دانلود مقاله آبیاری قطره‌ای

هرچند روش آبیاری سطحی از قدیمی‌ترین روش‌های آبیاری بوده و هم‌اکنون نیز در بسیاری از کشورهای جهان حتی در کشورهای پیشرفته نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ولی به دلیل تلفات چشم‌گیر در سطح انتقال و هنگام توزیع در سطح مزرعه و در نتیجه پایین‌بودن راندمان در بسیاری از موارد روش‌های آبیاری با پتانسیل بالا نظیر آبیاری قطره‌ای مدنظر قرار می‌گیرد.

آبیاری قطره‌ای عبارت است از استعمال آهسته و آرام آب بر روی خاک یا زیر آن.

ذرات آب معمولاً به صورت قطرات گسسته از یکدیگر یا به صورت قطره پیوسته، جریان باریک آب و یا به صورت پاشش آب با آبپاش‌های کوچک از طریق وسیله‌ای که به آن قطره‌چکان، چکاننده و یا آبففشان گفته می‌شود، صورت می‌گیرد.

آبیاری قطره‌ای اگرچه دارای مزایایی از لحاظ استفاده بهتر از آب، عکس‌العمل گیاه، عملیات زراعی، نگهداری، مهندسی و اقتصادی می‌باشد، چنانچه اصول کلی و مبانی علمی در طراحی درنظر گرفته نشود، این روش نه تنها مفید نخواهد بود، بلکه موجب هدررفتن سرمایه نیز می‌گردد.

یکی از اصول کلی و مبانی کلی طراحی سیستم‌های آبیاری قطره‌ای مسئله کیفیت آب آبیاری، خصوصیات و ترکیبات فیزیکوشیمیایی آن می‌باشد که در صورت نامناسب بودن کیفیت آب آبیاری، عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی موجود در آن سبب انسداد قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

این امر علاوه بر زیان‌های وارده به محصول به دلیل تامین‌نکردن آب مورد نیاز آن، بسیاری از پارامترهای طراحی یک سیستم آبیاری قطره‌ای را تحت‌الشعاع خود قرار می‌دهد.

تاریخچه آبیاری قطره‌ای
آبیاری قطره‌ای از اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستن در کشورهایی چون فرانسه، آلمان، آمریکا و شوروی متداول گردید.

در آن موقع بیشتر از لوله‌های سفالی جهت انتقال و توزیع آب در سیستم قطره‌ای استفاده می‌شد که به علت هزینه زیاد توسعه چندانی پیدا نکرد.

از اواسط قرن بیستم به بعد با توسعه صنایع پلاستیک به خصوص انواع پلی‌اتیلن و امکان ساخت قطره‌چکان‌ها با کیفیت و کارایی قابل قبول این سیستم آبیاری گسترش روزافزونی پیدا کرده است.

در حال حاضر کشورهای آمریکا، اسپانیا، استرالیا، اسرائیل و آفریقای جنوبی بیشترین میزان زمین‌های زیرکشت را با سیستم آبیاری قطره‌ای دارا می‌باشند.

اجزاء سیستم آبیاری قطره‌ای
اجزاء این سیستم شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است.

بطوری که مشاهده می‌شود، سیستم شامل 10 قسمت اصلی است که بطور مختصر قسمت‌های مختلف آن تشریح می‌گردد.

1.

موتور پمپ و ایستگاه پمپاژ
ایستگاه پمپاژ شامل موتور، پمپ، فونداسیون و استخر پمپاژ می‌باشد.

در این ایستگاه آب با فشار لازم از منبع به داخل شبکه جریان می‌یابد.

مشخصات پمپ با توجه به دبی مورد نیاز و فشار لازم برای بهره‌برداری از شبکه و راندمان پمپ تعیین می‌شود.

2.

فیلترهای هیدروسیکلون
جهت عبور به منظور تصفیه فیزیکی و ته‌نشست مواد معلق موجود در آب با استفاده از استوانه‌های مخروطی ناقص، به نیروی گریزاز مرکز استفاده می‌گردد.

3.

فیلترهای شن
به منظور تصفیه آب از مواد آلی و جلبک‌ها و شن‌ریزه‌ها استفاده می‌گردد.

4.

تانک کود
جهت تزریق کودهای شیمیایی مورد نیاز گیاه به درون آب داخل سیستم قطره‌ای استفاده می‌شود.

5.

مرکز کنترل
واحد کنترل اصلی سیستم آبیاری قطره‌ای که عملیات آبیاری کاملاً اتوماتیک را عملی می‌سازد، خود شامل قسمتهای زیر می‌باشد:


• شیرهای کنترل
این شیرها در ابتدای لوله آبده نصب و عملیات کنترل آ به لوله‌های مورد نظر را امکان‌پذیر می‌سازد.

• وسایل تنظیم‌کننده فشار
تنظیم‌کننده‌ها با توجه به خصوصیات شبکه در نقاط مختلف نصب می‌گردند.

• وسایل اندازه‌گیری
کنتور آبی، دبی‌سنج، فشارسنج و دیگر ضمائم اندازه‌گیری معمولاً در ایستگاه پمپاژ نصب می‌گردند.

• کلید اتوماتیک
که خاموش‌شدن موتور را هنگام افزایش فشار سبب می‌شود.

• اتصال شناور
عمل خاموش‌شدن موتور را هنگام کاهش سطح آب در استخر پمپاژ انجام می‌دهد.

فیلتر توری لوله آب از توری با منافذ مشخص تا اندازه 160 مش صورت می‌گیرد.

لوله اصلی این لوله‌ها آب را از منبع به لوله‌های فرعی منتقل می‌نمایند و مانند لوله‌های فرعی در عمق کافی از سطح خاک نصب می‌شوند.

