الخلاصة – الهدف من هذه الورقة هو تسليط الضوء على استخدام شبكة توزيع الأنابيب (PDN) بدلاً من شبكة توزيع القناة (CDN) لزيادة الكفاءة الإجمالية للمشروع لمشروع الري وبالتالي تقليل الضغوط بسبب ندرة المياه. من أجل تحقيق أقصى قدر من الفوائد من PDN ، يجب القيام بالتخطيط والتصميم والبناء بعناية. توفر هذه الورقة إرشادات لتخطيط وتصميم وبناء نظام PDN للري. يوصى بأن يكون نظام PDN اقتصاديًا ومجديًا على CDN التقليدي وهذا النظام مرن جدًا بحيث يمكن تنفيذه كمخطط جديد أو استخدامه لتحويل CDN الحالي.

الكلمات المفتاحية: شبكة توزيع الأنابيب (PDN) ، شبكة توزيع القناة (CDN) ، سرعة التدفق ، قطر الأنبوب ، خط التدرج الهيدروليكي (HGL).

1 المقدمة

تهدف حكومة الهند إلى زيادة كفاءة استخدام المياه بنسبة 20 في المائة حتى نهاية عام 2017. وأيضًا وفقًا لهيئة تنظيم موارد المياه في ولاية ماهاراشترا (MWRRA) اعتبارًا من عام 2019 فصاعدًا ، أصبح اعتماد الري الصغير للمحاصيل المعمرة إلزاميًا. تقارير إدارة المياه والري في ولاية ماهاراشترا ، يبلغ CCA الحالي لولاية ماهاراشترا حوالي 225 lacs Hector (Ha). بالنظر إلى توفر المياه السطحية والمياه الجوفية ، يبلغ إجمالي المساحة المروية بالمياه السطحية 85 lacs Ha وتلك المياه الجوفية 41 lacs Ha. وبالتالي ، من الممكن ري إجمالي 126 lacs Ha ، والتي تساهم بنسبة 56 بالمائة فقط من إجمالي CCA.

يزداد الطلب على المياه للحضارة والتصنيع بمعدل ينذر بالخطر. هذه الزيادة في الطلب تقلل من توفر المياه للري. للتغلب على ندرة المياه ، فإن الاستخدام الأمثل لمياه الري ضروري مما سيساعد في ري المساحة القصوى ولهذا الغرض هناك حاجة لتحديث نظام CDN التقليدي الحالي.

1.1 الري ومصادره

يعد قطاع الري أكبر مستهلك للمياه حيث يتم حاليًا استخدام أكثر من 80 بالمائة من موارد المياه المتاحة في الهند لأغراض الري. المصادر الرئيسية للري في البلاد هي القنوات والخزانات والآبار بما في ذلك الآبار الأنبوبية. تحليل البيانات المتعلقة بصافي المساحة المروية حسب المصدر من عام 2000-2001 إلى 2011-12 ، ويلاحظ أن المصدر الرئيسي للري هو المياه الجوفية. وقد وجد أن الآبار (مع الأخذ في الاعتبار جميع أنواع الآبار ، أي حفر الآبار ، الآبار الضحلة ، الآبار العميقة) ساهمت بحوالي 61 في المائة من الري تليها قنوات بنسبة 24 في المائة على الإطلاق – على مستوى الهند خلال 2000-2001 إلى 2011-12 ، مما يدل على أنه عند زيادة كفاءة القنوات الحالية يمكن معالجة مشاكل مثل استنزاف المياه الجوفية وتكلفة الضخ.

1.2 كفاءة المشروع

طرق الري التقليدية هي أنظمة القنوات المفتوحة ذات الجاذبية السطحية مثل الأخاديد والحوض والحدود وما إلى ذلك مع كفاءة تطبيق ميداني تتراوح من 60 إلى 70 في المائة. وتبلغ الكفاءة الإجمالية للمشروع (OPE) لمشروع الري هذا ، في مرحلة التصميم نفسها ، في حدود 40 إلى 50 في المائة. ولكن ، في الواقع ، بسبب القيود المختلفة ، فإن OPE خلال التشغيل لا يتجاوز 20 إلى 35 بالمائة.

