الأسس التصميمية لطريقة الريّ بـ”الخطوط”

1995 ري وصرف ومعالجة التملح

د.علي عبدالله حسن

KFAS

طريقة الريّ بالخطوط النباتات والزراعة الزراعة

فإن التساؤل الذي يطرح نفسه هو : ما الأسس التصميمية لهذه الطريقة؟

هذه الأسس يمكن تلخيصها بالآتي : إنشاء الخطوط ، وميل الخطوط ، ثم كمية الماء المتدفقة في الخطوط في وحدة الزمن .

 

– الخطوط :

خطوط الري عبارة عن أقنية صغيرة ، تُملأ بالماء خلال عملية الري ، لذا فإن تصميم وإنشاء هذه الخطوط يتطلب تحديد أبعادها الرئيسة مثل : عمق الخط ، وعرض الخط ، والبعد بين الخط والخط (ريشة الخط) ، وطول الخط لكي ، يصبح بالإمكان تغطية حاجة الحقل المائية .  وسنحاول فيما يلي تناول هذه الابعاد تباعاً .

عمق وعرض الخط هما بعدان متلازمان عادة ، ذلك لأن الإنشاء اليدوي للخطوط قد استعيض عنه بالآلة . 

وهنا يمكننا التفريق بين شكلين من الخطوط : الأول هو شكل حرف V ، والثاني هو الشكل الدائري .

بعض المعطيات المنشورة [192] ترى أن الشكل الدائري للخطوط هو الأنسب .  والخطوط ذوات الشكل الدائري التي يبلغ اتساعها عادة من 20-30 cm ، وعمقها من [192] 5 – 15cm، ليست ثابتة دائماً ، بل يمكن أن تتغير مقاييسها تبعاً لنوع التربة والميل  [178].

ويمكن إنشاء الخطوط الدائرية بوساطة آلات خاصة مصممة لهذا الغرض  [192].  (انظر الشكل – 20) .

 

هذه الآلة عبارة عن أنابيب يبلغ عددها في الحالات الاعتيادية أربعة ، ومتمفصلة بضعها عن بعض بشكل ثابت ، وتتحرك بوساطة جرار زراعي . 

أما طول الأنبوب الواحد فيتراوح بين (80-120cm) ، والقطر بين (20-30cm) . والشيء الذي يجب الانتباه إليه بدقة عند شق الخطوط هو رطوبة التربة ، ذلك أن إنشاء الخطوط في حالة جفاف التربة أو الحالة التي تكون فيها التربة في وضعية الغرق سوف ينتج عنه خطوط متماسكة ، ومثل هذه الخطوط لن تستمر حتى نهاية موسم الري .

وهنا لا بدّ لنا من أن نشير إلى أن اتساع الخط يمكن ان يكون كبيراً في بعض الحالات ، وخاصة في ري الأشجار المثمرة  [192]. 

وفي حالة من هذا النوع يتطلب الأمر زيادة في كمية الماء المتدفقة في وحدة الزمن ، للتوصل إلى تغطية كامل الخط بالماء .

 

أما البعد بين الخط والخط (أي عرض ريشة الخط) فيتعلق بنوع التربة من جهة ، ونوع النبات المزروع من جهة أخرى . 

ففي الأتبة اللومية واللومية الطينية مثلاً يرشح الماء الغامر للخط جانبياً (بشكل شعري) إلى الأجزاء الترابية الواقعة على جانبي الخط . 

أما في الأتربة الرملية فإن قسماً كبيراً من الماء يذهب هدراً ، نتيجة للرشح الشاقولي نحو العمق الترابي. واستناداً إلى معطيات منشورة ]من  [178، فإن الماء الغامر للخطوط يرشح شعرياً نحو جوانب الخط ، بمسافة تتراوح بين (0,3 – 0,5m) وفي معظم الأتربة ، باستثناء الاتربة الخفيفة جداً (الرملية).

وتبعاً لهذه المعطيات فإن الترطيب الفعّال للأتربة الزراعية يكون باعتماد مسافة بين الخط والخط تتراوح بين (60 – 100 cm) .  وكلما زادت ناقلية التربة للماء أصبح من الضروري تخفيض المسافة الفاصلة بين الخط والخط [178] .