لوله‌ها از جنس پلی‌اتیلن و گاهاً چدن ساخته می‌شدند.

لوله‌های آبرسان این لوله‌ها وظیفه تغذیه لوله‌های آبده را به عهده دارند.

لوله‌های آبده با توجه به فواصل ردیف‌های کشت به لوله فرعی متصل می‌شوند و از آن تغذیه می‌گردند.

لوله آبدیده لوله‌هایی هستند که از قسمت نیمه اصلی منشعب شده و آب را توسط قطره‌چکان‌ها در سطح زمین پخش می‌کنند.

قطره‌چکان‌ها قطره‌چکان‌ها آخرین اتصالات آبیاری قطره‌ای به شمار می‌روند که آب را به یکی از شکل‌های: قطره، جت یا فوران کوچک پیوسته و فوران ناپیوسته از خود خارج می‌کنند و در اختیار گیاه قرار می‌دهند.

مزایای عمده آبیاری قطره‌ای آبیاری قطره‌ای دارای مزایا و محاسن عمده‌ای است که می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: افزایش راندمان آبیار و صرفه‌جویی در میزان آب در این سیستم چون آب مورد نیاز گیاه فقط در اطراف ریشه گیاه به زمین داده می‌شود، بنابراین قسمتی از زمین که ریشه‌های فعال در آن قرار ندارد، خشک باقی می‌ماند و مصرف آب در واحد سطح به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.

در این روش آبیاری به دلیل برقرارشدن توازن بین تبخیر و تعرق و مقدار آبیاری از هدررفتن آب به صورت رواناب سطحی یا نفوذ عمقی جلوگیری می‌شود.

در آبیاری قطره‌ای تلفات مستقیم آب از طریق تبخیر خیلی کم است.

چون هیچ قطره آبی در هوا منتشر نمی‌شود، شاخ و برگ گیاهان خیس نمی‌شود و از سطح خاکی که خارج از منطقه مرطوب شده قرار دارد، هیچ تبخیری صورت نمی‌گیرد.

رهبر، فیلی و دانش‌نیا به منظور مقایسه روش‌های آبیاری قطره‌ای، بارانی و سطحی بر روی درخت سیب و پرتقال محلی جهرم، آزمایشاتی انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که میزان آب مصرفی در روش قطره‌ای نسبت به سطحی 25% کمتر است.

عکس‌العمل گیاه و عملکرد محصول عکس‌العمل گیاه به آبیاری قطره‌ای نسبت به سیستم‌های دیگر آبیاری به نظر می‌رسد که تا حدودی بهتر باشد.

در آزمایشات آبیاری قطره‌ای بعضی مواقع محصول بیشتر با کیفیت و یکنواختی بهتر به دست آمده است.

در این روش‌ها، میزان رشد محصول، عملکرد و کیفیت نسبی محصول بیشتر از سایر روش‌های آبیاری است.

در آبیاری قطره‌ای، به دلیل خشک نگه داشته شدن، قسمتی از زمین، کیفیت میوه‌ها افزایش پیدا می‌کند.

در اسرائیل، با استفاده از روش آبیاری قطره‌ای بر روی گوجه‌فرنگی، میزان محصول در بعضی مناطق به 120 تن در هکتار رسیده است.

همچنین تولید محصول سیب تا 130 تن در هکتار گزارش شده است.

کاربرد روش آبیاری قطره‌ای سبب ازدیاد محصولاتی نظیر سبزیجات و صیفی‌جات گردیده است.

عمدتاً محصول گران قیمت چون سبزی‌ها، انگور، مرکبات، گوجه‌فرنگی، نیشکر و محصولات هسته‌دار همچون گردو، بادام، فندق، میوه‌ها، نهالستان‌ها، توت‌فرنگی و آناناس در این گونه سیستم‌ها عملکرد بیشتر و کیفیت بهتری دارند.

کاهش رشد علف‌های هرز و ممانعت از تجمع آفات بالقوه در روش آبیاری قطره‌ای تنها قسمت‌هایی از مزرعه آبیاری می‌گردد که ریشه‌ها قرار دارند و لذا آبیاری در تمام سطح انجام نگرفته و بدین‌ترتیب محیط مناسب جهت رشد علف‌های هرز بوجود نخواهد آمد.

به سب موضعی بودن رطوبت خاک، رویش علف‌های هرز پراکنده و کنترل آنها آسان است.

موقعیت محیطی در زیر سایبان گیاه برای رشد قارچ‌ها مناسب نخواهد بود.

در صورت بروز آفات و بیماری‌ها، امکان حرکت ماشین‌آلات سمپاشی از بین ردیف‌های گیاه به سادگی امکان‌پذیر است.

زودرس نمودن محصولات علت زودرس‌شدن محصولات را می‌توان به این صورت توجیه نمود که در روش‌های دیگر آبیاری، چون سطح زمین برای چند روز پس از هر نوبت آبیاری می‌شود، در این مدت تبخیر سطحی زیاد می‌باشد، عمل تبخیر شدن آب موجب کاهش درجه حرارت محیط شده و زمان رسیدن محصول را به تعویق می‌اندازد.

در صورتی که سیستم قطره‌ای تبخیر ناچیز بوده و نمی‌تواند درجه حرارت را تقلیل دهد.

بنابراین محصول زودرس می‌شود.

عملیات زراعی همزمان با آبیاری می‌توان عملیات‌های دیگر کشاورزی مانند سمپاشی، تنک‌کردن، هرس کردن و میوه‌چینی را انجام داد.

