آبیاری بارانی چیست؟ همه چیز درباره انواع آبیاری بارانی

مقدمه ای بر آبیاری بارانی

از زمان‌های قدیم شیوه آبیاری مناطق کشاورزی، بسیار زمان‌بر و با استفاده از نیروی کار انسانی بود. به تدریج و با پیشرفت علم، روش‌های ماشینی و استفاده کمتر از نیروی کار انسانی مورد توجه قرار گرفت. یکی از متداول‌ترین روش‌های آبیاری جدید که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد،  سیستم آبیاری بارانی است.

در مورد این سیستم چه می‌دانید؟  عملکرد آن چگونه است؟ امکان استفاده از آن در چه مناطقی وجود دارد؟ مزایا و معایب این روش چیست؟ انواع مختلف این سیستم و کارایی آن‌ها چگونه است و مهم‌تر اینکه آیا امکان نصب آن در فضای وسیع، وجود دارد یا خیر؟ در این مقاله، سعی کرده‌ایم تا هر آنچه که در مورد دانستنی‌های آبیاری بارانی لازم است، بپردازیم.

معرفی آبیاری بارانی

آبیاری بارانی شیوه یا عملی است که در آن از آب به صورت کنترل‌شده و چیزی شبیه به بارندگی، برای آبیاری زمین‌های کشاورزی و یا فضای سبز استفاده می‌شود. در این روش،  آب با پمپاژ از طریق سیستمی از لوله‌‌ها که در سراسر منطقه کشاورزی تعبیه شده است، توزیع می‌شود.

این لوله‌ها دارای خروجی‌هایی با سرهای آبپاش هستند که آب را به هوا می‌پاشند و سپس مانند قطرات ریز باران، چیزی مشابه بارندگی طبیعی،  به زمین می‌ریزند. قطر ذرات آب در محدوده 0.5 تا 4.0 میلی‌متر است. در این سیستم،  پمپ، آبپاش‌ها و شرایط عملیاتی باید به گونه‌ای طراحی شوند تا امکان استفاده یکنواخت از آب فراهم شود.

 انواع آبیاری بارانی

انواع مختلفی از سیستم‌های آبیاری بارانی وجود دارد که برخی از رایج‌ترین آن‌ها در ادامه فهرست شده است:

 

• سیستم آبیاری بارانی قابل حمل

سیستم آبیاری دستی یا قابل حمل دارای لوله دستی جانبی از جنس آلومینیومی است که به منبع آب متصل است. با حرکت در عرض چمن و نگه‌داشتن لوله،  امکان آبیاری منطقه تعیین شده وجود دارد. همچنین،  می‌توان لوله‌های جانبی را پس از اتصال سر آبپاش به بالابر لوله، جهت آبیاری قرار داد. پس از آبیاری منطقه موردنظر با این شیوه از تنظیم،  می‌توان لوله جانبی را جدا نمود و به مکان دیگری برای آبیاری منتقل کرد.

 

• 
  

  سیستم آبیاری بارانی دائمی 

در این نوع سیستم آبیاری بارانی، خطوط لوله اصلی و ثانویه در زیر چمن به طور دائم نصب می‌شوند. آبپاش‌های این سیستم آبیاری به صورت ثابت کار می‌کنند و در صورت قرارگیری صحیح،  می‌توان از سرهای آب‌پاش برای آبیاری موثر چمن‌ها استفاده کرد.

 

• 
  

  سیستم آبیاری بارانی رول جانبی

در سیستم آبیاری بارانی رول جانبی،  خط جانبی بر روی چرخ‌ها نصب می‌شود و یک لوله،  عملکرد یک محور را برای لوله جانبی انجام می‌دهد. شعاع رول یا چرخ با احتیاط انتخاب می‌‌شود تا اطمینان حاصل شود که خط جانبی از خط کشت عبور می‌کند و به محصولات آسیبی وارد نمی‌شود. این سیستم آبیاری به بهترین وجه برای مزارع کشاورزی مستطیل شکل مناسب است و می‌تواند با استفاده از یک واحد محرک از یک مکان به مکان دیگر منتقل شود.

 

• 
  

  سیستم آبیاری آب‌پاش تفنگی مسافرتی

در این نوع سیستم، آب از طریق شلنگ منعطفی که به یک تریلر متصل است، به آب‌پاش‌های فشار قوی (مشابه تفنگ) می‌رسد. برای به دست آوردن حداکثر پوشش آبیاری،  از آبپاش دایره‌ای استفاده می‌شود. این سیستم آب‌پاش،  برای زمین‌های زراعی با سطح زیر کشت زیاد مناسب است و به دلیل اعمال فشار بالا و قطرات زیاد باید برای مناطقی با خاک درشت و زهکشی خوب استفاده شود.

