طراحي و انتخاب مناسب ماشين‌آلات عمراني براي شبكه‌هاي آبياري و زهكشي در اراضي شاليزار

شنبه / /

چند سالي اسن طرح‌هاي تجهيز و نوسازي اراضي شاليزاري در سطح استان مازندران و گيلان در حال انجام مي‌باشد. تجهيز و نوسازي اراضي شاليزاري به معناي منظم نمودن قطعات نامنظم و غير مهندسي به همراه ساخت واجراء شبكه آبياري و كانال و زهكشي (عمدتاً خاكي) به گونه‌اي كه هر قطعه منظم تسطيح شده به طور مستقل داراي كانال آبياري جهت آبگيري و كانال زهكشي جهت تخليه زه آب به همراه جاده سرويس مناسب باشد.

طراحي و انتخاب مناسب ماشين‌آلات عمراني براي شبكه‌هاي آبياري و زهكشي در اراضي شاليزار

مهندس مجتبي يعقوبي سرسختي
عضو هيئت علمي گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامي واحد قائمشهر

دكتر ولي‌ا… عزيزي‌فر
استاديار گروه محيط زيست دانشگاه آزاد اسلامي واحد قائمشهر

مهندس مرتضي يعقوبي سرسختي
كارشناس فني شركت خدمات مهندسي آب و خاك مازندران

چكيده
چند سالي اسن طرح‌هاي تجهيز و نوسازي اراضي شاليزاري در سطح استان مازندران و گيلان در حال انجام مي‌باشد. تجهيز و نوسازي اراضي شاليزاري به معناي منظم نمودن قطعات نامنظم و غير مهندسي به همراه ساخت واجراء شبكه آبياري و كانال و زهكشي (عمدتاً خاكي) به گونه‌اي كه هر قطعه منظم تسطيح شده به طور مستقل داراي كانال آبياري جهت آبگيري و كانال زهكشي جهت تخليه زه آب به همراه جاده سرويس مناسب باشد. با توجه به اين كه بخش عمده اراضي شاليزاري در استان‌هاي گيلان و مازندران در فصول غير زراعي آبگير بوده و امكان كشت دوم و استفاده مجدد از اراضي جهت بالا بردن تراكم كشت عملاً مقدور نمي‌باشد. به همين منظور مقاله ذيل كه در بردارنده تجربيات و مطالعات نگارنده در زمينه روش‌هاي تجربي مؤثر در اجراي شبكه‌هاي آبياري و زهكشي در اراضي شاليزاري مي‌باشد ارائه گرديده است. اين تجربيات كه با سعي و خطا در طول ساليان متمادي حاصل گرديده مشتمل بر موارد ذيل مي‌باشد.

1- تعيين روش‌هاي اجرايي مناسب به تناسب موقعيت مكاني طرح
2- انتخاب ماشين‌آلات مناسب جهت احداث شبكه
3- تعيين درصد وزني هر يك از فعاليت‌هاي اجرايي

مقدمه
هدف از اجراي طرح تجهيز و نوسازي و ايجاد ششبكه آبياري و زهكشي در شاليزار
يكپارچه‌سازي اراضي شاليزاري و ايجاد شبكه آبياري و زهكشي مدرن كه بر اساس قواعد معرفي شده از سوي كشور ژاپن طراحي و اجرا مي‌گردد چند سالي است كه به عنوان طرحي محوريدر اصلاح و توسعه اراضي شاليزاري در دستور كار فعاليت‌هاي آب و خاك منطقه شمال قرار گرفته است. اين طرح شامل يكپارچه نمودن قطعات كوچك و پراكنده و نامنظم اراضي شاليزاري مي‌باشد كه اهداف عام و خاص اين طرح را مي‌توان در موارد ذيل خلاصه نمود.

الف) تجديد نظر و يكجا نمودن اراضي كوچك و پراكنده
ب) استاندارد نمودن سطوح قطعات پس از يكپارچه سازي به تناسب شرايط توپوگرافي منطقه به شكلي كه كشت مكانيزه و استفاده ماشين‌آلات ميسر شود.
ج) اشراف هر يك از قطعات تسطيح شده به كانال آبياري و زهكشي و جاده‌هاي طرح.
د) استقلال قطعات از يكديگر در استفاده از كانال‌هاي آبياري زهكشي.
و) تقليل صعود كار و كاهش هزينه‌هاي توليد در واحد سطح و افزايش عملكرد محصول اراضي تحت كشت و نهايتاً تضمين ثبات نسبي در امر كشت و زرع.
شماي كلي طرح و اجزاء تشكيل هنده
پيش نياز ارائه يك طرح آبياري و زهكشي در اراضي شاليزاري، آماده نمودن بنيان‌هاي مطالعاتي و طراحي است اگرچه اختيار نمودن روش‌هاي مطالعاتي و طراحي يكنواخت ومتقن جهت طراحي پروژه‌هاي مختلف به علت تفاوت سطوح مورد طراحي و همچنين شرايط خاص محلي ممكن نيست لكن به دليل مشتركاتي در مقدمات مطالعات و طراحي شامل:

