أساسيات الهندسة الزراعية PDF
Document Details
Uploaded by EloquentLandArt
Faculty of Agriculture
د/ هيثم سامي, أ.د/ يسري بيومي, أ.د/ جمال منصور
Tags
Summary
This document provides an overview of agricultural engineering, including topics like irrigation design, agricultural structures, and integrated control systems. It emphasizes different aspects of water management in agriculture and provides a foundational understanding of the complex factors involved in optimizing agricultural production.
Full Transcript
اساسيات الهندسة الزراعية د /هيثم سامي أ.د /يسري بيومي أ.د /جمال منصور مدرس الهندسة الزراعية أستاذ م الهندسة الزراعية أستاذ الهندسة الزراعية موضوعا...
اساسيات الهندسة الزراعية د /هيثم سامي أ.د /يسري بيومي أ.د /جمال منصور مدرس الهندسة الزراعية أستاذ م الهندسة الزراعية أستاذ الهندسة الزراعية موضوعات المقرر الرئيسية-: يحتوى المقرر على خمس أبواب رئيسية هى كما يلى -: الهندسة الزراعية -1هندسة الري -2المنشأت الزراعية -3هندسة تصنيع -4المساحة الزراعية -5القوى واالالت الحقلي والتحكم البيئى وهندسة حيوية الزراعية ق ٍ َ ل ع َ ْ ن م ِ َ ان س َ ْ ن اْل ِ ْ قَ َ ل َ خ ﴾ 1﴿ ق َ َ ل خَ ي ذِ َّ ل ا َ ك بر م س ْ َ ِ ِ َِ ا ب ْ أر ْ اق علَّ َم ﴿ْ ﴾2اق َرأْ َو َربُّ َك ْاْل َ ْك َر ُم ﴿ ﴾3الَّ ِذي َ علَّ َم ِبا ْلقَلَ ِم ﴿َ ﴾4 ان َما لَ ْم يَ ْعلَ ْم ﴿﴾5 س َاْل ْن َ ِْ ISO 14 A- ما هو المقصود بالهندسة الزراعية ويقصد بالهندسة الزراعية تطبيق المفاهيم والمعايير واألساليب الهندسية المختلفة (كلية هندسة متخصصة لخدمة الزراعة) فمثآل ميكنة زراعية ..... ميكانيكيا ،مباني زراعية .....هندسة مدنية ،ري ومساحة ......اشغال عامة، وتحكم بيئي .....تبريد وتكيف ،كهربائية ريف ....كهرباء وذلك بهدف-: خدمة اإلنتاج الزراعي بشقيه الحيواني والنباتي بشكل عام واالستفادة من هذه التطبيقات في -: -1رفع كفاءة اإلنتاج الزراعي وزيادته كمآ ونوعآ -2تخفيض التكاليف والمخاطر (فنية او اقتصادية) -3زيادة جودة المنتج الزراعي بما ينعكس ايجابيآ على الجدوى االقتصادية لإلنتاج الزراعى ككل. الميكنة الزراعية مجاالت التقليدية للهندسة الزراعية هندسة الري الهندسة الحيوية الحقلي هندسة تصنيع هندسة المنشأت المنتجات والتحكم البيئي الزراعية هندسة القوي المجاالت التخصصية واالالت الزراعية لمرحلة البكالوريوس هندسة زراعية هندسة النظم هندسة الري الحيوية والتحكم المزرعي البيئي هندسة الري المزرعي متطلبات دراسة هندسة الري والصرف الزراعي هندسة الري الحقلي االحتياجات المساحة الزراعية نظم الري الحقلي المائية للمحاصيل هندسة الري والصرف الزراعي الري هو الطريقة المناسبة التى تضمن توصيل المياه التى يحتاجها النبات فى الوقت المناسب دون زيادة تؤدي الى اختناق الجذور او نقصان يؤدي الى اجهد للنبات علم الري -: العلم الذي يبحث في تخطيط وتصميم نظم إضافة