الرياضيات والهندسة

أمثلة توّضح كيفية حساب الحاجة المائية لكل رية

1995 ري وصرف ومعالجة التملح

د.علي عبدالله حسن

KFAS

كيفية حساب الحاجة المائية لكل رية الرياضيات والهندسة الزراعة

إذا استعرضنا المعادة  I= E-R (1)، التي يمكن النظر إليها على أنها أساسية في وضع خطة عامة لللري ، ذلك لأنها تمثل علاقة الموازنة المائية للحقل أو المشروع ، فإن القيمتين R, E تحددان كمية ماء الري الواجب تقديمها للمزروعات . 

فقيمة البخر – النتح(E)، التي وضحنا أسلوب حسابها فيما تقدم ، تمكننا قيمة (E) المحسوبة هذه من التوصل إلى تحديد الحاجة المائية للري (I) ، ذلك لأن الهطول المطري إذا حصل في المكان المستعرض خلال فصل نمو النباتات المزروعة ، يمكن أخذ قيمته (R) من أقرب محطة مناخية .

لكن كمية الماء الواجب تقديمها للنباتات الزراعية المحسوبة بشكل أساسي من عوامل مناخية ، لا يمكن تقديمها دفعة واحدة ، سواء أجري هذا الحساب على أساس الشهر الواحد ، أو على أساس فصل النمو بأكمله .

 

حتى حساب البخر – النتح اليومي على أساس اليوم لا يحل المشكلة ، إذ لا يمكن الاستمرار يومياً في عملية الري لأسباب عديدة، والجانب الاقتصادي هو أجدها والمهم فيها أيضاً . 

هذا إضافة إلى كون طرق الري التقليدية لا تمكننا من عطاءات مائية بحجم البخر – النتح اليومي (الري اليومي ممكن بطريقة التنقيط أو ما شابه ذلك من الطرق فقط) . 

من هنا فإن الري في الحالات الاعتيادية ينطلق من مفهوم قدرة التربة على تخزين الماء .  وهكذا فإن العطاءات المائية في كل رية تنطلق من خاصية التخزين المائي المتاح للتربة .

 

حساب الحاجة المائية لكل رية

الحاجة المائية لكل رية ، التي يمكن التعبير عنها بالجزء من استيعاب التربة التخزيني للماء والمتاح للنبات . 

هذا المفهوم يعني كمية الماء التي تستطيع التربة أن تختزنها على امتداد العمود الترابي ، بعمق مساوٍ لعمق جذور النباتات المزروعة ، وبضغوط أعلى من الضغط الجوي . 

أي بجزء فقط من هذا المخزون المائي ، الذي يستطيع النبات إمتصاصه ، من هنا فإن كمية الماء المطلوبة في كل رية سوف تتحدد بعاملين ترابيين أساسيين هما) السعة الحقلية والماء الميت ، وذلك على امتداد عمق منطقة الجذور .  ويمكننا حساب كمية الماء المطلوبة لكل رية تبعاً للمعادلة التالية ]من 192, 141, 88 [

 

علماً بأن :

W = كمية الماء الواجب تقديمها في الرية الواحدة لإيصال رطوبة التربة ، وعلى امتداد منطقة الجذور إلى السعة الحقلية مقدرة بالمليمتر ماء (mm) .

= الماء المتاح للتربة مقدراً بالنسبة الحجمية لرطوبة التربة (Vol. %) .  ويمكن حساب nFC كما هو مبين في المعادلة (2) .

d = عمق منطقة الجذور مقدراً بالسينتمتر (cm) .  ويمكن أخذها من جداول خاصة (انظر الجدول 17) .

0.75 = عدد تحويل والمقصود به الإبقاء على احتياطي مائي في التربة معادلاً لــ 25% من الماء المتاح كي لا يتعرض النبات للإجهاد .

