لوله های توزیع آب و اتصالات
سیستم توزیع لوله های آب در آبیاری قطره ای از پمپ شروع شده و به قطره چکان ها که آخرین اتصالات بشمار می روند خاتمه پیدا می کند. اولین لوله ای که آب را از پمپ در یافت می کند لوله اصلی (Main)است که قطر آن متناسب با ظرفیت سیستم آبیاری باید زیاد باشد . این لوله بتدریج به لوله های نیمه اصلی و سپس لوله های فرعی( لترال ها) منتهی می شود که قطر آنها نسبت به لوله اصلی کوچکتر است. لوله اصلی معمولا از جنس PVC بوره و در زیر زمین دفن می شود. اما بر حسب وضعیت می تواند روی زمین قرار گرفته (آبیاری موقت گیاهان ردیفی) و یا از جنس سیمان آزبست ( لوله اصلی در آبیاری باغات ) و یا پلی اتیلن ( آبیاری موقت) باشند. قطر لوله های اصلی و نیمه اصلی بین 4تا15 سانتی متر متفاوت بوده و اتصالاتی مانند تنظیم کننده فشار ، شیر های کنترل جریان، دبی سنجها ، فشار سنجها ، صافی های اول و دوم روی آن قرار می گیرند. لوله های فرعی از جنس پلی اتیلن بوده و قطر آنها بین 8 تا 25 میلی متر است. معمول ترین اندازه قطر لوله های فرعی 14 و 16 میلی متر می باشد. همانطور که اشاره شد اولین لوله های پلی اتیلن که مورد استفاده قرار می گرفت در مقابل تنشهای وارده حساس بودند که در هنگام وصل کردن آنها به اتصالات و یا فرو بردن قطره ای در آنها ترک می خورند. علاوه بر این نور خورشید نیز باعث از بین رفتن آنها می شد. به همین دلیل تا خوردن انتهای لوله و بستن گیره برای مسدود کردن انتهای لوله های فرعی با اشکال مواجه می شد بطوریکه پس از مدتی از اکثر این اتصالات آب چکه می کرد اما اکنون با تولید لوله های پلی اتیلن سبک و مقاوم به نور ماورای بنفش اکثر این اشکال ها برطرف شده است.
لوله های Peflex سایز 2 اینچمدلMD
قيمت (ریال ) : 12,500
سایز(میلیمتر) :2اینچ
فشار کاری (اتمسفر) : 5
ضخامت(میلیمتر) :19الی 100
وزن درمتر(کیلوگرم) :4.1 الی 19.3
مواد به کار رفته: 2 لایه نخ ، 2 لایه Lpde و یک لایه HDPE
ملاحظات طراحی و نصب لوله ها
اولین هدف در طراحی سیستم آبیاری قطره ای آن است که آب یا کود تا حد قابل قبولی در تمام مزرعه به طور یکنواخت توزیع شود. برای این منظور لازم است طراح عوامل مؤثر در آن را در نظر گرفته و نکاتی را لحاظ نماید . از عوامل مؤثر در طراحی آبیاری قطره ای نوع قطره چکان ها ، یکنواختی قطره چکان ها ، پستی و بلندی زمین ، هیدرولیک توزیع آب ، مقدار قابل انتظار یکنواختی توزیع آب ، درجه مقاومت گیاه به شوری ،نیاز آبی گیاه ، کیفیت آب ، نیاز یا عدم نیاز به دستگاه های تزریق کود شیمیایی ، دمای هوا، شوری خاک ، عملیات زراعی و دیگر خصوصیات ویژه منطقه یا دستگاه های مورد استفاده را می توان نام برد . مثلا طراح باید رعایت کند که :
- لوله های فرعی به صورت مسطح بوده یا در جهت شیب رو به پایین و یا در امتداد خطوط تراز قرا ر گیرند.
- طول لوله های فرعی معمولی که قطر داخلی آنها بین 14 تا 16 میلی متر است حتی المقدور از 150 متر کمتر باشد.
- طول لوله نیمه اصلی به جز در موارد خاص از 100 متر تجاوز نکند هر چند که در پاره ای موارد تا 200 متر هم ممکن است برسد.
- ظرفیت سیستم آبیاری طوری باشد که نیاز آبیاری در زمان نیاز حداکثر که تبخیر تعرق در آن روزها به بالاترین مقدار خود می رسد تامین شود.
- صافی ها طوری انتخاب شوند که جواب گوی کیفیت آب و ظرفیت نهایی سیستم باشند.
- در انتهای لوله اصلی ، نیمه اصلی و لوله های فرعی شیر های تخلیه تعبیه شود تا بتوان در هنگام ضروری و شستشو از آن استفاده کرد.
- قطره چکان ها طوری روی لوله فرعی قرار گیرند که رو با بالا بوده و بتوان به آسانی آنها را مشاهده و بازرسی کرد.
- روی لوله خروجی از پمپ و قبل از نصب اتصالات در آن شیر یکطرفه جریان نصب شده باشد تا آب نتواند در هنگام خاموش شدن پمپ به داخل آن برگشت کند.
- در جاهای مورد لزوم برای خروج هوای محبوس شده و یا از بین بردن خلا ایجاد شده در داخل لوله ها و اتصالات تمهیدات لازم در نظر گرفته شده باشد.
- برای تزریق کود های شیمیایی محلول در قبل و بعد از صافی اصلی ( صافی اول) نقاط مشخصی در نظر گرفته شده باشد.
- دستگاه های دبی سنج ، اندازه گیری فشار ، تنظیم کننده فشار یا شیر های یکطرفه در سیستم کنترل مرکزی نصب شود.
