معدل تطبيق مياه الري بالتنقيط: تحويل تصريف النقاطات والتباعد إلى عمق ماء

معدل تطبيق مياه الري بالتنقيط يساوي حجم الماء المصروف في الساعة مقسوما على المساحة المعتمدة في الحساب. عندما تتساوى المسافات بين النقاطات وبين الخطوط، يكون المعدل المتوسط للحقل بوحدة mm/h هو تصريف النقاطة بوحدة L/h مقسوما على تباعد النقاطات بالأمتار وعلى تباعد الخطوط بالأمتار. اضرب هذا المعدل في ساعات التشغيل للحصول على العمق الإجمالي للمياه المضافة.

خط ري بالتنقيط مكشوف أسفل نباتات الطماطم لملاحظة التربة ومنطقة الجذور. لا تثبت الصورة تصريف النقاطات أو تباعدها أو أعماق المياه المضافة في الأمثلة الحسابية. الصورة: Pete Mortimer، USDA Agricultural Research Service.

غالبا ما تكمن الصعوبة في اختيار مدخلات متسقة. فالتصريف لكل نقاطة يختلف عن التصريف لكل وحدة طول، وقد يختلف تباعد المصاطب عن المسافة بين أنبوبين متجاورين، كما يختلف العمق المتوسط على كامل الحقل عن العمق المحسوب لشريط مبتل ضيق. توضح الأمثلة الأصلية التالية هذه الحدود صراحة. وهي تمارين حسابية وليست احتياجات مائية لمحصول أو قيما اسمية لمنتجات.

1. حدد أساس مواصفة التصريف ومساحة الحساب

سجل ما إذا كان التصريف معطى لكل نقاطة أو لكل متر من الخط أو لكل 100 قدم من شريط التنقيط. وسجل أيضا الضغط والظروف التي تنطبق عليها تلك القيمة. يفيد التصريف الاسمي في التخطيط، لكن التصريف الحقلي قد يتغير مع الضغط ودرجة الحرارة والانسداد وحالة المعدات. تحقق من التصريف الفعلي عند حساب أداء شبكة موجودة.

تفصل حاسبة معدل خطوط التنقيط في جامعة ولاية واشنطن بين تصريف النقاطة والتباعد على طول الخط والتباعد بين الخطوط. تصف هذه المدخلات توزيعا منتظما. أما في الحقل غير المنتظم أو عند استخدام أنواع مختلفة من الخطوط، فاجمع التصريفات الفعلية ثم اقسمها على المساحة المحددة بوضوح.

وضح ما إذا كانت تلك المساحة تشمل الفراغات بين الصفوف أو الممرات أو مناطق دوران المعدات. إذا كان هدف مياه المحصول معبرا عنه لكل وحدة من مساحة الحقل الكلية، فاستخدم الأساس نفسه لعمق الماء المضاف. حذف الممرات من أحد جانبي المقارنة وإبقاؤها في الجانب الآخر يغير العمق الظاهر دون تغيير كمية الماء.

2. احسب المعدل المتري من تصريف النقاطات الفردية

ليكن q تصريف النقاطة بوحدة L/h، وS_e التباعد على طول الخط بوحدة m، وS_l التباعد المنتظم بين الخطوط بوحدة m. تمثل كل نقاطة مساحة حقل مقدارها S_e × S_l متر مربع. ولأن 1 لتر على 1 متر مربع يساوي 1 مليمتر، فإن R = q ÷ (S_e × S_l) يعطي المعدل الإجمالي المتوسط للحقل بوحدة mm/h.

في توزيع افتراضي، q = 1.6 L/h، وS_e = 0.40 m، وS_l = 1.20 m. إذن R = 1.6 ÷ (0.40 × 1.20) = 3.333... mm/h. المساحة التي تمثلها النقاطة هي 0.48 m². لا يعني ذلك توقع انتشار الماء بالتساوي في كامل مساحة التربة هذه.

تضيف رية مدتها 3 ساعات عند تصريف ثابت عمقا إجماليا مقداره 3.333... × 3 = 10 mm على أساس مساحة الحقل المذكورة. وبالعكس، يحتاج هدف إجمالي مختار مقداره 10 mm إلى 10 ÷ 3.333... = 3 ساعات. احتفظ بالقيم غير المقربة حتى النتيجة النهائية، لأن تقريب المعدل مبكرا قد يسبب اختلافات يمكن تجنبها في برنامج ري أكبر.