 

• 
  

  سیستم‌های روتور

سیستم‌‌های روتور آب در مقایسه با سایر سیستم‌های آبیاری بارانی با سرعت کمتری کار می‌‌کنند و به زمین زراعی اجازه می‌دهد تا زمان کافی برای جذب تمام آب را داشته باشد. سرعت پایین این سیستم،  آن‌ها را شبیه به سیستم‌های آبیاری قطره‌ای می‌سازد. 

 

مزایای آبیاری بارانی

آبیاری بارانی یکی از محبوب‌ترین روش‌های آبیاری است که مزایای مختلفی دارد:

• برای انواع خاک به جز خاک‌های رسی سنگین مناسب است.
• بدون ایجاد لکه‌ها، مناطق خشک یا گودال، آب را به طور یکنواخت در سراسر منطقه پخش می‌کند.
• امکان استفاده از این سیستم،  برای اِعمال کودها، علف کُش‌ها، آفت کُش‌ها و… وجود دارد.
• امکان استفاده از آبیاری به صورت دستی تا حد قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. 
• امکان کنترل فرآیند آبیاری وجود دارد. برای مثال توقف آبیاری در روزهای بارانی یا کاهش مقدار آب بر اساس نیاز گیاه امکانپذیر است.

 

معایب آبیاری بارانی

روش آبیاری بارانی دارای معایب زیر است:

• مصرف آب در این روش زیاد است. با توجه به اینکه راندمان آب در سیستم‌های آبیاری بارانی به دلیل تبخیر و رواناب پایین است، استفاده از انواع دیگر آبیاری مانند آبیاری قطره‌‌ای و آبیاری فرعی ممکن است انتخاب مناسبی برای صرفه‌جویی در مصرف آب باشند.
• نصب یا اجرای سیستم‌های آبیاری بارانی،  پُرهزینه است.
• نیاز به نیروی کار انسانی و بالا بودن دستمزد نیروی کار 
• امکان آسیب به گیاه وجود دارد. برای مثال، اگر قطرات آب روی برگ‌ها با اشعه خورشید گرم شوند و اثر بزرگنمایی قوی ایجاد نمایند، می‌‌تواند باعث بیماری‌‌های برگ مانند سوختگی ناشی از افزایش رطوبت و رطوبت باقی‌‌مانده روی توده برگ شود.
• امکان انسداد نازل آبپاش با رسوب و فاسد شدن محصولات کشاورزی وجود دارد.

 

شرایط آبیاری بارانی

آبیاری بارانی در زمین‌های کشاورزی با هر شیبی، چه یکنواخت و چه موج‌دار، امکانپذیر است. لوله‌های جانبیِ تامین‌کننده آب به آبپاش‌ها باید همیشه تا حد امکان در امتداد خط زمین قرار گیرند تا تغییرات فشار در آبپاش‌ها به حداقل برسد و آبیاری یکنواخت فراهم شود. این روش، با اکثر خاک‌ها به ویژه خاک‌‌های شنی با سرعت نفوذ بالا، سازگار است. البته، در صورتی که خاک‌ به راحتی پوسته شود، روش مناسبی محسوب نمی‌شود.

میانگین سرعت استفاده از آب‌پاش بر حسب میلی‌متر در ساعت اندازه‌گیری می‌شود و همیشه کمتر از میزان نفوذ اولیه خاک انتخاب می‌شود تا از ریزش سطحی و رواناب جلوگیری شود. 

هدف اصلی سیستم آب‌پاش این است که تا حد امکان آب به صورت یکنواخت برای سیراب کردن ناحیه ریشه محصول استفاده شود. آب‌پاش‌ها،  فقط در فشاری که توسط سازنده توصیه شده است، به خوبی کار می‌کنند. اگر فشار بالاتر یا کمتر از فشار توصیه‌شده باشد، توزیع آب تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. برای آبیاری یکنواخت، باید چندین آب‌پاش نزدیک به هم کار کنند تا الگوهای آن‌ها با هم همپوشانی داشته باشند.

البته، یکنواختی کاربردهای اسپرینکلر می‌تواند تحت تأثیر فشار باد و آب قرار گیرد. شایع‌ترین مشکل زمانی به وجود می‌آید که فشار آب خیلی کم باشد. این مشکل، زمانی اتفاق می‌افتد که پمپ‌ها و لوله‌ها فرسوده شوند. همچنین، وزش ملایم باد،  می‌تواند به راحتی یکنواختی آبیاری را کاهش و موجب افزایش قطر ذرات آب شود. برای رفع این مشکل، می‌توان آب‌پاش‌ها را نزدیک به یکدیگر قرار داد و یا از آب‌پاش‌هایی با قطر کوچک استفاده کرد.