ملاحظات نگهداری سیستم
سیستم آبیاری قطره ای تنها در صورتی که از آن مواظبت به عمل آمده و به خوبی نگهداری شود موفقیت آمیز خواهد بود. کنترل قطره چکان ها از نظر گرفتگی روزنه ها مهمترین کاری است که باید در طول کار سیستم انجام داد. مسدود شدن نن ممکن است به سه دلیل باشد:
- عوامل فیزیکی از قبیل مواد غیر آلی در آب مثل شن ، سیلت ، رس و یا مواد آلی و ذارت پلاستیک
- عوامل زیستی از قبیل باکتریها ، رشته ها جلبک و مواد ته نشین شده میکروبی – شیمیایی که در آن در این زابطه لازم است عملیات زیر به طور مرتب انجام شود:
1) صافی ها همیشه تمیز بوده و هر چند وقتیکبار شستشو شوند. معمولا وقتی صافی ها نیاز به شستشو دارند فشار سیستم افزایش می یابد . به عبارت دیگر در دو طرف صافی اختلاف فشار زیاد می شود. این افزایش فشار نباید از 14 تا 34 کیلو پاسکال بیشتر شود.
2) اگر آب مقدار زیادی رس و لای داشته باشد لازم است دستگاه های شستشوی خودکار در سیستم نصب شود.
3) هر هفته یکبار دستگاه های تزریق کود، تنظیم کننده فشار ، دبی سنجها ، فشار سنج ها و پمپ بازدید گردد.
4) معمولا هفته ای یکبار و یا حداقل ماهی یکبار قطره چکان ها در مزرعه بازدید و کنترل شود.
5) حداقل هر ششش ماه یک بار لوله های فرعی تخلیه و شستشو شوند.
6) در صورت وجود مشکلات بیولوژیک یا شیمیایی در آب می بایست از روش های اصلاح شیمیایی آب استفاده شود. اسید شویی از جمله این عملیات است.
7) قبل از تزریق کود یا مواد شیمیایی از این که غلظت آنها از حد مجاز تجاوز نکرده و یا این مواد برای سیستم لوله و قطره چکان مضر نباشد اطمینان حاصل شود.
ملاحظات مدیریتی سیستم
سیستم آبیاری قطره ای مانند هر سیستم آبیاری دیگر نیاز به مدیریت صحیح دارد. بهره گیری از منابع آب و خاک در سیستم آبیاری تنها در سایه یک نظام مدیریتی قانونمند پایدار و کار آمد خواهد بود. برخی از ملاحظات مدیریتی در سیستم آبیاری قطره ای که باعث افزایش بهره وری از سیستم می شود عبارت است از:
- اندازه گیری حجم آب داده شده به زمین برطبق برنامه و تقویم آبیاری
- خودکار کردن سیستم از نیروی کارگری می کاهد اما ممکن است نقصهای فنی سیستم را افزایش دهد.
- نفوذ آب در خاک و مرطوب شدن محیط ریشه ها در طول دوره رشد گیاه باید کنترل گردد.
- مقدار آبیاری باید حتی الامکان نیاز آبی را تامین کند.
- در صورت شور بودن آب و خاک فاصله آبیاری کوتاه باشد.
- تزریق کود در مراحل اولیه رشد گیاه باید با فاصله های کوتاهتر انجام شود.
- آبیاری ها بر طبق حساسیت گیاه به آب در مراحل مختلف رشد تنظیم شود.
- برنامه آبیاری ، مطابق آبیاری های متعارف و تجربه شده محلی تنظیم گردد.
مراحل لوله گذاری در آبیاری قطره ای
پس از اینکه سیستم آبیاری قطره ای روی کاغذ یا نقشه طراحی شد لازم است این سیستم در مزرعه پیاده شود. از جایی که هیچ وقت نمی توان دو سیستم آبیاری را کاملا مشابه یکدیگر یافت لذا برای اجرای این گونه طرح ها دستورالعمل واحدی وجود ندارد. اما نباید از نظر دور داشت که اولا تجربه طزراح و مهندس آبیاری در این مورد بسیار بی اهمیت است ثانیا در یک سلسله قواعد و اصول وجود دارد که در هر طرح آبیاری مصداق پیدا می کندو آنچه در زیر بیان می شود دستوالعمل بسیار کلی در مورد نصب و آزمایش سیستم آبیاری قطره ای است که به اجرا کننده چنین سیستم هایی کمک خواهد کرد تا از حداقل اشتباه در اجرای طرح برخوردار باشد.
الف) نقشه و مواد مورد لزوم
- نقشه توپوگرافی دقیق از زمین با خطوط تراز از 2 تا3 متر تهیه گردد.
- روی نقشه توپوگرافی محل برداشت آب ، خطدط برق ، محل استفاده از برق ، جاده ها و رخنمون ها، خندقها ، و دیگر عوارض قابل اهمیت نشان داده شود.
- طرح آبیاری روی نقشه پیداه شود.
- از روی لیست مواد( فهرست اقلام ) مورد نیاز تهیه شود.
- برگ خصوصیات مواد تهیه گردد تا از روی آن بتوان از فروشنده های مختلف در مورد قیمت ها کسب اطلاع نمود.
- پس از تصمیم گیری مواد مورد نیاز را خریداری کنید.
ب) وسایل مورد نیاز
- انواع آچار ، پیچ گوشتی ، اره ، مته ، سر مته و ...
- تریلر برای جمع آوری و حمل لوله ها به طول 6 متر
- بیل مکانیکی برای حفر ترانشه ها
- لودر یا تراکتور بابیل برای پر کردن ترانشه ها
- لیفت تراک برای جابجا کردن اجسام سنگین
- سیم چین ، انبردست ،انبر کلاغی و مشابه آنها
- تراکتور ( در صورت لزوم )
- پمپ موقت برای خارج کردن آب از گودال ها ( در صورت لزوم )
- وسیله نقلیه ( در صورت لزوم)
- وسیله برای جابجا کردن شیر آلات و اتصالات
وسایل و مواد را به نزدیکترین نقطه مصرف انتقال دهید و توصیه می شود شیر آلات ، اتصالات و مواد مشابه آن به یک نقطه مرکزی مثل انبار انتقال داده شده و در آن جا مونتاژ شوند.