للنقاطات التي يعتمد تصريفها على الضغط، استخدم التصريف الموافق لظروف التشغيل الفعلية. وإذا اختلفت قياسات النقاطات كثيرا، فلن يبين معدل متوسط واحد النباتات التي تحصل على ماء أقل من المطلوب. استخدم اختبار انتظام التنقيط في الحقل لفحص التوزيع. ولا تعامل معامل الانتظام بوصفه تصحيحا تلقائيا لكل حساب لمعدل تطبيق المياه.

3. تحقق من النتيجة عن طريق عد النقاطات في قطعة محدودة

حدد قطعة مستطيلة افتراضية طولها 60 m وعرضها 24 m، دون إضافة مناطق دوران خارجية. ضع 20 خطا بتباعد 1.20 m، بحيث يبعد الخطان الخارجيان 0.60 m عن حافتي القطعة. وعلى كل خط ضع 150 نقاطة بتباعد 0.40 m، مع بعد النقاطة الأولى والأخيرة 0.20 m عن الطرفين. هذه الهوامش المحددة بنصف التباعد تجعل العدد والمساحة متوافقين تماما.

عدد النقاطات هو 20 × 150 = 3,000. وعند التصريف المفترض 1.6 L/h لكل نقاطة، يبلغ التصريف الكلي 4,800 L/h، أو 4.8 m³/h. مساحة القطعة هي 60 × 24 = 1,440 m². لذلك فإن 4,800 ÷ 1,440 = 3.333... mm/h، وهو ما يطابق معادلة التباعد. توفر ثلاث ساعات 14,400 L، أو 14.4 m³، أي 10 mm على هذه القطعة.

قد لا تتبع حدود الحقل الحقيقية هوامش نصف التباعد. عد النقاطات المركبة أو استخدم الطول الفعلي للجزء المصرف من الخطوط، مع إبقاء المساحة المقابلة. لا تفترض جزءا كسريا من مخرج ماء لإجبار معادلة التباعد على مطابقة حد غير منتظم. سجل بوضوح اختلاف أطوال الخطوط والنقاطات المفقودة ومناطق الخدمة المستبعدة.

عندما يخدم خطان متماثلان كل مصطبة متكررة، اجمع تصريفهما قبل القسمة على المسافة بين محاور المصاطب. يعطي خطان بتصريف q = 1.6 L/h وتباعد نقاطات 0.40 m كمية 2 × 1.6 ÷ 0.40 = 8 L/h لكل متر من طول المصطبة. وعند تباعد محاور المصاطب 1.20 m يكون المعدل المتوسط للحقل 8 ÷ 1.20 = 6.666... mm/h. عندئذ يستغرق هدف إجمالي قدره 10 mm مدة 1.5 ساعة. المسافة بين الخطين داخل المصطبة ليست المقام المناسب لحساب العمق المتوسط على كامل مساحة المصطبة.

يفصل دليل توزيع الخطوط الجانبية للمحاصيل الصفية بين صفوف المحصول والخطوط وممرات المعدات. استخدم مخطط التوزيع النهائي مدخلا للحساب، ولا تفترض وجود خط واحد لكل صف.

4. حول مواصفات النقاطات والأشرطة الأمريكية بصورة صحيحة

في وحدات الغالون الأمريكي، يساوي 1 غالون بالضبط 231 بوصة مكعبة، ويساوي 1 قدم مربع 144 بوصة مربعة. وبالتالي يعطي 1 غالون أمريكي موزعا على 1 قدم مربع عمقا قدره 231 ÷ 144 = 1.604166... بوصة. عندما يكون تصريف النقاطة q بوحدة US gal/h والتباعدان بالأقدام، فإن R بالبوصة في الساعة يساوي (231 ÷ 144) × q ÷ (S_e × S_l).