10 = كل واحد نسبة حجيمة (Vol. %) وعلى عمق ترابي من 10 cm يعادل واحد مليمتر من الماء .

(FC) السعة الحقلية و (PW) الماء الميت وحدتهما في المعادلة (VoL. %) (2)  وإذا جرى القياس على أساس النسبة الحجمية (وهو الأسلوب المتبع في قياس السعة الحقلية) فلا يحتاج الأمر إلى تحويل للوحدات . 

 

أما إذا جرى القياس على أساس النسبة الوزنية (وهو الأسلوب المتبع في قياس الماء الميت) ، فلا بد من تحويل نتيجة القياس ، بضرب القيمة الحاصلة من القياس بالكثافة الظاهرية للحصول على قيمة بالنسبة الحجمية .

أما كمية الماء المحتاجة للهيكتار الواحد يمكن حسابها على النحو التالي :

علماً أن :

= كمية الماء الواجب تقديمها للهكتار الواحد لتختزن في منطقة الجذور . وتقدر بالمتر المكعب للهكتار (m3/ha) .  قيمة qI تعني كمية الماء الصافية الواجب تخزينها في منطقة الجذور. 

أما قيمة q الكلية والواجب تقديمها للهكتار الواحد ، فتشمل ، بالإضافة إلى ، مجمل الخسارات المائية.  وهذا ما سنعود إليه لاحقاً .  =10 كل 1mm ماء تعادل 10m3 للهكتار الواحد .

 

مثال – 5

لنفترض أن تربة الحقل المراد رية متجانسة وحتى عمق (120 cm) وأن السعة الحقلية المقيسة لهذه التربة .

وأن الماء الميت المقيس يعادل 4% نسبة وزنية .  وأن النبات المزروع في الحقل هو الفصة . 

والمطلوب حساب الحاجة المائية الصافية لكل رية مقدمة للهكتار الواحد في هذا الحقل .  علماً بأن الكثافة الظاهرية 

 

الحل :

حساب الماء الميت مقدراً بالنسبة الحجمية 

حساب 

d أخذت من الجدول : 17 وتتراوح بالنسبة للفصة (d=60-80 cm) وقد اعتمدنا رقماً وسطياً هو d = 70 cm

حساب

 

المعادلة (12) تمثل قاعدة عامة لحساب كمية الماء الواجب تخزينها في منطقة الجذور في كل رية .  لكن الواقع الحقلي يتطلب وضع تحديدات ، أو ربما تعديلات للمعادلة (12) في بعض الحالات وذلك من منظورين .

نظراً لأن معظم النباتات الزراعية لها فترة نمو محدودة زمنياً.  وهذه الفترة لا تتجاوز في الغالب عدة شهور . 

من هنا فإن ري مزروعات كهذه سوف يقتصر على فترة النمو فقط .  كما أن التعاقب المناخي الفصلي ، وما يعني ذلك من هطولات مطرية في فصول معينة في السنة (قد تكون كافية لسد حاجة النبات) ، وانحباس المطر في فصول أخرى ، أو عدم كفايته لسد حاجة النباتات الزراعية في فصول معينة من السنة لبعض المناطق المناخية . 

 

هذا إضافة إلى أن النمو  الفعلي لمعظم النباتات الزراعية يقتصر على فصول معينة من السنة ، سواء بسبب انخفاض درجة الحرارة ، أو قصر النهار ، أو كلا العاملين معاً . 

كل هذه العوامل تقودنا إلى النتيجة التالية : وهي أن فترة الري الفعلية للنباتات الزراعية سوف تقتصر ، في معظم الحالات ، على شهود معينة من السنة . 

وهذا يعني أن هنالك نقطة بدء ، وبالتالي رية أولى .  وهذه الرية الأولى تتطلب حساباً خاصاً ، ذلك أن واقع رطوبة الحقل للتربة لحظة إجراء الرية الأولى قد يتطابق "وذلك في معظم الحالات" مع المنظور العام المتمثل في المعادلة (12) .

