سرویس ترجمه انجمن لوله و اتصالات پی وی سی:در بخش اول این مقاله علاوه بر چکیده و مقدمه، مباحث مرتبط مورد بررسی قرار گرفت. اکنون بخش دوم و پایانی این مطلب را در ادامه مشاهده می کنید.

 

سیستم توزیع آب با لوله های  pvc

با  تغییر کانال های اصلی و فرعی مربوط به کانال باز به لوله های مدفون، هدر رفت آب در انتقال تقریبا به صفر کاهش می یابد. اگر اتصالات لوله به درستی آب بند شده باشند، هیچ گونه تلفاتی وجود نخواهد داشت و بازدهی انتقال 100 درصد خواهد بود.با از بین بردن l و L از معادله 9 ، رابطه به صورت زیر در می آید :

 

برای مثال اگر مقدار Wgi برابر با 2 متر باشد و WT برای کل منطقه برابر است با :

 

 

که این مقدار حدود 138600 متر مکعب در سال کمتر از سیستم توزیع کانال باز است. این بدان معناست که با استفاده از خطوط لوله  PVC، زمان عملیات پمپ به 1540 ساعت در سال کاهش پیدا خواهد کرد. در مورد صرفه جویی در مصرف آب، اتلاف آب انتقالی ۲۷.۵ درصد از نیاز آب میدانی در نظر گرفته می شود. با این مقدار آب، اضافی 16.5 فدان از زمین می تواند آبیاری شود.

 

سیستم توزیع آب با استفاده از خطوط لوله از لحاظ اقتصادی:

اگر تاثیرجایگزینی کانال های باز در کل آبخیز و سیاست مدیریت آب در وادی بررسی شود،تحلیل اقتصادی این جایگزینی (سیستم های توزیع آب باز با خطوط لوله) بسیار پیچیده است.این بیانیه به طور خلاصه توضیح داده شده و به شرح زیر قابل توجیه است. همانطور که نشان داده شد، با معرفی لوله های PVC مقدار زیادی آب ذخیره خواهد شد و چندین سیاست آب برای انتخاب وجود خواهد داشت.

 

1. کاهش زمان عملیات پمپ و حفظ آب آبخیز
2.  عملیات پمپ را برای همان مدت زمان مشابه در سیستم توزیع باز، حفظ کنید و از آب ذخیره شده برای گسترش منطقه آبیاری استفاده کنید.
3. هر گونه اقدام بین خط مشی های 1 و2 را انجام دهید به عنوان مثال زمین را به طور جزئی گسترش دهید و بخشی از آب را حفظ کنید.

 

تحلیل اقتصادی سیاست 1  موردی ساده نیست. در حالی که ارزیابی صرفه جویی در هزینه ناشی از کاهش زمان عملیات پمپ کاری آسان است.ارزیابی مقدار آب صرفه جویی شده در ابخیز با توجه به  بسیاری از عوامل فنی، اقتصادی و اجتماعی بسیار پیچیده است.

 

به عنوان مثال آب صرفه جویی شده چگونه بر سطح آب در آبخیز تاثیر میگذارد، چه مدت درآبخیز باقی می ماند قبل از اینکه پمپ شود و این که چگونه مقدار محصول کشاورزی بین زمان حال و زمانی که آب صرفه جویی شده پمپ می شود، تغییر می کند.

 

 پاسخ این سوالات در یک کشور ی که در آن کنترل بر انتزاع آب های زیرزمینی و سیاست های خاص در نرخ سالانه پمپاژ وجود دارد،غیر ممکن نیست. با این وجود، در منطقه پروژه، این وضعیت هنوز دور از دسترس است، بنابراین تجزیه و تحلیل اقتصادی تحت سیاست اول در بالا در اینجا مورد توجه قرار نمی گیرد.

 

امکان سنجی اقتصادی طرح تحت سیاست دوم به نوعی ساده است.امکان سنجی طرح ممکن است بر مبنای نسبت هزینه به سود برای هر دو، کانال باز و سیستم توزیع لوله های دفن شده باشد. مثال زیر از ناحیه پروژه تجزیه و تحلیل تحت سیاست دوم آب را نشان می دهد.

 

 مورد A

1. فرض کنید که نیاز آب خالص W_n در 1 متر باشد
2. یک چاه با تخلیه 25 لیتر بر ثانیه تنها منبع آبیاری باشد
3. شبکه های توزیع آب اصلی و فرعی کانالهای باز باشد
4. سود خالص سالیانه از کشاورزی که براساس یک مطالعه جداگانه تخمین زده شده است برابر با 500 دلار بر FD است (به استثنای هزینه ی آب)

جزئیات هزینه:

1-سطح زمین:

 

2-هزینه ساخت کانال های زمینی با ظرفیت 25 لیتر بر ثانیه

طول کل کانال ها:2390 متر

هزینه ساخت:2390 × 4$ m^-1 = 9560$

هزینه تعمیرسالانه کانال: 2390m ×0.15$ m^1-= 359$

3-حفاری یک چاه و نصب پمپ و موتور:

275$ m^-1×160+20000$ =64000$

4- عملیات ونگهداری سالانه پمپ: معادله 9 و 10 به کار برده شد. نتایج W_T 642400 مترمکعب در سال بود که نیاز به عملیات پمپ برای 7140 ساعت در سال دارد. برای موتور با 32 اسب بخار، این مدت از عملیات نیاز به مقدار دیزل تخمین زده شده برابر با 50760 لیتر دارد.