زیرا در این سیستم فاصله بین ردیف‌ها همیشه خشک مانده و عبور تراکتور و ماشین‌آلات دیگر در زمین تحت آبیاری به سادگی انجام می‌گیرد.

فوائد مهندسی و اقتصادی برای آبیاری گیاهانی که فاصله آنها زیاد است (مثل درختان میوه)، هزینه یک سیستم آبیاری خوب، طرح شده در مقایسه با سیستم‌های ثابت یا دائم دیگر نسبتاً کمتر است.

شوری وقتی که مجبور باشیم از آب شور استفاده کنیم، استفاده از آبیاری قطره‌ای برای بالا نگه‌داشن مداوم رطوبت خاک، امکان‌پذیر است.

در صورتی که آب، شور باشد و گیاه با روش قطره‌ای آبیاری شود، ضرر کمتری متوجه گیاه است.

از مزایای دیگر آبیاری قطره‌ای، می‌توان صرفه‌جویی در میزان کارگر و انرژی را نام برد.

معایب عمده آبیاری قطره‌ای محدودیت‌های بالقوه آبیاری قطره‌ای در مقایسه با سایر روش‌های آبیاری به قرار زیر است: گرفتگی قطره‌چکان‌ها گرفتگی منافذ کوچک عبور آب در قطره‌چکان‌ها جدی‌ترین مسئله‌ای است که ممکن است آبیاری قطره‌ای با آن روبرو شود.

اکسید آهن، کربنات کلسیم و بقایای جلبک‌ها و اسلایم‌ها، موجب گرفتگی منافذ ریز قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

گرفتگی در طول زمان می‌تواند به خاطر رسوب مواد شیمیایی، رس و یا تجمع لای در محل عبور آب قطره‌چکان‌ها باشد.

این امر باعث توزیع نامناسب آب در طول لوله فرعی می‌شود.

ازدیاد شوری تمام آبهای آبیاری دارای مقدار نمک محلول هستند.

با جذب آب توسط گیاهان، قسمت بیشتر این نمک‌ها در خاک باقی می‌ماند.

د رخلال آبیاری قطره‌ای، نمک‌ها در زیر سطح خاک و پیرامون محیط خیس شده، خاک تجمع پیدا می‌کند.

خشک شدن خاک بین آبیاری‌ها موجب حرکت معکوس آب خاک و انتقال نمک از پیرامون ناحیه خیس شده به طرف قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

شرایط خاک بعضی خاک‌ها دارای سرعت نفوذ کافی برای دریافت دبی تخلیه قطره‌چکان‌ها نبوده و تولید رواناب با شرایط ماندابی می‌نماید.

معمولاً خاک‌های شنی با لایه‌بندی افقی اندک، برای آبیاری قطره‌ای بسیار مناسب می‌باشند.

خطرات جوندگان لوله‌های پلی‌اتیلن را می‌جوند، برای رفع این مشکل و کنترل باید از لوله‌های فرعی از جنس پی ـ وی ـ سی استفاده کرد.

با شکستن خطوط لوله انتقال آب اصلی، یا درست کارنکردن سیستم تصفیه، مقداری مواد زائد وارد آب می‌شود.

گرفتگی خروجی‌ها و کنترل آن در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای مطالعاتی که کمیته بین‌المللی آبیاری و زه‌کشی در زمینه آبیاری قطره‌ای انجام داده، حاکی از آن است که در تمام کشورهای جهان که از این روش استفاده می‌کنند، گرفتگی خروجی‌ها، بزرگترین مشکل این سیستم‌ها محسوب می‌شود.

البته در تعدادی از این کشورها سعی شده است تا اندازه‌ای بر این مشکل فائق آید.

بر اساس گزارش کمیته بین‌المللی آبیاری و زهکشی، عواملی که موجب گرفتگی و انسداد خروجی‌ها می‌شوند، به سه دسته تقسیم می‌شوند: فیزیکی شیمیایی بیولوژیکی عوامل موثر بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها بطور کلی می‌توان گفت عواملی که موجب مسدودشدت قطره‌چکان‌ها می‌شوند، شامل سه دسته اصلی می‌شوند.

مواد فیزیکی به صورت معلق، مواد شیمیایی و مواد بیولوژیکی.

در جدول (1)، عوامل مختلفی را که می‌توانند باعث انسداد قطره‌چکان‌ها گردند، آوده شده است.

در مطالعات جامعی که توسط ناکایاما، گیلبرت و باکز (1978)، بر روی استفاده از آب رودخانه کلرادو در سیستم‌های قطره‌ای انجام گرفت، نتایج حاصله نشان داد که مهمترین قسمت مدیریت یک سیستم قطره‌ای، سیستم تصفیه آب آن می‌باشد.

سیستم‌های تصفیه باید قادر باشند حداکثر ذرات معلق موجود در منبع آب را تصفیه نمایند.

برای عملکرد طولانی مدت سیستم‌های قطره‌ای، عمل شستشو و تمیزکردن لوله‌های اصلی، لوله‌های فرعی و همچنین تصفیه شیمیایی آب جهت کنترل افزایش رسوبات، ته‌نشینی مواد معلق و تجمع جبلک‌ها و مواد میکروبیولوژی لازم است.

همچنین باید از مقاومت قطره‌چکان‌ها، مواد خطوط لوله و دیگر تجهیزات در برابر مواد شیمیای نظیر کودها، باکتری‌ها و آفت‌کش‌هایی که به درون سیستم قطره‌ای تزریق می‌گردند، اطمینان حاصل کرد.

جدول 1: عوامل موثر بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها تاثیر عوامل فیزیکی بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها یکی از عوامل اصلی گرفتگی قطره‌چکان‌ها، ذرات معلق موجود در آب، شامل شن ریزه‌ها، سیلت، رس و ذرات آلی می‌باشد.