عملکرد و اهداف آبیاری بارانی

سیستم‌های مختلف آبیاری عملکرد و اهداف متفاوتی دارند. برای مثال، در سیستم آبیاری بارانی:

• باید پوشش آبیاری یکنواختی برای کل منطقه موردنظر فراهم شود.
• پس از خاموش کردن سیستم آبیاری،  نباید هیچ لکه یا گودال خشکی روی چمن وجود داشته باشد.
• باید از آب به نحو احسن استفاده شود تا از رواناب ناشی از آبیاری زیاد که باعث فرسایش،  از بین رفتن مواد غذایی و سطحی خاک می‌شود،  جلوگیری گردد و کیفیت خاک حفظ شود. 
• به منظور صرفه‌جویی در زمان و انرژی،  باید منطقه با سرعت بالایی آبیاری شود. 
• یکی دیگر از عملکردهای جانبی آبیاری بارانی،  خنک کردن منطقه و کاهش و کنترل گرد و غبار موجود در هوا است.

 

اجزاء و طبقه‌بندی سیستم آبیاری بارانی

سیستم آبیاری بارانی شامل یک واحد پمپ، لوله‌های اصلی و جانبی، قسمت آب‌پاش و کنترل‌کننده است. 

• پمپ آبیاری بارانی

وظیفه انتقال آب از منبع (به طور کلی خط آب شهری) و ارسال آن با فشار تنظیم‌شده به سیستم لوله اصلی را بر عهده دارد تا آب با سرعت و حجم بهینه‌ای به منطقه مورد آبیاری برسد. 

 

• سیستم لوله  

با توجه به نوع سیستم و ترجیح مالک، می‌تواند در بالای سطح خاک نصب شود. متداول‌ترین مواد مورد استفاده برای ساخت این لوله‌ها آزبست سیمان،  آلیاژ آلومینیوم یا پلاستیک است. 

 

• لوله‌های جانبی

وظیفه انتقال آب از لوله‌های اصلی به قسمت‌های جانبی و آب‌پاش‌ها را بر عهده دارند و می‌توانند به صورت دائمی و موقت باشند. امکان جابه‌جایی لوله‌های جانبی موقت از یک مکان به مکان دیگر وجود دارد. هنگامی که آب به مناطق مختلف آبپاش می‌رسد، به صورت اسپری در هوا پخش می‌شود و مانند قطرات ریز آب باران به زمین می‌ریزد. سرهای آبپاش به گونه‌ای قرار گرفته‌اند که پوشش کامل منطقه را فراهم کرده و آب را به طور یکنواخت توزیع می‌کنند. 

 

• کنترل‌کننده آبیاری بارانی

 هسته اصلی هر سیستم آب‌پاش است و از طریق آن امکان برنامه‌ریزی و روشن و خاموش کردن آب‌پاش‌ها در مناطق مختلف وجود دارد.

 

لوازم موردنیاز برای آبیاری بارانی

برای نصب سیستم آبیاری بارانی به ابزارهای اولیه‌ای از جمله بیل ترانشه، سیم برش، آچار، تعدادی لوله و اتصالات پی وی سی و البته تعدادی سر آبپاش، روتور، پمپ و شیر نیاز است. در ادامه، به معرفی چند مورد مهم از این لوازم می‌پردازیم:

لوله PVC

امروزه،  تقریباً تمام سیستم‌ها با لوله PVC طراحی می‌شوند. البته، بهتر است که این لوله‌ها کمی بیشتر از آنچه که برای نصب سیستم موردنیاز است،  سفارش داده شود تا در صورتی که به هر دلیلی سیستم نیاز به تعمیرات داشت،  بتواند مورد استفاده قرار گیرد.

 

اتصالات آبیاری بارانی

 قطعاتی از پلاستیک اکسترود شده هستند و این امکان را برای متقاضیان فراهم می‌کنند تا بتوانند سیستم آبیاری را به هر شکلی که موردنیاز است،  طراحی کنند و با استفاده از این اتصالات آن را شکل‌دهی کنند. 

 

کنترل‌کننده و زمان‌سنج

هر سیستم آبپاش اتوماتیک برای برنامه‌ریزی به واحد کنترل نیاز دارد. واحد کنترل زمان روشن شدن و مدت زمان انجام کار را تنظیم می‌کند. 

