انتظام الرش الزراعي: تصميم وتنفيذ اختبار بأوعية تجميع المياه
يقيس اختبار الرشاشات بأوعية التجميع مدى انتظام وصول المياه إلى مساحة محددة ضمن ظروف تشغيل مسجلة. حدد مواقع الأوعية على خريطة، وقس أعماق ري قابلة للمقارنة، واختر حساب الانتظام الذي يناسب مساحة الأرض التي يمثلها كل وعاء. أبلغ عن متوسط العمق واسم المؤشر معا: يصف معامل انتظام كريستيانسن (CU) وانتظام توزيع الربع الأدنى (DUlq) خصائص مختلفة للقياسات نفسها. ولا تثبت أي نسبة بمفردها كفاية ري منطقة الجذور.
آلة ري بالرش في الحقل وخزانة تحكم. لا تعرض صورة المعدات هذه اختبار أوعية التجميع على شبكة ثابتة أو نتائج مقاسة للمثال الافتراضي. الصورة: Scott Bauer، USDA Agricultural Research Service.
يقدم هذا الدليل ورقة عمل أصلية للرشاشات الثابتة ومثالا مستقلا للترجيح بالمساحة. جميع الأبعاد والكميات المجمعة ومدد الاختبار مدخلات تعليمية افتراضية، وليست نتائج تركيب تابع لـ IrriNex أو حدود قبول موصى بها. ينبغي أن يختار مقيم مؤهل بروتوكول الحقل وفق مجموعة الرشاشات الفعلية والمحصول والغرض من الاختبار.
حدد السؤال والمساحة قبل توزيع الأوعية
قرر ما إذا كان الاختبار يخص منطقة تداخل داخلية أو حافة حقل أو شريطا جافا بوضوح أو قطاع تشغيل كاملا. تحتاج هذه الأسئلة إلى تغطيات مختلفة لأخذ العينات. سم نتيجة المنطقة الداخلية بذلك الاسم؛ فهي لا تعتمد ركنا لم يختبر. افصل العينات التشخيصية الموجهة عمدا عن العينة الممثلة، حتى لا يتغير معنى المتوسط النهائي دون توضيح.
سجل تكوين التشغيل: القطاعات النشطة وهويات الفوهات والمسافات بين الرشاشات وارتفاع التركيب وإعدادات ضبط الضغط والتداخل المقرر من المواقع المجاورة. قد يبقى رأس رشاش دوار ثابتا في موقعه بالحقل؛ وعبارة «نظام ثابت» هنا تشير إلى موقع التركيب أثناء التجميع، لا إلى دوران الفوهة أو عدمه. لدورة ري كاملة، احسب مساهمة كل وضع تشغيل باستخدام مدته الفعلية. لا تتعامل مع مدد غير متساوية وكأنها متساوية.
اتفق على مساحة التقييم والطريقة وقاعدة البيانات المفقودة ومعايير القبول قبل الاطلاع على الكميات المجمعة. لا يمكن التحقق من شرط شراء بصيغة CU بمجرد تقديم DUlq دون شرح. يميز دليل NRCS للري بالرش، في الصفحة المطبوعة 11–50، بين هذين المؤشرين ويربط حساب الربع الأدنى المعتاد صراحة بمساحات ممثلة متساوية.
طابق توزيع الأوعية مع نظام الرش
في المثال المحلول، حدد رقعة مراقبة بمقاس 12 m ×12 m داخل تركيب رش ثابت. قسمها إلى 16 خلية متساوية، كل منها 3 m ×3 m، أي 9 m². ضع وعاء في مركز كل خلية، عند الإحداثيات 1.5 و4.5 و7.5 و10.5 m على كلا المحورين. تبلغ المساحة الممثلة 144 m². هذه هندسة واضحة للحساب، وليست توصية عامة بتباعد الأوعية أو عدد العينات أو المسافات بين الرشاشات.
ضع الرقعة حيث تعمل أنماط الرش المتداخلة المقصودة فعليا. أبق عددا كافيا من الرشاشات المحيطة عاملا لإعادة تمثيل المساهمات والحمل الهيدروليكي الطبيعيين. لا يثبت أخذ عينات بجوار فوهة فقط أو على خط مبتل واحد التوزيع على كامل الرقعة. وقد يحتاج حقل أكبر أو حد غير منتظم أو نمط ري موضعي في بستان إلى رقع متعددة محددة بصورة مستقلة وكثافة عينات مختلفة.