1- نقشه‌برداري دقيق به همراه تهيه نقشه توپوگرافي و كاداستر و تعيين دقيق محل نقاط آبگير و خروجي به همراه منابع آب و تأسيسات و عوارض طبيعي و مصنوعي.
2- مطالعه خاكشناسي و بازديدهاي ميداني جهت تعيين مواردي هم‌چون بافت خاك، مشاهده سطح آب زير زميني و بررسي نواسانات احتمالي سطح آب و همچنين مشخص نمودن سطح آب و همچنين مشخص نمودن سطوح مسئله‌دار ماننده محدوده‌هاي باتلاقي و سنگلاخي و…
3- مطالعه منابع آب با تعيين چگونگي تأمين آب آبياري از چشمه، قنات يا نهر.
4- جمع‌آوري نقطع نظرات كشاورزان و معتمدين روستا در جهت ارائه طرحي مناسب در به حداقل رسانيدن مشكلات اجتماعي.
طراح با جمع‌بندي نكات مطروحه فوق در مطالعات بر اساس قواعد مرسوم طراحي، بهترين طرح و جانمائي ممكن را بر روي نقشه رسم مي‌نمايد.
در صفحات آتي به دليل محدوديت‌ تنها سعي گرديده روش‌هاي اجرائي چند ايتم به همراه روابط حاكم و بررسي ساعت مورد نياز جهت اجراي هر يك از سازه‌هاي مذكور مورد بررسي قرار گيرد و نهايتاً وزن هر يك از فعاليت‌هاي اجرائي در پروژه مشخص مي‌گردد. اعداد و ارقام ارائه شده بر اساس تجارب 15 ساله نگارنده بوده و عنوان نمونه مطابقت آن با فرمول‌هاي موجود در پروژه تجهيز و نوسازي اراضي روستاي بهزادكلا شهرستان نكاء مورد تحقيق قرار گرفته است.

اجراي پروژه‌هاي آبياري و زهكشي در شمال تماماً توسط بلدوزر (با حدود 21 تن وزن) و بيل مكانيكي صورت مي‌گيرد.

كل فعاليت‌هاي خاكي مورد نياز جهت انجام پروژه شامل موارد ذيل مي‌باشد.
1- خاكبرداري و خاكريزي در قطعات.
2- تأمين خاك جهت احداث و بستر كانال آبياري.
3- تأمين خاك جت احداث مرز.
4- رگلاژ سطوح جاده‌هاي احداث شده.
5- رگلاژ نهايي قطعات.
6- حفر زهكش.
7- مرزكوبي قطعات و مرز كنار زهكش.
8- برش و تريم كنار مرزهاي لبه زهكش‌ها.
9- برش و تريم كنار مرزها‌ي لبه زهكش‌ها.
10- حفر كانال‌هاي آبياري درجه 4 و 5.
11- جاگذاري كلاف‌هاي سيماني در تقاطع جاده‌ها با زهكش.
12- جاگذاري لوله‌هاي ازبست جهت دست‌يابي قطعات از جاده.
(فعاليت‌هاي 1 الي 5 توسط بلدوزر و 6 الي 11 توسط بيل مكانيكي صورت مي‌پذيرد.)
جاده‌هاي بين مزارع
هدف از احداث جاده بين مزراع، دسترسي به واحدهاي طراعي و كرت‌ها جهت ورود نهاده‌ها و خروج محصولات كشاورزي به همراه ايجاد بستر مناسب در احداث كانال‌هاي آبياري درجه 4 و 5 مي‌باشد.

