عمق بهینه نصب زهکش های زیرزمینی با هدف کاهش هزینه های احداث

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، لرستان

2 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، لرستان

3 استاد، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران

4 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، لرستان

چکیده

میلیون‌ها هکتار از اراضی فاریاب جهان نیازمند سامانه زهکشی زیرزمینی هستند ولی کمبود منابع مالی مانع از توسعه به‌موقع این سامانه‌ها می‌شود. به‌همین دلیل ارائه راه‌حل برای کمینه‌سازی هزینه‌های احداث سامانه‌های زهکشی ضرورت دارد. هدف این مقاله ارائه روشی برای یافتن "عمق کم‌ترین هزینه" برای نصب زهکش‌های زیرزمینی است. این هزینه‌ها را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد؛ بخش اول، هزینه‌هایی که تابع مدت زمان حفاری و عمق نصب زهکش نیستند، به‌عبارتی زهکش‌ها در هر عمقی نصب شوند، این هزینه‌ها در واحد طول زهکشی زیرزمینی (لترال‌گذاری) تغییر نمی‌کنند و عبارتند از: هزینه خرید لوله فیلتردار، ساخت خروجی زهکش به لترال، پُرکردن مجدد ترانشه بعد از قرار دادن زهکش، هزینة قطعات مصرفی و تعمیرات و نگهداری ترنچر. بخش دوم، هزینه‌هایی که تابع عمق نصب زهکش و مدت زمان حفاری (سرعت حفاری) هستند. مهم‌ترین این هزینه‌ها، هزینه استهلاک سرمایه خرید ترنچر است. با افزایش عمق نصب زهکش سرعت حفاری کم می‌شود، بنابراین کل طول حفاری شده در عمر مفید ترنچر کاهش می‌یابد. علاوه بر آن هزینه سوخت و هزینه دستمزد تیم ‌کاری (شامل راننده، نقشه‌بردار و کارگران) در این گروه جای می‌گیرد. بخش سوم، هزینه‌هایی که تابع عمق نصب زهکش هستند ولی تابع سرعت حفاری نیستند، از جمله هزینه احداث زهکش جمع‌کننده، که با افزایش عمق نصب زهکش، حجم حفاری و انتقال خاک ناشی از آن افزایش می‌یابد. در این مقاله روشی برای تبدیل تک‌تک این هزینه‌ها به هزینه در واحد سطح ارائه می‌شود تا عملیات جبری روی آن‌ها امکان‌پذیر شود. با توجه به این‌‌که تراکم زهکش‌ها در زهکش‌های عمیق کم‌تر است و با مشخص شدن تراکم زهکش در واحد سطح در هر عمق نصب، می‌توان عمقی که کم‌ترین هزینه را داشته باشد، انتخاب کرد.

