معرفی انواع سیستم آبیاری بارانی و اجزای اصلی آن‌ها

در این مقاله از فوکا تجارت دامون با انواع سیستم آبیاری بارانی (سنتی و مدرن)، اجزای اصلی، ویژگی‌ها و کاربرد‌های آن‌ها در کشاورزی آشنا شوید…

در دنیای امروز که بحران کم‌آبی یکی از مهم‌ترین چالش‌های جهانی به شمار می‌رود، استفاده از روش‌های مدرن آبیاری اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است. یکی از کارآمدترین این روش‌ها، سیستم آبیاری بارانی است. این سیستم با شبیه‌سازی بارش طبیعی باران، باعث توزیع یکنواخت آب روی زمین و گیاهان می‌شود و به همین دلیل در سال‌های اخیر، در مزارع، باغ‌ها و حتی فضای سبز شهری محبوبیت زیادی پیدا کرده است.

سیستم آبیاری بارانی چیست؟

سیستم آبیاری بارانی یکی از روش‌های نوین و کارآمد آبیاری تحت فشار است که در آن آب با فشار از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها و آبپاش‌ها به صورت قطرات ریز و درشت مانند باران طبیعی بر سطح زمین پخش می‌شود. این سیستم به‌طور گسترده‌ای در کشاورزی مدرن استفاده می‌شود و می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ای در مصرف آب صرفه‌جویی ایجاد کند و راندمان تولید محصول را افزایش دهد.

دسته‌بندی کلی سیستم‌های آبیاری بارانی

بر اساس سطح تکنولوژی و مکانیزاسیون:

۱. سیستم سنتی و کلاسیک

این سیستم‌ها جزو روش‌های غیرمکانیزه محسوب می‌شوند و نیاز به نیروی کارگری بیشتری دارند. سیستم‌های کلاسیک خود به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

متحرک – Portable

در آبیاری بارانی کلاسیک متحرک می‌توان تمامی اجزا سیستم را در انتهای فصل باز کرده و انبارش نمود. این روش برای آبیاری زمین‌های کوچک و پراکنده با اشکال نامتقارن مناسب است و نسبت به سایر موارد هزینه اولیه کمتری را به ‌همراه خواهد داشت. استفاده از این روش در آبیاری گیاهان ردیفی با ارتفاع پایین بسیار رایج است که برای اجرا آن به خوبی می‌توان از لوله‌های لی فلت بهره گرفت. نیاز به نیروی کار زیاد از معایب این روش به شمار می‌رود.

نیمه متحرک – Semi-Portable

سیستم آبیاری بارانی کلاسیک نیمه متحرک نوعی دیگر از روش‌های آبیاری بارانی است. دستگاه پمپاژ آب، لوله‌های اصلی و فرعی و همچنین آبپاش‌ها مستقیم روی لوله نصب شده و قابلیت جا‌به‌جایی دارند. سیستم آبیاری بارانی کلاسیک نیمه متحرک نیز برای زمین‌هایی با اشکال مختلف و پراکنده مناسب است.

ثابت با آبپاش متحرک – Semi-Permanent

در این روش از آبیاری بارانی، پس از طراحی سیستم و جاگذاری لترال‌ها محل قرار گرفتن آبپاش‌ها توسط شیرخودکار مشخص شده و شیرخودکارها با فواصل مشخص روی لترال‌ها نصب می‌شوند. در این روش از آبپاش‌های بزرگ استفاده شده و فاصله شیرخودکارها بیشتر محاسبه می‌شوند. آبپاش‌ها با رایزر در این روش متحرک بوده و روی شیرخودکار نصب می‌شوند. لازم به ذکر است که در این سیستم لوله‌های اصلی زیر خاک مدفون می‌باشد و لوله‌های جانبی می‌توانند به‌صورت مدفون و یا روزمینی باشند. با بلندتر گرفتن طول رایزرها می‌توان از این روش برای آبیاری محصولاتی با ارتفاع بالا مانند ذرت استفاده کرد. سیستم آبیاری ثابت با آبپاش متحرک با داشتن ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد خود رایج‌ترین و محبوب‌ترین روش آبیاری بارانی در بین کشاورزان می‌باشد.

کاملاً ثابت – Permanent

در سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت، تمامی اجزا در تمامی فصول زراعی ثابت مانده و قابلیت جابه‌جایی ندارند. این روش به لحاظ هزینه، سنگین‌ترین هزینه را در بین روش‌های آبیاری بارانی کلاسیک دارد و عموما برای محصولات چندساله مورد استفاده قرار می‌گیرد. در چنین شرایطی می‌توان لترال‌ها زیر خاک دفن کرد.