 

آب‌پاش‌های پاپ آپ

بدون سر آب‌پاش،  آب مانند آبفشان کار می‌کند. سرهای آب‌پاش مختلفی وجود دارد که بسته به میزان منطقه تحت پوشش و سَبکِ اسپری،  می‌تواند انتخاب شود.

 

لوله آبیاری بارانی

برای اتصال سرهای آب‌پاش به لوله PVC و برای خطوط قطره‌ای از لوله استفاده می‌شود.

 

دریچه‌ها

برای کنترل جریانِ آب،  از دریچه‌ها استفاده می‌شود. بدون دریچه، امکان کار کردن با سیستم آبیاری بارانی امکان‌پذیر نیست.

 

سیم‌کشی و برق

 برای عبور شیرها به مرکز کنترل به سیم نیاز است. امکان سیگنال‌دهی مرکز کنترل،  برای باز و بسته کردن دریچه‌ها بدون استفاده از سیم وجود ندارد.

 

زهکشی

از زهکش‌های دستی و اتوماتیک در برخی نقاط و انتهای خطوط آب‌پاش استفاده می‌شود. آن‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به محض کاهش فشار، آب از آن‌ها خارج شود.

 

قطعات آبپاش یدکی

از قطعات یدکی، جهت اینکه سیستم بدون نقص کار کند استفاده می‌شود. از جمله:

• دستگاه‌های جریان برگشتی. این دستگاه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از ورود آب کثیف به آب آشامیدنی جلوگیری می‌کنند. 
• ریموت. کنترل سیستم را آسان‌تر می‌کنند و گزینه مناسبی برای افراد پرمشغله هستند.
• سنسورهای آب و هوا. سنسورهای آب و هوا، قطعه‌ای عالی برای کسانی است که در آب و هوای متنوع زندگی می‌کنند. سنسورهای آب و هوا،  سیستم آبیاری بارانی را در شرایطی مانند باران، دمای یخبندان،  سرعت بالای باد و شرایط جریان بیش از حد،  خاموش می‌کنند.
• فیلترهای سر آب‌پاش. از ورود سنگ‌، خاک و زباله‌ها به سر آب‌پاش و گرفتگی احتمالی آن‌ها جلوگیری می‌کند.
• باتری برای مرکز کنترل آب‌پاش. در مواقع اضطراری و در صورتی که برق مرکز کنترل آب‌پاش قطع شود، نیاز به باتری پشتیبان الزامی است. 
• کود زیرزمینی. انواع خاصی از کود وجود دارد که می‌توان آن را از طریق آب‌پاش به گیاهان پاشید.
• کتاب و DVD آموزشی. خواندن چند کتاب یا تماشای چند DVD ایده خوبی برای نصب سیستم آب‌پاش بی‌عیب و نقص است.

 

نحوه کارکرد سیستم آبیاری بارانی

نحوه عمل آبیاری بارانی، دشوار نیست. برای شروع کافی است تا سیستم آبیاری مناسب نصب شود. برای نصب این سیستم بهتر است با متخصصان در این زمینه به ویژه مهندسان آب مشورت شود. زیرا،  عوامل زیادی مانند فشار آب، اندازه پمپ، نیاز آبیاری چمن، اندازه پمپ و کنتور آب، قرارگیری خطوط لوله و بسیاری از موارد دیگر باید در نظر گرفته شوند.

پس از نصب، شیر اصلی باید به آرامی باز شود و سیستم روی تایمر دستی اجرا شود تا موقعیت سرهای آبپاش و قوس آن‌ها بررسی گردد و در صورت نیاز تنظیمات لازم انجام شود. کنترل‌کننده سیستم آب‌پاش باید مناسب با نیاز کار تنظیم شود. برای تعیین زمان کارکرد سیستم آبپاش، لازم است تا میزان نیاز آب جهت تعیین مدت زمان لازم برای تامین حجم آب برای آبیاری سنجیده شود. بهتر است سیستم آبیاری قبل از شروع زمستان به گونه‌ای تجهیز شود که لوله‌های خطوط از یخ‌زدگی محافظت شوند.