ج) میخ کوبی
- یک نفر نقشه بردار محل عبور لوله های اصلی و نیمه اصلی را مشخص و میخ کوبی نماید.
- عمل نصب لوله ها در خاک با توجه به خطر یخبندان مشخص گردد.
- بابیل میکانیکی ترانشه حفاری و کف آن با توجه به شیب لوله به نحوی که تخلیه آب و زهکشی آن به خوبی صورت گیرد انجام شود.
- مونتاژ لوله ها و نصب در داخل ترانشه
- لوله ها ی اصلی و فرعی را روی زمین خوابانیده و به هم وصل نمایید.
- در مورد لوله های PVCاز چسب مخصوص استفاده کنید و توجه شود که برای هر قطر لوله چسب مخصوصی وجود داشته که می بایست از آن استفاده شود.
- در هوای گرم و زیر تابش آفتاب معمولا لوله ها منبسط شده و در شب یا پس از دفن کردن در زیر خاک منقبض می شوند این عمل باعث جدا شدن اتصالات از همدیگر خواهد شد دقت شود که پوشاندن لوله ها با خاک زمانی صورت گیرد که خنک شده باشند.
- در هوای سرد با آنکه چسب به خوبی عمل کند مدت بیشتری لازم است.
- در بریدن لوله های PVC دقت شود که این عمل به درستی و صاف انجام گردد . لوله های کوچک با دستگاه های قطع کن لوله انجام داد. حتی الامکان از اره کردن لوله که تولید براده می کند خودداری شود.
- در هوای مرطوب دقت شود که چسب آب به خود جذب نکند در غیر این صورت از کارایی آن کاسته شده و عمل اتصال لوله ها به خوبی صورت نخواهد گرفت.
- حتی الامکان اتصالات مربوط به لوله های اصلی و نیمه اصلی مانند زانو ، سه راهی، پایه های قطره چکان و غیره را نصب و سپس لوله را در داخل ترانشه جایگذاری کنید.
- در صورتی که بازو بسته شدن شیرآلات به صورت برقی صورت می گیرد سیم های برق نیز آزادانه در ته ترانشه قرار داده شوند. توجه شود که سیم ها قبل از اینکه خاکریزی شوند مورد آزمایش قرار گیرند.
- پس از انجام عملیات مونتاژ لوله های اصلی بادقت و کمال داخل ترانشه قرار گیرند.
- در هوای گرم سعی شود عملیات لوله گذاری در ترانشه ها صبح زود و یا در عصر پس از سرد شدن هوا صورت گیرد. چنانچه در هوای گرم این کار انجام شود لوله های نصب شده منقبض شده و باعث جداشدن اتصالات از یکدیگر می شود.
- نصب اتصالات شیر ها و پایه های آبگیر علاوه برا آنچه قبلا انجام شده است.
- اتصال سیم های کنترل شیر ها
- رنگ آمیزی بخشی از لوله هایی که خارج از ترانشه و درمعرض آفتای قرار دارند و توجه شود که رنگ آمیزی از رنگهای سازگار با مواد پلاستیکی استفاده شود.
د) خاکریزی ترانشه
- بلافاصله پس از جایگذاری لوله ها در داخل ترانشه روی آنها را با خاک نرم موقتا بپوشانید. ( خاکریزی اولیه )
- تمام نقاط گود شده را به خصوص اگر بارندگی باشد پر نمایی تا آب در آنها جمع نشود.
- لوله های اصلی ، زانوها ، پایه های قطره چکان ها ، کاهنده ها و شیر ها که ممکن است نیرو های هیدرواستاتیک زیادی در آنها ایجاد شوند با ساختن بلوک های ضربه گیر مهر شوند.
- بلوک های ضربه گیر پس از خاکریزی اولیه ساخته شوند.
- در بلوک های ضربه گیر بتون ، قلاب و یا آلماتور را حسب نیاز جایگذاری کنید. قبل از استفاده از بلوک های ضربه گیر چند روز دقت لازم است تا عمل بتون کامل شود.
ه) نصب لوله های فرعی
- لوله های فرعی در مزرعه سر هم شده اما هنوز در این مرحله به لوله نیمه اصلی متصل نمی شوند.
- انتهای لوله فرعی همیشه بسته باشد.
و ) شستو و آزمایش سیستم
- تمام شیر های کنترل لوله اصلی و نیمه اصلی را ببندید.
- شیر تخلیه را باز کنید و سپس آب را در داخل لوله به جریان بیاندازید تا هرگونه مواد اضافی که در داخل آن وجود دارد خارج شود.
- پس از شسته شدن لوله اصلی شیر تخلیه آن را ببندید و فشار آب داخل لوله اصلی را بالا ببرید تا از نظر فشار آزمایش شود.
- لوله اصلی را به مدت 24 ساعت تحت فشار قرار دهید چنانچه فرار آب یا درز و ترک در آن مشاهده شد بلا فاصله سیستم را قطع کنید و آن را تعمیر کرده و دوباره زیر فشار قرار دهید.
- شیر تخلیه لوله اصلی را باز نگه داشته و بقیه شیر های متصل به آن را ببندید سپس آن را از آب پر کرده تا مواد اضافی از لوله نیمه اصلی خارج شود.
- قبل از وصل لوله فرعی اطمینان حاصل شود که صافی ها کار می کنند و آب تمیز وارد آن می شود.
- در حالی که انتهای لوله باز است آن را به لوله نمه اصلی وصل کرده و اجازه داده شود برای مدتی آب از انتهای لوله فرعی خارج شود.
- انتهای لوله فرعی را بسته و فشار را تاحد فشار کاری سیستم افزایش دهید سپس فشار هر یک از لوله ها نیمه اصلی را بر طبق طرح تنضیم کرده و هرگونه نشتی درز و ترک را مشاهده کنید.
