گرفتگی

برتی و همکاران (2014) یک محصول جدید و نوآورانه به نام حلقه MERUS، تولید شده توسط شرکت MERUS آلمان، را ارزیابی کردند. حلقه MERUS یک وسیله فلزی ساده است که به لوله‌های حامل آب متصل می‌شود (شکل 1). این دستگاه نوسانات مولکولی یا شبکه‌ای به طور خاص مدوله شده را به آب منتشر می‌کند و نوسانات مولکولی طبیعی مواد مختلف حمل شده یا محلول در آب را اصلاح می‌نماید. بنابراین، رسوبات نامطلوب و رسوبات شیمیایی متلاشی شده و با آب از خطوط لوله خارج می‌شوند. حلقه MERUS، برخلاف ماهیت تکراری روش‌های تصفیه مرسوم، پس از نصب یک‌باره، به خودی خود کار می‌کند. این دستگاه مواد گرفتگی که قبلاً در قطره‌چکان‌ها و لوله‌ها رسوب کرده‌اند را حذف می‌کند و همچنین از رسوب نمک‌های محلول موجود در آب جلوگیری می‌نماید. برای هر ماده موجود در سیالات، یک نوسان مولکولی اساسی و طبیعی وجود دارد. حلقه MERUS نوسانات فعال جدید را از سخت‌افزار حامل ساخته شده از آلیاژ سیلیس-آلومینیوم در هسته خود، بدون نیاز به هیچ منبع انرژی خارجی، ساطع می‌کند. نوسانات فعال با رزونانس هم فاز با نوسانات مولکولی طبیعی خود، ویژگی‌های مواد را تغییر می‌دهند. نوسانات اصلاح شده در سطح مولکولی از طریق آب به مسیرهای جریان قطره‌چکان از طریق لوله‌های جانبی سیستم آبیاری قطره‌ای پخش می‌شوند. در نتیجه، مواد گرفتگی که توسط آب حمل می‌شوند و همچنین موادی که قبلاً روی قطره‌چکان‌ها رسوب کرده‌اند، تغییر شکل داده، متلاشی شده و ناپایدار می‌شوند. این مواد گرفتگی در نهایت همراه با آب از طریق خروجی‌های قطره‌چکان دفع می‌شوند.

برتی و همکاران (2014) یک حلقه MERUS با قطر 1.9 سانتی‌متر را بر روی یک دستگاه آبیاری قطره‌ای نصب و آزمایش کردند تا اثربخشی آن را بررسی کنند. سیستم قطره‌ای شامل دو زیر واحد بود، یکی برای تصفیه با حلقه و دیگری بدون حلقه (کنترل). هر یک از این زیر واحدها دارای نه لوله جانبی به طول 25 متر بودند. هر لوله جانبی در مجموع 50 قطره‌چکان درون خطی با فاصله 0.5 متر داشت. هر یک از این زیر واحدها دوباره به سه بخش تقسیم شدند که هر کدام سه لوله جانبی داشتند، برای سه سطح مختلف (0.47، 1.7 و 2.9 dS/m) از تیمارهای شوری آب. در پایان 30 کاربرد آبیاری، با فاصله 3 روز بین هر کدام، مشخص شد که قطره‌چکان‌های تصفیه شده با حلقه MERUS عملکرد هیدرولیکی بهتری دارند. تصفیه با حلقه منجر به نسبت دبی و یکنواختی انتشار بسیار بالاتری در مقایسه با تیمار کنترل شد. با این حال، با افزایش سطح شوری در آب، گرفتگی نیز به تدریج با گذشت زمان در هر دو تیمار افزایش یافت. این مطالعه بدون هیچ ابهامی به این نتیجه رسید که حلقه MERUS در کاهش گرفتگی در قطره‌چکان‌های آبیاری قطره‌ای در سطوح مختلف شوری آب کاملاً مؤثر است.