المياه للحقل بحيث تكون ذات كفاءة عالية واقتصادية ومناسبة للظروف الطبيعية والبيئة شامآل مصادر المياه ،كيفية استخدامها ،أنشاء السدود والخزانات والقنوات ،ترع توزيع (نظم الري) توصيل هذه المياه الى النباتات داخل الحقول الدورة المائية فى الطبيعة تكوين السحاب سحاب ممطر بخر سقوط األمطار البحيرات تخلل التربة التربة طبقة الزلط تسرب المحيطات التسرب العميق اجمالى الموارد المائية فى مصر المياه الجوفية مياه الصرف مياه النيل 3مليار م 3فى العام 12.3مليار م 3فى العام 55.5مليار م 3فى العام 1.3مليار م 3فى العام اجمالى اثنين سبعون مليار م 3فى العام االمطار تكفى لرى 7مليون فدان بمقنن متوسط سنوى عشرة آالف م 3للفدان فى السنة 10 اْلمطار فى جمهورية مصر العربية يبلغ ارتفاع االمطار الساقطة فى المنطقة ما بين حدود السودان ومصر حوالي 50 - 25ملليمتر فى السنة يزداد المطر الساقط تدريجيا كلما اقتربنا من شاطئ البحر اْلبيض المتوسط فيبلغ اقصاه 250 - 200ملليمتر فى العام بمعني ان متوسط االمطار على مصر كلها سنويآ حوالى 150مم ( 1.5 – 1.3مليارم)3 مزايا الرى باْلمطار ال يحتاج لتسوية سطح اْلرض. ❑ ال يحتاج الى انشاء قنوات ومجارى مائية. ❑ ❑ يؤدى سقوط اْلمطار على أوراق المحاصيل والنباتات الى تنظيفها مما يحسن من كفاءة العمليات الحيوية بالنبات. ملحوظة بهذه الطريقة تنتج الدول المصدرة للقمح (امريكا وروسيا اوكرانيا واستراليا) انتاجها الوفير منه بأقل مجهود في عملية الري ( اكثر العمليات اجهادآ اثناء الزراعة واالنتاج) مجاري توصيل مياه الري من النهر إلى األراضي الزراعية بمصر المساقي (المراوي ترع التوزيع الجنابيات الترع الفرعية الترع الرئيسية الرياحات تعتبر اصغر تعتبر اصغر وهي ترعة تسير تأخذ الترع تشبه الرياح في أكبر أنواع الترع. أنواع الترع والتي الترع العمومية محاذية للترع الفرعية مياهها وظيفتها حيث أنها في الوجه البحري يتم منها الري والتي تشرف الرئيسية أو من أمام قناطر ضمن قنوات تأخذ مياهها من المباشر لألرض عليها وزارة الفرعية وتأخذ الحجز على الترع التوصيل.تأخذ أمام القناطر ويقوم األهالي الري وتقوم مياهها من أمام الرئيسية وتمر في مياهها من الرياح الكبرى على النيل بصيانتها بصيانتها وتتواجد قناطر الحجز أعلى كنتوراتها أو من النيل (قناطر الدلتا) وال وتطهيرها هذه الترع على وتغذي الجنابية وعادة ما تكون مباشرة لتوصيلها تستخدم في الري مسافات من : 2 ترع التوزيع على المسافة بينهما إلى ترع اصغر المباشر ولكن 3كيلو متر، طول المنطقة 15 – 10كيلو منها حجما وال يتم وظيفتها نقل المياه ويسمح بالري المجاورة للترع متر وال يتم منها منها الري مباشرة إلى ترع اصغر المباشر منها الرئيسية عند الري مباشرة منها في الحجم. بواسطة فتحات استحالة عمل على شكل فتحات ري منها مواسير تحت بجانب حماية الجسر توصل المنطقة الزراعية المياه إلى مساقي المجاورة للترع األهالي الرئيسية من الرشح الجانبي القادم من هذه الترع. 