- پس از این که مشاهده شد تمام لوله ها و اتصالات در فشار مورد نیاز به نحوی کار می کند و آثار نشست آب در سیستم و اخل ترانشه ها مشاهده نمی شود.
- خاکریزی کامل تنرانشه روی لوله های اصلی و نیمه اصلی انجام گردد.
قطره چکان ها
انواع قطره چکان ها
هیدرولیک قطره چکان ها
طبقه بندی قطره چکان ها
آرایش قطره چکان ها
· انواع قطره چکان ها
قطره چکان آخرین قطعه یا وسیله آبیاری قطره ای است که آب از آن به شکل های مختلف مانند قطره ، جریان پیوسته یا نقطع و یا فوران خارج می شود و ظیفه قطره چکان آن است که نیاز آب روزانه گیاه را حتی اگر مقدار آن بسیار کم باشد تامین نماید . قطره چکان باید دارای چهار ویژگی عمده باشد:
الف) نسبت به مسدود شدن مقاوم باشد
ب) دبی خروجی از آن در طول دوره کاری تغییر نکند
ج) تا حد ممکن ساده باشد تا بعد از تنظیم های اولیه نیاز به تنظیم تمیز کردن و بازدید مجدد نباشد.
د) دبی آن کمتر از نفوذ پذیری خاک یا هماهنگ با آن باشد.
موارد الف و دال متناقض یکدیگرند زیرا برای تامین بند دال روزنه ها ی قطره چکان ها کوچک و مسیر عبور در آن طولانی باشد تا اصطکاک زیادی از انرژی جریان بکاهد در حالیکه اگر بخواهیم نسبت به مسدود شدن مقاومت کند لازم است روزنه های قطره چکان بزرگ و یا فشار آب در آن زیاد باشد. بنابراین ضروریت های ذکر شده در بندهای مذکور وظیفه ی دشواری است که بر دوش سازندگان قرار داده شده است . دلیل وجودی انواع و اقسام قطره چکان ها در ارتباط با تامین همین نیاز هاست.
قطره چکان کرونا یورودریپ
قطره چکان نتافیم
نحوه ی خروج آب از لوله در سیستم آبیاری قطره ای بر اساس طبقه بندی آنها قرار گرفته است . بر این اساس سه نوع الگوی آبیاری وجود دارد که عبارت است از :
نقطه ای
خطی
ترکیبی
در روش نقطه ای خارج شدن آب از لوله فرعی یا توسط خروجی هایی به نام امیتر انجام می شود که زارعین به آن قطره چکان می گویند و یا اینکه وسیله خروج آب یک لوله یا شیلنگ می باشد که روی آن روزنه هایی تعبین شده است. در هر دو صورت قسمت خیسشده خاک یک نقطه یا مساحت بسیار کوچک در اطراف خروجی می باشد.
حال آنکه در روش خطی لوله فرعی طوری در نظر گرفته می شود که به جای یک نقطه نواری از خاک در سرتاسر طول لوله فرعی خیس شود .
لوله های تراوا که آب از تمام نقاط جدار آن خازج می شود نمونه ای از این روش است ایم روش آبیاری قطره ای با نوار مرطوب نیز می گویند. در لوله های نواری منفذدار یا لوله های دومفظه ای گرچه خروج آب از یک نقطه مشخص صورت می گیرد اما به دلیل نزدیک بودن خروجی ها در عمل نواری از خاک خیس می شود. لذا این روش را می توان ترکیبی از انواع خطی و نقطه ای دانست.
در قطره چکان های نقطه ای متداولترین روش خرد آبیاری است خروج آب معمولا توسط یک روزنه صورت می گیرد. قطره چکان ها ی روزنه ای سه گونه اند:
- قطره چکان با روزنه ثابت
- قطره چکان با روزنه قابل تنظیم
- قطره چکان با روزنه متغییر خودکار
از جایی که این قطره چکان ها بیش از سایر خروجی ها مورد استفاده قرار می گیرند خصوصیات آنها به اختیار تشریح می شود.
قطره چکان با روزنه ثابت
در اوایل کاربرد لوله های پلی اتیلن در آبیاری قطره ای برای خروج آب از لوله با مته یا وسایل مشابه سوراخ هایی به فواصل مورد نظر روی لوله ایجاد می گردید. اما این روش نتوانست نظر زارع را تامین نماید زیرا روزنه های ایجاد شده معمولا بیش از اندازه برگ بودند و امکان ایجاد روزنه های بسیار کوچک با آن وسایل وجود نداشت. برای رفع این مشکل قطره چکان ها ی با روزنه ثابت توسط کارخانجات سازنده وسایل آبیاری ساخته شد تا روی لوله فرعی قرار گرفته و آب به طور یکنواخت از آنها خارج گردد. اما این قطره چکانها نیز دارای همان مشکلات بود ونتوانست نظر زارعین را به خود جلب کند . پس از آن لوله های بسیار باریک پلاستیکی ابداع گردید که گاهی قطر آنها به نیم میلیمتر می رسد. لوله های مذکور که طول متفاوت دارند با فروشدن به جدار لوله های فرعی(لاترال) روی آن قرار گرفته و آب را با فشار کم از خود خارج می سازد . این لوله ها از نظر تجارتی به نام لوله های میکرو ، لوله هایی مویی و از نظر شباهت به رشته های ماکارونی لوله های اسپاگتی نامیده می شوند. با توجه به کاهش فشار آب در طی عبور از داخل این لوله ها بزودی مشخص شد که با افزایش طول آنها و اضافه شدن افت اصطکاک می توان دبی را کاهش داد. این امر باعث گردید تا تحقیقات دامنه داری در زمینه رابطه قطر و طول لوله و تاثیر آنها بر دبی صورت گیرد که منتجربه ساخت انواع قطره چکان ها ی لوله ای گردید و در نهایت لوله هایی با طول بلند به بازار عرضه و با دستورالعمل به زارعین توصیه می شد که در هر نقطه براساس دبی مورد نیاز چه طولی از آن را نگه داشته و چه مقدار اظافی را قطع کنند. مسلما برای این کار به نیروی انسانی زیادی نیاز بوده و علاوه بر آن کاگران می بایست از مهارت کافی برخوردار باشند. مشکل دیگر این لوله ها دست و پاگیر بودن آنها در اطراف درخت یا بوته های گیاهی بود که ممکن است در اثر عملیات مکانیکی باغبانی قطع شوند. البته این مشکل بعدا توسط برخی سازندگان رفع شد . بدین صورت که لوله ها ی اسپاگتی توسط کارخانه به صورت حلقه ای و کوبل دور لوله پیچیده شده و با در یک مجموعه به صورت قوطی کوچک به بازار عرضه می شد. قطره چکان ها ی کویلی نیز دارای مشکلات خاصی بوده و نتوانستند در آبیاری قطره ای جایگاه مستحکمی پیدا نمایند.