بستر اصلي جاده‌ها، خاكي بوده كه خاك مورد نياز توسط بلدوزر و در شرايط خاص به كمك بيل مكانيكي از داخل قطعه تأمين مي‌گردد. بدين منظور پس از پياده نمودن بستر جاده به همراه كرت‌هاي طراحي شده، عمليات خاكبرداري و ترانسپورت از قطعات، پس از كنار زدن خاك زراعي به جهت تأمين هسته اصلي جاده‌ها آغاز گشته و بلدوزر در جهت طولي خاكبرداري از هر قطعه را آغاز و با انتقال آن به محل‌هاي مشخص شده در مسير جاده‌ها و پخش نمودن آن در لايه‌هاي 15 سانتي‌متري بستري به عرض 8 تا 10 متر (بسته به نوع جاده) و ارتفاع 60 سانتي‌متر، ايجاد مي‌نمايد. همان‌گونه كه در شكل (1) مشخص مي‌باشد با توجه به طول عمومي قطعات (100 متر) عرض متوسط 5/4 متر جهت احداث جاده مورد نياز در يك هكتار زمين شاليزاري با احتساب ضريب كوبيدگي خاك (3/1) نياز به جمع‌آوري، دپو و تراكم خاك به ميزان (351 مترمكعب) مي‌باشد. (300=25/1×6/0×4×100)

چنان‌چه بخواهيم زمان لازم جهت جمع‌آوري و تراكم خاك مورد نياز را محاسبه نماييم مي‌توان از رابطه تجربي ذيل كمك گرفت.

q= كار بلدوزر بر حسب مترمكعب در ساعت
q= ظرفيت حمل خاك در هر رفت و برگشت بلدوزر كه تقريباً برابر 2 مترمكعب مي‌باشد.
f= فاكتور تغييرات خاك كهمي‌توان از جدول شماره 1 استخراج نمود.
جدول شماره 1- فاكتور تغييرات خاك

جهت منظور نمودن راندمان بلدوزر در خاك‌هاي متفاوت با توجه به آزمايشات و بررسي‌هاي انجام شده جدول شماره 2 پيشنهاده مي‌گردد.
جدول شماره 2- راندمان كار ماشين‌آلات در شرايط مختلف

(اخذ بهترين راندمان در حالتي مي‌باشد كه ضخامت خاك حدود 20 سانتي‌متر و تحمل‌پذيري خاك مناسب بوده) جهت محاسبه زمان لازم براي يك رفت و برگشت بلدوزر رابطه تجربي ذيل پاسخ‌گوي نياز مي‌باشد.

c m= زمان لازم جهت هر رفت و برگشت بلدوزر (در حد 21 تني) بر حسب دقيقه
l= فاصله حمل خاك بر حسب متر
براي محاسبه زمان لازم جهت احداث جاده در هكتار در پروژه مورد بررسي (بهزادكلا) نكاء با توجه به رسي بودن خاك و منظور نمودن حالت متوسط براي خاك منطقه و طول ترانسپورت 60 متري مي‌توان، كار بلدوزر بر حسب مترمكعب در ساعت را تعيين نمود.

با توجه به حجم 300 مترمكعبي خاك جاده زمان لازم جهت حمل، دپو و نهايتاً احداث 100 متر جاده در طرح شاليزاري برابر 02/8 ساعت محاسبه شده است كه بايد به اين ميزان زمان لازم جهت تميز نمودن بستر خاكريزي به همراه رگلاژ لايه‌هاي خاك دپو شده را اضافه نمود كه اين مقادير نيز با توجه به فرمول‌هاي ذكر شده قابل محاسبه مي‌باشد. فلذا حداكثر زمان لازم جهت احداث جاده بين مزارع در طرح نكاء برابر 77/8 ساعت در هكتار برآورد گرديده است.

محاسبه زمان لازم جهت تسطيح قطعات
نظر به فرمول‌هاي ذكر شده مي‌توان محاسبات را جهت تعيين زمان خاكبرداري در قطعات تعميم داد. با توجه به حجم عمليات خاكي 850 مترمكعبي در هكتار در پروژه تجهيز و نوسازي بهزادكلا و نظر به عدد به دست آمده 38/37 مترمكعب در هر ساعت براي هر بلدوزر در شرايط پروژه حداكثر زمان لازم جهت تسطيح اوليه برابر 7/22 ساعت كه به اين ميزان بايد زمان جهت رگلاژ قطعات را اضافه نمود كه نهايتاً حداكثر زمان لازم معادل 8/24 ساعت برآورد گرديده است.