في مثال افتراضي منفصل بنقاطات تصريفها 0.45 US gal/h، وتباعد نقاطات 1 ft وتباعد خطوط 4 ft، يكون R = 1.604166... × 0.45 ÷ (1 × 4) = 0.18046875 in/h. يحتاج عمق إجمالي مختار قدره 0.50 in إلى 0.50 ÷ 0.18046875 = نحو 2.7706 ساعة، أو 166.2 دقيقة. تصف هذه المدخلات مثالا مختلفا، وليست تحويلا مقربا للقطعة ذات الوحدات المترية.

تتطلب مواصفة شريط بمعدل 0.25 US gal/min لكل 100 ft مسارا حسابيا مختلفا. عند تباعد خطوط 5 ft، يمثل طول شريط 100 ft مساحة 500 ft². الحجم الساعي هو 0.25 × 60 = 15 US gal. ويكون المعدل (231 ÷ 144) × 15 ÷ 500 = 0.048125 in/h. يستغرق هدف إجمالي قدره 0.25 in نحو 5.1948 ساعة، أو 311.7 دقيقة.

يشمل التصريف لكل 100 ft بالفعل كثافة نقاطات الشريط. القسمة على تباعد النقاطات مرة أخرى تحسب أثرها مرتين. يميز دليل جامعة ولاية كولورادو لمدة الري بشريط التنقيط بين تصريف الشريط لكل 100 ft والمسافة بين الأشرطة. تأكد من أن غالونات المورد أمريكية؛ فهذه العوامل لا تنطبق دون تعديل على الغالون الإمبراطوري.

تستخدم صيغة مكافئة أخرى التصريف الكلي بوحدة US gal/min: ‏R = 96.25 × Q ÷ A، حيث A بوحدة ft². يأتي الثابت من 60 × 231 ÷ 144. تقربه بعض الأدلة إلى 96.3. استخدم تقريبا متسقا وأقواسا واضحة ووحدة زمن صحيحة للتصريف؛ فالخلط بين الغالونات في الساعة والغالونات في الدقيقة يحدث خطأ بمعامل 60.

5. افصل بين العمق الإجمالي والعمق المحتفظ به والمساحة المبتلة

يصف عمق الماء الإجمالي الحجم المصروف مقسوما على المساحة المختارة. وهو لا يحدد كمية الماء التي تبقى متاحة في منطقة الجذور النشطة. إذا استعمل تقدير لكفاءة التطبيق η له تبرير مستقل ويخص الرية وحدود الحساب، فإن العمق الصافي المقدر المحتفظ به يساوي η × العمق الإجمالي، ومدة التشغيل لهدف صاف مختار هي t = D_net ÷ (R × η).

باستخدام المعدل المتري 3.333... mm/h، افترض أن تقييما منفصلا لجدولة الري يطلب 9 mm صافية، وأن η = 0.90 افتراض صريح للمشروع. عندئذ t = 9 ÷ (3.333... × 0.90) = 3 ساعات، توفر 10 mm إجمالية. هذا ليس ادعاء بأن كفاءة كل شبكة تنقيط هي 90%. إذا كان الاحتياج الإجمالي المحسوب بالفعل 10 mm، فلا تقسم على 0.90 مرة ثانية.

يميز دليل جامعة ولاية أوريغون لجدولة مياه الري بين التصريف والتطبيق وكفاءة النظام. حدد الهدف المائي الفعلي من ظروف الحقل؛ ويغطي دليل البخر والنتح والميزانية المائية لمنطقة الجذور هذا القرار السابق. مدة التشغيل الناتجة حسابيا لا تحدد متى يحتاج المحصول إلى الري.

يسبب اختيار المساحة خطأ شائعا آخر. افترض أن القطعة المترية توصف بشرائط مبتلة مثالية غير متداخلة، عرض كل منها 0.30 m على امتداد خطوطها البالغ عددها 20. تبلغ مساحة الشرائط الكلية 20 × 60 × 0.30 = 360 m²، أي ربع مساحة القطعة البالغة 1,440 m². يساوي الحجم نفسه البالغ 14,400 L عمقا قدره 40 mm عند التعبير عنه على الشرائط، بينما يبقى 10 mm على كامل القطعة.