ژانگ و همکاران (2017الف) اثرات فشار ضربانی در مقابل فشار ثابت را بر میانگین نرخ جریان قطره‌چکان (q)، ضریب یکنواختی کریستینسن (Cu) و محل قطره‌چکان‌های مسدود شده بررسی کردند. یک سیستم کنترل فشار اتوماتیک برای تولید فشار ضربانی با کیفیت مطلوب نصب شد. یک فشار ضربانی موج سینوسی ایجاد شد که دارای فشار متوسط 4 متر، حداکثر فشار 7 متر و حداقل 1 متر بود. دوره ضربان 30 ثانیه نگه داشته شد. در مورد فشار ثابت، در طول چرخه آبیاری روی 4 متر نگه داشته شد. ذرات شن با اندازه کمتر از 0.125 میلی‌متر با غلظت 2.0 گرم در لیتر با آب مخلوط شده و در طول دوره آبیاری به طور مداوم هم زده شدند. پنج نوار قطره‌ای، که هر کدام دارای 8 قطره‌چکان مسطح با دبی اسمی 1.4 لیتر در ساعت در فشار 4 متر بودند، برای آزمایش استفاده شدند. روش آزمایش چرخه کوتاه تجویز شده توسط ISO (2003) استفاده شد. دو آزمایش آبیاری انجام شد، یکی برای فشار ثابت و دیگری برای فشار ضربانی. در هر آزمایش، در مجموع 32 رویداد آبیاری انجام شد که هر رویداد آبیاری 30 دقیقه آبیاری و 30 دقیقه وقفه داشت. در پایان چرخه آبیاری، میانگین نرخ جریان قطره‌چکان در فشار ثابت به 63.5 درصد کاهش یافت، در حالی که میانگین نرخ جریان قطره‌چکان در فشار ضربانی تنها به 85.3 درصد دبی اسمی کاهش یافت. این نشان می‌دهد که قطره‌چکان‌ها با فشار ثابت به طور جدی مسدود شده بودند، در حالی که قطره‌چکان‌ها با فشار ضربانی به طور خفیف مسدود شده بودند. برای فشار ثابت، ضریب یکنواختی به سرعت کاهش یافت و میزان کاهش در پایان آخرین رویداد آبیاری حدود 68.2 درصد بود. با این حال، برای فشار ضربانی، ضریب یکنواختی پس از سیزدهمین آبیاری شروع به کاهش کرد. کاهش خفیف بود و میزان کاهش در پایان آخرین رویداد آبیاری تنها حدود 22.6 درصد بود. به نظر می‌رسد که فشار ضربانی ذرات شن ته نشین شده روی قطره‌چکان‌ها را ناپایدار کرده و جابجا می‌کند و منجر به عملکرد جریان بهتر می‌شود. این نتایج به وضوح تأیید می‌کند که عملکرد ضد گرفتگی قطره‌چکان‌ها با فشار ضربانی بهتر از فشار ثابت است.

ژنگ و همکاران (2017) در یک آزمایش مشابه، ویژگی‌های حرکت ذرات را در کانال‌های لابیرنتی تحت اشکال مختلف فشارهای دینامیکی، مانند امواج مثلثاتی، مثلثی، پله‌ای و مستطیلی مطالعه کردند. هنگامی که از جبهه موج فشار مثلثی استفاده شد، آنها کوتاه‌ترین زمان ماندگاری ذرات را در نواحی راکد جریان قطره‌چکان‌ها مشاهده کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که شکل فشار دینامیکی مثلثی در بهبود عملکرد ضد گرفتگی مؤثر است.

