الري السطحي

وفي هذه الطريقة يتم ترطيب التربة بطريقة ارتشاح الماء المقدم من سطح التربة إلى داخلها، وبحسب طريقة توزيع المياه على السطح ودخولها في التربة، فإنه يمكن تصنيف طرق الري السطحي إلى مجموعتين:

- طرق يتوزع ماء الري بواسطتها على سطح الحقل بطبقة متصلة. ويرشح إلى التربة بشكل رئيسي بطريقة الجاذبية (الري بالغمر والري بالمساكب أو الشرائح)، بواسطة هذه الطريقة من الري يتخرب هيكل التربة بسهولة.

- طريقة توزيع ماء الري على الحقل بواسطة أخاديد (خطوط) مفتوحة أو مغلقة، ويرشح الماء في التربة بشكل رئيسي باتجاه الجوانب بخاصة الارتشاح، هذه الطريقة تحافظ على تركيب التربة بشكل أفضل، ويقل التبخر المائي من سطح الحقل.

1- الري بالشرائح:

يتم في هذه الطريقة تقسيم الحقل لشرائح تحدها من الجانبين أكتاف ترابية يراوح عرض كل شريحة (3-5m) وطولها (60-300m ) حسب أبعاد الأرض، انظر الشكل التالي.

تعطى الشرائح انحداراً بميل طولي (0.6 %-0.05 %)، وذلك حسب طبيعة الأرض. يُراعى ألا يكون الميل صغيراً، فيسبب ركود الماء، في حين يؤدي الميل الزائد إلى انجراف التربة وانسياب كمية كبيرة من الماء إلى نهاية الشريحة قبل أن يتسرب الماء في القسم الأمامي من التربة إلى منطقة الجذور، كما يُلاحظ أن قابلية رشح المياه تتعلق بنوع التربة؛ إذ نجد أن معدل رشح الماء في التربة الخفيفة كالترب الرملية كبير. وهذا يؤدي إلى سرعة رشح الماء في القسم الأمامي من تربة الشريحة بينما يقل في نهايتها أما في الأراضي ضعيفة النفوذية كالأتربة الثقيلة، فتكون سرعة رشح الماء فيها بطيئة ويقل في نهايتها، لذا نجد أن نتائج التجارب أعطت تبايناً في الأبعاد والميول الملائمة تبعاً لطبيعة الأرض وسرعة رشح الماء، ويبين الجدول (1) علاقة طول الشريحة بهذه الخصائص. كما يجب تسوية كل قطعة أو شريحة بشكل جيد قبل الزراعة كي يُسمح للمياه بالدخول إلى الشريحة من أحد جوانبها، وحتى تبقى التربة مدة زمنية كافية من أجل أن تأخذ التربة حاجتها اللازمة من الماء.

شكل رقم (1) يبين السقاية بالشرائح

جدول يبين تغير طول الشريحة والتدفق من بدايتها تبعاً لخصائص التربة

وتستخدم هذه الطريقة في الأراضي الثقيلة حتى لا ترشح المياه إلى داخل التربة إلا بعد بقائها على الأرض مدة من الزمن وتستخدم أيضاً في الأراضي الخفيفة جداً المهددة بالانجراف إذا جرت عليها المياه بسرعة كبيرة.

ولاعتماد نظام الري بالشرائح على ميل التربة الذي يساعد على حركة الماء فيها، فإن حداً حرجاً من الميل يجب تحقيقه من أجل ضمان نجاح طريقة الري بالشرائح وتسهيل حركة الماء، لذا يجب تأمين ميل لا يقل عن (0.002) من أجل نجاح ري شرائح بالفصة أو بالأشجار المثمرة أو بالكروم، لأن هذه النباتات ذات متطلبات عالية من المياه في الريَّة الواحدة، كذلك يجب ألا يقل الميل عن (0.003) بالنسبة إلى شرائح النباتات ذات الجذور السطحية باعتبارها تحتاج إلى ريات متقاربة، وقليلة العمق ومن أهم محاسن هذه الطريقة:

- يتم استخدام المياه في عملية الري بشكل جيد.

- النفقات الأولية ضعيفة، وهذا ناتج عن قلة أجور الصيانة.

- توزيع المياه بشكل منتظم، لا تحتاج إلى أيد عاملة كثيرة.

أما أهم مساوئ هذه الطريقة:

- تحتاج إلى دراسة إنشائية دقيقة من أجل بناء الحواجز الترابية.