 

أي بقاء رطوبة التربة فوق نقطة الذبول بمنسوب مائي معادل لـــ 25% من الماء المتاح .  من هنا يبدو من الضروري إجراء عملية قياسية لتحديد رطوبة التربة لحظة الرية الأولى .  ويمكن أن يتم هذا القياس بالطرق الحقلية ، أو المخبرية . 

ونتيجة قياس رطوبة الحقل يجب أن تعطى في نهاية المطاف بالنسبة الحجمية (Vol.%).  أما المعادلة التي تمثل الحاجة المائية للرية الأولى فتعطيها العلاقة التالية :

علماً بأن :

= الحاجة المائية للرية الأولى مقدرة بالمليمتر (mm) .

=  رطوبة الحقل لمنطقة الجذور لحظة الرية الأولى مقدرة بالنسبة الحجمية (Vol%) أما الرموز الأخرى فقد وضحت سابقاً .

 

المنظور الثاني :  هو الواقع في الحقل الذي يمكن أن يصادفه المصمم من عدم تجانس داخل العمود الترابي .  ونعني بذلك التباين في آفاق أو أشرطة التربة المتعاقبة داخل العمود الترابي . 

ونعني بذلك التباين في آفاق أو أشرطة التربة المتعاقبة داخل العمود الترابي ، سواء بالنسبة للسعة الحقلية أو الماء الميت ، وبالتالي للماء المتاح ، وعلى وجه التحديد في منطقة الجذور . 

وفي حالات من هذا النوع وهي الغالبة في الواقع الحقلي التطبيقي ، بإمكان المصمم أن يأخذ معدلاً وسطياً للماء المتاح لمختلف أشرطة أو آفاق منطقة الجذور . 

أو أن يجري حساب الماء المتاح للكل أفق أو شريط على حدة وبعدها يتم حساب W كمحصلة لمجمل الأشرطة أو الآفاق ، تبعاً لعمق كل منها وحتى نهاية عمق منطقة الجذور .  والحل الأنسب يتحدد عادة على ضوء المعطيات الرقمية المستخلصة من الحقل والمخبر معاً .

 

أما حساب كمية الماء (W) الواجب تخزينها في منطقة الجذور في كل رية في الحالة التي تتعدد فيها أشرطة أو آفاق منطقة الجذور فتتم على النحو التالي:

علماً أن :

i = تعني الشريط أو الأفق 2, 1، إلى الشريط أو الأفق n=ai عمق الشريط الأول، الشريط الثاني، …. وحتى الشريط  n حيث ينتهي عمق منطقة الجذور d .

= الماء المتاح للشريط الأول، للشريط الثاني … وحتى الشريط   n .

 

مثال – 6

لنفترض أن الحقل المزروع بالفصة والمراد ريه واقع على خط العرض 36° شمال ، وأن موعد الرية الأولى قد تحددت في الأول في الشهر الرابع . 

وأن العمود الترابي متجانس على امتداد منطقة الجذور ، وأن السعة الحقلية لمنطقة الجذور أعطت بالقياس القيمة  وأن قياس رطوبة الحقل في 1.4 أعطى الرطوبة النسبية الوزنية 8%

والمطلوب حساب كمية الماء الواجب تقديمها في الرية الأولى (1.4) . علماً أن 

 

الحل :

حساب 

حساب 

 

مثال – 7

لنفترض أن الحقل المزروع بالفصة (d=70cm) ، الواقع على خط العرض 36°

شمال وأن العمود الترابي لهذا الحقل متعدد الآفاق . وقد أعطت الدراسات الحقلية والمخبرية لهذا الحقل المعطيات التالية :

 

الحل :

باعتماد المادة (15) تحصل على :

 

واستناداً إلى المعطيات السابقة فإن :

 

نعوض الرموز بقيمها فنحصل على :

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق