الري بالرش

1- مزايا طريقة الري بالرش

تعد طريقة الري بالرش من الطرق الحديثة وذات انتشار واسع بسبب كفاءتها العالية وتجانس توزيع الرطوبة على سطح وداخل التربة، وتوفر المواد اللازمة لتركيبها. يضاف الماء بهذه الطريقة فوق سطح الأرض على هيئة رذاذ يشبه المطر نتيجة لخروجه من فتحات ضيقة تحت ضغط معين يكفي للوصول بالتربة في منطقة الجذور إلى سعتها الحقلية بأقل قدر من الفواقد المائية. ومن أهم مزايا هذه الطريقة:

* تستخدم في ري الأراضي ذات الانحدار الشديد أو ذات سطح غير منتظم.

* تستخدم في ري الأراضي عالية النفاذية.

* تلائم التربة ذات المقطع غير المتجانس.

* تقلل من نحر التربة وتحافظ على خصوبة التربة السطحية.

* تلائم الترب ذات مستوى الماء الأرضي العالي.

* إمكانية إضافة الأسمدة والمبيدات من خلال شبكة الري بالرش.

* تستخدم لري الأراضي الضحلة التي لا تسمح تضاريسها بالتسوية.

* توفير الأيدي العاملة وعدم حاجتها إلى عمال ذوي خبره فنيه عالية.

* إمكانية استخدامها لحماية المحاصيل من الصقيع.

* يمكن أن تستخدم في ري معظم المحاصيل.

2- المتطلبات من آليات الري بالرش:

على آليات الرش أن تؤمن الآتي:

- غزارة المطر يجب ألا تزيد على سرعة تشرب المياه في التربة.

- قطر ذرات المطر لا تزيد على (1-2mm).

- يجب أن تكون الآليات اقتصادية خفيفة الوزن ولا تحتاج لطاقة عالية لتشغيلها وتوزع المياه بانتظام في الحقل، وعلى نحو لا يتشكل أي جريان سطحي.

- يجب ألا تؤذي ذرات المطر أزهار وبراعم وأوراق النباتات وهذه الغزارة يجب ألا تزيد عن (mm/min..0.15 -0.06) للترب الغضارية و (mm/min..0.25 -0.1) للترب المتوسطة و (mm/min..0.45 -0.15) للترب الخفيفة.

- يجب أن تسمح بتزويد السماد وبرش المبيدات في الحقل.

- أن تكون الإنتاجية عالية.

شكل (1) مخطط عام لشبكة ري بالرش

3- آليات الري بالرش واختيارها:

يمكن أن نميز هنا نظام الري بالرش الاعتيادي ونظام الري بالرش المتحرك.

أولاً : نظم الرش الاعتيادية (التقليدية):

أ- نظام الري المتنقل: تكون الأنابيب الفرعية والرئيسية والمضخة في هذا النظام متنقلة من مكان لآخر تبعا لحاجة الري، تمتاز هذه الأنظمة بتكلفتها الأولية المنخفضة نسبياً، إلا أن أهم عيوبها هي تكلفة تشغيلها عالية وتحتاج إلى عمالة كثيرة. وبهذه الطريقة ينقل عادة الخط الفرعي مكان إلى آخر حتى الانتهاء من ري المساحة، ثم تنقل هذه الأنابيب مع الأنابيب الرئيسية والمضخة إلى موقع أو حقل آخر لري المساحة الثانية، وهكذا تستمر عملية نقل النظام إلى أن يكتمل ري الحقل جميعه.

شكل رقم (2) يبين نظام ري متنقل

ب- النظم نصف الثابتة : تكون الأنابيب الفرعية في هذا النظام متنقلة، أما الأنابيب الرئيسة والمضخة تكون ثابتة، وعادة تكون الأنابيب الرّئيسة مدفونة تحت سطح التربة، ويفضل بأن يكون الأنبوب الرئيسي في وسط الحقل قدر الإمكان على نحو يؤمن ري الحقل بصورة متجانسة.

شكل (3) نظام ري نصف ثابت

ج- نظم الري الثابتة: يتم في هذا النظام تثبيت جميع الأجزاء كالأنابيب الرئيسة والمضخة والرشاشات. ويمكن ري مساحات كبيرة بهذا النظام والاستغناء عن الكثير من الأيدي العاملة.