هزینه سوخت: 50760×0.083$ l^1- =4214 $ در سال( برای قطعات یدکی و روغن موتور 20 درصد اضافه شد)

هزینه سالانه عملیات و نگهداری پمپ:1.20×$4212=5057$ در سال

-هزینه ساخت کانال های زمینی با ظرفیت 25 لیتر بر ثانیه
طول کل کانال ها:2390 متر
هزینه ساخت:2390 × 4$ m-1 = 9560$
هزینه تعمیرسالانه کانال: 2390m ×0.15$ m1-= 359$
3-حفاری یک چاه و نصب پمپ و موتور:
275$ m-1×160+20000$ =64000$
4- عملیات ونگهداری سالانه پمپ: معادله 9 و 10 به کار برده شد. نتایج WT 642400 مترمکعب در سال بود که نیاز به عملیات پمپ برای 7140 ساعت در سال دارد. برای موتور با 32 اسب بخار، این مدت از عملیات نیاز به مقدار دیزل تخمین زده شده برابر با 50760 لیتر دارد.
هزینه سوخت: 50760×0.083$ l1- =4214 $ در سال( برای قطعات یدکی و روغن موتور 20 درصد اضافه شد)
هزینه سالانه عملیات و نگهداری پمپ:1.20×$4212=5057$ در سال

5- ارزش فعلی: ارزش تنزیلی سود و هزینه براساس یک دوره پروژه 30 ساله بود. داده های واقعی موجود در یمن نشان می دهد که به طور میانگین چرخه عمر اقتصادی یک چاه لوله حدودا 30 سال است. در این نرخ تنزیلی، هزینه جایگزینی پمپ هر ده سال مورد توجه قرار گرفت. نتیجه آنالیز به شرح زیر است:
 

 

مورد B

1-یک چاه با تخلیه 25 لیتر بر ثانیه همان مقدار آب را برای سیستم باز تحویل می دهد به کار گرفته شد که برابر با 642400 متر مکعب در سال است( یعنی افزایش در منطقه کشت شده)

 

2-شبکه های توزیع آب اصلی و فرعی لوله های  PVC مدفون هستند.

1. لوله های اصلی و فرعی به ترتیب دارای قطر  200 mm(8  in) و 150 mm(6in) هستند
2. منطقه کشت می تواند به شرح زیر باشد:

برای 60FD آب مورد نیاز سالانه برابر با

 مقدار 642400 متر مکعب در سال از آب باید میزان 76.5FD  را آبیاری کند.

 

یک افزایش در منطقه تحت آبیاری حدود 16.5 FD یا 27.5 درصد.

1. سود کشاورزی سالانه 500$ در هر فدان (به استثنای هزینه آب) باقی مانده است.

جزئیات هزینه:

1. سطح زمین، همان اندازه مانند قبل:
2. FD ×150$FD^1-=11475$

2- هزینه کامل لوله های  PVC:

لوله اصلی: 500m×16$=8000$

لوله فرعی: 1890m×11$=20790$

کل هزینه مربوط به خطوط لوله=28790$

3-هزینه نگهداری خط لوله سالانه : ناچیز

4-حفاری چاه و نصب پمپ ها:

275$ m^1-×160+20000$=64000$

5-تعمیر و نگهداری و عملیات سالانه پمپ:

زمان عملیات سالانه: 642400/(0.025×3600)=7140 ساعت

6-هزینه تعمیر و عملیات پمپ (O&M) بدون تغییر باقی ماند: 5057$

7-ارزش فعلی: دوره تنزیل بیش از 30 سال است:

 

 

مورد c

اگر فرض شود که گسترش منطقه آبیاری مجاز نباشد،زمان عملیات پمپ به دلیل استفاده از خطوط لوله کاهش می یابد از 7140 ساعت در سال به 5600 ساعت در سال و 138400متر مکعب در سال صرفه جویی می شود. حتی بدون ارزش گذاری در صرفه جویی آب و بدون در نظر گرفتن مزایای غیر مستقیم خطوط لوله ، سیستم توزیع آخری به نظر می رسد که به اندازه سیستم آب باز به صرفه باشد. معیار های اقتصادی مورد اخر به شرح زیر است:

 

 

نتایج سه مورد آنالیز شده و به صورت جدول زیر ارائه می گردد:

 

 

طراحی بهینه خطوط لوله

در ابتدا یک سیستم بسته از خطوط لوله برای توزیع آب در مزرعه در نظر گرفته شد. سیستم بسته در اینجا اشاره به سیستمی دارد که در آن لوله های اصلی و فرعی به صورت هیدرولیکی متصل شده اند.