- تحتاج قناة الري إلى تدفق عال؛ إذ تحتاج الشريحة الواحدة (2-15 ..l/sec) .

- لا تستخدم في الأتربة القليلة العمق؛ إذ يخشى من الانجراف.

- ضرورة تسوية الحقل إلى أكبر قدر ممكن من الدقة، وذلك عن طريق استخدام المعدات الميكانيكية الحديثة، لتوزيع المياه على الشريحة بانتظام، ولكي تكون كفاءة توزيع الماء عالية، لذا فقد يتطلب الأمر تسوية أولية لضمان الدقة بعد انخفاض أجزاء من سطح الشريحة بفعل الماء، ومن المفضل إعادة التسوية قبل كل موسم زراعي، وفي حال وجود شك في دقة القياس يكون من الأفضل التحول إلى طريقة أخرى.

2- الري بالخطوط (الأخاديد):

تختلف طريقة الري بالخطوط عن طرق الري الأخرى ( الغمر، الشرائح )؛ إذ إن الماء لا يغطي سطح التربة بكامله، ولكن يتم توزيع الماء على مجموعة من الأخاديد دون أن تتداخل الخطوط بعضها مع بعض، ويتم ترطيب التربة عن طريق رشح الماء إلى داخل التربة. هذه الطريقة أكثر توفيراً في المياه مقارنةً بالطرق السابقة، شكل (2).

شكل (2) الري بالخطوط

تستعمل طريقة الري بالخطوط لري المحاصيل التي تزرع بخطوط عريضة كالقطن، والذرة والشوندر السكري والبطاطا والخضروات، والأشجار المثمرة. وتعتبر هذه الطريقة من الري مناسبة جداً لجميع أنواع الترب وظروف المناخ والأوضاع الطبوغرافية مع متطلبات ضعيفة من اليد العاملة. كما يتم تخطيط وإنشاء خطوط الري في بعض الأحيان بالدقة نفسها التي تتم فيها الزراعة، أما بالنسبة إلى تحديد المقطع العرضي وحجم الماء اللازم إعطاؤه لخطوط الري فيتم عن طريق تحديد الخواص الميكانيكية للتربة، ولاسيما في طبقة الحراثة العميقة، ويجب تحديد عمق خطوط الري عميقة كانت أو سطحية أو متوسطة كما هو واضح في الجدول (2).

جدول (2) مواصفة الخطوط تبعاً لخواص التربة

جدول (3) طول وتصريف الخط حسب مواصفات التربة والميل

يمكن الري بواسطة الخطوط ذات الميول المختلفة، فبالنسبة للخطوط الطويلة (400m200-) يصل الميل إلى (0.004-0.002) ، وفي الأراضي ذات الميل الضعيف (0.0005) يمكن أن يصل طول الخط إلى (500m) ، وفي الأراضي ذات الميول الكبيرة حتى (0.02) يقل طول الخط ويصل لـ (50m) . ويبين الجدول (3) طول وتصريف الخط حسب نفاذية التربة والميل.

يمكن أن تخصص الخطوط قليلة العمق لري المحاصيل ذات الجذور الصغيرة (البصل، والجزر، والشوندر السكري)؛ أما الخطوط العميقة لري المحاصيل ذات الجذور العميقة والتباعد الكبير بين الخطوط (1m أو أكثر).

كما يمكن تقسيم الخطوط:

- حسب الجريان إلى قسمين خطوط مفتوحة (ذات جريان مستمر)، وخطوط مغلقة.

- حسب العمق؛ عميقة (cm 22-18)، ومتوسطة العمق (12-18cm)، ومنخفضة العمق (12cm 8-).

يمكن أن تكون الخطوط ذات مقطع على شكل قطع مكافئ أو شبه منحرف، أو أن يكون لها كتف أو أن يكون لها شق في الوسط وذلك لتخطي المناطق المرتفعة من سطح التربة التي لا يتعدى ارتفاعها (10cm)، ويبلغ عمق الشق (40cm 35-) شكل (4). وكذلك يتغير محيط الترطيب حسب عمق المياه في الخط ومقنن السقاية ومدة تقديمه، شكل (5).

شكل (4) أشكال بعض الخطوط

شكل (5) تغير أبعاد محيط الترطيب حسب عمق المياه ومقنن السقاية ومدة تقديمه

وتبلغ المسافة بين الخطوط في الترب الخفيفة (50-60cm) وللترب المتوسطة (70cm) وللترب الثقيلة (80-110cm)؛ وعلى نحو يتحقق تداخل في محيط الترطيب كما في الشكل (6).