برای جلوگیری از ورود این مواد به داخل سیستم لازم است تا تصفیه فیزیکی کافی بر روی آب صورت پذیرد.

اندازه ذراتی که وجود آنها در سیستم قابل تحمل است، به ساختمان خروجی قطره‌چکان‌ها بستگی دارد و معمولاً توسط کارخانه‌های سازنده عرضه می‌شود.

بدیهی است ذراتی که اندازه آنها از قطر روزنه خروجی قطره‌چکان‌ها بیشتر باشد، بایستی از سیستم خارج گردند.

جداسازی ذرات معلق جامد از آب با استفاده از حوضچه‌های آرامش، جداکننده‌های دورانی شن، صافی‌های شنی و صافی‌های توری صورت می‌گیرد.

حوضچه‌های آرامش به منظور خارج ساختن و ته‌نشین کردن مقادیر خیلی زیاد شن و سیلن از حوضچه‌های آرامش استفاده می‌شود.

حوضچه‌های آرامش بایستی به اندازه کافی بزرگ بوده و سرعت جریان به اندازه‌ای کم باشد که آب وارده به حوضچه حداقل به مدت 15 دقیقه در حوضچه مانده و سپس به ورودی سیستم برسد.

در این فاصله زمانی، حداکثر ذرات معدنی به قطر بیش از 80 میکرون رسوب می‌نمایند.

معمولاً حوضچه‌ای به عمق 2/1، عرض 3/3 و طول 15 متر برای جریان معادل 66 لیتر در ثانیه دارای زمان تاخیری معادل 15 دقیقه است.

حوضچه‌های آرامش بایستی کم عرض و نسبتاً طویل باشند تا تقریباً همه آب، زمان تاخیر مناسب را در داخل آن طی کند.

کف دیواره‌های حوضچه بایستی به خوبی پوشش شده باشند، تا امکان رشد گیاهان در آن کاهش یابد.

همچنین بایستی حوضچه‌ها به خوبی از رشد جلبک‌ها مراقبت و کنترل گردد.

جداکننده دورانی شن جداکننده‌های دورانی (گریز از مرکز) شن قادر به جداسازی تا 98% ذرات شنی هستند که در روی الک 200 مش باقی می‌مانند.

این جداکننده‌ها بر اساس نیروی گریز از مرکز کار کرده و می‌توانند ذرات با وزن مخصوص زیاد را جدا ساخته و خارج سازند و در نتیجه قادر به جداسازی مواد آلی نمی‌باشند.

گرچه جداکننده‌های دورانی نمی‌توانند کلیه ذرات لازم را جدا سازند، لیکن وسیله‌ای کارا برای خارج ساختن مقادیر زیاد شن خیلی ریز به شمار می‌روند و به عنوان مثال می‌توانند در چاه‌هایی که با خود مقادیری شن به بالا می‌آورند، به خوبی مورد استفاده قرار گیرند.

صافی‌های شنی فیلترهای شن دانه‌بندی شده از سنگریزه‌های ریز و شن، با اندازه‌های معین تشکیل یافته که در داخل مخزنی استوانه‌ای شکل قرار داده شده‌اند.

با عبور آب از مخزن، ذرات سنگریزه و شن عمل تصفیه را انجام می‌دهند.

این صافی‌ها اساساً به منظور تصفیه مقادیر زیاد شن خیلی ریز و مواد آلی بکار می‌روند و غالباً طوری ساخته می‌شوند که در مواقع لزوم بتوان آنها را بطور اتوماتیک شستشو داد.

صافی‌های شنی برای جذب مواد آلی بیشترین کارایی را دارند و قادرند مواد آلوده کننده را در عمق بستر شن جمع کنند.

هرگاه بیشتر مواد آلوده‌کننده از مواد دراز و باریک نظیر جلبک‌ها یا دیاتومه‌ها تشکیل شده باشند، احتمال گرفتن این مواد بوسیله صافی‌های شنی با چند بستر شن از یک سطح فیلتر توری بیشتر است.

عواملی که در خصوصیات و طرز کار فیلترهای شنی دخالت دارند، عبارتند از: کیفیت آب، نوع و اندازه فیلترهای شنی، دبی آب و افت بار مجاز.

فیلترهای شنی در مقایسه با صافی‌های توری می‌توانند مقادیر بیشتری از مواد زائد را با دفعات شستشو و افت بار کمتر از آب جدا سازنند.

صافی‌های توری ساختمان این صافی‌ها ساده بوده و در مواردی که قابل استفاده باشند، دارای بیشترین راندمان تصفیه هستند.

در این صافی‌ها اندازه سوراخ‌ها و همچنین کل سطح مقطع سوراخ‌ها، تعیین کننده کارایی و محدودیت‌های کاربرد آن می‌باشند.

صافی‌های توری برای جداسازی شن خیلی ریز و مقادیر کم جلبک بکاربرده می‌شودند.

مقادیر متوسط جلبک‌ها، توری‌ها را به سرعت مسدود می‌نمایند، مگراینکه این صافی‌ها طوری طراحی شده باشند که مواد آلوده‌کننده آلی را در خود نگه‌دارند.

صافی‌های توری را می‌توان به چند گروه تقسیم کرد: صافی‌های با فولاد ضدزنگ توری‌های نایلونی یا از جنس پلی‌استر صافی‌های با شستشوی در جهت معکوس صافی‌هایی که به روش ثقلی شستشو می‌شوند.

گرفتگی شیمیایی و کنترل آن گرفتگی شیمیایی قطره‌چکان‌ها نتیجه رسوب املاح محلول در آب به خاطر تغییر دما و یا PH می‌باشد.