 

 این سیستم با انتخاب مجموعه ای از قطر لوله ای که حداقل هزینه 1 متر مکعب آب را تامین می کند، بهینه شده است. این هزینه شامل هزینه جایگزینی لوله ها، دستگاه های پمپ و عملیات و نگهداری کل سیستم است. ابتدا قطر لوله اصلی در نظر گرفته شد و هزینه آب چندین بار محاسبه شد. این سیستم که حداقل هزینه آب را داد، لوله هایی با قطر 200  mm برای لوله اصلی و 150mm برای لوله فرعی است.

 

خیلی زود درک شد که سیستم بسته لوله نیاز به فشار هیدرولیکی بالایی برای کار داد و این بدان معناست که پمپ گران قیمت و در نتیجه هزینه عملیاتی و نگهداری بالاست. سیستم لوله بسته برای کار دشوار است و نیاز به دریچه های تنظیم هوا- فشار و شیر های کنترل تخلیه دارد.

 

بسیاری از اگرها وجود دارد که سیستم را برای شرایط یمن نامناسب می کند.چه اتفاقی می افتد اگر که یک کشاورز به طور ناگهانی یک دریچه را ببندد؟اگر یک کشاورز در روز آبیاری به هر دلیلی تصمیم بگیرد که آبیاری را انجام ندهد؟ احتمال وقوع ضربه قوچ برای سیستم بسیار بالا و قابل قبول بود. بنابراین یک روش جایگزین مورد جستجو قرار گرفت.

 

 این سیستم که برای این طرح انتخاب شد یک سیستم نیمه بسته است، قطر لوله های اصلی و فرعی به ترتیب 200 و 150mm نگهداشته شدند. اما ارتباط آنها از طریق جعبه تقسیم است و یک جعبه برای دو کشاورز استفاده می شود. با پذیرش  این سیستم و سطح زمین مناسب، فشار موتور و پمپ تقریبا از 25 متر به کمتر از 4 متر با حذف ضربه قوچ کاهش یافت. سخت دیوارهای بافل در داخل جعبه های تقسیم مسئله توزیع آب به طور مساوی بین دو کشاورز همسایه را حل می کند.( هر مزرعه 12.5 لیتر بر ثانیه) و هر بخش فرعی را به بخش های مختلف در جعبه تقسیم متصل می کند.

 

 سطوح کاهشی دیوارهای بافل که بخش ها را ازهم جدا میکند، بعد از در نظر گرفتن فشار هیدرولیکی در هر هیدرانت تنظیم می شود. برای اطمینان از اینکه هر هیدرانت مقدار یکسان آب با فشار یکسان را دریافت می کنند، گاهی اوقات بعضی از رایزرها باید از دو لوله  با دو قطر مختلف و طول متفاوت ساخته شود و با این حال، برای اجرای اسان ، قطر فرعی ها باید بدون تغییر 150mm نگه داشته شود.( شکل زیر نمودار شماتیک جعبه ها را نشان می دهد)

 

 

 نتیجه:
1-  مثال ارائه شده نشان می دهد که استفاده از خطوط لوله در آبیاری از لحاظ اقتصادی امکان پذیر است وقتی که کشاورزان تصمیم به کاهش زمان عملیات پمپ و یا  بدون تغییر نگه داشتن زمان عملیات را داشته باشند.

2-  مقدار آب که می توان با معرفی خطوط لوله صرفه جویی کرد حدود 27.5 درصد در مطالعات موردی است و بالغ بر 138400 متر مکعب در سال از یک مزرعه 60 فدان خواهد بود.

پیشنهادات:
1-  همانطور که در اینجا نشان داده شده است و با توجه به نمونه های میدانی، استفاده از  لوله های  pvc  مدفون در آبیاری از لحاظ اقتصادی امکان پذیر است و فعالیت های کشاورزان را به طور چشمگیری بهبود می بخشد.بنابراین مسئولین آب و کشاورزی در کشور باید کشاورزان را به استفاده از لوله ها برای آبیاری با ارائه وام ها برای خرید لوله ها وارائه مشاوره فنی برای نصب تشویق کنند. 

2-  پس از اتمام هر بلوک از مزارع، کشاورزان باید توسط متخصصان توسعه کشاورزی برای استفاده از روش های نوین آبیاری ترغیب شوند مانند استفاده از سیستم های آبیاری قطره ای و بارانی. در هندسه پیشنهاد شده مزارع و سیستم خطوط لوله، هر کشاورز می تواند سیستم آبیاری قطره ای و یا بارانی را با اتصال یک پمپ کوچک به هیدرانت ها در زمینش بدون هیچ گونه تاثیر برکشاورزان مجاور معرفی کند.