منصة الرسائل والاطاريح: تقييم المعلمات التشغيلية لأنظمة الري بالرش باستخدام تقنية النبض

الخلاصة

الري بمعدل متغير (VRI) هو تقنية مبتكرة تهدف إلى تحسين استخدام المياه وتقليل فقدان العناصر الغذائية من خلال تعديل الري وفقًا لتغيرات خصائص التربة. تعتمد هذه التقنية على أسلوب النبض ON/OFF، الذي يقوم بتغيير سرعة الرشاش ومعدل التطبيق على طول محور الري، مما يتيح توزيع المياه بدقة على مختلف مناطق الحقل. تُعد إدارة الري الفعالة أمرًا ضروريًا لتجنب الجريان السطحي، وضمان توفير كميات كافية من المياه، والحد من الفقد الناتج عن التبخر والتعرية. عندما تتجاوز كمية المياه قدرة التربة على الامتصاص، يحدث جريان سطحي يؤدي إلى فقد المياه وتآكل التربة، وربما تشبعها بالمياه. غالبًا ما تعتمد الأساليب التقليدية على تسريع الري لتجنب الجريان السطحي، ولكن ذلك يتسبب في تقليل كفاءة الري، مما يستدعي جولات ري إضافية ويزيد من الفقد الناتج عن التبخر والانحراف. تهدف هذه الأطروحة إلى تقييم فعالية نظام الري بمعدل متغير باستخدام تقنية النبض المحوري. يتضمن هذا التقييم مقارنة أداء الري بمعدل ثابت (CRI) مع الري بمعدل متغير (VRI) في إدارة أعماق الري. كما تسعى الأطروحة لتحليل التوزيع المكاني للمناطق التي تعرضت للري الزائد أو الناقص، بناءً على قياسات شبكية دقيقة. بالإضافة إلى ذلك، يتم دراسة قدرة نظام VRI على تحقيق توزيع متساوٍ لرطوبة التربة وتقليل الجريان السطحي أثناء عمليات الري. كما يتم محاكاة تراكم أعماق المياه في النظام باستخدام برنامج LabVIEW، واختبار دقته وكفاءته من خلال التجارب العملية. لتحقيق هذه الأهداف، جمع البحث بين القياسات الميدانية والمحاكاة. تضمنت الاختبارات الميدانية قياس معدلات تدفق المياه عبر الفوهات الفردية لتقييم تقنية نبض الفوهة ومدى تلبيتها لمتطلبات الري. كما استُخدمت قياسات شبكية لتقييم دقة وانتظام توزيع المياه، حيث تم تحليل المناطق التي تعرضت للري الزائد أو الناقص عند أعماق ري مختلفة (25، 15، و8 ملم) وبمعدلات تشغيل متنوعة (100، 75، 50، و25%) وأوقات دورات لصمامات الملف اللولبي (30، 45، و60 ثانية)، مع استخدام الري بمعدل ثابت كمرجع. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تجارب ري ميدانية لتقييم توزيع رطوبة التربة وتقليل الجريان السطحي، بعمق مستهدف 40.8 ملم و34.5 ملم بناءً على سرعة النظام ومعدل نبض الفوهة. أظهرت النتائج أن تقنية النبض لها تأثير طفيف على معدلات تدفق الفوهة، بأخطاء أقل من 6%. انخفضت دقة وانتظام الري في نظام VRI مع تقليل سرعة النظام ومعدل التشغيل، بينما أدى وقت الدورة الأطول (60 ثانية) إلى تحسين الأداء. أظهرت تقنيات الري النبضي والري المزدوج أداءً متسقًا عبر الاتجاهات وعمليات الري، مع الحفاظ على محتوى مائي أعلى في التربة عند معدل نبض 25% بسبب وقت الإيقاف الطويل الذي سمح بزيادة الامتصاص. كان إعادة توزيع الرطوبة أكثر وضوحًا في الحدث الأول، على الأرجح بسبب ظروف التربة الأولية. ظل توزيع رطوبة التربة ثابتًا قبل وبعد الري، ولم يظهر أي تأثير كبير لمعدل نبض الفوهة أو سرعة النظام. أكدت بيانات معامل السطح (CU) دقة تقييم انتظام الري، حيث تطابقت مع قيم رطوبة الطبقة التربة. كما أظهرت النتائج انخفاضًا في فقدان الجريان السطحي مع تقليل معدل التشغيل، حيث قدمت نبضات الإيقاف الأطول انتظامًا ودقة أقل مقارنة بالري بمعدل ثابت. أكدت المحاكاة باستخدام برنامج LabVIEW دقة نموذج الرش في تقدير متوسط عمق المياه في نظام الري بمعدل متغير.