شكل (4) نظام ري ثابت

مكونات نظام الري التقليدي:

تتكون بشكل عام عناصر هذا النظام من الأجزاء الآتية:

1- الرشاشات: يتم إنتاج هذه الرشاشات بأنواع مختلفة من حيث حجم الفوهة وظروف التشغيل، فمنها الدوارة أو الثابتة أو الترددية ومنها ما يعمل تحت ضغط مرتفع أو متوسط أو ضغط منخفض، وتتوقف نوعية الرشاش على:

نوعية المحاصيل والمسافة بين الخطوط، وسعة الرشح الثابتة للتربة، وضغط المياه عند فوهة الرشاش، وشكل ونوعية الفوهة وسرعة الرياح السائدة في المنطقة، والمسافة بين الرشاشات على الخط الواحد.

2 - شبكة الأنابيب: تشتمل شبكة أنابيب الري بالرش على عدة أنواع من الأنابيب منها ما يتعلق بتوصيل المياه من المصدر (شبكة أنابيب التوزيع الرئيسية والفرعية)، والآخر خاص بتوزيع المياه إلى مختلف أجزاء الحقل (خطوط الرش). وتكون هذه الأنابيب عادة مدفونة تحت سطح الأرض بعمق لا يقل عن (80cm ) أو تكون على سطح الأرض.

وتصنع من مواد متنوعة وبأقطار وأطوال مختلفة. وإن أكثر أنواع الأنابيب شيوعاً هي المصنوعة من المواد الألمنيوم واللدائن والحديد، والأسبست، والخرسانة. ويتم تحديد كل أقطار الأنابيب في أجزاء نظام الري بالرش بالاعتماد على مقدار التصريف المطلوب وعلى مساحة المشروع.

3- وحدة الضخ: تُنشأ عادة وحدة الضخ بالقرب من المصدر المائي، وقد تكون هذه الوحدة في المشروعات الكبيرة ثابتة ومتكونة من مضخة واحده أو أكثر، أو تستخدم مضخة واحدة يسهل نقلها من مكان لآخر في حالة ري مساحات صغيرة موزعة في عدة مناطق.

4- الملحقات التكميلية لنظام الري بالرش : لا يمكن لنظام الري بالرش أن يؤدي عمله ما إن تُلْحَق به بعض أو كل الأجزاء التكميلية الأخرى الآتية:

أ- حامل الرشاش : تثبت الرشاشات على أنابيب أعلى من مستوى المحصول لكي لا يصطدم الماء المنبثق من الرشاشات معه، ويعيق عملية توزيع ماء الرش بشكل متجانس، ويُدعى الأنبوب المثبت عليه الرشاش بالأنبوب الحامل، وهو الأنبوب الذي يصل بين أنبوب الرش والرشاش، ويمكن أن يُغير ارتفاع الأنبوب الحامل خلال الموسم الزراعي بما يتلاءم مع زيادة ارتفاع المحصول.

ب- وصلات ربط الأنابيب : توجد وصلات وأجزاء أخرى لربط شبكة الأنابيب مثل النقاصات والأكواع والحنيات والتقسيمات (النهائية والجانبية) والتقاطعات التي توضع في مسار الخط لغرض ربط الأنابيب الفرعية مع الرئيسية، وكذلك سدادات النهاية.

ج- الصمامات : تؤدي الصمامات وظائف مهمة ومختلفة تهدف إلى السيطرة على تدفق المياه داخل أنابيب الري بالرش، ومن هذه الأنواع صمامات (فتح وغلق) وصمامات التقسيم والتفريغ والتنظيف وطرد الهواء وتخفيف الضغط وصمامات مآخذ المضخات.

د- المنظمات والمقاييس : توجد عدة ملحقات وأجهزة تنظيم للضغط ولقياس التدفق في الأنابيب، وهي تعد ضرورية في تشغيل شبكة الري بالرش وتقويم أدائها كمنظمات ومقاييس الضغط ومقاييس التدفق.

القواعد العامة لتخطيط نظام رش تقليدي نصف ثابت: القواعد الآتية لا تؤدي بالضرورة إلى تخطيط واحد ومحدد بل يكون لدينا عادة أكثر من تخطيط ممكن لنفس الحقل، ولكن المقارنة في التكلفة الكلية التي تشمل الأيدي العاملة ومكونات النظام هي التي تقرر التخطيط الأمثل. ومن المهم أن يكون التخطيط المقترح هو الذي يحقق أفضل توزيع منتظم للمياه وبالعمق المطلوب. وهذا يتطلب تقارب الضغوط الفعلية عند المرشات على نحو لا يتعدى الاختلاف الأقصى بينهما (%20) من ضغط تشغيل المرش؛ والذي تُحدده الشركة الصانعة للمرش، وهذا يضمن أن يكون الاختلاف في تصاريف المرشات في حدود (10%) من تصريف المرش. ويجب أن يتلاءم هذا التخطيط مع ظروف التشغيل الفعلية المطلوبة في الحقل. وفيما يأتي نعرض أهم قواعد التخطيط:

1. يتم التخطيط على أساس مدة أقصى احتياجات مائية للمحصول، وفي حال زراعة أكثر من محصول في الوقت نفسه يؤخذ أقصى احتياج مائي ممكن حدوثه في نفس الوقت للمحاصيل كلها كما يجب دراسة الاحتياجات الغسيلية أيضاً.