كانال‌هاي آبياري
هدف اصلي كانال‌هاي آبياري درجه 4و5 در طرح تجهيز و نوسازي و انتقال و توزيع آب به سطح مزرعه بوده كه با توجه به نياز آب برنج در منطقه و لحاظ نمودن جميع جهات و بافت غالب خاك شاليزاري كه بستر كانال آبياري نيز مي‌باشد هيدرومدول آبياري برنج در سطح استان بين (3-5/1) ليتر در ثانيه در هكتار محاسبه شده كه مقدار كمتر در اراضي غرب استان و مقدار بيشتر مربوط به اراضي شرق استان مي‌باشد.
با توجه به استاندارد طراحي سطح هر بلوك زراعي بين 4/5-9/3 هكتار متغير بوده لذا دبي طرح آن نيز 1/8-85/5 ليتر در ثانيه متغير مي‌باشد.
رابطه ذيل براي محاسبه زمان حفر كانال آبياري با مقاطع كوچك حاكم مي‌باشد.

= كار انجام شده در برحسب متر بر ساعت
q0= ظرفيت خالص باكت بيل مكانيكي (35/0 مترمكعب)
a= سطح مقطع حفاري
a= ضريب چرخش بوم بيل مكانيكي
e1= ضريب تعديل كه به اندازه سطح مقطع بستگي دارد و به صورت ذيل قابل محاسبه است.

جهت منظور نمودن ضريب چرخش بوم (a) مي‌توان از جدول ذيل استفاده نمود.
جدول شماره 3- ضريب چرخش كاهنده بوم بيل مكانيكي

ضريب كاهنده e2 نيز به شرايط محيطي و جنس خاك بستگي دارد كه در جدول ذيل منعكس شده است.
جدول شماره 4- ضريب كاهنده راندمان بر اساس نوع خاك

خاك خوب به خاكي اطلاق مي‌شود كه نرم بوده و حفاري در آن آسان صورت پذيرد و در مسير حفاري مانعي موجود نباشد.
خاك بد نيز به خاكي اطلاق مي‌شود كه چسبنده بوده و حفاري در مسير با مانع مواجه گردد.
سطح مقطع حفاري معادل مكانيكي 35/0 مترمكعب
22/0 مترمربع در هر متر طول
زاويه چرخش بوم پس از حفاري به ميزان 90 درجه
ظرفيت خالص باكت بيل

با توجه به طول 110 متري كانال آبياري در هر هكتار حداكثر زمان لازم براي حفاري به ميزان 17/1 ساعت محاسبه گرديده است.
زمان لازم جهت حفر كانال زهكش
دبي طراحي كانال‌هاي زهكشي به گونه‌اي مي‌باشد كه مقطع بتواند در مدت حداكثر 24 ساعت آب مازاد اراضي شاليزاري را به خارج هدايت نمايد. با توج به ارتفاع آب موجود در اراضي شاليزاري حدود ده روز قبل از برداشت كه به ميزان 6 سانتي‌متر مي‌باشد در نتيجه هيدرومدول تخليه آب و با ضريب زهكشي براي هر هكتار معادل 9/6 ليتر در ثانيه در هكتار مي‌باشد.
با توجه به فرمول‌هاي ارائه شده مي‌توان محاسبات را جهت زمان مورد نياز حفاري كانال زهكشي انجام داد.

متر در هر ساعت
با در نظر گرفتن طول متوسط 50 متري در هر هكتار حداكثر زمان لازم جهت احداث كانال زهكش 7/1 ساعت برآورد گرديده است.
مرزها
مرز در اراضي شاليزاري مدرن داراي خواتص و كاربردهاي ذيل مي‌باشد.
1- جدا كننده دو قطعه از همديگر بوده در نتيجه كنترل و مديريت آب و نهاده‌هاي ميسر مي‌سازد.
2- با توجه به عرض متناسب بالاي مرز (30 سانتي‌متر) مسير مناسبي جهت رفت و آمد زارع در جهت حمل و نقل نهاده‌هاي كشاورزي مانند كود و سم و سمپاشي مي‌باشد.
3- مرز با تراكم مناسب ديواره مناسبي جهت ذخير آب و همچنين عدم انتقال بذر علف هرز مي‌باشد.
خاك مورد نياز مرزها را در هر شرايط مي‌توان به كمك بلدوزر از قطعه با قطعات مجاور هر مرز تأمين نمود. ولي در شرايط خاص زماني كه شيب اراضي كم و مسطح باشد، به گونه‌اي كه اختلاف ارتفاع دو كرت مجاور از 10 سانتي‌متر تجاوز ننمايد، مي‌توان عمل بستن مرز را به كمك بيل مكانيكي به صورت ذيل انجام داد. پس از گچ‌ريزي مسير مرز بيل مكانيكي (ترجيحاً بيل مكانيكي دكل بلند) در قطعه پايين دست (از نظر ارتفاع) مستقر به عمل خاكبرداري از قطعه بالا دست مجاور مسير رنگريزي شده را انجام داده و خاك حاصل را با توجه به رقوم نهايي مرز روي مسير مشخص شده قرار داده و اقدام به متراكم نمودن بستر تا حد 85 درصد مي‌نمايد بستر خاكريزي شده با هر وسيله كه آماده گردد بايد داراي حداقل ابعاد زير باشد
جدول شماره 5- حداقل ابعاد مرز

