طراحی، ساخت و ارزیابی یک آبپاش هوشمند دبی متغیر بر مبنای سنسور در سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت

با توجه به کاهش منابع آب در دسترس و رقابتی شدن استفاده از منابع آب توسط بخشهای مختلف و با در نظر گرفتن این نکته که بخش کشاورزی به عنوان بزرگترین مصرف کننده آب مطرح است، این بخش باید راهکارهای مختلف افزایش بهره وری آب را مورد آزمایش قرار دهد تا در آینده نه چندان دور برای تامین نیاز غذایی دچار مشکل نشود. از مهمترین راهکارهای مدیریتی، برنامه ریزی آبیاری و انتخاب نوع سیستم آبیاری می باشد. در ایران به دلیل شرایط توپوگرافی و تقسیم اراضی به واحد های نسبتا کوچک امکان استفاده از سامانه های آبیاری عقربه ای و خطی محدود می باشد و به همین دلیل سامانه کلاسیک ثابت با آبپاش متغییر بیشتر مورد توجه می باشد. در این تحقیق اقدام به طراحی و ساخت یک آبپاش کلاسیک ثابت دبی متغیر بر مبنای حسگر به صورت خاص مکانی گردید. اطلاعات مربوطه از قبیل شیب زمین، بافت خاک، رطوبت در حد ظرفیت مزرعه ای (fc)، رطوبت در حد نقطه پژمردگی (pwp) و عمق توسعه ریشه (z)، از طریق یک پنل تعبیه شده روی کنترل کننده وارد می شود. حسگر استفاده شده از نوع انعکاس سنج دامنه فرکانسی (fdr) بوده و داده های رطوبتی را به صورت بی سیم به کنترل کننده ارسال می کند.کنترل کننده و حسگر طراحی شده بر مبنای میکرو (avr) می باشند. بر اساس این داده ها سطح دبی مورد نظر و طول دوره آبیاری به طور هوشمند انتخاب شده و آبیاری شروع می شود. در نهایت دو شیر دبی متغیر طراحی و ساخته شد که شیر برنجی فرزکاری شده دارای سه سطح دبی و شیر مونتاژ شده با شیر برقی، هفت سطح دبی دارد. طی ارزیابی آزمایشگاهی آبپاش همراه با شیر برقی مشخص شد که ترکیب نازل های مختلف باعث تغییر الگوی پاشش از مثلثی به ذوزنقه ای می شود که این امر تاثیر بسزایی روی شاخصه های آبپاش دارد که ضمنا این امر، باعث افزایش فاصله بین لترال ها شده که موجب کاهش سرمایه گذاری اولیه می شود. استفاده از ترکیب نازل ها با قطرهای مختلف، باعث افزایش مضاعف در یکنواختی می شود لذا حداکثر ضریب یکنواختی در آرایش مثلثی و با فواصل 35×30 متر (sm×sl) برای ترکیب نازل های 4+6+8 میلی متری در فشار 4 بار، 3/89% بدست آمد. ولی با نگرشی اقتصادی و مقایسه ای بین همه نازل ها و شاخصه ها، بهترین فاصله برای این آبپاش در فشار 5/4 بار، 30×40 متر (sm×sl) پیشنهاد می شود. در این فاصله برای ترکیب نازل های 4+6+8، ضریب یکنواختی 1/80%، بازده آبیاری 32/69% و یکنواختی توزیع 14/80% بدست آمده است. ضریب یکنواختی برای ترکیب های 6+8، 4+8 و 4+6 میلی متری (ترکیب های استفاده شده برای آبیاری متغیر مکانی) در فشار 5/4 بار در همپوشانی 70×26%، 70×26% و 55×6%، به ترتیب 5/83%، 4/86% و 5/66% می باشند. شیر برنجی ساخته شده فاقد ترکیب نازل بوده و الگوی پخش آن تقریبا مثلثی می باشد، این شیر با سه نازل 6، 8 و 10 میلی متری مورد ارزیابی قرار گرفت که به دلیل مثلثی بودن الگوی توزیع، با کاهش فاصله آبپاش ها، یکنواختی افزایش می یابد. به طور متوسط بهترین یکنواختی از آن نازل 10 میلی متری در فشار 4 بار می باشد که در 100% همپوشانی (5/22×5/22متر) 5/86% می باشد ولی با نگاهی به دیگر شاخصه ها برای هر سه نازل در فشار 4 بار فاصله30×30 متر پیشنهاد می شود که همپوشانی برای نازل های 6، 8 و 10 میلی متری به ترتیب 57 %، 62 % و 78% و ضریب یکنواختی به ترتیب 69%، 5/77% و 4/86% می باشد.