يحتاج الري المحوري إلى تفسير آخر: فالأوعية المتباعدة على امتداد نصف قطر تمثل مساحات متزايدة باتجاه الطرف الخارجي. وقد تمثل آلة تتحرك خطيا شرائط متساوية المساحة عند توزيع مناسب، لكن يجب تجميع كامل مرور الرش. ويحتاج جهاز الرش المتنقل إلى مراعاة سرعة الحركة وتباعد مساراته وتداخل المرور المجاور. لا تعِد استخدام زمن شبكة الاختبار الثابتة أو حسابها غير المرجح لمجرد توافر الأوعية نفسها.
اجمع العمق دون الخلط بين فتحة الوعاء ومساحة الحقل
استخدم أوعية نظيفة وثابتة ذات فتحات معلومة وقياسات قابلة للقراءة. ميز بين مساحة فتحة الوعاء، المستخدمة لتحويل الحجم إلى عمق، ومساحة الحقل التي يمثلها موقعه، المستخدمة للترجيح. تسهل الأوعية المتماثلة التحويل؛ لكنها لا تجعل مساحات الأرض الممثلة بمواقعها متساوية تلقائيا. اجعل الفتحات مستوية عند ارتفاع أخذ العينة المختار للقياس المقصود، ووثق اعتراض الغطاء النباتي للماء أو وجود عوائق.
إذا كان الحجم V بوحدة mL ومساحة فتحة الوعاء A بوحدة cm²، فإن العمق بوحدة mm هو d =10 ×V ÷A. لذلك تسجل فتحة افتراضية مساحتها 100 cm² تستقبل 60 mL عمقا قدره 6 mm. تحتاج الفتحة المختلفة إلى تحويل خاص بها. قراءة ارتفاع الماء داخل كوب مخروطي ليست بديلا موثوقا عن تحويل الحجم المجمع باستخدام مساحة الفتحة المقاسة أو معايرة الكوب المناسبة.
يشرح دليل NMSU للتدقيق بأوعية التجميع قياس مساحة الوعاء وتحديد مواقع الجمع وحسابات الحجم. توصياته بشأن التباعد وعدد العينات وتصنيفات الأداء الخاصة بالمسطحات العشبية ليست قيما افتراضية للتصميم الزراعي. اختر عمق تجميع كافيا لدقة القراءة الفعلية دون فيضان، وسجل فترة الجمع الحقيقية.
أثناء اختبار بالماء فقط، سجل ضغط التشغيل عند مواقع محددة وسرعة الرياح واتجاهها وتغيراتها خلال التجميع. سجل حالة الفوهات وهطول المطر وأي انقطاع. قارن الضغط المقاس بمتطلب مجموعة الرشاشات الفعلية؛ لا تثبت قراءة مقياس المضخة وحدها الضغط عند كل رشاش. قد تشوه الرياح بصمة البلل وتؤثر في الانجراف، كما قد يؤثر تبخر الماء المجمع في القراءة. يجيب اختبار مقارنة في الهدوء واختبار تحت رياح التشغيل المعتادة عن سؤالين مترابطين لكن مختلفين.
احتفظ بخريطة القياسات الأصلية بجوار الحساب
افترض أن جميع الأوعية البالغ عددها 16 في مثال الخلايا المتساوية تستقبل كامل تجميعها خلال الفترة نفسها البالغة 30 min. يعرض الجدول أعماقا حولت بالفعل إلى mm. تحدد الحروف صفوف الخريطة، وتحتفظ الأعمدة بترتيبها المكاني. جميع القراءات صالحة في هذا التمرين الافتراضي. لا تعِد ترتيب الخريطة نفسها عند فرز نسخة مستقلة لحساب الربع الأدنى.
| صف الخريطة | العمود 1 | العمود 2 | العمود 3 | العمود 4 |
|---|---|---|---|---|
| A | 6 | 7 | 8 | 9 |
| B | 10 | 10 | 10 | 10 |
| C | 10 | 10 | 10 | 11 |
| D | 11 | 12 | 12 | 14 |
مجموع الملاحظات البالغ عددها 16 هو 160 mm، ومن ثم يكون متوسط العمق 160 ÷16 =10 mm. هذا مجموع إحصائي للقراءات، وليس ادعاء بأن الحقل تلقى رية بعمق 160 mm. معدل التجميع المتوسط للرقعة هو 10 ×60 ÷30 =20 mm/h خلال فترة التجميع الثابتة هذه. وهو ليس أقصى معدل تطبيق لحظي لرشاش متحرك.
