کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه های تحت فشار موضعی

کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه‌های تحت‌فشار موضعی نوشته‌ی محمداسماعیل کمالی و حسین انصاری اثری تخصصی در حوزه‌ی مهندسی آب و آبیاری است که نشر دانشگاه فردوسی مشهد آن را منتشر کرده است. این کتاب بر چالش کم‌آبی، تنش آبی و ضرورت افزایش بهره‌وری مصرف آب در کشاورزی تمرکز دارد و سامانه‌های آبیاری تحت‌فشار موضعی، به‌ویژه آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی، بابلر و آب‌پاش‌های کوچک را از جنبه‌های مختلف بررسی کرده است. نویسندگان باتکیه‌بر تجربه‌ی پژوهشی و آموزشی خود در مهندسی منابع آب، مبانی طراحی هیدرولیکی، دینامیک حرکت آب در خاک، برنامه‌ریزی آبیاری، مدیریت شوری، تحلیل اقتصادی و هوشمندسازی سامانه‌ها را در قالب یک مجموعه‌ی منسجم گرد آورده‌اند. در این کتاب علاوه‌بر طرح مباحث نظری، به تاریخچه‌ی توسعه‌ی آبیاری قطره‌ای در جهان و ایران، وضعیت اراضی فاریاب، روند گسترش سامانه‌های تحت‌فشار و پیامدهای سیاست‌های توسعه‌ی این سامانه‌ها نیز پرداخته شده است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه های تحت فشار موضعی

کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه‌های تحت‌فشار موضعی اثری است که از همان فصل نخست با طرح مسئله‌ی تنش آبی در ایران و جهان آغاز می‌شود و جایگاه بخش کشاورزی را به‌عنوان بزرگ‌ترین مصرف‌کننده‌ی آب توضیح می‌دهد. محمداسماعیل کمالی و حسین انصاری ابتدا با استفاده از آمار بارش، تبخیر-تعرق و بازده آبیاری در دهه‌های مختلف، تصویر روشنی از وضعیت منابع آب و کارایی آبیاری در ایران ارائه کرده‌اند. سپس تاریخچه‌ی شکل‌گیری و گسترش آبیاری قطره‌ای در جهان، از آزمایش‌های اولیه با لوله‌های سفالی تا توسعه‌ی لوله‌های پلاستیکی و اختراع قطره‌چکان‌ها در آمریکا و اسرائیل، مرور شده است. در ادامه، روند افزایش سطح اراضی آبی جهان، سهم آبیاری قطره‌ای، وضعیت اراضی آبی و باغی ایران و سطح اجرای سامانه‌های تحت‌فشار در کشور با نمودارها و داده‌های آماری تشریح شده است. نویسندگان در همین بخش به مزایا و معایب آبیاری قطره‌ای، ملاحظات طراحی، نگهداری، مدیریت و اقتصاد سامانه‌ها و نیز تجربه‌ی کشورهای درحال‌توسعه در به‌کارگیری سیستم‌های کم‌هزینه برای کشاورزان خرده‌پا پرداخته‌اند. کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه‌های تحت‌فشار موضعی در چند فصل اصلی سازمان یافته است که هریک جنبه‌ای از این سامانه‌ها را پوشش می‌دهد. فصل‌های ابتدایی به ضرورت استفاده از سامانه‌های تحت‌فشار موضعی، اصول کلی آبیاری قطره‌ای، مزایا و محدودیت‌ها، و معرفی اجزای سیستم مانند قطره‌چکان‌ها، شبکه‌ی توزیع آب، ایستگاه کنترل مرکزی، فیلترها و انواع سیستم‌ها (قطره‌ای سطحی، زیرسطحی، بابلر و آب‌پاش‌های کوچک) اختصاص دارد. فصل دینامیک حرکت آب در خاک، رژیم رطوبتی ویژه‌ی آبیاری با تناوب بالا، مفاهیم رطوبت جرمی و حجمی، پتانسیل آب خاک، منحنی مشخصه‌ی رطوبتی و مدل‌های بروکس-کوری و ونگنوختن را توضیح داده است و روش‌های اندازه‌گیری رطوبت خاک مانند روش وزنی و نوترون‌متر را معرفی می‌کند. در فصل‌های بعدی، مباحثی مانند شوری و سدیمی‌شدن، آب‌شویی، تأثیر روش آبیاری بر توزیع شوری، اصول طراحی هیدرولیکی، برنامه‌ریزی آبیاری، تحلیل اقتصادی عمق بهینه‌ی آبیاری، هزینه‌های سرمایه‌گذاری و نگهداری، و درنهایت هوشمندسازی و کنترل خودکار سامانه‌ها (نظریه‌ی کنترل، روش‌های مبتنی‌بر رطوبت خاک و وضعیت آب در گیاه، حسگرها، شیرهای برقی و کنترل‌کننده‌ها) مطرح شده است. ساختار کتاب شامل فصل‌های متعدد با زیربخش‌های ریز و مثال‌ها و نمودارهای تحلیلی است که آن کتاب را به یک منبع آموزشی و تحلیلی برای درک عمیق طراحی و مدیریت سامانه‌های آبیاری موضعی تبدیل کرده است.