مسلما قدم بعدی در ساخت خروجی ها قالب ریزی نوعی قطره چکان با مسیر طولانی حرکت آب در داخل یک قطعه پلاستیکی بود که بتوان آن را روی لوله فرعی و یا در مسیر جریان قرار داد در شکل های زیر نمونه هایی از این قطره چکانها که یا در مسیر لوله و یا روی لوله قرار می گیرند مشاهده می شود . قطره چکان ها ی مار پیچی مارپیچ پلاکانی، مارپیچ مسطح ، مارپیچ لوله ای نخی از انواع قطره چکان ها ی بلند مسیر بشمار می روند که ممکن است در مسیر خط لوله و یا خارج از مسیر خط لوله قرا گیرند. حجیم بودن این قطره چکان ها و کوچک بودن قطر روزنه که امکان گرفتگی آن را شدید می کند از معایب عمده آنها محسوب می شود.
برای رفع مشکل کوچک بودن قطر روزنه نوعی از آن به بازار عرضه گردید که به نام قطره چکان ها ی گردابی معروف است . اساس کار این قطره چکانها بر این اصل استوار است که فشار استاتیک آب در مرکز یک گرداب کمتر از اطراف آن می باشد لذا چنانچه آب در داخل یک محفظه ( قطره چکان ) حالت گردابی بخود گرفته و از مرکز آن خارج گردد فشار آب در نقطه خروج تا حد زیادی کاهش می یابد. در قطره چکان های گردابی امکان بزرگ بودن مجرای عبور آب وجود داشته و لذا خطرمسدود شدن آن توسط ذرات معلق موجود در آب کمتر است .
یکی دیگر از راه های مقابل به کوچک بودن قطر روزنه ابداع قطره چکان ها ی تلاطمی بود که در آنها آب می بایست از یک مسیر طولانی با پیچ و خم های تیز عبور کند. مسیر معوج و طولانی آب در این قطره چکان ها ، فشار آب را به مقدار زیادی کاهش می دهد. از این نوع قطره چکان ها هم به صورت داخل لوله ای و هم به شکل روی لوله ای ساخته و در بازارموجود است.
کلیه قطره چکان هایی که در بالا توضیح داده شد دارای روزنه های ثابت بوده و گرچه ساختمان فیزیکی آنها بسیار ساده می باشد اما دارای سه عیب عمکده می باشد که عبات است از :
- کوچک بودن قطر روزنه ها و حساسیت به گرفتگی
- با تغییر فشار آب دبی خروج از آنها تغییر می کند.
- نسبت به تغییرات دما حساس بوده و دبی آنها تغییر می نماید.
برای رفع این مشکلات انواع دیگر از قطره چکان ها به نام قطره چکان های قابل تنظیم ابداع شدند.
قطره چکان با روزنه قابل تنظیم
برای مقابله با نوسانات دبی که به دلیل تغییر فشار در قطره چکان ها با روزنه ثابت اتفاق می افتد قطره چکان های قابل تنظیم ابداع و به بازار ارائه گردیده اند. این قطره چکان ها در واقع یک شیر بسیار کوچک پلاستیکی هستند که روی آنها یک دسته تعبین شده است با پیچاندن این دسته مسیر عبور آب تنگ یا گشاد شده که در نتیجه مقدار دبی خروجی نیز کم یا زیاد می شود. ظاهرا امر نشان می دهد که در این نوع قطره چکان ها می بایست تمام مشکلات مربوط به قطره چکان های با روزنه ثابت برطرف شده باشد.
زیرا با تغییر قطر روزنه امکان کم یا زیاد کردن دبی وجود داشته و خطر گرفتگی در آنها کم است و در صورت مسدود شدن نیز می توان شیر را بیشتر باز کرد تا مواد رسوب شده از داخل آن خارج شوند . از مزایای دیگری که بر آنها مترتب می باشد آن است که با رشد گیاه و بخصوص درختها که نیاز آبی آنها افزایش می یابد احتیاج به افزایش تعداد قطره چکان ها برای هر درخت نبوده و تنهابا پیچاندن شیر قطره چکان می توان دبی بیشتری را زا آن خارج نمود . به همین دلیل در مقطع کوتاهی از زمان این قطره چکانها بسیار مورد توجه قرار گرفتند واقسام مختلف آنها با نام های تجارتی و علمی گوناگونی به بازار عرضه گردید که از آن جمله می توان به انواع زیر اشاره کرد:
- قطره چکان ها ی توپی شیاری
- قطره چکان ها ی فشاری
- قطره چکان ها ی لولا و شیاری
- قطره چکان ها ی لولایی
- قطره چکان ها دیسک و شیاری
که د رتمام آنها تنظیم دبی با دست صورت گرفته و بزرگترین عیب آنها نیز ناشی از همین موضوع است. زیرا اولا تنظیم با دست بسیار وقت گیر و نیاز به نیروی انسانی فراوان دارد ثانیا همانند هر سیستم فیزیکی دیگر که تغییر در یک جز باعث تغییر در سایر اجزا می شود در مورد قطره چکان ها نیز هنگامی که دبی قطره چکان را با پیچاندن کم و زیار می کنیم علاوه بر تغییری که در دبی همان قطره چکان به وجود می آید دبی قطره چکان ها ی مجاور نیز تغییر می کند. بنابر این تنظیم قطره چکان ها می بایست به صورت سعی و خطا انجام شود که خود وظیفه بسیار دشواری بوده و این کار از عهده زارعین معمولی خارج است . این مشکلات متخصصان را وادار به ابداع نوعی دیگر از قطره چکان ها نمود که تغییرات لازم در روزنه را به صورت خودکار انجام دهد.