يبقى الوعاء الجاف فعليا بقيمة صفر بعد التأكد من تركيبه وتعرضه الصحيحين. أما الوعاء المسكوب أو المنقلب أو الفائض فيوفر معلومات غير صالحة، وليس صفرا. احتفظ بملاحظة الحادث وأعد التجميع المتأثر ضمن ظروف قابلة للمقارنة، أو استخدم المعالجة الموثقة لدى المقيم. لا تحذف الكميات المنخفضة لأنها تقلل النتيجة، ولا تستبدلها بالمتوسط دون توضيح.
احسب CU وDUlq من الملاحظات الصالحة نفسها
لهذه العينة المتساوية المساحة، CU =100 ×[1 −مجموع الانحرافات المطلقة ÷(عدد الملاحظات ×متوسط العمق)]. يبلغ مجموع الانحرافات عن 10 mm مقدار 20 mm: تسهم القراءات المنخفضة بمقدار 10 mm، والمرتفعة بمقدار 10 mm آخر. لذلك CU =100 ×[1 −20 ÷160] =87.5%. استخدم الفروق المطلقة؛ فالفروق الموجبة والسالبة بإشاراتها ستلغي بعضها وتوحي خطأ بانتظام كامل.
لحساب DUlq، رتب السجلات الصالحة كاملة حسب العمق. يحتوي الربع الأدنى من 16 قراءة متساوية المساحة على أربع ملاحظات: 6 و7 و8 و9 mm. متوسطها 30 ÷4 =7.5 mm، وبذلك DUlq =100 ×7.5 ÷10 =75%. يشرح UF/IFAS تعريف الربع الأدنى للتطبيق بالرش. احسب من بياناتك غير المقربة؛ لا تنسخ تقريب مثال محلول ولا تستبدل السجلات الفعلية بتقريب DU انطلاقا من CU.
| البند المبلغ عنه | النتيجة | ما الذي يصفه |
|---|---|---|
| متوسط العمق | 10 mm | متوسط التطبيق المجمع على الرقعة المأخوذة منها العينات |
| متوسط معدل التجميع | 20 mm/h | متوسط العمق مقسوما على مدة الاختبار الثابت |
| CU | 87.5% | الانحرافات المطلقة لجميع الملاحظات نسبة إلى متوسطها |
| DUlq | 75% | متوسط الربع الأدنى من المساحة الممثلة نسبة إلى المتوسط العام |
النسب المختلفة متسقة. يلخص CU جميع الانحرافات المطلقة، بينما يركز DUlq على الطرف المنخفض للتوزيع. لا يعني DUlq بقيمة 75% أن 25% من الماء قد أهدر أو أن كفاءة الري تبلغ 75%. كما أن متوسط الربع الأدنى ليس الحد الأدنى: فقد استقبلت أكثر الخلايا جفافا 6 mm. وقد تبقى درجة الانتظام مرتفعة عندما تتلقى جميع الأوعية ماء أقل من المطلوب.
استخدم أوزان المساحة عندما تمثل الملاحظات مساحات غير متساوية
انظر إلى مسح افتراضي مستقل بأربع خلايا ممثلة. مساحاتها غير متساوية عمدا؛ وافترض أن العمق المذكور لكل خلية يمثل كامل مساحتها تمثيلا كافيا. يشرح هذا المثال المبسط الترجيح ولا يمثل توصية كافية لأخذ عينات حقلية. المتوسط المرجح هو مجموع مساحة ×عمق مقسوما على المساحة الكلية.
| الخلية | مساحة الحقل الممثلة | العمق | المساحة ×العمق |
|---|---|---|---|
| W | 10 m² | 4 mm | 40 m²·mm |
| X | 20 m² | 8 mm | 160 m²·mm |
| Y | 30 m² | 10 mm | 300 m²·mm |
| Z | 40 m² | 12 mm | 480 m²·mm |
المساحة الكلية 100 m² والمجموع المرجح 980 m²·mm، وبذلك 980 ÷100 =9.8 mm. أما المتوسط غير المرجح فسيكون 34 ÷4 =8.5 mm وسيعطي الخلية الجافة الصغيرة تمثيلا أكبر مما تستحق. رتب حسب العمق ثم اجمع المساحات الممثلة تدريجيا. الربع الأدنى هو 25 m²: كامل مساحة W البالغة 10 m² إضافة إلى 15 m² من X. وفق فرضية التمثيل داخل الخلية المذكورة، يكون متوسطه (10 ×4 +15 ×8) ÷25 =6.4 mm. لذلك يكون DUlq المعتمد على المساحة هو 100 ×6.4 ÷9.8 ≈65.31%.