13 نظم وأساليب الري المزرعي * الري السطحي الري الضغطي الرى الدقيق /بالتنقيط الري الفقعي -الري الري بالشرائح الري بالرش Micro/Drip الري الضبابى Irrigation الرزازي الري بالتنقيط الري باالحواض الري المحوري ذو الحركة الجانبية السطحي الري بالخطوط الري بالرش الري بالتنقيط التحت الرش المتحرك سطحي الرزازي الرى السطحى ويتم ري الحقل وتحريك المياه عن طريق السريان بالجاذبية اْلرضية وفيه يكون الحقل اما مغمور كليا بالمياه كما فى حالة الرى باْلحواض أو جزئيا بحيث يتم توصيل المياه الى قنوات صغيرة كما فى حالة الرى بالخطوط أو شرائح من اْلرض كما فى حالة الرى بالشرائح العوامل التي تؤثر على اختيار طريقة الري السطحي نوع المحاصيل المنزرعة طبوغرافية المنطقة نوع التربة شكل الحقل االيدي العاملة الرى باْلحواض هو أبسط طرق الرى السطحى-: -1تقسم اْلرض الى مساحات مستطيلة الشكل كل منها ذو سطح أفقى تماما -2يتم احاطة كل حوض ببتن (حاجز ترابي) لتحكم فى كمية المياه المضافة لكل حوض اتجاه سريان المياه بالقناه حاجز بتن حاجز بتن بتن بتن الرى بالشرائح فى طريقة الرى بالشرائح تقسم اْلرض الى مستطيالت عرضها 15 – 5متر وبطول 200 – 100متر بواسطة حواجز مستقيمة (بتون) وغالبا ما تكون افقية فى اتجاه العرض وذات انحدار مناسب فى االتجاه الطولى للشريحة وتحتاج االرض في هذه الحالة ضرورة اجراء تسوية دقيقة لسطح التربة ويوصي باستخدام التسوية بتقنية اشعة الليزر لضمان دقة التسوية ومناسبة انحدار التربة لمثل حالة الري بالشرائح محصول الذرة بالشرائحmp4. مميزات وعيوب الري بالشرائح المميزات -1تضمن وصول قطاع التربة إلى سعته الحقلية. -2يمكن الوصول إلى كفاءة معقولة بالتصميم الجيد. -3تكاليف العمالة بها قليلة. -4تقل فيها مصاريف الصيانة والتشغيل بمجرد إعداد اْلرض. -5ال يوجد فقد للمياه بالتسرب العميق كما في الري باالحواض. -6يمكن إجراء عملية الغسيل بكل سهولة.ري الشرائح mp4. الرى بالخطوط فيها تخطيط اْلرض بقنوات صغيرة القطاع وبطول اْلرض فى اتجاه انحدارها حيث تدخل المياه فى هذه القنوات بطولها حتى نهايتها وتصل المياه الى المسافة بين الخطوط عرضيآ عن طريق الرشح مميزات طريقة الرى بالخطوط تقليل الفقد بالبخر ❑ ال يحتاج الى تسوية دقيقة لألرض ❑ يمكن استخدامها فى رى أراضى ذات انحدارات مختلفة ❑ تتناسب مع العديد من المحاصيل ذات الجذور الوتدية ❑ عيوب طريقة الرى بالخطوط ال تضمن توزيع منتظم لمياه الرى فى منطقة الجذور ❑ تحتاج الى عناية أكثر من طرق الرى السطحى اْلخرى ❑ تحتاج الى صيانة وتقويم الخطوط بشكل دوري ❑ تستخدم عندما يكون مصدر المياه متوفر بكثرة ❑ يعيق استخدام الميكنة الزراعية (حركة اآلالت لخدمة المحصول) \الري بالخطوطmp4. ❑ المعادلة العامة لحساب التصرف الي نظام ري سطحي QxT=AxD حيث ان-: = Qتصرف نظام الري (حجم /زمن) عادة م/3س او م / 3يوم لتر/س = Tزمن الري (نفس زمن التصرف) = Aالمساحة المروية (اي وحدة مساحة مربعة) = Dعمق مياه الري المطلوب اضافتها (وحدة طول) 22 الري الضغطي