اختيار گياه قرار گيرد.

شرح مسأله

اولين موضوعى که براى مهندس بايد روشن شود توصيف مسأله است. يک نفر مهندس آبيارى خود بايد بداند طراحى براى چه منظورى صورت مى‌گيرد و با احداث سيستم آبيارى چه مرادى حاصل خواه شد؟ هدف‌هاى فيزيکى که قرار است سيستم به آن برسد کدام است؟ با احداث سيستم چه منافع اقتصادى بايد کسب شود؟ و يا هدف‌هاى سياسى و اجتماعى سيستم کدام هستند؟ و سرانجام اينکه با چه معيارى بايد مشخص کرد که سيستم به‌طور فيزيکى به اهداف خود رسيده است يا نه. تنها زمانى که جواب اين سؤالات براى مهندس روشن باشد بايد قدم بعدى برداشته شود.

جمع‌آورى اطلاعات

براى يک مهندس با تجربه وقت‌گيرترين قسمت طراحى سيستم آبيارى جمع‌آورى داده‌ها و اطلاعات است. دليل اين موضوع آن است که سيستم آبيارى در هنگام کاربرى شرايط محيطى را تغيير مى‌دهد و لذا براى آنکه طراحى به نحو صحيحى انجام شود مى‌بايست در مورد خصوصيات فيزيکى و شيميايى خاک، خصوصيات کيفى آب، پارامترهاى آب و هوايي، عکس‌العمل زراعت نسبت به آبياري، هزينه‌ها و درآمدهاى اقتصادى بخش‌هاى مختلف سيستم آبياري، مسائل اجتماعى و موانعى که در راه اجراى طرح آبيارى وجود خواهد داشت اطلاعات کافى در اختيار باشد. بايد توجه داشت که هيچ‌وقت دو طرح آبيارى مشابه همديگر نيستند، بلکه حداقل از نظر خاک و شرايط آب و هوايى و پستى و بلندى متفاوت هستند. بنابر اين نمى‌توان طرح‌ها را از روى يکديگر اقتباس کرد بلکه در هر مورد بايد مطالعات جداگانه‌اى انجام شود. بعضى داده‌ها قبلاً اندازه‌گيري، جمع‌آورى و ثبت شده‌اند (مانند داده‌هاى هواشناسي) اما براى برخى نياز به اندازه‌گيرى‌هاى صحرايى است (مانند نفوذپذيري) و بعضى ديگر مى‌بايست در آزمايشگاه سنجيده شوند. توصيه مى‌شود مهندس طراح حتى‌الامکان شخصاً داده‌هاى مورد نياز را جمع‌آورى يا اندازه‌گيرى نمايد تا اولاً خصوصيات فيزيکى طرح را لمس کرده باشد و ثانياً به درجه صحت آنها پى برده و در کاربرد آنها از نظر دقت بعضاً وسواس نشان ندهد.

انتخاب سيستم

پس از آنکه داده‌هاى هواشناسي، خاک، آب، شرايط فيزيکى و غيره جمع‌آورى شده مى‌بايست يک سيستم مناسب براى طرح انتخاب شود. گاهى اوقات شرايط به نحوى است که بايد فقط يک سيستم مناسب براى طرح انتخاب شود. گاهى اوقات شرايط به نحوى است که بايد فقط يک سيستم خاص را انتخاب کرد. مثلاً مهيا بودن وسايل و ابزار کار ممکن است باعث شود که فقط نوع خاص سيستم آبيارى مطرح باشد. اما غالباً چند سيستم آبيارى را مى‌توان در مقايسه با يکديکر تحليل و سرانجام سيستمى را انتخاب نمود که بالاترين سوددهى را داشته باشد. توجه داشته باشيد که هيچ سيستم آبيارى را نمى‌توان يافت که تمام شرايط موجود منطبق بر آن باشد اما سيستمى را بايد انتخاب نمود که از روش‌هاى ديگر مناسب‌تر باشد. در انتخاب سيستم آبيارى شرايط اجتماعى و اقتصادى و بخصوص درجه پذيرش يا آشنايى زارعين با آن را در نظر بگيريد و سيستمى را انتخاب نکنيد که فقط براى مدت کوتاهى قابل دوام باشد. مثلاً سيستم آبيارى موجى يا سرج