اکثر رسوباتی که منشاء بروز مشکلات در سیستم آبیاری قطره‌ای می‌شوند، عبارتند از: الف) کربنات کلسیم و کربنات منیزیم سولفید آهن و سولفید منگنز اکسید آهن و اکسید منگنز گاهی اوقات رسوبات گچ، سیلیکات و حتی سولفور، مشکلاتی را از نظر گرفتگی در سیستم‌ها ایجاد می‌نمایند، ولی عمومیت ندارد و ممکن است به ندرت اتفاق بیافتد.

در زیر این سه نوع گرفتگی شیمیایی و چگونگی کنترل آنها تشریح می‌شود.

گرفتگی از طریق کربنات کلسیم و منیزیم رسوبات ناشی از کربنات کلسیم (CaCo3) در یک قطره‌چکان، ابتدا باعث کاهش آبدهی آن می‌شود.

یک قطره‌چکان با مجرای بزرگتر، دیرتر از یک قطره‌چکان با مجرای کوچک، دچار گرفتگی می‌شود.

در هر صورت چنانچه شرایط آب از نظر کیفیت تغیر و اصلاح نگردد، انسداد کامل مرا در هر دو نوع قطره‌چکان پیش خواهد آمد.

نکته مهم اینکه کربنات کلسیم و کربنات منیزیم، در جدار داخلی لوله‌ها نیز که قابل دیدن نمی‌باشند، رسوب می‌کند و استفاده‌کننده از سیستم زمانی متوجه می‌شود که به علت این رسوبات جریان عبور آب در لوله‌ها کاهش می‌یابد.

کربنات کلسیم و منیزیم، به نوعی باعث گرفتگی و انسداد سیستم فیلتراسیون نیز می‌شوند.

در فیلتر شن، کربنات‌ها باعث سیمانی شدن دانه‌های شن و ماسه می‌شوند و این عمل موجب کاهش و یا قطع جریان آب از فیلتر می‌شود.

برخی از آبها به اندازه کافی حاوی عناصر تشکیل‌دهنده رسوب مثل کلسیم، منیزیم و بی‌کربنات می‌باشند.

از ترکیب این عناصر، کربنات نامحلول بوجود می‌آید که باعث مسدودشدن قطره‌چکان‌ها می‌گردد.

کربنات کلسیم و منیزیم در آب حل نمی‌شوند و این ترکیب تحت عنوان آهک نام‌گذاری می‌شود.

منیزیم نیز رفتاری شبیه به کلسیم دارد و با بی‌کربنات ترکیب شده و به صورت کربنات منیزیم درمی‌آید که نامحلول است.

دولومیت یک نوع سنگ آهک است که در آن علاوه بر کربنات کلسیم، به همان اندازه کربنات منیزیم وجود دارد.

بی‌کربنات‌ها در بیشتر آبهای طبیعی در جهان وجود دارند.

کلسیم نیز در اکثر آب‌های طبیعی یافت می‌شود.

لازم به توضیح است که بی‌کربنات کلسیم بر خلاف بی‌کربنات سدیم و پتاسیم که حالت جامد دارد، همیشه به صورت محلول یافت می‌شود.

عوامل زیر باعث تسریع روسوب‌گذاری کربنات کلسیم و منیزیم می‌شود: الف) گازکربنیک نامحلول موجود در منابع آب بالابودن PH آب: بطور کلی در بیشتر اوقات گرفتگی در شرایطی که PH آب بیش از 8 باشد، اتفاق می‌افتد.

البته در زمانیکه PH کمتر از 8 باشد، گرفتگی در زمان طولانی‌تری اتفاق می‌افتد.

افزایش درجه حرارت آب: با افزایش درجه حرارت آب، رسوبات با سرعت بیشتری تشکیل می‌شود.

به همین دلیل لوله‌هایی که در زیر دفن شده‌اند و یا در سایه قرار دارند، کمتر از لوله‌هایی که در معرض تابش مستقیم خورشید قرار دارند، دچار گرفتگی و انسداد مجرا در اثر رسوبات کربنات می‌گردند.

کاهش و افت فشار در سیستم: در شرایطی که منبع آب حاوی گازکربنیک و منیزیم باشد، این است که کربنات در مجاور اسید ترکیب شده و گازکربنیک متصاعد می‌شود.

معمول‌ترین روش جهت کاهش تشکیل رسوب کربنات کلسیم، افزودن اسید به آب آبیاری است.

آب با بی‌کربنات موجود در آب ترکیب می‌شود، نتیجه این فعل و انفعال، آن خواهد بود که غلظت بی‌کربنات و کربنات کاهش می‌یابد.

در غیاب بی‌کربنات، رسوب کربنات کلسیم و منیزیم، به سهولت تشکیل نخواهد شد.

متداول‌ترین اسیدهایی که برای این منظور بکار می‌رود، اسید سولفوریک و اسیدسولفورو می‌باشد.

این دو اسید هر دو در کنترل PH موثرند، ولی معمولاً در شرایطی که کلرزنی نیز انجام می‌شود، اسید سولفور استفاده نمی‌شود، زیرا این اسید با هیپوکلرو ایجاد شده از کلر موجود در آب، ترکیباتی بوجود می‌آورد، که اثرات کلر را در آب از بین می‌برد.

در شرایطی که کلرزنی در آب انجام می‌شود، کاربرد اسید سولفوریک توصیه شده است.

بهترین راه برای تشخیص مقدار اسیدی که بایستی اضافه شود، روش تتراسیون است.

به هر حال مقدار اسید بکاربرده شده، نبایستی کاهش بیش از حد PH شود، زیرا اگر PH کمتر از 6 شود، باعث واردساختن خسارت به لول و اتصالات خواهد شد.