خلاصه کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه های تحت فشار موضعی

در این کتاب، مسئله‌ی اصلی از تنش آبی و محدودیت منابع آب آغاز می‌شود و سپس به این پرسش پرداخته شده است که سامانه‌های تحت‌فشار موضعی چگونه می‌توانند بهره‌وری مصرف آب را در کشاورزی افزایش دهند. نویسندگان ابتدا نشان داده‌اند که میانگین بارش ایران کمتر از یک‌سوم میانگین جهانی است و درحالی‌که تبخیر-تعرق پتانسیل روندی افزایشی داشته، بازده کل آبیاری در کشور با وجود بهبود، همچنان فاصله‌ای با مقادیر مطلوب دارد. بر این اساس، توسعه‌ی آبیاری تحت‌فشار موضعی به‌عنوان یکی از راهکارهای اصلی افزایش بازده آبیاری معرفی شده است. کتاب سپس آبیاری موضعی (قطره‌ای) را تعریف می‌کند، انواع قطره‌چکان‌ها و خروجی‌های نقطه‌ای و خطی را توضیح می‌دهد و تفاوت سامانه‌های قطره‌ای سطحی، زیرسطحی، بابلر و آب‌پاش‌های کوچک را از نظر دبی، الگوی خیس‌شدگی، نیاز به فیلتراسیون، حساسیت به باد و تبخیر و تناسب با انواع محصولات بیان کرده است. بخش مهمی از کتاب به تحلیل مزایا و معایب آبیاری قطره‌ای اختصاص دارد. از جمله مزایا، افزایش کارایی مصرف آب، بهبود کیفیت و کمیت محصول، کاهش تلفات نفوذ عمقی، امکان استفاده‌ی بهتر از آب‌های شور، کودآبیاری و تزریق مواد شیمیایی، کاهش نیاز به نیروی کار و انرژی و کاهش رشد علف‌های هرز مطرح شده است. در مقابل، چالش‌هایی مانند گرفتگی قطره‌چکان‌ها، نیاز به نگهداری مستمر، تجمع نمک در نزدیکی پیاز رطوبتی، توسعه‌ی محدود ریشه، هزینه‌ی اولیه‌ی بالا و محدودیت تناوب زراعی در سامانه‌های زیرسطحی بررسی شده است. کتاب سپس وارد مباحث فنی‌تر می‌شود: دینامیک حرکت آب در خاک در شرایط آبیاری با تناوب بالا، مفهوم رژیم رطوبتی خاص آبیاری قطره‌ای، تعریف رطوبت جرمی و حجمی، پتانسیل آب خاک و اجزای آن، منحنی مشخصه‌ی رطوبتی و مدل‌های ریاضی توصیف‌کننده‌ی رابطه‌ی رطوبت-مکش. در ادامه، روش‌های اندازه‌گیری رطوبت خاک و پتانسیل ماتریک، اصول طراحی هیدرولیکی شبکه‌ی لوله‌ها، انتخاب قطره‌چکان و کنترل یکنواختی توزیع، برنامه‌ریزی آبیاری بر پایه‌ی بیلان آب و تبخیر-تعرق، مدیریت شوری و آب‌شویی، و تحلیل اقتصادی عمق بهینه‌ی آبیاری و هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری تشریح شده است. در فصل پایانی، هوشمندسازی و کنترل خودکار سامانه‌ها با تکیه‌بر نظریه‌ی کنترل، حسگرهای رطوبت خاک و وضعیت آب در گیاه، شیرهای برقی و کنترل‌کننده‌ها معرفی شده تا پیوند میان طراحی هیدرولیکی، مدیریت مزرعه و فناوری نوین تکمیل شود.