2. إذا كان التصريف المتاح محدوداً ولكن الحجم الكلي للاستهلاك المائي متوفر؛ فإمَّا أن يتم إنشاء خزان للحصول على التصريف المطلوب لمدة أقصى احتياج مائي، وإما يتم ري مساحات من الأرض بالتناوب بدلاً من ري مساحة كبيرة بمعدلات أقل من اللازم.

3. من المفضل وضع المضخة الرئيسية في وسط قطعة الأرض، وذلك لأنه يقلل من طول الخط الرئيسي، ويساعد على انتظام الضغط.

4. يجب أن يناسب التخطيط شكل قطعة الأرض وأوقات العمل وأوقات تشغيل المضخة، ويراعى ترك المسافات المناسبة للطرق الترابية اللازمة لخدمة المحصول.

5. من المفضل أن يمر الخط الرئيسي بأعلى المناسيب قدر الإمكان، وأن يكون انحدار خطوط المرشات إلى أسفل، ولكن في حدود بسيطة والأفضل أن تكون أفقية. وأحياناً توضع الخطوط بانحدار كبير نسبياً على نحو تتوازن الزيادة في الضغط نتيجة فرق المنسوب مع الانخفاض في الضغط الناتج بسبب فواقد الاحتكاك.

6. من المفضل تجنب وضع خطوط المرشات في الاتجاه الصاعد إلا عند الضرورة.

7. قدر الإمكان يُفضل أن تكون خطوط المرشات متساوية الطول، ولا يتجاوز الطول (250m) ؛ وإن تجاوز ذلك فيجب الا يتجاوز اختلاف الضغط على طول الخط (20%) من ضغط تشغيل المرش.

8. نستخدم عادة أنابيب بأقطار نظامية حسب الأقطار المتوفرة وأطوال قياسية (3-6-9-12m) من الألمنيوم لخفته أو المواد البلاستيكية الحديثة. وغالباً ما يكون قطر الخط ثابتاً على كامل الطول.

9. يمكن تقليل معدل الرش (كثافة التمطير أو الرش) مع زيادة زمن الوضع الواحد لخط المرشات (جناح التمطير). وهذا يُحسّن انتظام توزيع المياه ولا يؤثر في تركيب التربة البنيوي. ويجب ألا يقل هذا المعدل عن حد معين حتى لا يتأثر بالرياح جدول (1)، وعلى نحو لا يزداد الزمن المطلوب للري في الوضع الواحد حد يسيء لمخطط العمل.

10. كما يُفضل أن تكون خطوط المرشات عمودية أو مائلة بزاوية لا تقل عن (45) درجة على اتجاه الرياح السائدة، وذلك للمساعدة على انتظام توزيع المياه.

11. في المناطق المرتفعة من الحقل وغير المتوافقة مع الطبوغرافية العامة للأرض يُفضل استخدام مضخة صغيرة تؤمن الضغط لهذه المنطقة؛ وذلك حتى لا يتم رفع ضغط الشبكة الكلي.

12. يمكن الاسترشاد بالجدول (2) لتحديد القيم القصوى للمسافات (S1) بين المرشات و المسافات (S2) بين خطوط المرشات (أجنحة التمطير) كنسبة من قطر الرش (D).

جدول (1) الحد الأدنى لكثافة التمطير

جدول (2) القيم القصوى للمسافات S1 ، S2 تبعاً لسرعة الرياح وشكل التوزيع

تصمیم نظام رش نصف ثابت:

وفيما يأتي تفصيل هذه الخطوات:

1- حساب العمق الكلي (h_tot) المطلوب في الرية الواحدة أو الاحتياج المائي مقدراً بـ (mm) ويعتمد على الخواص التخزينية للتربة، وأقل درجة رطوبة مسموح بها، وتوزيع ومساحات المحاصيل المختلفة، وكفاءة الري الحقلي.

2- تعيين المدة بين الريات (T_in) عند أقصى استهلاك مائي للنبات، مع تقريب هذه المدة لأقرب عدد صحيح من الأيام، ويلاحظ تعديل القيم (h_tot) بعد تحديد قيمة  (T_in) الفعلية. وتحدد عدد الأيام المتاحة للري خلال هذه المدة (N_d.irr) تبعاً لظروف التشغيل والعمليات الزراعية، وعلى نحو يكون أقل أو يساوي المدة بين الريات (T_in).