در پایان این بحث لازم است ذکر شود که مصرف اسیدسولفوریک بایستی بطور مستمر انجام شود و چنانچه از قبل، رسوبات کربنات در سیستم وجود داشته باشد، محلول نمودن و جداسازی این رسوبات کار دشواری است و نیاز به استفاده از اسید با غلظت بیشتر خواهد بود.

گرفتگی از طریق سولفید آهن و منگنز بطور کلی، تاثیرات گرفتگی و مشکلات ناشی از رسوبات آهن، بیشتر از منگنز است.

چنانکه اگر بطور معمول غلظت منگنز در آب به میزانی باشد که ایجاد گرفتگی نماید، قبل از آن بطور طبیعی ایجاد مسمومیت در گیاه می‌شود.

در صورتیکه غلظت آهن محلول، معادل 1/0میلی‌گرم در لیتر و یا بیشتر باشد، باعث بروز مشکلاتی در رابطه با سیستم پمپاژ و کارایی قطره‌چکان می‌گردد.

آهن و منگنز محلول به همراه سولفید در شرایط خاصی تشکیل رسوب سیاه رنگ سولفید می‌دهد.

زمانی‌که سولفید آهن و منگنز به صورت رسوب درآیند، به سختی می‌توان آنها را از سیستم آبیاری پاکسازی نمود.

در شرایطی که غلظت سولفید، معادل 5/0 میلی‌گرم در لیتر و یا بیشتر باشد، ممکن است باعث ایجاد گرفتگی شدید در سیستم شود.

منشاء ایجاد گرفتگی در سیستم از طریق سولفید آهن و منگنز عبارت است از: الف) آبهای حاوی آهن: آبهای حاوی آهن در اعماق زمین، زمانیکه اکسیژن وجود ندارد و یا مقدار آن خیلی کم است، موجب تشکیل رسوبات سیاه رنگ و سخت سولفید آهن می‌شود.

زمانیکه سولفید آهن و یا منگنز در مجاورت اکسیژن قرار گرفت، ترکیب آن به هیدروکسی اکسید تغییر شکل می‌دهد و ترکیب به صورت آجری‌رنگ درمی‌آید.

زمانی که آب حاوی آهن، دارای اکسیژن کمی باشد و با آبی که از نظر اکسیژن غنی باشد، مخلوط شود، در این شرایط رسوب آهنی به راحتی ایجاد می‌شود.

آبهای سطحی: در آبهای سطحی معمولاً میزان سولفید در حدی نیست که ایجاد مشکل نماید، ولی آبهای موجود در قسمت‌های زیرین استخر ممکن است حاوی سولقید باشد.

بطور طبیعی، سولفیدها در جاهایی مشاهده می‌شود که در اثر فعالیت شیمیایی باکتری‌ها، سولفات‌ها تبدیل به سولفید شوند.

کودهای شیمیایی: در صورتیکه آب آبیاری حاوی سولفید باشد و به آن کودهای شیمیایی آهن‌دار اضافه شود، در این صورت رسوب سولفید آهن تشکیل می‌شود.

پیشگیری از تشکیل رسوب سولفید آهن بسیار مشکل است.

شاید بهترین راه این باشد که قبل از هرگونه اقدامی با متخصصین طراحی سیستم و افراد مجرب در این زمینه مشورت شود.

گرفتگی از طریق اکسید آهن و منگنز اکسید آهن معمولاً به یکی از دو شکل زیر یافت می‌شود: الف: اکسید فرو: این ترکیب آهن به صورت محلول می‌باشد.

این ترکیب در اثر فعل و انفعالات شیمیایی در مجاورت اکسیژن به صورت اکسید فریک درمی‌آید.

ب: اکسیدفریک: این ترکیب در آب زیاد حل نمی‌شود.

رسوباتی که از این طریق بوجود می‌آید، موجب گرفتگی خروجی‌ها می‌شود.

مشکل گرفتگی ناشی از اکسید آهن زمانی آغاز می‌شود که غلظت آهن محلول به 1/0 میلی‌گرم در لیتر برسد.

در یک سیستم آبیاری قطره‌ای که همیشه در حال کار نیست و سیستم قطع و وصل می‌شود، مسئله گرفتگی خروجی‌ها از طریق اکسید آهن بیشتر از سیستم‌هایی است که بطور دائم کار می‌کنند، زیرا در شرایطی که سیستم خاموش است، اکسید آهن فرصت پیدا می‌کند که به راحتی ایجاد رسوب نماید.

آبهای زیرزمینی منشاء اکسید آهن می‌باشد.

کودهای شیمیایی که دارای اسید فسفریک و یا اورتوفسفات و یا ترکیباتی از کلسیم می‌باشند، با آهن و منگنز محلول در آب ترکیب شده و موجب گرفتگی خروجی‌ها از طریق ایجاد رسوب می‌شود.

برای کاهش گرفتگی از طریق اکسید آهن، بایستی اکسید فرو محلول در یک فاصله زمانی کوتاه تبدیل به اکسید فریک نامحلول شود.

این عمل باعث می‌شود که خارج کردن رسوبات اکسید فریک قبل از ورود آب به سیستم آبیاری مقدور شود.

برای این کار دو راه وجود دارد: الف: هوادهی و حوضچه آرامش: با انجام هوادهی، آهن موجود در آب آبیاری در مجاورت اکسیژن قرار می‌گیرد، در نتیجه ترکیب نامحلول اکسیدفریک بوجود می‌آید که به صورت رسوب در حوضچه ته‌نشین می‌شود.