پس از تأمين خاك بستر به جهت شكل‌گيري و آرايش بايد كناره‌هاي بستر با شيب 45 درجه رگلاژگردد اين عمل معمولاً توسط بيل مكانيكي با باكت‌هاي مخصوصي به عرض 2 متر كه به صورت مستطيل مي‌باشد انجام مي‌گردد.
خلاصه، نتيجه‌گيري، پيشنهاد
از محاسن عمده اجراء طرح‌هاي تجهيز و نوسازي مي‌توان يكپارچه‌سازي اراضي، ايجاد راه ارتباطي، تسطيح اراضي، صرفه‌جوي در مصرف آب، كاهش هزينه توليد، افزايش عملكرد محصول و بهره‌برداري بهينه از ماشين‌آلات كشاورزي را نام برد. با توجه به بررسي‌هاي مستقل انجام شده نگارنده، اجراء صحيح پروژه منجر به كاهش حداقل 10 درصد در مصرف آب و كاهش 20 درصدي هزينه توليد خواهد شد. با توجه به قواعد مرسوم موجود اجراء طرح كاملاً اقتصادي بوده كه بازگشت سرمايه را در حداكثر 2/1 سال تضمين مي‌نمايد كه هرگونه شبهه اقتصادي را مرتفع مي‌سازد. از آن‌جايي‌كه هم اكنون هزينه اجرايي طرح‌هاي تجهيز و نوسازي اراضي شاليزاري با استفاده از فهرست بهاء آبياري و زهكشي سازمان مديريت و برنامه‌ريزي برآورد مي‌گردد كه شرايط خاص اراضي شاليزاري مانند آبگير بودن، كوچك بودن قطعات، محدوديت‌ زماني در اجراء پروژه و نوع ماشين‌آلات انجام دهنده شاليزاري مانند آبگير بودن، كوچك بودن قطعات، محدوديت زماني در اجراء پروژه و نوع ماشين‌آلات انجام دهنده كار با روح آيتم‌هاي در نظر گرفته شده مطابقت نداشته كه مي‌بايستي آيتم‌هاي خاصي را بر اساس هزينه‌هاي اجرايي و ساعت كار تعريف نمود. بدين منظور مي‌بايست زمان خالص و ناخالص لازم را براي اجراء طرح، نوع ماشين، جنس خاك، فاصله حمل خاك، ساعت مفيد ماشين آلات را در مقابل 8 ساعت كار روزانه مورد بررسي قرار داد. بدين منظور خلاصه بررسي به عمل آمده منجر به تدوين جدول شماره 6 گرديده كه در آن وزن هر يك از فعاليت‌هاي اجرائي درج گرديده درصدهاي ذكر شده را مي‌توان براي پروژه‌هايي ديگر تا حداكثر عمليات خاكي 2000 مترمكعب در هكتار نيز تعميم داد. بديهي است با اتكا به مطالب ارائه شده مي‌توان ارزش ريالي هر بخش از پروژه را بر اساس برآورد اوليه تعيين نمود كه اين مهم مي‌تواند در تدوين فهرست بهاء خاص، تعيين حق‌الزحمه پيمانكار، تعيين پيشرفت فيزيكي و ريالي طرح راهنما و مؤثر باشد.

جدول شماره 6- فعاليت مختلف ماشين آلات در طرح تجهيز و نوسازي اراضي شاليزاري

مراجع
1- تحليلي بر شيوه‌هاي كاربردي يكپارچه سازي اراضي شاليزاري. (يعقوبي، كبيري)
2- آبياري سطحي- دكتر امين عليزاده
3- طرح‌هاي مطالعاتي و اجرائي شركت خدمات مهندسي آب و خاك مازندران.

4- engineering manual for & drainage- land consolidation (the japan institute of irrigation & drainaga) 1987

منبع : www.berenge.com

اگر در مورد این مطلب نظری دارید می توانید در این قسمت ارائه نمائید:
نام
ایمیل
نظر	لطفا فارسی تایپ کنید :

نظرات ارسال شده :

نام : ?

ایمیل : ?

زمان ارسال :

دو شنبه / /

فعال :

خیلی عالی