2. معايير التأهيل لـ PDN

يجب اعتماد نظام توزيع خط الأنابيب عند وجوده

توافر المياه المحدود والقيادة واسعة النطاق.
تضاريس شديدة الانحدار وغير متموجة حيث يكون نظام القناة غير اقتصادي.
خسائر عالية بسبب التبخر والرشح ولص الماء.
اعتماد تقنيات متقدمة للتنمية المستقبلية.
ردود المزارعين وقبولهم.
الحاجة إلى تنويع المحاصيل.
الحاجة إلى الري المنظم لمحاصيل مثل البساتين.
تربة القطن الأسود في متناول القناة.
توافر التمويل الكافي.
عندما يتوقع عوائد عالية.
توفر المواد والعمالة والتكنولوجيا المتقدمة في الوقت المناسب ، إلخ.
يكون خط الأنابيب (تدفق الجاذبية) ممكناً بشكل عام في حالة الطوبوغرافيا المنحدرة ذات المنحدرات الأرضية أكثر حدة من 1 إلى 500.

3. التخطيط الأساسي لـ PDN

يتألف التخطيط الأساسي لشبكة PDN من رأس تحكم وشبكة توزيع الأنابيب والصنابير.

3.1 رأس التحكم

يتضمن رأس التحكم صمامات التنظيم الضرورية (الإغلاق ، وصمام الفحص ، وصمام الهواء) الموضوعة على ارتفاع 60 سم فوق سطح الأرض ، على قطعة من الأنابيب الملولبة الفولاذية المجلفنة ، مع مخرج قمزة للحنفيات ومقياس الضغط. هذا النوع من الترتيبات مناسب أيضًا لأنظمة الري الصغيرة.

3.2 شبكة توزيع الأنابيب

يمكن أن تكون خطوط الأنابيب الرئيسية والفرعية (شبكة التوزيع) من PVC الصلب ، مدفونة تحت الأرض. يتم استخدام الأنابيب مثل HDPE أو الفولاذ الخفيف المقرن السريع أو الأنابيب الملولبة الفولاذية المجلفنة على سطح الأرض في المناطق الجبلية.

3.3 الحراس

يتم رفع صنابير المياه على السطح ومجهزة بصمام بوابة (صمام الإغلاق) ، قادر على توصيل التدفق إلى الخنادق المفتوحة المتعددة. يمكن استبدال الخنادق المفتوحة المتنوعة بإرفاق الأنابيب المحمولة خفيفة الوزن المحمولة (الفولاذ الخفيف ، والبولي إيثيلين الأسود ، والألمنيوم المقرنات السريعة ، ووضع خرطوم مسطح إلخ) إلى صنابير المياه ، للتسليم النهائي. يتم تصريف المياه المروية مباشرة إلى قناة الأرض المفتوحة المتعددة من صنابير المياه ثم يتم تحويل هذه المياه إلى الأخاديد أو الأحواض أو الشريط الحدودي من خلال قناة الأرض المفتوحة.

4. إرشادات لتخطيط PDN

أنا. في تخطيط نظام PDN من تشاك عامل مهم. ويلاحظ أن حجم الكوخ العام يجب أن يتراوح بين 5 إلى 12 هكتار ، والتي يمكن أن تختلف وفقًا للمشروع.

ثانيا. يعتبر توزيع المياه العادل تقريبًا لجميع المنافذ والتكلفة المثلى هدفين رئيسيين يتم وضعهما في الاعتبار أثناء الانتهاء من بنية الشبكة.

ثالثا. بشكل عام ، يجب أن تكون محاذاة الخط الرئيسي بحد أدنى للطول.