آب بایستی به اندازه کافی در حوضچه آرامش باقی بماند تا فرصت کافی برای ته‌نشین شدن رسوب آهن بوجود آید.

این عمل بایستی قبل از ورود آب به سیستم فیلتراسیون و تحت فشار قرارگرفتن آب صورت گیرد.

ب: انجام عملیات کلرزنی و فیلتراسیون: زمانی که آهن و منگنز همراه با آب آبیاری بوسیله پمپاژ از اعماق زمین خارج می‌شوند، قبل از ورود آب به سیستم فیلتر توسط پمپ تزریق، معمولاً عملیات کلرزنی به درون آب انجام می‌شود.

فعل و انفعالات شیمیایی بین کلر و آهن محلول، به سرعت انجام می‌شود و چون آب حالت منظم متلاطم دارد، این دو کاملاً به هم آمیخته می‌شوند.

در این شرایط رسوبات آهن ایجاد می‌شود و زمانی که آب از فیلتر عبور کند، این رسوبات توسط فیلتر شن از آب جدا می‌شود.

مخلوط شدن کامل کلر در آب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

چنانچه رسوبات آهن قبل از ورود آب به فیلتر تشکیل نشود، این فعل و انفعالات پس از عبور آب از فیلتر عملی خواهد شد.

این عمل موجب می‌گردد که رسوب‌گذاری در محل خروجی‌ها انجام و مسئله گرفتگی پیش آید.

در محلول‌هایی که آب آبیاری حاوی منگنز نیز باشد، مدت زمانی که پس از کلرزنی برای ایجاد منگنز لازم است، بیش از زمانی است که در ارتباط با آهن بیان گردید.

بنابراین فعل و انفعالات شیمیایی ترکیب کلر با منگنز به بعد از مجموعه فیلتر منتقل می‌شود و بدیهی است که ایجاد رسوب و گرفتگی قطره‌چکان‌ها را به دنبال خواهد داشت.

گرفتگی بیولوژیکی و کنترل آن گرفتگی بیولوژیکی در اثر پیدایش موجودات زنده در سیستم آبیاری قطره‌ای حادث می‌شود.

تیمار استاندارد مورد استفاده برای کنترل آن، عبارت است از تزریق یک ترکیب شیمیایی که کشنده بوده یا مانع از رشد و تکثیر این موجودات شود.

معمولی‌ترین ترکیبات کشنده موجودات زنده (بیوسایدها) که مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از: گاز کلر، محلول هیپوکلریت، آکرولین و سولفات مس.

از عوامل بیولوژیکی که موجب گرفتگی می‌شوند، رشد لجن‌های باکتریایی در سیستم و رشد جلبک‌ها در منبع آب یا سییتم حائز اهمیت هستند، زیرا این دو عامل بیشتر از بقیه عوامل بیولوژیک منجر به گرفتگی می‌شوند.

(البته جلبگ‌ها جزء عوامل فیزیکی هستند، ولی چون جزء موجودات زنده هستند، در این قسمت تشریح می‌شود) رشد لجن‌های باکتریایی در سیستم باکتری‌ها می‌توانند در داخل سیستم در یک محیط بدون نور رشد کنند.

این موجودات در فرآیند رشد خود از رسوب آهن یا سولفور تغذیه کرده و لجن‌هایی چسبناک می‌سازند.

این لجن‌ها می‌توانند یا به صورت مستقیم باعث گرفتگی خروجی‌ها شده و یا به صورت عامل فعالی در جهت به هم چسبیدن ذرات رس و سیلت بوده تا آنها را به یکدیگر چسبانده و دانه‌های درشتی بوجود آورده که باعث گرفتگی می‌شوند.

روش معمول کنترل افزایش لجن‌های باکتریایی، کلرزنی به صورت یک دوره متوالی و پیوسته با غلظت 1 تا 2 میلی‌گرم در لیتر و یا متناوب با غلظت 10 تا 20 میلی‌گرم در لیتر برای مدت زمان 30 تا 60 دقیقه می‌باشد و اگر باز هم گرفتگی ادامه داشته باشد، از سوپرکلرین با غلظت 500 میلی‌گرم در لیتر استفاده می‌شود.

رشد جلبک‌ها در منبع آب رشد جلبک‌ها و یا دیگر گیاهان آبزی در منابع آب سطحی، موجب بروز مشکلاتی در سیستم می‌شود.

جلبک‌ها بدلیل اینکه در فیلترها، خصوصاً فیلترهای توری گیر می‌کنند، باعث بروز مشکلاتی در فیلتراسیون اولیه سیستم می‌شوند.

همچنین در فیلترهای شنی با گرفتن خلل و فرج بین ذرات شن، باعث ایجاد مشکل در این فلترها شده و در نتیجه بایستی تعداد دفعات شست و شوی معکوس را افزایش داد.

برای کنترل این جلبک‌ها، خصوصاً در مخازن بزرگ می‌توان از سولفات مس استفاده کرد.

این ماده را می‌توان هم به صورت پودر در سطح مخزن پخش کرد و یا به صورت سنگ‌های آبی رنگ در نقاط مختلف مخزن با کمک حلقه‌های مخصوص به صورت شناور قرار داد.

غلظت سولفات مس برای کنترل رشد جلبک‌ها از 05/0 تا 2 میلی‌گرم در لیتر بسته به نوع جلبک متفاوت است.

البته حلبک‌های سبز فقط در روشنایی مناسب رشد می‌کنند و نمی‌توانند درون لوله‌های سیاه پلی‌اتیلن و خروجی‌ها رشد نمایند.

جهت خارج کردن بقایای جلبک‌های مرده، بایستی نسبت به شستشوی سیستم اقدام کرد.