شكل (6) محيط الترطيب: 1 - التربة الخفيفة؛ 2- التربة الثقيلة

الري بالخطوط المغلقة: يتم ذلك بملء الخط بالمياه؛ وتستعمل هذه الطريقة في الحقول ذات الميل الصغير أي عندما لا يزيد الميل على (0.002) وكذلك في الترب ذات النفاذية المنخفضة. ويجري شق هذه الخطوط موازية لخطوط الأفقيات أو بأن تشكل زاوية حادة معها، كما أن سعة الخط يجب أن تكون كافية لتتسع لمقنن السقاية، لذلك فإن هذه الخطوط تكون عميقة. ويتم ملء هذه الخطوط بسرعة بتصريف (sec/l. 2-4) لكل خط على نحو تساوي سماكة المياه في بداية الخط (1/3) عمقه أما في النهاية (2/3) عمقه.

ويمكن تحديد طول الخط من العلاقة:

I = (h2 – h1) / i

حيث (h2 - h1) عمق المياه في بداية ونهاية الخط وتساوي على الترتيب (5-7cm) في البداية، و (11-14cm) في النهاية، وذلك تبعاً لميل الخط. ويساوي طول الخط عندما يكون الميل مساوياً (0.0005) يكون طول الخط (m80-50)، وعندما يساوي الميل (0.001) فإن الطول يكون (40m 30-).

الري بالخطوط المفتوحة : تستعمل هذه الطريقة عندما يراوح الميل (0.02 - 0.002) وتجري السقاية بواسطة تيار ماء ثابت أو متغير التصريف كما يمكن أن تجري المياه دون هدر عندما يتوقف تدفق المياه في الخط عند وصول المياه إلى (%90 - %85) من طول الخط، أو بهدر عندما تصل المياه إلى نهاية الخط. أما في الترب الثقيلة وذات الميل الشديد فيجري الري بالهدر بأن تصل المياه إلى نهاية الخط ويمكن أن نلجأ إلى خفض تصريف المياه بعد أن تصل إلى (2/3) طول الخط.

3- الري بالغمر :

تعتبر هذه الطريقة من أقدم طرق الري التي عرفها الإنسان، فقد تم استخدامها في آسيا وجنوب أوربة ومصر وسورية؛ إذ يتم فيها غمر مساحات على شكل أحواض محاطة بأكتاف، وتكون هذه الأحواض مستوية أفقياً تقريباً، وارتفاع الماء فيها تقريباً (25cm 20-). وتستعمل هذه الطريقة بشكل كبير لسقاية الرز ولغسل الترب المالحة، وأحياناً عندما يتم سقاية محاصيل بخطوط ضيقة على ميول قليلة، وتبعاً للغرض والميول والأعمال الميكانيكية فإن مساحة الأحواض تعادل (20hec 0.2-) ، شكل (7).

شكل (7) السقاية بالغمر

يتم تزويد الماء بشكل متتال من الأحواض العلوية المجاورة لقناة الري إلى الأحواض السفلية المجاورة لقناة التجميع، ويتم إخراج الماء عادة بالتتالي من زوايا مختلفة كي يؤمن جريان وتوزيع الماء في الأحواض وبالنسبة إلى التدفق المائي للحوض (Ꝿ) ل/ثا يمكن الحصول عليه عن طريق ضرب عرض الحوض بالتدفق النوعي ( q ) ل / ثا على واحدة العرض:

q x b = Ꝿ

أما بالنسبة إلى طول الحوض (b) والتدفق النوعي (q) فيتعلقان بطبوغرافية الأرض وبنفاذية التربة للماء، فإذا كانت نفاذية التربة للماء قليلة كان سطح الأرض مستوياً، بينما نجد أنه إذا كانت نفاذية أرض الحوض كبيرة فهذا يناسب الأرض المنحدرة.

ويكون هناك اختلاف في توزيع المياه إذا كان تيار الماء يجري من رأس الحوض أو الجوانب، ويؤدي ذلك إلى سوء توزيع الماء في الحوض، ولاسيما في حال وجود انحدار في المقطع العرضي يزيد على (0.002) ، وتصنف هذه الأحواض حسب عدة معايير:

حسب طريقة توزيع الماء: يكون هذا التوزيع إما من رأس الحوض وإما من أحد جانبيه أو من كلا جانبيه معاً. ويبين الجدول (4) تحديد طول الحوض المروي من ناحية الرأس.