رابعًا. وبالمثل ، فإن معايير تحديد التخطيط الجانبي هي أنه يجب أن تخدم المنطقة القصوى مع الحد الأدنى لطول الأنبوب.
v. يجب أن يتم تزويد كل مقطع بآخر جانبي منفصل مع مراعاة شكل وحجم الأجزاء الفرعية للتشكيل المراد توفيره حسب الحاجة.

السادس. يجب أن تكون جدولة التشغيل اقتصادية ومرنة من وجهة نظر إدارة الري.

5. التصميم والمتطلبات الأخرى لـ PDN

نناقش أدناه معاملات التصميم المختلفة مثل سرعة التدفق من خلال الأنبوب وقطر الأنبوب وخط التدرج الهيدروليكي

5.1 سرعة التدفق

أنا. بسبب انخفاض سرعة التدفق في شبكة الأنابيب ، هناك إمكانية لترسب الطمي. وبالتالي يجب أن تكون سرعة التدفق العامة بين 0.8 إلى 1 م / ثانية في نظام التوزيع بأكمله.

ثانيا. في بعض الحالات الاستثنائية لقسم بطول أصغر ، تصل سرعة التدفق إلى 0.6 متر / ثانية. مقبول أيضا.

ثالثا. لا تزيد سرعة التدفق عن 1.5 م / ثانية وأقل من 0.6 م / ثانية.
رابعًا. عند استخدام مواد الأنابيب مثل PVC أو PSC أو HDPE في PDN ، يمكن زيادة سرعة التدفق إلى 1.8 م / قطاع لاعتبارات اقتصادية ، ولكن في هذه الحالة يجب أن يكون معدل الضغط على الأقل 4 كجم / سم 2.

v. يجب توفير ترتيب التنظيف في جزء من شبكة الأنابيب حيث تكون سرعة التدفق أقل من 0.6 متر / ثانية.

5.2 قطر الأنبوب

أنا. قد يتطلب الأنبوب ذو القطر الصغير استثمارًا أوليًا أقل ولكنه يفشل في توفير ما يكفي من الماء لمنطقة القيادة

ثانيا. وبالمثل ، يتضمن الأنبوب ذو القطر الكبير استثمارات أولية عالية ويوفر المياه الزائدة لمنطقة قيادة واحدة مما سيؤثر على منطقة أخرى.
ثالثا. لذلك ، سيكون اختيار قطر القناة المثلى لتدفق سوائل معين قرارًا اقتصاديًا حيويًا.

5.3 خط التدرج الهيدروليكي (HGL)

أنا. التدرج الهيدروليكي هو العامل الذي يتحكم في تدفق المياه عبر شبكة الأنابيب المغلقة. فيما يلي بعض الإرشادات المهمة أثناء تحديد HGL.

ثانيا. لضمان الضغط الكافي وحالة التدفق الكامل في بداية خط الأنابيب الرئيسي ، يجب الحفاظ على الحد الأدنى لرأس القيادة البالغ 1.2 متر في غرفة السحب.

ثالثا. يتم اختيار قطر الأنبوب بحيث لا يقل طول الرأس الفعال (HGL-GL) عن 0.6 متر. ومع ذلك ، في حالات استثنائية قد يكون الرأس الفعال إلى حد 0.3 متر مسموحًا به.

5.4 متطلبات التثبيت

يجب تركيب خط الأنابيب على عمق كاف تحت سطح الأرض لتوفير الحماية من المخاطر التي تفرضها درجات الحرارة ، أو تشقق التربة. يتم عرض متطلبات غطاء لأنابيب بقطر مختلف في الجدول 1.