3- تعيين المدى المناسب لكثافة التمطير الوسطية أي معدل الرش الوسطي (R_A) ، وهذا يتوقف على نوع التربة والمحصول، ومدى العناية بحالة التربة، والظروف الجوية التي تحدد الحد الأدنى لمعدل الرش ( R_A.min) . ومعدل الرش الوسطي يجب الا يتعدى معدل الرش المتوسط قيمة معدل التشرب للتربة (I_s) .

4- يتم رسم التخطيط المقترح للشبكة أو عدة تخطيطات مع إتباع القواعد العامة السابق ذكرها، وينبغي تقليل معدل الرش للأرض المنحدرة، ويمكن زيادة هذا المعدل مع نمو الغطاء النباتي.

5- لتحديد عدد المرشات (Nsp) المطلوبة لكل خط رش (جناح تمطير)، من المفضل تساوي أطوالها والتباعدات (₁S) بين المرشات وعدد النقلات (N_set) لكل خط رش أو جناح تمطير أثناء عدد الأيام المتاحة للري، والمسافة (S₂) بين كل موضعين متتالين لجناح التمطير. مع ضرورة أن تكون قيم (₁S) ، (₂S) تحقق عدداً صحيحاً للمرشات والخطوط الحاملة للمرشات، وبما يتفق وأبعاد قطعة الأرض. وقد تؤخذ ترتيبات خاصة لري أطراف القطع غير المنتظمة. وعادةً تؤخذ (₁S) ، (₂S) على نحو تناسب الأطوال

المستعملة للأنابيب، وتناسب المسافة بين صفوف المحاصيل أو الأشجار.

6- اختيار المسافة بين المرشات (S) وعدد المرشات (N) للخط الواحد:

باعتبار أول مرش يبعد مسافة (2/₁S) عن بداية الخط وآخر مرش يبعد (2/₁S) عن حدود الأرض، أي إن:

L_L/S₁ = N _sp

حيث:

L_L - بعد حدود الأرض عن الخط الرئيسي (طول الشريحة المروية).

S₁ - التباعد بين المرشات.

N _sp - عدد المرشات على الخط (جناح التمطير).

ويجب أن نراعي أن يكون عدد المرشات عدداً صحيحاً، وتقرب إلى أقرب عدد صحيح، وطول الخط من مضاعفات طول الأنابيب المستخدمة.

7- تحديد المسافة (S₂) بين كل وضعين متتالين لخط المرشات أو جناح التمطير:

لتعيين زمن الري في الوضع الواحد (T_set) نفترض أولاً قيمة متوسطة لمعدل الرش أصغر من معدل تشرب التربة، وأكبر من معدل الرش الأصغري، ومن ثم نحسب (T_set):

h _tot / R_A = T_set

ويجب اختيار عدد التوضعات أو النقلات في اليوم الواحد (N_set.d) لجناح التمطير على نحو يناسب ظروف العمل في الحقل، فإذا اعتبرنا أن عدد الساعات الكلية للري في اليوم متضمنة نقل الخطوط (T_tot) وأن الزمن اللازم لتصفية المياه ونقل الخط أو الجناح إلى الوضع الآتي هو (T_mov) ويراوح عادة (2 – 1) ساعة؛ فيجب أن يتحقق لدينا:

 ((T_set+ T_mov   (T_tot) ≥N _set.d

ومن ذلك نجد:

 (N_set.d) ≤ (T_tot)/(T_set +T_mov)

ويجب أن يكون عدد التوضعات عدداً صحيحاً.

ولتحديد المسافة (S2) بين كل توضعين وعدد أجنحة التمطير (N_lin) المطلوب استعمالها لري الحقل خلال زمن (N_d.irr) من الأيام، وعلى فرض أن أول وضع لجناح التمطير يبعد (2/S2) عن بداية الخط الرئيسي أو الفرعي وأن آخر وضع يبعد (2/ S₂) عن حدود الأرض، فإننا نحصل على العلاقة الآتية:

 (N _set) _tot = N _lin * N_set.d * N_d.irr

 (N _set) _tot = L₂/S₂

حيث:

(N_lin) - عدد أجنحة التمطير المطلوبة وعلى جانب واحد من الخط الرئيسي،

(L2) - طول قطعة الأرض بالاتجاه المتعامد مع أجنحة التمطير.

(S) - التباعد بين الوضعيات.