کیفیت آب آبیاری و طبقه‌بندی آن کیفیت آب آبیاری را می‌توان بوسیله خصوصیات شیمیایی زیر مورد بررسی قرار داد: شوری یاغلظت کل نمک‌های محلول (TDS) در آب آبیاری قلیایی بودن (سدیک بودن) یا غلظت سدیم موجود در آب نسبت به سایر کاتیون‌ها ترکیبات آنیونی آب، بویژه غلظت کربنات کلسیم و بی‌کربنات غلظت بر یا دیگر عناصری که ممکن است برای رشد گیاه سمی باشد.

از آنجا که استفاده از آبهای با ترکیبات سخت و کیفیت بد، سبب گرفتگی قطره‌چکان‌ها و کاهش راندمان یکنواختی می‌گردد، به منظور ارزیابی کیفیت آب آبیاری، یک آنالیز کامل فیزیکی و شیمیایی آب مورد نیاز خواهد بود.

پارامترهای مورد نیاز برای ارزیابی کیفیت آب آبیاری عبارتند از: شوری آب آبیاری (ECiw)، کلسیم (Ca)، منیزیم (Mg)، سدیم (Na)، پتاسیم (K)، کربنات (CO3)، بی‌کربنات (HCP3)، سولفات (SO4)، کلر (Cl) و نتیرات(NO3).

در ارزیابی کیفیت آب آبیاری در سیستم‌های قطره‌ای، علاوه بر پارامترهای فوق، تعیین میزان مواد معلق، مواد محلول، مواد آلی، میزان تیرگی آب و تعیین میزان آهن (Fe) آب توصیه می‌گردد.

(جدول 2) معیارهای کیفی آب آبیاری را برای سیستم‌های قطره‌ای ارائه می‌دهد.

آبهای مورد استفاده در سیستم‌های قطره‌ای در صورتی که از کیفیت مناسبی برخودار نباشند، به خصوص این که میزان یون‌های کلسیم، منیزیم، کربنات و بی‌کربنات آنها بالا باشد.

این آبها تولید رسوبات کربنات کلسیم و منیزیم می‌نمایند.

این رسوبات در آب آبیاری نامحلول می‌باشند و باعث گرفتگی روزنه‌های کوچک قطره‌چکان‌ها می‌گردند.

استفاده از آبهای با کیفیت بد علاوه بر اینکه موجب انسداد قطره‌چکان‌ها می‌گردد، بدلیل وجود یون‌های کلسیم و منیزیم، نفوذپذیری خاک را نیز کاهش می‌دهد.

علاوه بر این کیفیت آب بر مسائلی مانند شوری،‌تجمع املاح در خاک، کاهش نفوذپذیری خاک، افزایش فشار اسمزی محلول خاک و نهایتاً کاهش پتانسیل آب خاک، رشد و نمو گیاهان و مسائل مربوط به سمیت یون‌های ویژه اثر می‌گذارد.

از عواملی که کیفیت آب آبیاری را پایین می‌آورد، می‌توان مقادیر نسبتاً بالای سدیم، میزان کربنات سدیم (Na2CO3)، مقادیر یون و همچنین شوری یا میزان نمک‌های آب را نام برد.

منشاء نمک‌های موجود در آب آبیاری ممکن است نتیجه انحلال و متلاشی شدن صخره‌ها و خاک و یا تجزیه تدریجی مینرال‌های خاک باشد.

این نمک‌ها در آب حل شده و توسط آب حمل می‌گردند.

تا کنون طبقه‌بندی‌های گوناگونی برای کیفیت‌های مختلف آب آبیاری ارائه شده است.

مهمترین پارامترهایی که برای کلاسه‌بندی کردن آب آبیاری استفاده می‌شود، شامل شوری آب آبیاری (EC)، غلظت کل املاح (TDS)، سدیم، کلر، سولفات و نسبت جذب سدیم (SAR) آب آبیاری است که از فرمول زیر محاسبه می‌گردد: که در آن: SAR: نسبت جذب سدیم Mg2+, Ca2+, Na+: به ترتیب غلظت‌ کاتیون‌های سدیم، کلسیم و منیزیم بر حسب میلی‌اکی‌والانت در لیتر جدول 3: معیارهای کیفی آب از نظر استفاده در آبیاری قطره‌ای محققین بسیاری پارامترهای فوق را جهت ارزیابی کیفیت آب آبیاری استفاده نموده‌اند.

اسکوفیلد در سال 1935 یک طبقه‌بندی برای ارزیابی آب آبیاری بر مبنای شوری و درصد سدیم، غلظت کلراید و سولفات اراده کرد که این طبقه‌بندی در جدول 4 نشان داده شده است.

ویلکاکس و ماجستاد در سال 1943 یک طبقه‌بندی بسیار ساده برای ارزیابی آب آبیاری اراده نمودند که در جدول 5 نشان داده شده است.

طبقه‌بندی مشابهی توسط کریستیانس در سال 1944 پیشنهاد گردید.

جدول 4: طبقه‌بندی آب آبیاری به روش اسکوفیلد جدول 5: طبقه‌بندی ویلکاکس برای آب آبیاری فیزیکی (مواد جامد معلق)شیمیاییبیولوژیکی1- شن 2- سیلت 3- رس1- کربنات کلسیم 2- سولفات کلسیم 3- هیدروکسید فلزات سنگین، کربنات‌ها، سیلیکات‌ها، سولفیدها، روغن و مواد مشابه 4- کودها (a) فسفات‌ها (b) آمونیاک و ازت (c) آهن، مس، روی و منگنز1- فیلامان‌ها 2- لجن‌ها 3- نهشته‌های میکروبی (a) آهن (b) سولفور (c) منگنز