 

في حين تقدم معطيات منشورة أخرى [192] .  قيماً للبعد بين الخط والخط في الأتربة ذوات الناقلية المائية العالية ، الحاوية على نسبة كبيرة من الكلس (أي الأتربة التي يحصل فيها رشح شاقولي) في حدود (50 cm) .

وبشكل عام يمكننا القول إن الحالات التي تكون فيها ريشة الخط عريضة تكون الخسارة المائية نتيجة للرشح الشاقولي نحو العمق الترابي في الغالب كبيرة .

ويبقى أن نشير هنا أن بعض المعطيات المنشورة [188] قدمت حلولاً أخرى في هذا المجال ، وذلك استناداً إلى أعمال بحثية تجاوزت بحوثها عشر سنوات .  هذه الحلول تضمنت إمكانية إعتماد أبعاد بين الخط والخط ، تتراوح بين (0,9 – 4m) . 

وذلك للأتربة الثقيلة (الطينية أو اللوم الطيني) .  وفي حالة من هذا النوع تبقى الخسارة الناتجة عن الرشح الشاقولي نحو العمق الترابي في حدود معقولة ، في حين تتناقص الخسارة الناتجة عن البخر عندما يكون البعد كبيراً بين الخطوط تبعاً لهذه المعطيات.

 

والبعد الآخر المهم من الزاوية التصميمية هو طول الخط ، ففي حين تكون أطوال خطوط الري المنفذة بالعمل اليدوي الصرف ، لا تتجاوز في الكثير من الحالات بضع عشرات من الأمتار . 

وأحياناً أقل من ذلك .  وبسبب التطور التكنولوجي من جهة والإرتفاع الكبير في كلفة ساعات العمل اليدوي من جهة أخرى أدياً إلى توجه عام جديد إلى الخطوط الطويلة .

وقد أعطت بعض المراجع [178] أطوالاً أعظيمة للخطوط تصل إلى (120 m).  مثل هذا الحل ينطلق من كون طول الخط مطابقاً لمسافة الإرواء ، لكن مع اعتماد الأنابيب البلاستيكية في الري ، وتقسيم الخط الواحد إلى مقاطع ، كل مقطع يمثل مسافة إرواء (مسافة الإرواء هي الجزء من طول الخط الذي يغمر بالماء دفعة واحدة).

 

فإن الاتجاه تحول في الفترة الأخيرة إلى إنشاء خطوط ري بطول المساحة المراد ريها .  وقد يصل طول مثل هذه الخطوط إلى بضعة كيلومترات (220.192) .

من ناحية أخرى قد يحصل في بعض المشاريع المروية بطريقة الخطوط ظروف على الأرض تستدعي حلولاً خاصة .  من ذلك التبعثر في الملكية ، الأمر الذي قد يستدعي في بعض الحالات إيصال الماء إلى الحقل بأقنية ترابية أو أقنية من الباطون . 

وفي حالات من هذا النوع يمكن أن يتم توزيع الماء بوساطة سيفونات أو أنابيب قابلة للإغلاق .  ويمكن أن يتم اختيار الموزعات الأنبوبية بالاستناد إلى خطوط بيانية (انظر الشكل – 21) .

 

أما كيفية اختيار الأنبوب الموزع تبعاً للخطوط البيانية في الشكل 21 فيتم على النحو التالي : فمن فرق العلو بين القناة والخط (خط الري) نحصل على علو العمود المائي y . 

في حين يمكن تحديد كمية الماء المتدفقة في وحدة الزمن (Q) باستيعاب خط الري .  ومن القيمتين Q, y نحصل على قطر الأنبوب الموزع (الارقام على المنحنيات تمثل قطر الأنبوب الموزع) .

من ناحية أخرى فإن اعتماد أنابيب بلاستيكية لتوزيع الماء واستحداث خطوط ري جيدة ، يساهمان في تجنب الكثير من سلبيات هذه الطريقة . 

 

كما أن هذا يؤمن التوزيع الجيد للماء من جهة ، ويزيل تعدد الخطوط من جهة أخرى ، الأمر الذي يجعل من المشروع المروي بهذه الطريقة مشروعاً عالي الاستطاعة .  من هنا فإن مد خطوط الري على طول المساحة المروية ، يزيل العوائق التي تحد من الأعمال الميكانيكية في الحقل . 