۲. سیستم مدرن و اتوماتیک

این سیستم‌ها کاملاً مکانیزه بوده و با استفاده از تکنولوژی پیشرفته، نیاز به نیروی کارگری را به شدت کاهش می‌دهند. مهم‌ترین انواع سیستم‌های مدرن عبارتند از:

ویل موو – آبفشان غلتان – Wheel Move

سیستم آبیاری ویل موو، لوله چرخدار یا آبفشان غلتان از تعدادی لوله‌های آلومینیومی و چرخ تشکیل شده که در وسط محور، یک موتور بنزینی ۸ اسب بخاری زنجیری برای جابجایی نصب شده است. سرعت جابجایی ویل‌موو حدودا ۱۰ متر بر دقیقه می‌باشد. ساعات کارکرد هر نوبت آبیاری ویلموو بسته به نوع محصول و نیاز آبی و آبیاری متفاوت خواهد بود و پس از اتمام کارکرد ویل موو با موتور به جو هدایت شده و مجدد بکار‌گرفته می‌شود. فاصله بین آبیاری‌‌ها نیز باید در برنامه ریزی آبیاری منظور شود. طول ویل‌موو در عریض‌ترین حالت ۴۰۰ تا ۵۰۰ متر طراحی می‌شود. به طور کلی محصولات که به آبیاری بارانی حساس نیستند را می‌توان با این روش آبیاری کرد. استفاده از ویل مو در مورد محصولاتی مثل ذرت که ارتفاع زیادی دارند دارای محدودیت است.

سنتر پیووت – آبفشان دوار یا عقربه‌ای – Center Pivot

سنتر پیووت یا آبفشان دوار که به سیستم آبیاری عقربه‌ای نیز معروف است، از بال‌های آبیاری تشکیل شده که حول یک محور، زمین را به شکل دایره‌ای آبیاری می‌کنند. شعاع دایره تحت آبیاری به اندازه طول لوله لترال است که معمولاً بین ۱۵۰ تا ۶۰۰ متر متغیر است. نیاز به نیروی انسانی در این روش به حداقل رسیده به نحوی که یک فرد می‌تواند ۴ یا ۵ دستگاه (۲۰۰ تا۳۰۰ هکتار) را مدیریت کند. از معایب این روش می‌توان به عدم استفاده در زمین‌هایی با شیب بیشتر از ۱۵ درصد، عدم آبیاری گوشه‌ها، ایجاد روان آب در انتهای مسیر، هزینه سرمایه گذاری اولیه بالا و… اشاره کرد.

لاینیر – آبفشان خطی – Linear

در روش لینیر یا خطی، بال‌های آبیاری (لترال‌‌ها) توسط چرخ‌هایی که به آن متصل شده‌اند به صورت خطی جابه‌جا می‌شوند، به نحوی که زمین‌ را می‌توان به شکل مربع یا مستطیل آبیاری کرد. آبپاش‌های کوچک یا همان آبفشان‌ها به صورت معلق از بازوها آویزان شده و عملیات آبیاری را انجام می‌دهند.

گان – آبفشان قرقره‌ای یا تفنگی – Gun

سیستم آبیاری بارانی گان، ارابه ای یا آبفشان قرقره‌ای (Traveler) از یک قرقره بزرگ تشکیل شده که لوله پلی اتیلنی به دور آن میپیچد و در انتهای لوله‌ پلی اتیلن یک آبپاش تفنگی متصل می‌شود. قابلیت جابجایی مهمترین ویژگی این روش آبیاری است. گان‌ها عموما دارای شعاع پاشش ۳۰ تا ۵۰ متر می‌باشند، به همین دلیل باد به شدت روی آنها تاثیرگذار است. عموما از گان‌ها برای آبیاری تکمیلی زمین‌های سبک و ماسه‌ای استفاده می‌شود.

بر اساس قابلیت جابجایی:

۱. سیستم ثابت

در سیستم‌های ثابت، تمامی اجزا شامل پمپ، لوله اصلی، لوله‌های فرعی و آبپاش‌ها در موقعیت خود ثابت هستند. این سیستم‌ها معمولاً برای گیاهان چندساله و باغات به کار می‌روند.

ویژگی‌ها:

• طول عمر زیاد و نگهداری آسان
• عملکرد پایدار و یکنواخت
• مناسب برای زمین‌های دائمی
• قابلیت کنترل اتوماتیک

کاربردها:

در باغ‌های میوه، تاکستان‌ها، فضای سبز و زمین‌های ورزشی.