لا يخلق أي من التعبيرين ماء إضافيا. فقيمة 40 mm هي حساب لحجم الماء على مساحة الشرائط، وليست زيادة منتظمة مقاسة في ماء التربة. تختلف بصيلات الابتلال الحقيقية مع العمق والتربة والجذور والزمن وإعادة التوزيع. لا تقارن هدف المحصول المبني على كامل الحقل بعمق مبني على الشرائط، ولا تطبق نسبة المساحة المبتلة مرة أخرى على هدف يستعمل مساحة الشرائط أصلا.

6. طابق التقدير مع سجل حجم المياه أثناء الرية

استخدم حدود القياس الحقيقية للعداد. يمكن لعداد قبل الغسيل العكسي للمرشحات أو الشطف أو التسربات أو مستخدم آخر أن يسجل حجما أكبر مما توصله النقاطات إلى القطعة. في رية افتراضية، ليكن إجمالي العداد 14.9 m³، منها 0.5 m³ مقاسة بشكل منفصل ذهبت إلى شطف خارج قطعة الحساب. مع عدم وجود سحوبات أخرى أو تسرب أو تغير صاف في مخزون الأنابيب، يكون حجم توصيل النقاطات المقدر 14.9 − 0.5 = 14.4 m³، أو 10 mm على 1,440 m².

قسمة كامل 14.9 m³ على مساحة القطعة تعطي نحو 10.35 mm وتنسب مياه الشطف الخارجية إلى الري. وبالعكس، إذا وقع الشطف داخل الحدود المختارة وساهم في ماء التربة، فوثق وجهته بدلا من طرحه تلقائيا. استخدم دليل نبضات عداد التدفق وتحويل الحجم للتحقق من تحويل الحجم المقاس.

عندما يتغير التصريف، اجمع أحجام الفترات بدلا من ضرب قراءة التصريف النهائية في مدة الرية كلها. سجل الملء والتصريف اللاحق إذا غيرا الحجم الذي يصل إلى النقاطات خلال الفترة المحتسبة. يبقى المتوسط المستند إلى العداد متوسطا؛ فقد يتزامن تسرب أو تفاوت في تصريف النقاطات مع إجمالي يبدو صحيحا للرية.

7. استخدم ورقة عمل قابلة للتكرار قبل تعديل مدة التشغيل

احتفظ بوحدات المدخلات والحسابات غير المقربة مع مدة وحدة التحكم النهائية. راجع قدرة المياه المضافة على التسرب إلى التربة والبقاء في منطقة الجذور المقصودة تحت الظروف الفعلية. لا يستبعد انخفاض المعدل المتوسط للحقل تجمع ماء محلي قرب نقاطة. قسم الريات فقط عندما تبرر ذلك الملاحظات الحقلية وتسلسل التشغيل الهيدروليكي، مع احتساب عمليات الملء والتصريف المتكررة.

8. أسئلة حول معدل تطبيق مياه الري بالتنقيط

هل تقليل تباعد النقاطات يزيد المعدل دائما؟

عند ثبات تصريف النقاطة وثبات تباعد الخطوط، يزداد المعدل المتوسط المحسوب للحقل. لكن عندما تحدد مواصفة الشريط التصريف لكل وحدة طول، استخدم تلك القيمة الفعلية؛ ولا تفترض بقاء تصريف النقاطة الفردية نفسه بين المنتجات المختلفة.

هل يمكن استخدام تباعد صفوف المحصول بدلا من تباعد خطوط التنقيط؟

فقط عندما يجعلهما التوزيع الحقيقي متكافئين. مع خطين لكل مصطبة أو خط يخدم عدة صفوف، احسب الطول المصرف الكلي أو عدد النقاطات على مساحة المصطبة المتكررة. لا تكفي تسمية صف المحصول وحدها لتحديد أساس الحساب.

هل تعوض رية محسوبة بعمق 10 mm منطقة الجذور بمقدار 10 mm؟

ليس بالضرورة. عشرة مليمترات إجمالية تصف الحجم المصروف على مساحة الحساب. يؤثر الجريان السطحي والتبخر والصرف تحت الجذور وعدم الانتظام وحالة التربة الأولية في الماء المحتفظ به وإمكانية وصول المحصول إليه. افحص استجابة التربة إلى جانب حساب حجم الماء.