جدول – 1: متطلبات التغطية لقطر مختلف للأنابيب

شماره سریال	قطر لوله به میلی متر	حداقل عمق پوشش لوله به میلی متر
۱	۶۰-۲۵	۴۵۰
۲	۱۰۰-۷۵	۶۰۰
۳	۱۲۵ م م و بالاتر	۷۶۰

• يجب وضع الأنبوب تحت سطح الأرض بحيث يتم الاحتفاظ بما لا يقل عن 1.2 متر من مواد الحشو فوق الأنابيب بحيث لا يتم إزعاجها بالعمليات الزراعية ومعدات الزراعة.

• في مواقع القمة ، يتم توفير صمامات تنفيس الهواء. يتم توفير فتحة تهوية على مسافة 300 متر ويتم تمديدها حتى 0.6 متر فوق HGL.
• عند نقطة التغيير في المحاذاة ، يجب توفير الاستقرار لكتلة الدفع لشبكة الأنابيب. أيضا في حالة الوصول المباشر من خلال النظر في ضغط تورم كتلة مرساة التربة التي يتم توفيرها على مسافة مناسبة. يجب بناء كتلة الدفع وكتلة المرساة في P.C.C.

5.5 بيانات التربة

يجب جمع المعلومات مثل الخصائص المحددة للتربة ، والانضغاطية ، ومعدل التسرب ، وتصنيف التربة ، وقوة القص ، وملمس التربة ، وجوفية المياه الجوفية الموجودة ، والتربة PH وما إلى ذلك فيما يتعلق بالطبقات الحالية. يمكن أن تؤثر PH PH أيضًا على اختيار مواد الأنابيب. الرقم الهيدروجيني أقل من 5 سيمنع استخدام أنابيب الحديد والخرسانة.

6. الجوانب والمبادئ التوجيهية الهامة لبناء PDN

أنا. في منطقة الاستلقاء المنخفضة حيث يكون التدرج الهيدروليكي أكثر يمكن التحكم في التدفق عن طريق تقليل قطر الأنبوب أو استخدام الصمامات.

ثانيا. بالنسبة لقطعة الأنابيب التي يتم أخذها في الاعتبار ، يتم أخذ الخسائر الطفيفة بسبب الانحناءات ، المحملات وما إلى ذلك بنسبة 10 في المائة من خسائر الاحتكاك.

ثالثا. بشكل عام ، يجب الحفاظ على قطر صمامات الهواء بحد أدنى 10 بالمائة من قطر الأنبوب.

رابعًا. يتم استخدام شاشات القمامة في غرفة السحب لمنع دخول الرمال والطمي والحطام وما إلى ذلك.

v. يجب أن يكون المفصل بين الذكور والإناث مع التعبئة المطاطية في حالة أنبوب R.C.C محكمًا بالماء وإلا قد تدخل جذور الأشجار من خلال وصلات الأنابيب مما يؤدي إلى انسداد الأنابيب.

السادس. قد تصبح الأنابيب البلاستيكية هشة بسبب الأشعة فوق البنفسجية. التحلل عند التعرض لأشعة الشمس لفترة أطول.
سابعا. بعد وضع الأنابيب ، قم بتأكيد مجموعة الوصلات وأعد ملء الجزء المحيط من الأنابيب بالضغط المناسب لتجنب الحركة العائمة للأنبوب بسبب التسرب.

7. احتياطات لتقليل التسربات

يجب ألا يتسرب خط الأنابيب إذا كانت جودة خط الأنابيب وجودة الوصلات جيدة. يتسرب خط الأنابيب فقط عندما يكون هناك إهمال بشري كبير ، فيما يتعلق بالبناء والتشغيل. بعض الاحتياطات هي:

أنا. استخدم التربة الرطبة للردم الأولي بعد وضع الأنبوب.

ثانيا. تقليل دوران الهواء من خلال خط عند مد الأنبوب وعندما لا يكون الخط قيد الاستخدام.

ثالثا. تجنب وضع الأنابيب في الطقس شديد الحرارة أو البرودة الشديدة أو في الطقس الرطب.