۲. سیستم متحرک

سیستم‌های متحرک به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تمام یا بخشی از اجزای آن قابلیت جابجایی دارند. این سیستم‌ها خود به انواع کاملاً متحرک، نیمه متحرک و سیستم‌های با جابجایی مداوم (مانند سنتر پیووت و لاینیر) تقسیم می‌شوند.

ویژگی‌ها:

• نصب و جمع‌آوری آسان
• هزینه اولیه پایین‌تر نسبت به نوع ثابت
• مناسب برای زمین‌های موقت یا فصلی
• نیاز به نظارت انسانی برای جابه‌جایی

کاربردها:

در زمین‌های اجاره‌ای، کشت‌های موقتی یا مزارعی که هر فصل نوع محصول تغییر می‌کند.

اجزای اصلی سیستم آبیاری بارانی

۱. واحد پمپاژ

پمپ آبیاری بارانی وظیفه دارد آب را از منبع (چاه یا مخزن) با فشار کافی وارد سیستم کند. انتخاب نوع پمپ باید با توجه به دبی آب، فشار مورد نیاز و وسعت مزرعه انجام شود. پمپ‌ها بسته به نوع و فاصله منبع آب به زمین کشاورزی، انتخاب می‌شوند. در یک طبقه بندی پمپ‌ها در چهار گروه قرار می‌گیرند:

پمپ گریز از مرکز

این دسته از پمپ‌ها در شرایطی که نیاز به آبدهی بالاو فشار پایین داریم کاربرد دارند. پمپ‌ با نیروی گریز از مرکز و توسط چرخش پره‌ها آب را به بیرون هدایت می‌کند. این پمپ‌ها به نسبت قیمت پایین‌تر و ساختار ساده‌ای دارند و هزینه تعمیر و نگهداری آنها پایین‌تر است. از معایب پمپ گریز از مرکز می‌توان به نیاز به هواگیری و راندمن پایین در دبی بالا اشاره کرد.

پمپ‌ توربینی

پمپ‌های توربینی برای انتقال آب در طرح‌های بزرگ کشاورزی که نیاز به آبدهی بالا و فشار کاری متوسط دارند بسیار مناسب است. این پمپ‌ها گزینه بسیار مناسبی برای چاه‌های ماسه‌ای، استخرهای مکش و ایستگاه‌های پمپاژ هستند.

پمپ‌ شناور

این گروه جهت خارج کردن آب از چاه و مواردی که اختلاف ارتفاع دارند مناسب است. پمپ‌های شناور ظرفیت آبدهی کم و فشار کاری بالایی دارند. از این رو برای انتقال آب‌های گزینه خوبی هستند در حالی که اگر آب چاه ماسه‌ای باشد پره‌های این پمپ زود مستهلک می‌شوند.

پمپ‌ فشار‌ قوی

در شرایطی که ارتفاع پمپاژ زیاد باشد استفاده از این پمپ بسیار رایج می‌باشد. از مشکلات این پمپ‌ها می‌توان به نیاز به هواگیری اشاره کرد.

۲. خطوط انتقال آب

شبکه لوله‌ها در سیستم آبیاری بارانی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• لوله اصلی – Main: آب را از پمپ به قسمت‌های مختلف مزرعه انتقال می‌دهد.
• لوله نیمه اصلی – Submain: آب را از لوله اصلی گرفته و به لوله‌های فرعی می‌رساند.
• لوله‌های فرعی – Lateral: این لوله‌ها که لوله بارانی یا لوله مه پاش نیز خوانده می‌شوند، آب را مستقیماً به آبپاش‌ها می‌رسانند. این لوله‌ها می‌توانند از جنس آلومینیوم، پلی اتیلن یا PVC باشند و معمولاً روی سطح زمین قرار می‌گیرند.

ویژگی‌های مهم خطوط انتقال:

• مقاومت بالا در برابر فشار و نور خورشید
• عدم نشتی در اتصالات
• طول عمر بالا در شرایط محیطی مختلف

۳. شیرآلات و اتصالات

این بخش شامل انواع شیرها، اتصالات، بست‌ها و هیدرانت‌ها (شیرهای آبگیری) می‌شود که کنترل جریان آب و اتصال بخش‌های مختلف سیستم به یکدیگر را ممکن می‌سازند. شیرهای برقی در سیستم‌های تمام اتوماتیک برای کنترل خودکار جریان آب استفاده می‌شوند.