باستخدام المضخات الرى الدقيق /بالتنقيط الري الفقعي -الري الري بالرش Micro/Drip الري الضبابى Irrigation الرزازي الري بالتنقيط الري المحوري ذو الحركة الجانبية السطحي الري بالرش الري بالتنقيط التحت الرش المتحرك سطحي الرزازي الرى بالرش هو نظام من أنظمة للري يحقق توصيل االحتياجات المائية للنباتات ويستخدم فيه ❑ الضغط لتوصيل المياه الى سطح األرض على هيئة رذاذ ينثر فى الجو ليتساقط على األرض معطيا إياها كمية الرطوبة المناسبة. يتناسب مع األراضى: ❑ ذات معدالت الرشح العالية (األراضى الرملية والمتوسطة) ذات الظروف الطبوغرافية المختلفة مناسب لمختلف أنواع المحاصيل ❑ مكونات شبكة الرى بالرش حامل الرشاشات الرشاشات مواسير فرعية الطلمبة مواسير رئيسية مصدر المياه الرشاش الثابت الرشاش الدوار مكونات شبكة الري بالرش الرشاش شبكة المواسير وحدة التحكم مصدر مياه الري سمادة عداد ضغط مرشحات محابس منظمات ضغط عداد مياه الخطوط الرئيسية الخطوط الفرعية خطوط الرشاشات دوارة الثابتة الري بالرش نظم او طرق الري بالرش نظم الرى بالرش نظم الرى بالرش النظام الثابت المتحركة والمتنقل نظام الري بالرش الري بالرش ذو الري بالرش الري بالرش ذو الرى المحورى الري بالرش الثابت المتحرك الحركة الجانبية المجرور على عجل النقل اليدوي انظمة الري بالرش مميزات نظام الرى بالرش يمكن استخدامه فى اْلراضى ذات الطبوغرافية غير المنتظمة واالنحدارات الشديدة دون ❑ الحاجة لعمليات تسوية ❑ ال يسبب جرف (نحر) للتربة فى حالة اْلراضى شديدة االنحدار ال يسبب فقد فى العناصر السمادية بالتربة ❑ يمكن استخدامه فى اْلراضى عالية النفاذية كاْلراضى الرملية ❑ سهولة ودقة التحكم فى مياه الرى وقياس التصرفات ❑ توفير فى مساحة اْلرض المنزرعة ( %20 – 10من مساحة اْلرض) لعدم الحاجة الى ❑ استخدام مساقى وبتون كفاءة عالية تصل الى %70فى استخدام المياه (يوفر ما يقرب من %30من مياه ❑ الرى بالمقارنة بطرق الرى السطحى) التوفير فى اْليدى العاملة ❑ عيوب نظام الرى بالرش ارتفاع تكاليف الثابتة وتكاليف التشغيل ❑ ❑ يحتاج الى خبرة فنية ودقة فى عمليات التشغيل والصيانة يفقد جزء من مياه الرى عن طريق البخر ❑ يسهل اصابة بعض النباتات باْلمراض الفطرية نتيجة الرتفاع الرطوبة حول النبات ❑ قد يؤدى سقوط قطرات المياه على اْلوراق واْلزهار الصغيرة إلى تساقطها أو ❑ احداث إصابة بها ❑ يتأثر بالعوامل الجوية وخاصة الرياح ودرجات الحرارة العالية صعوبة تحريك المواسير المتنقلة على اْلرض المبتلة ❑ ❑ ال يصلح إال لألراضى عالية االمتصاص والنفاذية ال يصلح فى اْلراضى التى توجد بها نسبة عالية من اْلمالح ❑ ❑ قد يسبب كبس التربة نتيجة لتساقط قطرات الماء على السطح حساب التصرف المستخدم فى الرى بالخطوط من المعادلة التالية : حيث ان-: = dمتوسط عمق المياه المضافه مم = qالتصرف الداخل للخط لتر/ث = Tفترة إطالق المياه (زمن الرى) ساعه =Smالمسافة بين الخطوط متر =Slالمسافة بين خطوط الرشاشات (متر) 30 الري بالرش حسابات