ریندرز و ون نیکرک (2018) از یک فناوری نوآورانه با استفاده از اولتراسوند برای تمیز کردن خطوط قطره‌ای استفاده کردند. این فناوری Greendrum نامگذاری شد که فقط از صدا برای تمیز کردن و نگهداری خطوط قطره‌ای استفاده می‌کند. این فناوری سازگار با محیط زیست است و در این فرآیند از هیچ ماده شیمیایی استفاده نمی‌شود. ده مدل مختلف از قطره‌چکان‌ها، هم از نوع PC و هم از نوع NPC، برای این ارزیابی استفاده شد. در آزمایشگاه، یک منبع اولتراسوند با حمام صدا راه‌اندازی شد. یک سیستم قرقره موتوری شد و خطوط قطره‌ای را با سرعت ثابت از حمام صدا عبور داد. قرار گرفتن در معرض صدای فرکانس بالا، ذرات کثیفی را در خطوط قطره‌ای و قطره‌چکان‌ها شل کرد. عملیات شستشو این کثیفی را از خطوط قطره‌ای حذف کرد. در پایان این آزمایش، مشخص شد که ضریب تغییرات دبی قطره‌چکان از 10.6٪ به 2.85٪ بهبود یافته است. بنابراین، مشخص شد که درمان با اولتراسوند بسیار مؤثر بوده و خطوط قطره‌ای را به طور کامل به عملکرد اولیه خود بازگرداند.

کود آبیاری عبارت است از کاربرد کودها برای گیاهان از طریق دستگاه ونتوری متصل به سیستم آبیاری قطره‌ای (شکل 2). به طور کلی، کودهای محلول در آب که از طریق سیستم قطره‌ای استفاده می‌شوند، از هدر رفتن کود جلوگیری می‌کنند و هزینه‌های کلی را برای کشاورزان کاهش می‌دهند. مطالعات خوبی در مورد اثرات کود آبیاری بر گرفتگی قطره‌چکان‌ها وجود دارد. بسته به نوع کود و کیفیت آب آبیاری، کوددهی ممکن است گرفتگی قطره‌چکان‌ها را بیشتر کند یا گرفتگی‌های موجود را برطرف کند. هر دو مورد در زیر بررسی شده‌اند.

سامانی و نصاب (2012) فسفات آمونیوم (46٪) را در دو غلظت، برای سه نوع مختلف قطره‌چکان اعمال کردند و تأثیر آن را بر دبی قطره‌چکان و یکنواختی دبی در بین قطره‌چکان‌ها آزمایش کردند. به غیر از یک تیمار شاهد (F0)، فسفات آمونیوم با غلظت 5 گرم در لیتر و 8 گرم در لیتر به ترتیب به عنوان تیمار F1 و F2 اعمال شد. سه نوع قطره‌چکان، یعنی نوع A و B از مسیر طولانی درون خطی با دبی اسمی 4 لیتر در ساعت و نوع C از مسیر طولانی برخط با دبی اسمی 8 لیتر در ساعت، در این مطالعه آزمایش شدند. سه لوله جانبی، که هر کدام دارای 16 قطره‌چکان بودند، یکی برای هر یک از سه نوع قطره‌چکان، در آزمایشگاه نصب شدند. آزمایش به مدت 72 روز، روزانه 12 ساعت، با هد فشار ثابت 7 متر انجام شد. دبی قطره‌چکان‌ها هر چهار روز یکبار در طول آزمایش اندازه‌گیری شد. مشاهده شد که افزودن کود به آب آبیاری در مقایسه با تیمار شاهد بدون کود، گرفتگی قطره‌چکان را تسریع می‌کند. کاهش هم در نرخ انتشار و هم یکنواختی انتشار در مورد تیمارهای F1 و F2 در مقایسه با F0، برای هر سه نوع قطره‌چکان بیشتر بود. درصد کاهش در نرخ انتشار برای انواع قطره‌چکان A، B و C در تیمار F0 به ترتیب 19.9، 20.78 و 1.0 بود. تیمار F1 به ترتیب 26.48، 26.49 و 16.65 و تیمار F2 به ترتیب 33.67، 33.06 و 18.59 گزارش کردند. این مطالعه توصیه کرد که برای جلوگیری از گرفتگی قطره‌چکان، از فسفات آمونیوم در کود آبیاری استفاده نشود.