۴. آبپاش‌ها

آبپاش‌ها یا اسپری‌کننده‌ها، آخرین جزء در مسیر انتقال آب هستند و نقش اصلی را در پخش آب دارند. آن‌ها بر اساس زاویه پاشش، شعاع پوشش و فشار کاری به چند نوع تقسیم می‌شوند:

• آبپاش‌های ثابت (Spray): مناسب برای فضاهای سبز کوچک
• آبپاش‌های چرخان (Rotary): مخصوص زمین‌های بزرگ کشاورزی
• آبپاش‌های فشار بالا: برای مناطق وسیع و محصولات زراعی

ویژگی مهم در انتخاب آبپاش، شعاع پاشش، زاویه چرخش (۹۰ تا ۳۶۰ درجه)، میزان مصرف آب و یکنواختی پاشش است.

مزایا و معایب سیستم آبیاری بارانی

مزایا

• صرفه‌جویی در مصرف آب (تا ۷۰ درصد در مقایسه با روش‌های سنتی)
• توزیع یکنواخت آب و کود در سطح مزرعه
• قابلیت استفاده در زمین‌های شیب‌دار و ناهموار
• کاهش فرسایش خاک و تهویه بهتر خاک
• افزایش راندمان تولید محصول
• قابلیت استفاده برای طیف وسیعی از خاک‌ها و محصولات

معایب

• هزینه اولیه نسبتاً بالا به ویژه برای سیستم‌های مدرن و ثابت
• اتلاف آب در اثر تبخیر در مناطق گرم و خشک
• احتمال آسیب به محصولات حساس مانند کاهو به دلیل قطرات درشت آب
• احتمال شسته شدن سموم از روی برگ گیاهان
• احتمال سوختگی برگ گیاهان در صورت وجود املاح زیاد در آب

کاربردهای سیستم آبیاری بارانی

محصولات زراعی

• غلات: گندم، جو، ذرت و برنج
• حبوبات: نخود، لوبیا و عدس
• گیاهان علوفه‌ای: یونجه، شبدر و سورگوم
• سبزیجات: گوجه فرنگی، سیب زمینی، فلفل و خیار
• صیفی‌جات: هندوانه، طالبی و خربزه
• نباتات صنعتی: چغندرقند، پنبه و آفتابگردان

درختان میوه

• مرکبات: پرتقال، نارنگی و لیمو
• میوه‌های دانه‌دار: سیب، گلابی
• میوه‌های هسته‌دار: هلو، زردآلو و آلو

کاربردهای ویژه

• حفاظت گیاهان در مقابل سرما و یخبندان
• پخش کودهای مایع در سطح مزرعه
• مرطوب کردن سطح خاک و جلوگیری از فرسایش بادی
• کمک به جوانه زدن بذرها

در جدول زیر پاسخ برخی از محصولات به آبیاری بارانی از دو جنبه کاهش مصرف آبیاری و همچنین افزایش تناژ محصول آورده شده است.

تحقیقات و مطالعات انجام شده در مناطق مختلف جهان نشان‌ داد که اجرای روش آبیاری بارانی منجر به صرفه‌جویی در مصرف آب کشاورزی به مقدار ۱۶ تا ۷۰ درصد و افزایش عملکرد محصول بین ۳ تا ۵۷ درصد در مقایسه با روش‌های سنتی شده است.

سیستم آبیاری بارانی برای چه آب و خاکی مناسب است؟

آبیاری بارانی در زمین‌های مختلف قابلیت پیاده‌سازی دارد، اما اجرای این سیستم آبیاری در زمین‌هایی با شیب خیلی زیاد و تند، به دلیل افت فشار در سیستم، با مشکل همراه خواهد بود. بنابراین در هنگام طراحی سیستم آبیاری بارانی دقت کنید که برای رسیدن به یکنواختی پاشش در کل زمین، باید فشار پشت آبپاش‌ها یکسان و در بازه فشار عملیاتی باشد. البته نحوه اجرا آبیاری بارانی نیازمند تخصص است که در این زمینه مشاوران آبیاری می‌توانند برای اجرای سیستم و خرید تجهیزات آبیاری بارانی به شما کمک کنند.

خاک مناسب برای آبیاری بارانی

سیستم آبیاری بارانی با انواع خاک‌ها سازگار است اما خاک‌های شنی با نرخ نفوذ بالا بهترین نوع خاک و خاک‌های رسی سنگین، بدترین نوع خاک برای این روش محسوب می‌شوند. بنابراین به هنگام برنامه‌ریزی و طراحی سیستم آبیاری باید دبی خروجی آبپاش‌‌ها و نرخ بارش، که عموما بر حسب میلی‌متر بر ساعت سنجیده می‌شود، را متناسب با نرخ نفوذ پایه خاک انتخاب کرد تا از بروز روان ‌آب در سطح زمین جلوگیری کرد.