جدول (4) تحديد طول الحوض المروي

حسب عرض الحوض: أحواض ضيقة، إذ يراوح العرض (1.8-3.6m) وهناك أيضاً أحواض واسعة يراوح عرضها (40m 30-) .

حسب طول الحوض: توجد أحواض قصيرة طولها نحو (50m )، وأيضاً هناك أحواض طويلة تصل إلى (500m ) ، إذ يحاط كل حوض بأكتاف ترابية أو بيتونية مؤقتة بارتفاع (25-cm 16) ، أما عرض قعر الكتف فيراوح بين (60cm 40–) ، أما بالنسبة إلى حجم الحوض فيتحدد بمجموعة من العوامل أهمها نفاذية التربة وتدفق قناة الري الواصلة إلى الحقل. أما مساحة الحوض فهي تتعلق بكل من ميل الأرض ونفاذيتها للماء، وأيضاً بالتدفق الممكن الحصول عليه. أما ارتفاع الماء في الحوض فيراوح وسطياً (25-cm 15) ، ويمكن أن يصل عمق الماء في الجزء المنخفض من الحوض إلى ارتفاع (40cm ) ، وينخفض الماء في الجزء المرتفع إلى (10cm )، مع السماح باختلاف عمق الماء في الحوض بين (5-10cm )، في الأراضي المستوية ذات الميل البسيط ويحسب طول وعرض الحوض وفق العلاقة:

l = (h_max – h_min) / i

إذ :

l - طول أو عرض الحوض.

h_max - السماكة القصوى للماء في الجزء المنخفض من الحوض.

h_min - أقل ارتفاع للماء في الجزء المرتفع من الحوض.

i - ميل الأرض باتجاه الطول أو العرض.

ويبين الجدول (5) مساحة الحوض تبعاً للتربة، كذلك التدفق الذي يخصص لها.

جدول (5) مساحة أحواض الري بـ (م2) تبعاً لتدفق الماء ونوع التربة

يرتبط التدفق المائي بنفوذية التربة، ويحدد التدفق عند زراعة المحاصيل العادية حسب نوع التربة التي تقوم بترشيح المياه المضافة خلال مدة زمنية تعادل (3-5) مرات مدة الإضافة، ففي هذه الحالة يكون التدفق المائي معادلاً لـ (5-3) مرات عامل نفاذية التربة للماء المضاف، من عيوب هذه الطريقة أنها على انخفاض تكاليف إنشائها تكون كفاءة إضافة مياه الري منخفضة كذلك تؤدي إلى تصلب القشرة السطحية في الأراضي الطينة، ونتيجة لذلك تؤدي إلى تغيير بناء التربة إذ تقلل التهوية وتعاني النباتات صعوبة في الظهور فوق سطح التربة، كما أن الأكتاف الترابية التي قد تنشأ حول الأحواض تعيق حركة الآلات الزراعية إضافة إلى أن المساحات التي تشغلها هذه الأكتاف تعتبر ضائعة.

4- تسوية سطح التربة وأنواعها:

تشمل تسوية سطح التربة حفر المناطق المرتفعة من سطح الحقل وردم المناطق المنخفضة بتربة الحفر؛ فالتسوية هي القضاء على المرتفعات والمنخفضات الطبيعية والاصطناعية الناتجة عن الاستثمار والفعاليات الحقلية إن التسوية تقوم بتخفيض مقننات السقاية، وتؤدي ترطيب منتظم لكل المساحة المروية، ومن ثم إلى رفع إنتاجية السقاية. كما تمنع التسوية الفروق الإنتاجية بين المناطق المرتفعة والمنخفضة، إذ إن جفاف المناطق المرتفعة يُسرِّع عملية النضج في حين تتأخر في ذلك المناطق المنخفضة، فالتسوية ترفع الإنتاج الزراعي وتُسهل عمل الآليات. تعد التسوية ضرورية جداً، ولا سيما في المناطق المهددة بالتملح ، إذ إن تجمع المياه في المناطق المنخفضة يرفع منسوب المياه الجوفية، كما أن جفاف المناطق المرتفعة يؤدي إلى تملح هذه المناطق.