(Surge) که در آن جريان ورودى به داخل شيارها طبق برنامه همزمانى مشخصى قطع و وصل مى‌شود اگر چه از نظر راندمان و صرفه‌جويى در آب و يکنواختى توزيع رطوبت روش مفيدى است اما نياز به تجهيزات و سيستم‌هاى کنترل خاصى دارد که فراهم کردن آن براى اکثر زارعين ميسر نمى‌باشد بنابر اين بجز در بعضى کشورها امکان پياده کردن آن در تمام نقاط وجود ندارد. بايد توجه داشت که انتخاب يک سيستم آبيارى از بين گزينه‌هاى مختلف بصورت مطلق نبوده و در واقع سيستمى که نسبت به ساير گزينه‌ها ارجحيت دارد انتخاب مى‌گردد.

خلّاقيّت

خلّاقيّت موضوعى است سواى آنچه در کتاب‌هاى درسى به مهندسان آموخته مى‌شود. دو نفر مهندس با سطح معلومات مساوى طرح‌هاى متفاوتى را طراحى خواهند نمود که يکى از آنها بيشتر مقبول واقع مى‌شود زيرا خلّاقيّت بيشترى در آن بکار برده شده است. خلّاقيّت را نمى‌توان با آموزش کسب کرد بلکه تجربه، ديدن ساير طرح‌ها، گفتگو با مديران طرح‌هاى قبلى زارعين و صاحبان صنايع و امثال آن موضوعاتى را به مهندس القاء مى‌کند که کاربرد آنها در طرح‌هاى آبيارى راه‌گشاى بسيارى از مسائل است. در هر حال مهندس طراح بايد از خلاقيت کافى برخوردار باشد.

درجه اعتماد

امروزه با در اختيار داشتن ماشين‌هاى محاسب سريع و بکارگيرى آنها در طراحى مى‌توان به راه‌حل‌هاى دقيق، البته نه الزاماً صحيح، دست يافت. دستيابى به هر راه حل مى‌بايست با دو معيار سنجيده شود:

۱. دقت داده‌هاى مورد استفاده در طرح چقدر بوده است؟

۲. نتايج به‌دست آمده تا چه اندازه قابل قبول است. در مورد اول دقت امرى نسبى است و نبايد آن را با وسواس يکى دانست.

هر پارامترى که در طراحى بکار مى‌بريد درجه دقت مخصوص بخود را دارد. مثلاً ممکن است بتوانيد افت اصطکاک را در لوله دقيق محاسبه کنيد اما سطح پمپاژ را که داراى تغييرات فصلى و ماهيانه است نمى‌توانيد دقيق حساب نماييد در صورتى که هر دوى اين داده‌ها در محاسبه قدرت پمپ مورد نياز است.

در مورد اينکه نتايج به‌دست آمده از طراحى يک سيستم آبيارى تا چقدر قابل قبول است فقط تجربه و اطلاعات مهندس است که تشخيص مى‌دهد پيشنهاد يا راه حل بدست آمده قابل قبول خواهد بود يا نه. مثلاً اگر زمان تعويض لوله‌هاى سيستم بارانى براى ساعت ۲ بعد از نيمه‌شب طراحى شده باشد، هر چند اين زمان بهترين زمان هم تشخيص داده شده باشد اما از نظر عملى عاقلانه و قابل قبول نخواهد بود که از کارگران بخواهيم در ان ساعت شب از خواب بيدار شده و اين کار را انجام دهند و يا اگر سيستم کامپيوترى راه‌اندازى دستگاه آبيارى بارانى دوار مرکزى (سنترپيوت) بهترين روش هم باشد براى زارعينى که سطح اطلاعات آنها اندک است اين روش مقبول نخواهد بود. در اين موارد در نظر گرفتن عرف و عادات و سنت‌هاى اجتماعى و فرهنگى و حتى اعتقادات مذهبى زارعين نيز بايد در نظر گرفته شود.