أما الأنابيب التي تؤمن مثل هذا الحل فهي عبارة عن أنابيب بلاستيكية ذوات وزن نوعي خفيف نسبياً ، ولها مرونة عالية . 

وهذا ما يسهل عملية توزيعها في الحقل قبل البدء بعملية الري .  وتقوم الأنابيب البلاستيكية بنقل الماء من الأقنية الفرعية ،  سواء أكانت أقنية ترابية أو أقنية باطونية أو غيرها ، إلى الخطوط مباشرة . 

 

والمواصفات الواجب توافرها في مثل هذه الأنابيب ، هي قدرتها على تحمل الحرارة ، بحيث لا تفقد تماسكها نتيجة لتعرضها لسطوع الشمس الطويل ، كما يجب أن تتوافر أعداد منها بأقطار كبيرة نسبياً ، وذلك لسد الاحتياجات المكانية عند الضرورة . 

وتصنع مثل هذه الأنابيب من مواد بلاستيكية من نوع بولي إثيلين (Poly aethylen) الأسود  [192].  والضغوط المسموح بها في مثل هذه الأنابيب هي في حدود (2m) عمود مائي ، وذلك في الاقطار الكبيرة . 

وهذا يكفي عادة بطريقة الخطوط . ويبلغ طول كل وحدة من هذه الأنابيب عادة (90 m) ، ويمكن أن يصل القطر إلى (450 mm) .

 

أما المسافة التي تفصل بين الفتحات التي يتدفق منها الماء على جدار الأنبوب ، فهي عادة (1 m) .  والمادة التي تصنع منها هذه الأنابيب لا تستطيع فقط مقاومة الشروط المناخية الحارة ، بل إنها لا تتأثر بالمواد الكيميائية التي تحويها الأسمدة  [192].

تستعمل في منظومات الري الكبيرة عادة أنابيب بأقطار كبيرة تتراوح بين 300 – 450 mm   .في حين أن طول وحدة الأنابيب هو  90 m. 

ويمكن وصل وحدات الأنابيب بعضها ببعض بسهولة ، وذك بطريقة إدخال طرف أنبوب بطرف أنبوب آخر ، باستخدام وصلات مطاطية ، تكون عادة أضيق من الأنبوب بحدود [192] 5 cm  .

 

الميل : يتبع ميل الخطوط بشكل عام ميل التربة .  وهكذا فقد تستدعي الشروط المكانية في بعض الحالات تسوية الحقل ، قبل البدء بتنفيذ مشروع الري ، وذلك بقصد الوصول إلى ميل متجانس من جهة ولملء الحفر والثقوب الموجودة في الحقل من جهة أخرى   [220]، للحد من الخسارة المائية في أثناء عملية الري .

بعض المعطيات المنشورة [178] تعطي الحد الأدنى لميل خطوط الري بــ (0.3 – 0.5) ، والحد الأعظمي بـــ (2%) .  وتنطلق هذه القيم من وجهة النظر التصمييمة ، التي مفادها : أن الخط سيروي دفعة واحدة .  وهذا يعني أن الحد الأعلى لطوله هو (120m) . 

في حين يضع المرجع أعلاه [178] تحديد ميل الخطوط في السفوح بيد المصمم . وهذا يعني أنه من الممكن إنشاء خطوط يتجاوز ميلها الأرقام المعطاة اعلاه ، وذلك تبعاً للزاوية التي يحصل فيها التقاطع بين ميل خط الري وميل سوية سطح التربة . 

 

لكن مع إنشاء خطوط الري بطول الحقل ، التي يصل طولها إلى عدة كيلومترات ، فالنتيجة الحاصلة هي أن الخط لن يروي دفعة واحدة   ، بل على دفعات ، وذلك تبعاً لشروط عدة سنأتي على ذكرها لاحقاً . 

لذا فقد أمكن إنشاء خطوط بمثل هذه المقاييس ، بميل أكبر من الأرقام الواردة أعلاه . ففي خطوط الري الطويلة هذه تعطي بعض المراجع [192] الحد الأعظمي لميل الخط بــ 12% .  هذا الرقم هو تبعاً للمرجع أعلاه دليل فقط ، إذ قد يمكن أن يصل الميل في بعض الحالات إلى 15% في الأتربة الرملية على سبيل المثال . 