کلیدواژه‌ها


-      Akram, M., Azari, A., Nahvi, A., Bakhtiari, Z., & Safaee, H.D. (2013). Subsurface drainage in Khuzestan, Iran: environmentally revisited criteria. Irrigation and Drainage, 62(3), 306-314.
-      Akram, M., & Lotfi, A. (2015). Suitable depth of subsurface drainage in Khuzestan. First National Conference on Technical, Economic, Social and Environmental Dimensions of the 550,000-hectare Land Restoration Project in Khuzestan and Ilam (in Persian).
-      Amer, M.H., Abdel-Dayem, S., Osman, M.A., & Makhlouf, M.A. (1989). Recent developments of land drainage in Egypt. Amer, M.H., & Ridder, D., eds., Land drainage in Egypt. Drainage Research Institute (DRI), Cairo, Egypt, 67-93.
-     Asgari, M., Liaghat, A., & Parsinezhad, M. (2011). Effectiveness of Collector Drainage Coefficient (A Case Study: Amir-Kabir Agriculture and Industry Department, Khuzestan Province). Journal of Water and Soil, 25(4), 746-756(in Persian).
-      Bos, M.G. (2001). Selecting the drainage method for agricultural land. Irrigation and Drainage Systems, 15(3), 269-279.
-      Chahar, B.R., & Vadodaria, G.P. (2010). Optimal spacing in an array of fully penetrating ditches for subsurface drainage. Journal of Irrigation and Drainage Engineering136(1), 63-67.
-      FAO. (2011). Available online at: http://faostat. fao. org/site/291/default. aspx. Food and Agriculture Organization.
-      Framji, K.K., Garg, B.C., & Kaushish, S.P. (1984). Design practices of open drainage channels in an agricultural land drainage system. International Commission on Irrigation and Drainage, 343 pages.
-      Haji Rajabi, F., & Mazandaranizadeh, H. (2015). Optimal selection of drainage system design parameters using metal refining process. 9th National Congress on Environment, University of Tehran (in Persian).
-      Hassanoghli, A. (2010). Selection and application of geotextile as subsurface drainage envelope, Technical note, No. 20. Agricultural Engineering Research Institute (in Persian).
-      Hornbuckle, J.W., Christen, E.W., & Faulkner, R.D. (2007). Evaluating a multi-level subsurface drainage system for improved drainage water quality. Agricultural Water Management, 89(3), 208-216.
-      International Commission on Irrigation and Drainage (ICID). )2003(. Important data of ICID Member Countries. Int. Commission on Irrigation and Drainage, database on website: www.icid.org.
-      International Commission on Irrigation and Drainage (ICID). Available online: https://www.icid.org/res_ drainage.html (accessed on 20 December 2019).
-      Kabusi, K. (2006). Laboratory investigation on rice hosts as subsurface drainage envelope. Phd Thesis, University of Tehran, Department of Irrigation and Reclamation, Karaj, Iran,( in Persian)).
-      Kahlown, M.A., & Khan, A.D. (2004). Tile drainage manual. Pakistan Council of Research in Water Resources (PCRWR).Islamabad. Pakistan.
-      Kale, S. (2011). Estimating effects of drainage design parameters on crop yields under irrigated lands using DRAINMOD. Scientific Research and Essays, 14, 2955-2963.
-      Kannan, N. (2008). Study of drawdown–drain discharge relationship and its application in design of cost effective subsurface drainage system in Mugogo Swamp, Busogo, Rwanda. Water Resources Management22(8), 1113-1125.
-      Nazari, B., Liaghat, A., Parsinezah, M., & Naseri, A. (2008). Optimization of the Installation Depth of Subsurface Drainage with Economic and Environmental Considerations. The fifth workshop on drainage and environment (in Persian).
-      Nijland, H.J., Croon, F.W., & Ritzema, H.P. )2005(. Subsurface Drainage Practices: Guidelines for the implementation, operation and maintenance of subsurface pipe drainage systems. Wageningen, Alterra, ILRI Publication No. 60, pp. 608.
-      Ritzema, H.P. (1994). Subsurface flow to drains. Drainage Principles and Applications, 16, 263-304.
-      Ritzema, H.P., & Braun, H.M.H. (2006). Environmental impact of drainage. In: Ritzema, H.P. (Ed.), Drainage Principles and Applications, 16, 3rd edition. ILRI Publication, Alterra-ILRI, Wageningen, 1041–1064.
-      Ritzema, H.P., Satyanarayana, T.V., Raman, S., & Boonstra, J. (2008). Subsurface drainage to combat waterlogging and salinity in irrigated lands in India: Lessons learned in farmers’ fields. Agricultural Water Management95(3), 179-189.
-      Sharifipour, M., Alizadeh, H., Naseri, A., Liaghat, A., & Hasanoghli, A. (2015). Agricultural, Environmental and Economic Considerations in Determining Pipe Drain Depth in Arid and Semi-Arid Regions- Case Study Azadegan Plain. Water Management in Agriculture, 2(1), 71-80 (in Persian).
-      Singh, A. (2018). Managing the salinization and drainage problems of irrigated areas through remote sensing and GIS techniques. Ecological Indicators89, 584-589.
-      Skaggs, R.W., Van Schilfgaarde, J. (1999). Agricultural drainage. Madison, Wisc., USA: American Society of Agronomy.
-      Smedema, L.K. (2007). Revisiting currently applied pipe drain depths for waterlogging and salinity control of irrigated land in the (semi) arid zone. Irrigation and Drainage, 56(4), 379-387.
-      Soleimani Nadnagani,  M.,  Parsiannejad, M., & Nouri, H. (2011). Estimate the cost of installing underground pipe drains. Third National Conference on Irrigation and Drainage Network Management, 2011-02-20 Shahid Chamran University of Ahvaz, 34-41 (in Persian).
-      United Nations, 2017. World Population Prospects: 2017 Revision Population Database online at http://www.un.org/esa/population/unpop.htm (accessed on 22nd December 2017).
-      Ven, G.P. (2004). Man-made lowlands: history of water management and land reclamation in the Netherlands. Utrecht: Matrijs.
-      Wesseling, J. (1973). Subsurface Flow into Drains in: Drainage Principle and Applications, Volume II, Puplication 16. International Institute For Land Rec.
-      Xie, Y.L., Xia, D. X., Ji, L., & Huang, G.H. (2018). An inexact stochastic-fuzzy optimization model for agricultural water allocation and land resources utilization management under considering effective rainfall. Ecological Indicators, 92, 301-311.