چرا باید کتاب طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه های تحت فشار موضعی را بخوانیم؟

این کتاب برای کسانی که به‌دنبال درک عمیق و نظام‌مند از سامانه‌های آبیاری تحت‌فشار موضعی هستند، یک مسیر گام‌به‌گام از مسئله‌ی تنش آبی تا طراحی، بهره‌برداری و هوشمندسازی سامانه ارائه کرده است. ویژگی مهم آن، ترکیب سه لایه‌ی «منابع آب و سیاست توسعه»، «فیزیک و هیدرولیک سامانه» و «اقتصاد و مدیریت مزرعه» در یک متن واحد است؛ به‌طوری‌که خواننده فقط با فرمول‌های طراحی روبه‌رو نمی‌شود، بلکه پیامدهای اقتصادی و محیط‌زیستی انتخاب هر الگوی آبیاری را نیز می‌بیند. در این کتاب، مزایا و محدودیت‌های آبیاری قطره‌ای به‌صورت یک‌سویه و تبلیغاتی طرح نشده و در کنار ظرفیت بالای این سامانه‌ها برای افزایش بازده آبیاری، مسائلی مانند گرفتگی، هزینه‌ی اولیه، مدیریت شوری و خطر افزایش مصرف آب در مقیاس حوضه نیز توضیح داده شده است. خواندن طراحی و مدیریت مصرف آب در سامانه‌های تحت‌فشار موضعی برای کسانی که با مفاهیم پایه‌ی خاک و آب آشنا هستند، امکان می‌دهد که از سطح کلیات به سطح تصمیم‌گیری فنی برسند؛ یعنی بتوانند نوع سامانه‌ی مناسب برای محصول و مزرعه‌ی مشخص را انتخاب کنند، اجزای اصلی سیستم (پمپ، فیلتر، لوله‌ها، قطره‌چکان‌ها، شیرها) را بشناسند، مفهوم یکنواختی توزیع و بازده کاربرد آب را در طراحی لحاظ کنند و اثر شوری، بافت خاک و الگوی کشت را در برنامه‌ریزی آبیاری در نظر بگیرند. از سوی دیگر، بخش‌های مربوط به دینامیک حرکت آب در خاک، منحنی مشخصه‌ی رطوبتی و مدل‌های بروکس-کوری و ونگنوختن، برای دانشجویان و پژوهشگران فرصتی فراهم کرده است تا پیوند بین نظریه و کاربرد را در زمینه‌ی آبیاری موضعی ببینند. فصل هوشمندسازی و کنترل خودکار نیز نشان می‌دهد که چگونه می‌توان سامانه‌های قطره‌ای را از یک سیستم صرفاً مکانیکی به یک زیرساخت کنترلی مبتنی‌بر حسگر و کنترل‌کننده تبدیل کرد و مدیریت آب را دقیق‌تر انجام داد.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

خواندن این کتاب به دانشجویان و پژوهشگران رشته‌های مهندسی آب، آبیاری و زهکشی، مهندسی کشاورزی و عمران آب پیشنهاد می‌شود. همچنین به کارشناسان و مشاوران طرح‌های آبیاری، مدیران پروژه‌های توسعه‌ی سامانه‌های تحت‌فشار، و بهره‌برداران و مدیران مزرعه‌ای که با آبیاری قطره‌ای، بابلر یا آب‌پاش‌های کوچک سروکار دارند توصیه می‌شود. برای کسانی که در حوزه‌ی سیاست‌گذاری و برنامه‌ریزی منابع آب و کشاورزی فعالیت می‌کنند و به‌دنبال ارزیابی فنی و اقتصادی توسعه‌ی روش‌های نوین آبیاری هستند نیز این کتاب می‌تواند منبعی تحلیلی و مستند باشد.