نظام الري بالرش تصرف الرشاش المطلوب يتوقف على معدل إضافة المياه المطلوبة والمسافة بين الرشاشات يجب أال يزيد معدل إضافة المياه عن معدل دخول المياه للتربة (25مم/ساعة فى األراضى الخفيفة16 – 8 ،مم/ساعة فى األراضى الطميية8 – 2 ،مم/ساعة فى األراضى الطينية) وأال تزيد كمية المياه المضافة عن قوة حفظ التربة للمياه الري الدقيق يعرف الري الدقيق :بأنه نظام الري الذي يبلل جزء من سطح التربة والذي يقع عند قاعدة الشجرة أو النبات المنزرع (منطقة المجموع الجذري للنبات) مواصفات الري الدقيق : -1إضافة المياه بمعدل منخفض -2إضافة المياه على فترة زمنية طويلة -3إضافة المياه على فترات متقاربة -4إضافة المياه مباشرة إلى منطقة الجذور -5إضافة المياه مباشرة عبر نظام منخفض في ضغط التشغيل أنواع الري الدقيق الري الدقيق التنقيط الضبابي الزذاذي الفقعي سطحي التحت سطحي مكونات شبكة الرى بالتنقيط طرق الري الحديثةmp4. الري بالتنقيط الري بالرذاذ الري الضبابي الري الفقعي مكونات شبكة الري الدقيق الموزع شبكة المواسير وحدة التحكم مصدر مياه الري سمادة عداد ضغط مرشحات Mediaمحابس منظمات ضغط عداد مياه Filter الخطوط الرئيسية الخطوط الفرعية خطوط النقاطات ضبابي ببلر رشاش منقط (فوجر) فقاعي صغير مميزات نظام الرى بالتنقيط شبكة ري بالتنقيطmp4. الري الدقيق حسابات نظام الري الدقيق حساب اْلحتياجات المائية للنبات الواحد :IRاإلحتياجات المائية للنبات الواحد (لتر /يوم) :ETالبخر نتح القياسي( ،مم /يوم) :Aالمساحه التى يشغلها النبات م2 :Krمعامل النقص = ٪ 76 : Eaكفاءة إستخدام المياه : EUكفاءة إنبعاث المياه من المنقط :LRمعامل الغسيل مميزات نظام الرى بالتنقيط توفير اْليدى العاملة مقارنة بنظم الرى اْلخرى (مثل الرى بالرش والرى السطحى) ❑ ❑ توفير الطاقة الالزمة للتشغيل حيث أنه يحتاج الى ضغط تشغيل أقل ومن ثم تقليل تكاليف التشغيل توفير مياه الرى فى اْلنظمة ذات التصميم الجيد قد تصل كفاءة استخدام المياه الى %95 ❑ انتاجية أعلى للمحصول وانتظام فى المحصول ❑ اعاقة نمو اْلعشاب والحشائش بين اْلشجار والنباتات حيث أن مياه الرى تكون ❑ منحصرة فى مساحة صغيرة حول منطقة الجذور للنباتات المرغوب زراعتها فقط مقاومة بعض اْلمراض الفطرية نظرا لقلة الرطوبة حول المجموع الخضرى للنبات ❑ التحكم فى كمية المياه واْلسمدة المضافة بدرجة كبيرة ❑ امكانية الرى بمياه ذات مالحة اعلى نسبيآ ❑ امكانية رى اْلراضى الثقيلة ذات معدالت الدخول المنخفضة ( 4 – 2م/ساعة) ❑ واْلراضى الخفيفة بدون أى فقد للمياه بالتسرب العميق ال تحتاج الى عمليات تسوية ❑ عيوب نظام الرى بالتنقيط ❑ حساسية النظام لالنسداد المستمر خاصة اذا أهملت عملية الترشيح ❑ تحتاج الى عناية وصيانة مستمرة حتى ال يحدث انسداد للنقاطات ❑ تختص برى محاصيل معينة مثل محاصيل الفاكهة والخضار (البساتين) ❑ تراكم اْلمالح على النطاق الخارجى للمنطقة المبتلة ❑ انتشار محدود للجذور ❑ ارتفاع ثمن المعدات شكرأ لكم واهال بأستفسارتكم