قطره چکان با روزنه متغیر خودکار
قطره چکان ها ی روزنه ای متغیر خودکار را می توان پیشرفته ترین نوع قطره چکان ها یی دانست که از نظر فنی به بازار ارائه شده اند. به همین دلیل پیچیده ترین و لذا گرانترین نوع قطره چکان نیز به شمار می روند. در این قطره چکان ها معمولا از پرده لاستیکی یا غشاهای قابل ارتجاع از جنس الاستومتر استفاده شده است که در مقابل تغییرات فشار از خود عکس العمل نشان می دهدو از قطره چکان ها می توان به انواع زیر اشاره نمود.
قطره چکان چند روزنه شوینده
این قطره چکان از تعدادی روزنه قابل ارتجاع که به طور پشت سر هم در داخل یک محفظه قرار گرفته اند تشکیل شده است . هدف اصلی در ساخت این قطره چکانها مقاومت در مقابل انسداد توسط ذرات معلق موجود در آب است. چانچه یک ذره که اندازه آن بزرگتر از قطر روزنه است جلو آن قرار گیرد جریان آب را قطع یا کاهش می دهد . این امر موقتا باعث بالا رفتن فشار در پشت روزنه می شود. افزایش فشار همراه با قابلیت ارتجاعی روزنه موجب می شود که ذره بتواند از داخل آن عبور کند. پس از عبور ذره بار دیگر فشار آب به حالت عادی بر می گردد.
قطره چکان تنظیم شونده بلند مسیر شیاری
ایم قطره چکان ها معمولا از یک غشاء مذکور تشکیل شده اند. غشاء مذکور روی صفحه ای که در آن یک شیار باریک و طولانی حک شده است قرار می گیرد. این شیار مجرای عبور آب می باشد. با افزایش فشار صفحه پلاستیکی به داخل شیار فرو رفته و سطح مقطع آن را کاهش می دهد. در نتیجه مقدار دبی کاهش می یابد. برعکس در اثر کاهش فشار صفحه به حالت اولیه خود برگشت نموده و شیار برای عبور بیشتر آب باز می شود.
قطره چکان تنظیم شونده مسطح
این قطره چکان نیز از یک غشاء مدور الاستومتری که روی یک صفحه سخت قرار گرفته تشکیل شده است. مسیر حرکت آب به صورت معوج از مرکزصفحه به سمت خارج از آن است. مجرای عبور آب شیاری است که بر روی این صفحه حک شده است ، با زیاد شدن فشار غشاء الاستومتری روی صفحه فشرده شده و مجرای عبور آب را نسبا مسدود می کند که این امر باعث کاهش دبی می شود. . برعکس در هنگام کم شدن فشار غشاء به حال اولیه برگشت نموده و مجرای عبور آب بیشتر باز می شود.
قطره چکان تنظیم شونده لاستیکی
قطره چکان لاستیکی همانند قطره چکان تنظیم شونده مسطح است . با این تفاوت که در این قطره چکان ها هم غشاء و هم صفحه یا بدنه قطره چکان ها که غشاء روی آن قرار می گیرد از جنس پلاستیک قابل ارتجاع بوده و در خارج کردن ذارت شن از داخل قطره چکان ها به مراتب بهتر از سایر قطره چکان ها عمل می کنند.امروزه تنوع در ساخت قطره چکان ها به قدری زیاد شده است که به سختی می توان آنها را در گروه های فوق طبقه بندی کرد. زیرا ممکن است در یک قطره چکان ترکیبی از مکانیسم های مختلف بکار رود. قطره چکان ها یی که تا به حال با فن آوری های مختلف ساخته شده و در بازار موجودند به اسامی گوناگون نامیده می شوند که از آن جمله می توان به انواع زیر اشاره نمود:
- قطره چکان کوتاه مسیر (Short path) که مسیر حرکت آب در آن کوتاه بوده و کاهش فشار از طریق تمهیدات هیدرولیکی که در ساخت خصوصیات درونی قطره چکان در نظر گرفته شده است صورت می گیرد.
- قطره چکان بلند مسیر که حرکت آب در آن طولانی بوده و لذا فشار آب قبل از خروج از روزنه قطره چکان تقلیل می یابد. نوع معمول این قطره چکان ها لوله باریک ماکارونی شکل است.
- قطره چکان گردابی که با ایجاد تلاطم در داخل خود از فشار آب می کاهد.
- قطره چکان تنظیم شونده که در دامنه ای زیاد از فشار دبی آن ثابت باقی می ماند.
- قطره چکان خود شوینده که قادر است ذرات درشت مواد جامد را از خود خارج سازد.
- لوله های روزنه دار که نوعی از لوله های معمولی می باشد که در محیط خارجی آن برای خروج آب سوراخ هایی تعبیه شده است.
- لوله های دو محفظه که در واقع دو لوله مجزا و چسبیده به هم بوده و آب از لوله اصلی از طریق سوراخ های تعبین شده وارد محفظه یا لوله دوم شده و سپس از طریق سوراخ های موجود در روی لوله دوم با فشار کم از آن خارج می شود.