انواع پمپ آبیاری بارانی

واحد پمپ معمولاً پمپ گریز از مرکز است که آب را از منبع می‌گیرد و فشار کافی برای تحویل به سیستم لوله را فراهم می‌کند. انواع پمپ‌هایی که در سیستم آبیاری بارانی به کار می‌روند عبارتند از:

پمپ گریز از مرکز چند مرحله‌ای عمودی

پمپ سانتریفیوژ چند مرحله‌ای افقی 

پمپ گریز از مرکز افقی تک مرحله‌ای

پمپ سانتریفیوژ مکش تک مرحله‌ای 

عوامل موثر بر قیمت سیستم آبیاری بارانی

هزینه احتمالی نصب سیستم آبیاری بارانی به وسایل و تجهیزات جانبی که برای نصب سیستم به کار می‌روند، بستگی دارد. هزینه نصب بسته به عواملی از جمله مجوزها، هزینه‌های نیروی کار و تجهیزات،  بسیار متفاوت است. نصب سیستم آبیاری مستلزم دانش در زمینه برق و لوله‌کشی است. با توجه به اینکه، نصب این سیستم رابطه مستقیم با تجهیزات اصلی و جانبی آن دارد، لذا، در صورتی که اجزا و تجهیزات سیستم از شرکت‌های تولیدکننده داخل کشور تهیه شوند، قیمت آن در مقایسه با نمونه‌های خارجی که وابسته به قیمت ارز هستند، ارزان‌تر خواهد بود. 

برای نصب سیستم آبیاری بارانی، نیاز به استفاده از متخصصان و قرارداد با شرکتی معتبر است تا در طول انجام آبیاری با این سیستم امکان همکاری و مساعدت آن‌ها وجود داشته باشد. بالطبع، این همکاری نیازمند پرداخت هزینه است. همچنین، نوع طراحی و پیچیدگی سیستم موردنظر، ارتباط مستقیم با هزینه نصب خواهد داشت. نوع آبپاش نصبی، مدل و طراحی نحوه آبیاری منطقه، تعداد آب‌پاش‌های نصبی و مساحت زمین از دیگر عوامل موثر بر قیمت نصب این سیستم است.

گیاهان قابل پرورش با آبیاری بارانی

امکان استفاده از سیستم آبیاری بارانی،  برای همه محصولات به جز برنج و جو و تقریباً برای تمام خاک‌ها به جز خاک‌های بسیار سنگین با میزان نفوذ بسیار کم وجود دارد. آبیاری بارانی برای اکثر محصولات ردیفی،  مزارع و درختی مناسب است و آب را می‌توان رو یا زیر سایبان محصول اسپری کرد. با این حال، آب‌پاش‌های بزرگ برای آبیاری محصولات حساس مانند کاهو توصیه نمی‌شوند.

دلیل اصلی این امر این است که قطرات آب درشت تولید شده توسط آب‌پاش‌ها ممکن است به محصول آسیب برساند. محصولاتی که برای سیستم‌های آبیاری بارانی مناسب هستند شامل انواع میوه‌ها، سبزیجات و غلات هستند. این محصولات دارای نیاز آبی خاصی هستند و از توزیع کنترل شده و کارآمد آب به وسیله سیستم‌های آبپاش بهره می‌برند. برخی از رایج‌ترین محصولاتی که با استفاده از آبیاری بارانی کشت می‌شوند عبارتند از: یونجه،  پنبه، ذرت، انگور، سیب‌زمینی،  سویا،  چغندر قند و گندم.

نکات مهم در اجرای سیستم آبیاری بارانی

• آگاهی جامعه محلی از مزایای بالقوه سیستم پایدار آبیاری بارانی
• بررسی پتانسیل سرمایه‌گذاری محلی جهت صرفه‌جویی طولانی مدت در وقت و هزینه‌ها 
• جستجوی نیروی متخصص در زمینه مهندسی آب با ویژگی انگیزه بالا و مجرب در سیستم‌های آبیاری محلی
• طراحی سیستم محلی و بررسی جغرافیای طبیعی زمین
• بررسی هزینه‌های اولیه نصب 
• قرارداد نصب سیستم با یک شرکت معتبر و اطمینان از نحوه نگهداری سیستم در طول زمان

جمع بندی

در آبیاری بارانی،  آب به صورت اسپری و تا حدودی مانند باران از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها و پمپ‌ها به زمین اعمال می‌شود. امکان استفاده از این سیستم، برای آبیاری چمن‌ها، مناظر مسکونی و تجاری،  زمین گلف، زمین‌های کشاورزی و سایر مناطق سبز وجود دارد. برای آبیاری بیشتر مزارع، محصولات درختی و ردیفی کاربرد دارد. مهم‌ترین مزیت این روش این است که با سرعت مناسب امکان آبیاری بخش وسیعی از مزارع را فراهم می‌کند. برخلاف سیستم آبیاری قطره‌ای،  روش کُندی محسوب نمی‌شود و مانند سیستم‌های آبیاری سطحی،  به تلاش فیزیکی زیادی نیاز ندارد.