أما الوضعية المثالية للخط فهي الميل المتناسق على امتداد هذا الخط ، وفي حالة تزايد الميل على امتداد الخط يمكن احتواء الكثير من الخسارة المائية الناتجة عن الرشح الشاقولي إلى العمق الترابي ، على امتداد الخط .  لكن المشكلة في هذه الحال ستكون في الانجراف والسيطرة عليه .

 

أما في حالة تناقص الميل على امتداد الخط يصبح من الصعب الوصول إلى ري متجانس على امتداد هذا الخط .

والقضية المشكلة ، سواء بالنسبة للمصمم أو المنفذ ، عند وضع وتنفيذ مشروع الري بالخطوط ، هي (رؤية الانجراف بوضوح عند اختيار ميل الخطوط) .

ومن الإشكالات المتكررة في الواقع التطبيقي ، التي تعترض الري بالخطوط ، المتعلقة بميل هذه الخطوط هي إمكانية حدوث انجراف عند بداية الخط ، نتيجة للتدفق الكثيف للماء .  والمعالجة في مثل هذه الحالة تكون بإعطاء جرعات مائية أقل ، للحد من هذه الظاهرة .

 

ومن المنظور التصميمي بالنسبة لميل الخطوط الموازنة الدقيقة في الاختيار .  فمن ناحية يعرض الميل الكبير التربة للانجراف ، ومن ناحية أخرى يؤدي الميل الخفيف إلى رشح شاوقلي نحو العمق الترابي كثيف . 

وهذا يعني خسارة كبيرة للماء من جهة ، وعدم وصول ماء كافٍ لإرواء نهايات الخطوط من جهة أخرى . 

 

وفي حالة كهذه (الميل الخفيف) يكون من الأنسب اختيار مسافات إرواء أصغر ومثل هذا الحل يمكن التوصل إليه تقنياً بوساطة الأنابيب البلاستيكية .

والمشكل الذي يمكن أن يكون أكثر صعوبة في هذا المجال هو الحال التي يبدأ فيها الخط بميل عالٍ يعقبه ميل خفيف . 

وفي حالة من هذا النوع يكون من الأنسب وضع فوهة أنبوب الري البلاستيكي قبل بداية تغير الميل .  وهذا يعني تقسيم الخط إلى مسافات إرواء متوافقة مع تغيرات الميل [192] .

 

إضافة إلى ما تقدم ، ومن الزاوية التصميمية الصرفة للخطوط ، يمكن أن تعترض المصمم في الواقع التطبيقي حالتين في مجال تغير ميل الخط:

الحالة الأولى : هي تقاطع خط الري مع ميل حاد للحقل .  وفي حالة من هذا النوع يفترض أن لا يقل ميل خط الري عن 30% من ميل الحقل .

الحالة الثانية : هي تغير اتجاه ميل الحقل .  وفي حالة كهذه تقتضي الضرورة تغيير اتجاه ميل الخط أيضاً .  ويجب أن يأخذ هذا التغيير في ميل الخط شكل قوس نصف قطره يتحدد عادة تبعاً للآلة التي يتم بوساطتها تنفيذ خطوط الري . 

فعند استعمال آلة مبنية على الجرار ، يجب ألاّ يقل نصف قطر القوس عن (6 m) .  أما لدى استعمال آلة مسحوبة بالجرار فيجب ألاّ يقل نصف قطر القوس عن [192] (9 m) .

 

– تدفق الماء : ونعني بتدفق الماء كمية الماء الأعظمية المتدفقة في وحدة الزمن في الخط الواحد ، دون أن تحدث أي انجراف في هذا الخط . 

وتبعاً لمعطيات منشورة [192] فإن قيم كمية الماء المتدفقة في وحدة الزمن في الخط الواحد للشكل الدائري لهذا الخط ، يعطيها الجدول –  34 – 

 هذه القيم عبارة عن قيم عامة .  أما القيم الفعلية في الحقل فلا بدَّ من تحديدها بإجراء تجارب حقلية . 