- قطره چکان ها ی آئوروسل که خود نوعی مه پاش بشمار می رود و خروج آب از آنها به صورت ذرات بسیار ریز می باشد.
- مه پاشها که آب را به صورت غبار و مشابه مه از خود خارج می کنند.
- آب پودر کن که خروج آب از آنها به صورت پودر می باشد. قطره چکان ها ی آئوروسل، آب پودر کن ها ، مه پاشها مشابه یکدیگرند و زیر یک گروه قرار می گیرند.
- قطره چکان ها ی مینیاتوری که به آنها خرد آبپاشها یا ریز آبپاشها نیز گفته می شود.
- قطره چکان ها ی حبابی که خروج آب از آنها به صورت فواره با فشار کم است.
- قطره چکان ها ی پرتابی که مشابه قطره چکان ها یمینیاتوری یا مه پاشهاو یاآب پودرکنه است.
آنچه در بالا گفته شدذکر تعدادمعدودی از قطره چکانها ی شناخته شده است و امروزه کارخانجات مختلف انواع و اقسام قطره چکان را تحت اسامی و مدل های مختلف به بازار عرضه کرده اند که طرز کار آنها براساس یک یا ترکیبی از مکانیسم های بالاست و هر یک در شرایط خاصی کاربری دارند. مثلا برخی از کارخانجات نوعی وسیله آبیاری را ساخته اند که در فشار زیاد مشابه فواره ، در فشار متوسط به صورت آبپاش،و در فشار کم به صورت قطره از آن خارج می شود.
هیدرولیک قطره چکان ها
رابطه بین فشار و دبی قطره چکان ها تابعی از رژیم جریان آب است. رژیم جریان نیز خور با مشخصه ای به نام عدد رینولد تعیین می گردد. عدد رینولد از فرمول محاسبه می شود:
RN=
که در آن :
RN = عدد رینولد( بدون بعد)
V = سرعت جریان m/s))
D= قطر قطره چکان ها (mm)
υ= لزجت سینماتیک آب(m2/s )
بسته به نوع جریان و نوع قطره چکان ها معادله های مختلفی در مورد رابطه فشار و دبی قطره چکان ها ارائه شده است .برای قطره چکان ها ی نوع روزنه ای در شرایط جریان آشفته کامل معادله دبی به شرح زیر است:
q= 3.6(A)C0(2gH)0/5
q = دبی قطره چکان ها (L/h
A = سطح مقطع قطره چکان ها که جریان از آن عبور می کند(mm2)
C0 = ضریب روزنه (بدون بعد)
g = شتاب ثقل زمین(9.807m2/s)
H = بار فشا روزنه(m)
ضریب روزنه معمولا در معادله بالا 6/0 در نظر گرفته می شود.
برای قطره چکان های نوع طولانی مسیر یا لانگ پت اگر رژیم جریان از نوع ورقه ای باشد معادله زیر بکار برده می شود:
q =0.11384(A)[2g(HD/fL)]0/5
f = ضریب اصطکاک (بدون بعد)
L= طول قطره چکان ها(m)
در وضعیتی که رزیم از نوع آشفته باشد معادله دبی در قطره چکان های نوع لانگ پت به صورت زیر می باشد.
q =0.11384(A)[2g( /fL)]0/5
طبقه بندی قطره چکان ها
قطره چکان ها را می توان به روش های گوناگون طبقه بندی کرد مانند:
- طبقه بندی بر اساس نحوه اتصال به لوله فرعی
- طبقه بندی بر اساس نحوه خروج آب
قطره چکان ممکن است در مسیر لوله فرعی قرار گرفته باشد که به آن قطره چکان در مسیر(in-line) گفته می شود. در این صورت لوله فرعی قطع و قطره چکان از دو طرف به آن متصل می شود. به طوری که کل جریان آب از جسم قطره چکان عبور کرده اما فقط بخش بسیار کوچکی از آن منحرف و از روزنه قطره چکان خارج می شود.
نوعی دیگر از قطره چکان ها روی لوله فرعی قرار می گیرند (on-line) که به آنها قطره چکان بر مسیر یا خارج از مسیر گفته می شود. در این حالت اگر لوله فرعی روی زمین قرار گرفته باشد قطره چکان با نوک تیز (تیزه) خود در لولهفرو رفته و یا با سوراخ کردن لوله با مته روی آن نصب می شوند. در این وضعیت لازم نیست کل جریان از داخل قطره چکان عبور نماید بلکه فقط بخشی از آن وارد قطره چکان شده و از قسمت خروجی آن به خارج گسیل می شود. وجود تیزه در قطره چکان باعث می شود که قطره چکان در محل خود تثبیت شده و فشار آب را از لوله جدا نسازد.در صورتی که لوله فرعی زیر زمین قرار گرفته باشد یک لوله عمودی به نام پایه قطره چکان از آن منشعب و تا سطح زمین بالا می آید و سپس قطره چکان روی آن نصب می گردد.
از نظر محل خروج آب وپخش آن در روی زمین همان طور که قبلا اشاره شد قطره چکان ها به دو گروه :
قطره چکان ها ی نقطه ای
قطره چکان های خطی
در قطره چکان های نقطه ای که ممکن است روی زمین و یا در سطح خاک قرار گرفته باشند محل خروج آب یک نقطه مشخص است این محل ممکن است توسط یک قطره چکان و یا تعدادی از قطره چکان ها آبیاری شود. قطره چکان های نقطه ای برای آبیاری درختان و یا گیاهانی که با فاصله از یکدیگر کاشته می شوند بکار برده می شود. قطره چکان های نقطه ای خود ممکن است دارای یک روزنه خروجی بوده و یا چند روزنه خروجی داشته باشند. در قطره چکان های چند روزنه ای که به بازار عرضه می شوند ابتدا تنها یک روزنه آن باز است . سپس بتدریج و در طی دوره رویش گیاه بر حسب نیاز یک یا تعداد دیگری از روزنه ها باز می شوند. در هر حال هر کدام از روزنه ها خود یک قطره چکان بشمار رفته و دبی خروجی از آنها ثابت است . قطره چکان های روزنه ای غالبا 2، 4 یا 6خروجی دارند.