(N_set)_tot - عدد الأوضاع الكلية خلال مدة الري الكلية المتاحة ( وعلى جانب واحد من الخط الرئيسي).

وإذا كان هناك خطان رئيسيان يتفرعان من المضخة وعلى استقامة واحدة يمكن اعتبار مجموع طوليهما نحصل على العلاقة الآتية التي تعطي عدد خطوط المرشات المطلوبة:

N_lin = L₂ / N_set.d * N_d.irr * S₂

ويتم اختيار (S2) على نحو تكون (N_lin) أقرب رقم صحيح.

8- اختيار المرش المناسب: بعد تحديد كل من (S1) ، (S2) ومعرفة سرعة الرياح القصوى، وكذلك معدل الرش المتوسط (R_A) يمكن اختيار المرش الذي يحقق هذه الشروط، ويعطي ويوفر قيمة مرتفعة لمعامل انتظام توزيع المياه. ويفضل عادةً المرش الذي يحتاج لضغط تشغيل أقل ؛ وذلك بالرجوع إلى المواصفات الفعلية للمرشات المختلفة للشركات الصانعة. ويمكن الاستعانة بجداول الشركات المنتجة؛ وثم نتحقق من القيمة الفعلية لمعدل الرش من العلاقة:

R_A = q_sp /S₁ * S₂

حيث: q_sp - تصريف المرش عند الضغط التصميمي.

ويجب أن تحقق قيمة (R_A) الفعلية الشرط الذي تم ذكره سابقاً وهو أن تكون أقل من قيمة معدل تشرب التربة وأكبر من معدل الرش الأصغري. ثم نحسب الزمن الفعلي المطلوب للرش في الوضع الواحد باستخدام قيمة (R) الفعلية. ويتم حساب عدد ساعات العمل أي الري الفعلية في اليوم الواحد متضمنة عدد ساعات نقل وتفريغ الخطوط؛ ويجب ألا تزيد عن عدد الساعات المتاحة للري في اليوم.

9- القطر المناسب لخط المرشات: يتم اختيار القطر على نحو يحقق انتظام جيد لتوزيع المياه والذي يتحقق ما لم يتجاوز الاختلاف بين أقصى وأقل تصريف للمرشات في الخط عن (%10) من التصريف التصميمي للمرش. ولتحقيق ذلك يجب ألا يتعدى الفاقد الكلي في الخط عن (20 %) من ضاغط تشغيل المرش. وتؤخذ الفواقد الثانوية الأخرى (وصلات، صمامات ...) تقريباً (%15-10) من الفاقد على الاحتكاك (h_f) أي:

h_L = (1.1 + 1.2)h_f ≤ 0.2(P_sp )

ثانياً. نظم الري بالرش المتحركة

أ- نظام الري بالرش المحوري: يتكون هذا النظام من أنبوب رش محمول على أبراج مزوده بعجلات يدور بواسطتها أنبوب الرش في دائرة حول محور مركزي، ويجهز أنبوب الرش بالماء من أنبوب المحور بواسطة مضخة ذات قدره عالية، وتراوح المسافة بين الأبراج بين (40-76m) . مصدر الطاقة الحركية للجهاز هي محركات كهربائية صغيرة مثبته عند عجلات كل برج، وطول أنبوب الرش بشكل عام (400m 350-) ، وتعمل الرشاشات تحت ضغط (40-80m) .

شكل (5)

ب- نظام الرش المتحرك طولياً: يشابه هذا النظام الرشاش المحوري إلا أنه يتحرك بخط مستقيم على امتداد الحقل ويجهز أنبوب الرش بالماء بواسطة خرطوم من مصدر الماء في الحقل، ويكون معدل الرش على امتداد الأنبوب ثابتاً، وليس متغيراً كما في حالة النظام المحوري.

ج- نظام الرش المدفعي:

هو نظام ري مزود برشاش كبير ذي سعة عالية مركب على عربة ومتصل بخرطوم ينقل الماء من المصدر، وتسحب العربة على امتداد الحقل إما بسلك وإما بخرطوم الماء نفسه، وتُدار البكرة إما بواسطة الضغط المائي وإما بواسطة آلة احتراق داخلي، ويحتاج هذا النظام إلى ضاغط تشغيل مقداره لا يقل عن (55m) .

ومن فوائد هذا النظام هو سهولة وسرعة نقله من موقع إلى آخر مما يساعد على ري عدة حقول في الموسم الواحد، ويراوح قطر الأنبوب (75-130mm ) وطوله قد يصل إلى (400m) وبتصريف (l/sec..6-13) ويروي حقلاً طوله (800m) .

شكل (6)

شكل (7)