يراوح حجم أعمال التسوية بين ( m³ 1000-100 ) للهكتار الواحد، وذلك تبعاً لطبوغرافية المنطقة. إنّ التسوية مع حفر (15cm 10-) تعد ممكنة في كل الأراضي حتى القليلة العمق، كما يُسمح بحفر حتى (20-25cm )  في مناطق محدودة لا تتعدى (5-10) % من المساحة الكلية، وذلك لأن الحفر العميق يؤدي إلى خفض خصوبة التربة وزيادة حجم أعمال التسوية.

هناك عدة أشكال لسطح التربة بعد التسوية:

1 - سطح أفقي، 2- سطح مائل، 3- سطح خطي، 4- طبوغرافي.

تجري التسوية لإعطاء سطح أفقي لحقول الأرز وللمناطق التي تُسقى سقايات احتياطية بواسطة الغمر، كما أن هذا الشكل من التسوية ضروري للمناطق المالحة بغرض غسلها. والتسوية لسطح مائل تجري لدى الري بالخطوط والشرائح؛ وفي هذه الحالة يكون ميل كل الخطوط والشرائح متساوياً كما أن زمن السقاية واحداً.

أما التسوية لتشكيل سطح خطي فتتكون من حركة خط مستقيم على مسارين مستقيمين أو منكسرين ولهذين المسارين ميول مختلفة، فلكل خط في الحقل ميل خطي ومختلف عن الآخر. وفي التسوية الطبوغرافية يكون سطح التربة قريباً من سطحها الطبيعي، ويتم في هذه التسوية فقط حفر المرتفع وردم المنخفض.

تتطلب التسوية لتشكيل سطح مائل حجم أعمال كبيرة، ولهذا تتم التسوية بشكل خطي أو طبوغرافي وذلك لخفض الكلفة.

تصمم أعمال التسوية على خرائط طبوغرافية بمقياس (1/1000) ، (1/2000) وذات أفقيات كل (0.25m ) ، ومقاطع طولية بمقياس أفقي (1/1000) ، (1/2000) وشاقولي (1/100) . كما يجب أن تكون دقة التسوية بحدود (2-5m) ، كما أنه يجب الأخذ بالاعتبار أن الردميات سوف تهبط بحدود 25 - 20 % من سماكتها.

5- شبكات السقاية المكشوفة والمغلقة:

تستخدم شبكة السقاية الحقلية في قطاعات الري لتوزيع المياه على مجموعات الخطوط والشرائح. وتقوم السواقي بسحب المياه من قناة التوزيع ذات الدرجة الأخيرة من شبكة التوزيع الدائمة. ويمكن أن تتألف شبكة السقاية الحقلية من السواقي فقط؛ إذ يتم تقديم المياه مباشرةً من السواقي إلى الخطوط والشرائح، وفي هذه الحالة يبلغ طول الساقية (400m - 200) ، أو يمكن أن تتألف شبكة السقاية الحقلية من السواقي والمراوي؛ إذ تقوم المراوي المتفرعة عن السواقي بتقديم المياه إلى الخطوط والشرائح، وفي هذه الحالة يصل طول الساقية إلى (1000m) تبعاً للميل والتصريف ونوع التربة. تراوح المسافة بين السواقي من (50m) إلى (200m). تحسب السواقي على تصريف واحد ويحدد تصريف الساقية وعدد السواقي العاملة معاً من مخطط تنظيم السقاية. يراوح تصريف السواقي الحقلية من (20l/s) إلى (120l/s)، وعادة لا تستطيع الآليات الزراعية عبور السواقي التي يزيد تصريفها على (40l/s)؛ الأمر الذي يتطلب ردمها قبل تنفيذ الأعمال الزراعية كما تؤدي زيادة تصريف السواقي إلى زيادة إنتاجية عمال السقاية.

تتميز شبكة السقاية المكشوفة بعدة سلبيات من منها عدم انتظام توزيع المياه؛ وعدم إمكانية مكننة وأتمتة عمليات السقاية؛ والإنتاجية المتدنية لعمال السقاية؛ وضياع مساحات مقتطعة الأرض تحتها ومِن ثَمَّ انخفاض عامل استثمار الأرض؛ وإعاقة من عمل الآليات الزراعية لهذا وتجنباً لهذه السلبيات تم الانتقال إلى شبكات السقاية الأنبوبية المتنقلة. وتتألف شبكة السقاية الأنبوبية من أنبوب توزيع متنقل وأنابيب سقاية بدلاً من المراوي، وتقوم أنابيب السقاية بتقديم المياه إلى الخطوط والشرائح من خلال فتحات.