رابعًا. علاوة على ذلك ، عندما تتسرب خطوط الأنابيب ، يظهر الماء المتسرب على الأرض كرقعة رطبة على الفور تقريبًا ويمكن إصلاحه بسهولة. التفتيش المنتظم للحضور إلى مثل هذه الاحتمالات أمر ضروري.

v. غرف التصفية التي يجب تصفيتها للطمي أو الحطام موسميًا.

السادس. يتم إدخال الكرة لإخلاء الطمي.

سابعا. يتم توفير صمام أو مخرج في أدنى مستوى من النظام لتسهيل التنظيف.

ثامنا. التنظيف الدوري للنظام ضروري.

8. نطاق تطبيق نظام PDN

يمكن استخدام PDN في نظام الري الرئيسي والمتوسط ​​والصغير والرفع. من الممكن تطبيق هذا النظام كمخطط جديد أو مخطط قائم. إذا تم تنفيذ PDN كمشروع جديد ، فسيكون من الأسهل تحقيق العدالة لمبادئ PDN. أثناء تنفيذ نظام PDN على المخطط الحالي ، يمكن أن تكون هناك بدائل التالية كما هو موضح في الجدول 2

الجدول – 2: البدائل أثناء تنفيذ PDN على نظام CDN الحالي

متغیر	CDN	PDN
۱	مجرای اصلی(main canal)، انشعابی(Distributary)، شهری(Minor)	تنها در کانال های سطحی(Field Channel)
۲	مجرای اصلی و انشعابی	کانال های سطحی و شهری
۳	مجرای اصلی	کانال سطحی، شهری و انشعابی

9. مزايا نظام PDN عبر نظام CDN

أنا. نظرًا لأن النظام بأكمله تقريبًا مدفون ، فهناك توفير كبير في تكلفة حيازة الأراضي.
ثانيا. يمكن تجنب الخسائر الناجمة عن التسرب والتبخر والسرقات من خلال تنفيذ PDN.
ثالثا. باستخدام PDN ، يمكن وضع جزء من منطقة القيادة تحت الري.
رابعًا. تكلفة صيانة منخفضة – في PDN الصيانة المستمرة ليست مطلوبة كما في حالة القناة الأرضية.

v. يمكن تطبيق تقنيات متقدمة مثل التنقيط والرشاشات ونظام الري تحت السطحي.

السادس. يمكن تحقيق مبدأ الري عن طريق إمدادات المياه العادلة من الذيل إلى الرأس.

10. حدود نظام PDN

أنا. من الضروري توخي الحذر الشديد في تصميم وبناء PDN.

ثانيا. يجب إزالة الطمي من الماء قبل تزويد PDN به.

ثالثا. استثمار مبدئي مرتفع في خطوط الأنابيب – ولكن على المدى الطويل تعد خطوط الأنابيب اقتصادية ، وذلك بسبب التوفير في المياه والعمالة والصيانة والأرض ودوام التثبيت.

11. خاتمة وتوصيات

بالنظر إلى ندرة المياه ، يوصى بنظام PDN للري في منطقة القيادة. يوفر نظام PDN المياه على نظام CDN التقليدي وينبغي تفضيله حيث تكون تكلفة الأرض مرتفعة نسبيًا ولا يرغب المزارعون في تسليم أراضيهم القيمة. سيكون نظام توزيع خط الأنابيب أكثر ملاءمة لتنفيذ التقنيات الحديثة مثل الري بالرش بالتنقيط وما إلى ذلك. يجب أن يتم تخطيط وتصميم PDN بعناية بحيث يمكن الاستفادة من أقصى الفوائد للنظام.

لذلك ، يوصى بتنفيذ نظام PDN على نظام ري الرفع المستمر (LIS) حيث أن رأس الضغط متاح بسهولة واعتمادًا على الجدوى التقنية والاقتصادية يمكن استخدام هذا النظام لتحويل CDN الموجودة في جزء أو منطقة القيادة بأكملها .