 

وهكذا فإن القيم المعتمدة تتأرجح في الحقل تبعاً لنوع التربة (رملية، ألومية، أو طينية) . وأيضاً تبعاً لمقاومة التربة للانجراف .

وهنا لا بدّ من توضيح بعض المفاهيم ، التي تتعلق بالماء المتدفق في وحدة الزمن في الخط .  ثم بيان كيفية حساب الزمن اللازم لإرواء الخط ، أو مسافة الإرواء . 

 

فبالنسبة للتدفق المائي في الخط في وحدة الزمن ،  هنالك مفهومان يجب التفريق بينهما هما :

تدفق الإطلاق : ويعني كمية الماء المتدفقة في الخط في وحدة الزمن في بداية الإرواء .  ويقوم الماء المتدفق في هذه المرحلة بترطيب مسافة الإرواء فقط .

تدفق الرشح : ويعني كمية الماء المتدفقة في وحدة الزمن في الخط بعد الانتهاء من تدفق الإطلاق .  ويغمر الماء المتدفق في هذه المرحلة كامل مسافة الإرواء ثم يرشح ، بحيث يضيع قسم منه على شكل خسارة رشح نحو العمق الترابي .

 

وبالنسبة لحساب الزمن للإرواء لا بدّ من تحديد مفهوم آخر هو مسافة الإرواء الدنيا ، التي تعني المسافة من الخط التي تروى في جرعة الري الأولى ، وتقدر بالمتر (m) .  ثم مسافة الإرواء ، التي تعادل عادة ضعف مسافة الإرواء الدنيا .

ومما يجدر ذكره هنا أن مسافة الإرواء يمكن أن تتغير ، تبعاً لمستوى نمو النبات . وتبعاً لمعطيات منشورة ]في [192 ، تكون مسافة الإرواء عند الإنبات  60 m، وتصل في الرية الثانية إلى حوالي (120 – 180m) .  وتتزايد هذه المسافة مع كل رية ، ويمكن أن تصل نتيجة لتصلب سطح التربة في بعض الحالات إلى (900m) . 

وفي نهاية فصل الري تتناقص هذه المسافة من جديد ، بسبب التلف الذي قد يحصل لخط الري .  هذا إضافة إلى أن مسافة الإرواء تتعلق أساساً بنوع التربة ، وميل الخط (انظر الجدول : 35) . 

 

كما لا بدّ من التنويه هنا إلى ما يحصل في الحقل في حالات خطوط الري الطويلة ، وهو أن جزءاً من الخط الذي يقع مباشرة تحت مسافة الإرواء سوف يصله بعض الماء من الجزء الأعلى ،  وهذا لا بدّ من أخذه بعين الاعتبار عند إجراء عمليات الري .

أما أنابيب نقل الماء الرئيسة فتوضع عادة موازية لاتجاه (خطوط الري) وذلك على أبعاد بحدود (200-330m) .  ومنها يتم توزيع الماء بالموزعات إلى الخطوط ، من كلتا الجهتين للأنبوب   [192] .

أما حساب مدة الإرواء فيتطلب إضافة إلى المعطيات السابقة قيمتين أساسيتين أخريين هما : كمية الماء المتدفقة في وحدة الزمن في مرحلة الإطلاق ، وكمية الماء المتدفقة في وحدة الزمن في مرحلة الرشح.

 

وإن تحديد مقدار الرشح إلى العمق الترابي ضروري أيضاً في مثل هذه الحسابات ، ذلك لأن هذا الرشح يندرج تحت خانة الخسارات المائية .  والجدول : 36 يعطي قيماً تقريبية لمقدار الرشح لكل مئة متر من طول الخط تبعاً لنوع التربة .

وتبعاً لمعطيات منشورة [192] فإن مدة التدفق في مرحلة الإطلاق يمكن النظر إليها على أنها تعادل 20% من مدة الإرواء .

بالنسبة للجدول : 36 تمثل قيم الرشح الصغيرة لكل من نوع من التربة الميول الكبيرة للخطوط ، وأيضاً تمثل في بعض الحالات تصلب سطح التربة .  ولا بدّ من التأكيد هنا أن القيم النهائية للرشح العمقي تتطلب التحديد حلقياً .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]