تقع بقية مساحة X خارج الربع الأدنى. اختيار الوعاء الأجف وحده من أربعة أوعية يخلط بين ربع الملاحظات وربع المساحة. في اختبار شعاعي للري المحوري، استخدم ترجيح المسافة أو المساحة الحلقية المقرر ومعالجة الحدود المناسبة لذلك التوزيع. تصف صفحة NRCS المطبوعة 11–198 اختيار الربع الأدنى حسب المساحة الممثلة؛ ويوضح هذا المثال تخصيص جزء من الخلية صراحة دون الادعاء بأنه بروتوكول اختبار محوري كامل.
استخدم الخريطة والضغط وسجل الرياح لتحديد الفحص التالي
في المثال المتساوي المساحة، تقع قراءات الربع الأدنى الأربع في الصف A. افحص هذا الجزء من الرقعة والرشاشات التي تسهم فيه أولا. قد ينتج شريط جاف باتجاه الرياح أو فجوة تداخل أو فوهة مسدودة أوضاعا فيزيائية مختلفة بنتيجة رقمية متشابهة. قارن الأنماط المجاورة وضغط التشغيل المحلي والملاحظات الحقلية قبل تحديد السبب.
يربط دليل UGA لانتظام الري المحوري منحنيات التجميع بفحوص الفوهات والضغط والحركة والرياح. استخدم منهجه التشخيصي دون نقل تصنيفات أداء المحاور إلى عقد قبول غير ذي صلة لنظام ثابت. إذا احتاج الضغط إلى فحص، توضح ورقة ميزانية الضغط كيفية حساب فواقد المسار؛ وتظل مجموعة الرشاشات هي مصدر متطلب التشغيل المناسب.
بعد تأكيد مشكلة في المكونات، راجع شرح استبدال فوهات الرشاشات لتحديد مهمة الصيانة، واتبع إجراء المعدات الفعلية. يغطي دليل ضبط رؤوس الرشاشات فحوص المحاذاة والتداخل. سجل الجزء أو الإعداد الذي تغير وأعد اختبار الرقعة نفسها المحددة على الخريطة في ظروف تشغيل قابلة للمقارنة. لا تثبت نسبة أفضل في رقعة أخرى أو تحت اتجاه رياح مختلف، بمفردها، أن الإصلاح سبب التحسن.
أسئلة ينبغي حسمها قبل قبول النتيجة
هل تصحح مدة تشغيل أطول ضعف الانتظام؟
إذا بقي النمط المكاني دون تغيير وزادت جميع الكميات المجمعة بالتناسب، فإن مدة التشغيل تغير العمق وتترك نسبتي الانتظام دون تغيير. في المثال الأول، ترفع مضاعفة المدة بمعامل 4 ÷3 متوسط الربع الأدنى من 7.5 إلى 10 mm، لكنها ترفع المتوسط العام إلى نحو 13.33 mm؛ ولا تزال الخلية الأكثر جفافا تستقبل 8 mm فقط. هذا توضيح رياضي وليس توصية بمدة تشغيل. تحتاج سعة تخزين التربة والجريان السطحي واحتياجات المحصول والفواقد الفعلية إلى تقييم مستقل للجدولة.
هل يمكنني حساب متوسط عادي لمقطع عينات محوري؟
يمكنك وصف المتوسط الحسابي لأوعيته، لكن يجب ألا تسميه متوسط الحقل المرجح بالمساحة إلا إذا جعلت هندسة أخذ العينات الاثنين متكافئين. احتفظ بمسافة كل عينة ومساحتها الممثلة وهوية منطقة إدارتها. كما تحتاج وصفات التطبيق المختلفة عمدا إلى تقييم مستقل للمناطق المعنية. ويعد جمع المرور الكامل واستخدام الطريقة المناسبة للنظام المتحرك أمرين أساسيين.
هل يمكن استبدال اختبار الرش باختبار تصرف النقاطات؟
لا. تقيس شبكة الرش عمق التطبيق المكاني عند مواقع الأوعية؛ بينما تقيس عينة التنقيط المعزولة تصرف مخرج خلال الزمن. تعالج ورقة اختبار التجميع للنقاطات حدود القياس المختلفة تلك. لمراجعة نظام رش مع IrriNex، أحضر الخريطة الأصلية وقياسات الفتحات وسجل حالة التشغيل والطقس والحسابات وملاحظات عدم اليقين وسجل إعادة الاختبار. تجعل هذه الوثائق النتيجة قابلة للمراجعة دون الادعاء بأن نسبة واحدة تصف المزرعة كلها.