در قطره چکان های خطی فاصله نقاط خروج آب از لوله فرعی بسیار کم بوده و الگوی خیس شده خاک یک نوار طویل می باشد. لوله های تراوا، لوله های روزنه دار، لوله های نواری و برخی لوله ها دو محفظه ای از نوع قطره چکان های خطی بشمار می روند.
قطره چکان ها معمولا به دو صورت تیزه ای یا روزنه ای ساخته می شوند. قطره چکان های تیزه ای برای نصب در جدار لوله فرو برده می شوند ولی قطره چکان های روزنه ای به انتهای لوله یا پایه ای که به لوله فرعی متصل است پیچ می شوند.
انواع آرایش قطره چکانها و سطح خیس شده
در روش آبیاری قطره ای تمام سطح زمین مرطوب نمیگردد بلکه درصدیاز آن خیس می شود که آنرا سطح خیس شده ( P W ) می نامند . مقدار PW به سطح خیس شدهتوسط هر نقطه ریزش آب ( A W ) ، تعداد نقاط ریزش و آرایش نقاط بستگی دارد .
تعدادنقاط ریزش و انواع آرایش قطره چکانها در روی لوله های فرعی
بطور کلی هر چه نقاط ریزش آب ( تعداد قطره چکانها ) بیشتر باشدو قطره چکانها با آرایش مطلوبتری استقرار داده شوند سطح خیس شده ( (PW) بیشتربوده ولی سیستم گرانتر خواهد بود . برای اقتصادی بودن طرح می توان بجای استفاده ازقطره چکانهای ساده ( دارای یک نقطه ریزش آب ) از قطره چکانهای چند شاخه ( دارایچندین نقطه خروج آب ) استفاده کرد .
در اینجا پنج نوع استقرار قطره چکان که تاکنون معمول بوده وبیشتر مورد استفاده قرار میگردد توصیه میگردد :
▪ آرایش مستقیم یک ردیفه
در این نوع استقرار برای هر ردیف کاشت یک ردیف لوله فرعی اختصاصیافته و قطره چکانها با فواصل ( معمولاً مساوی ) روی آن قرار میگیرند . حاصل کارایجاد یک نوار مرطوب ( نسبتاً همگن ) در طول ردیف کشت خواهد بود .
این روش آرایش یک آرایش ساده ای است که کار گذاری آن براحتیانجام میگیرد . مخصوصاً اگر از قطره چکانهای داخل خط A و یا از لوله های فرعی قطرهچکانی استفاده سود ، می توان آنرا براحتی نصب و بسهولت جمع آوری نمود . بطور کلیاین آرایش در کشت های ردیفی گیاهان یکساله که در آن نیاز به ایجاد نوار مرطوب درطول ردیف کشت است مناسب و قابل توصیه می باشد . در باغات با فاصله کشت زیاد درختاندر روی ردیف ، امکان عدم استفاده ریشه از نوار مرطوب شده در فاصله بین درختان رویردیف وجود دارد ، بنابراین در فاصله کاشت درختان ( در روی ردیف ) بیش از ۶ متراینآرایش توصیه نمی شود .
در این حالت استفاده از روشهای آرایشی لوپ ( حلقه ای ) بااستفاده از قطره چکانهای چند شاخه ای در اطراف درخت مورد توصیه است .
▪ آرایش مستقیم دو ردیفی
این آرایش در باغات میوه مسن ، مخصوصاً موقعیکه نوع درختان کشتشده دارای زیشه های توسعه یافته و پراکنده ای است توصیه میگردد . در این روش آرایشقطره چکان چنانکه مشاهده میگردد از دو ردیف لوله فرعی و در دو طرف ردیف کاشتاستفاده می شود .
برای کسب حداکثر سطح خیس شده فاصله لوله طرفین ردیف کشت بایستیتا حدی زیاد باشد که میزان P W برای فاصله قطره چکانهای مورد نظر کمتر از ۱۰۰ % نشود .
▪ آرایش قطره چکانهای چند شاخه ای
در این آرایش برای هر ردیف از کاشت درختان فقط یک لوله فرعیبکار می رود ولی بجای استفاده از قطره چکان ساده ( با یک خروجی آب ) از قطره چکانبا چندین خروجی آب استفاده میشود .
ممکن است برای هر درخت یک عدد قطره چکان که دارای ۶ شاخه خروجیاست بکار رود و یا دو عدد قطره چکان با ۴ شاخه خروجی و یا سه عدد قطره چکان هر کدامبا دو شاخه خروجی مورد استفاده قرار گیرد بهر حال تعداد قطره چکانها و همچنین تعدادشاخه ها قابل تغییراند در این آرایش بایستی سعی شود نقاط ریزش در بیشترین فاصلهممکن که سطح خشکی در بینشان ایجاد نگردد قرار داده شود تا یدینوسیله حداکثر سطح خیسشده بدست آید . در مقایسه با استقرار لوله فرعی دو ردیفه این آرایش ارزانتر می باشدولی اشکال عمده آن ثابت کردن نقاط ریزش و مشکلبودن نصب ، جمع آوری و نگهداری ایننوع آرایش است .
▪ آرایش قطره چکانها بصورت زیگزاک
در این نوع آرایش برای هر ردیف یک عدد لوله فرعی قرار داده میشود ولی در کنار درخت ، لوله دور زده و به میسر خود ادامه میدهد . قطره چکانهامعمولاً فقط در اطراف درخت استقرار می یابد .
این نوع استقرار بدلیل مشکلاتی که در نصب و همچنین جمع آوری ونگهداری لوله های فرعی ایجاد می نماید کمتر از سایر روشها کاربرد دارد .