نکته قابل توجه این است که روش آبیاری بارانی برای خاک‌هایی که به راحتی پوسته تشکیل می‌دهند مناسب نیست. در صورتی که آبیاری بارانی تنها انتخاب شما برای اینگونه زمین‌ها بود، سعی کنید از میکروآبپاش‌ها به جای آبپاش‌های بزرگ استفاده کنید.

آب مناسب برای آبیاری بارانی

به منظور جلوگیری از انسداد آبپاش‌ها و پوسیدگی اجزا با رسوبات آب، لازم است تا منبع آب آبیاری تیز و عاری از مواد و اجسام خارجی باشد. حساسیت گرفتگی سیستم آبیاری بارانی در مقایسه با سیستم آبیاری قطره‌ای بسیار پایین‌تر است، اما توصیه می‌شود اگر ناخالصی و رسوبات آب آبیاری زمین شما زیاد است، برای سیستم آبیاری خود ایستگاه فیلتراسیون استفاده کنید.

نکاتی برای نگهداری سیستم آبیاری بارانی

برای اینکه یک سیستم آبیاری بارانی بهترین عملکرد را داشته باشد، رعایت چند نکته ضروری است:

• طراحی سیستم باید بر اساس نوع خاک، شیب زمین و نوع گیاه انجام شود.
• فشار کاری پمپ و آبپاش‌ها باید متناسب باشند تا پاشش یکنواخت حفظ شود.
• از فیلتر مناسب برای جلوگیری از گرفتگی نازل‌ها استفاده کنید.
• لوله‌ها و اتصالات باید به‌صورت منظم بررسی و در صورت نشتی، تعمیر شوند.
• در فصول سرد سال، آب سیستم تخلیه شود تا یخ‌زدگی به لوله‌ها آسیب نزند.

سوالات متداول درباره انواع سیستم آبیاری بارانی

در این بخش به سوالات متداول در زمینه انواع سیستم آبیاری بارانی پاسخ می‌دهیم.

۱. قیمت دستگاه آبیاری بارانی چند است؟

دستگاه آبیاری بارانی شامل کلیه تجهیزات آبیاری بارانی اعم از لوله آبیاری، آبپاش، رایزر، شیرخودکار و اتصالات بارانی است. قیمت تجهیزات آبیاری بارانی با توجه به وسعت پروژه و برند مورد استفاده متفاوت است. توصیه می‌شود برای اطلاع از قیمت این تجهیزات آبیاری، با کارشناسان فروش ویسپار در صفحه ارتباط با ویسپار تماس بگیرید.

۲. آبیاری بارانی با موتور آب چگونه است؟

هر روش آبیاری نیاز به نیروی محرکه برای حرکت آب در زمین دارد. در روش آبیاری بارانی، موتور پمپ که ممکن است برقی باشد یا با سوخت‌های فسیلی کار کند، همان موتور آب است.

۳. آبیاری بارانی روکار به چه صورت است؟

در روش آبیاری بارانی روکار، تجهیزات به جای مدفون شدن زیر عمق خاک، روی زمین هستند. این روش مناسب زمین‌های اجاره‌ای بوده و کار نصب، حمل و نقل و جمع‌آوری تجهیزات در آن راحت‌تر است.

۴. آبیاری بارانی سیار یعنی چه؟

قابلیت جابجایی و انتقال آسان مبنای نام‌گذاری روش آبیاری بارانی سیار است. در این روش آب با فشار از طریق لوله‌ها و آبپاش‌ها به صورت قطرات ریز بر روی گیاهان پاشیده می‌شود و مشابه باران طبیعی عمل می‌کند.

۵. سیستم آبیاری بارانی متحرک به چه صورت است؟

در سیستم بارانی متحرک، آبپاش‌ها به صورت متحرک بر روی زمین حرکت می‌کنند تا آب را به طور یکنواخت روی زمین پخش کنند. این سیستم‌ها می‌توانند به صورت دستی یا خودکار جابجا شوند و برای انواع مختلف زمین‌ها و گیاهان مناسب هستند.

جمع‌بندی نهایی

سیستم آبیاری بارانی با استفاده از لوله بارانی یا لوله مه پاش کشاورزی و آبپاش‌های پیشرفته، راهکاری کارآمد برای مدیریت منابع آب و افزایش بهره‌وری در کشاورزی مدرن است. انتخاب بین سیستم‌های سنتی و مدرن یا سیستم‌های ثابت و متحرک، به عواملی مانند مساحت زمین، نوع محصول، بودیه و شرایط آب و هوایی بستگی دارد. با انتخاب مناسب و استفاده صحیح از این سیستم، می‌توان گامی بلند در جهت کشاورزی پایدار و مدیریت بهینه منابع آبی برداشت.