كم ماء يحتاج المحصول فعلاً؟ ET0 و Kc واختيار المضخة الشمسية بالعكس

الخلاصة أولاً: المحصول يطلب بالمليمتر يومياً، وكتالوج المضخات يجيب بالمتر المكعب ساعياً، والجسر الصادق الوحيد بينهما معادلة من حدّين — ETc = ET0 x Kc. الجو يعطي الطلب المرجعي ET0، والمحصول يضربه في معامله Kc، ثم يهدر نظام الري جزءاً معلوماً من كل ما ترفعه المضخة. من يختار المضخة الشمسية بالعادة أو بعُدة الجار يحصل تقريباً دائماً على النتيجة نفسها: نظام أكبر من الحاجة لمعظم الموسم وأصغر منه للأسبوع الوحيد الذي يحسم المحصول — ذروة منتصف الموسم. هذا الدليل يجري التحويل بالاتجاه المعاكس، من المحصول إلى رقم الطراز، وكل رقم فيه موثق وكل مضخة فيه مُتحقق منها مقابل الكتالوج المباشر.

عدم تطابق الوحدات هو المشكلة كلها. علم الزراعة يتكلم بالمليمتر — وحدة نظيفة مستقلة عن المساحة: مليمتر واحد على هكتار واحد يساوي عشرة أمتار مكعبة تماماً. هندسة المضخات تتكلم بالمتر المكعب في الساعة عند ارتفاع ضخ إجمالي معين. لا تذكر أي صحيفة بيانات مضخة كلمة مليمتر، ولا تذكر أي جدول زراعي كلمة متر ارتفاع، فيُشترى نصفا المشروع منفصلين ويرجوان أن يلتقيا في الحقل. لكنهما يلتقيان غالباً عند الخطأ: المزارع الذي ركّب لتموز المتوسط فصادف آب الاستثنائي؛ والقطاع السطحي الذي طلب بصمت خمسين بالمئة ماءً أكثر من تصميم التنقيط الذي حلّ محله.

ET0: ما تطلبه السماء

التبخر-نتح المرجعي ET0 هو استهلاك ماء سطح عشب قصير قياسي تحت جو المكان — يُحسب بمنهجية Penman-Monteith في FAO-56 من الحرارة والرطوبة والرياح والإشعاع الشمسي. هو عطش السماء قبل أن تزرع شيئاً. القيم اليومية النموذجية بحسب المناخ:

القيم المحلية تصدر عن خدمات الأرصاد الزراعية ودوائر الري، وهي تنشرها يومياً في معظم المناطق المروية؛ وحيث لا توجد محطة قريبة تغطي التقديرات الفضائية الشهرية (NASA POWER وغيرها) كل إحداثيات الأرض. رقم الاختيار هو قيمة الشهر الأقصى لا معدل السنة — نفس انضباط «أسوأ شهر» الذي يطبقه دليلنا عن أفريقيا على الشمس يُطبَّق هنا بمرتين على ماء المحصول، لأن عطش السماء ووفر الشمس يتأرجحان معاً على مدى الموسم.

Kc: مضاعف المحصول، ولماذا يهم شكله

كل محصول يضبط ET0 بمعامل Kc يتبع مراحل نموه — البداية، النمو، منتصف الموسم، النهاية. القيم القياسية في الفاو لمعامل واحد في ظروف إدارة جيدة:

المواسم الكاملة تمتد على مدى واسع — قمح 120–150 يوماً، ذرة 125–180، طماطم 135–180، بصل 150–210، قطن 180–195 — ومرحلة منتصف الموسم تقع في أحر أسابيع محصول الربيع، وهنا الفخ بالضبط: ذروة Kc تضرب في ذروة ET0. طماطم في منتصف الموسم بوادٍ جاف حار: 7.0 × 1.15 = 8.05 مم/يوم — وهذا الناتج وحده هو رقم تصميم المضخة الحقيقي.

والشكل يهم بقدر الذروة. الحساب الموسمي لذلك الهكتار نفسه من الطماطم (زرع ربيعي، مناخ جاف، 135 يوماً):

الموسم يشرب إجمالاً نحو 7,900 متر مكعب للهكتار — لكن المضخة اختيرت لأسبوع 8.05 مم/يوم. مرحلتا البداية والنهاية تعملان بأقل من نصف معدل الذروة، وهناك الفرصة الهادئة المدفونة في الحساب: مضخة واحدة يمكن أن تخدم قطاعين تتوارى فيهما ذروتا منتصف الموسم (قمح ربيعي وقطاع خضروات صيفي مثلاً)، بحجم ليس مجموع الذروتين.

من المليمتر إلى نقطة تشغيل المضخة: التحويل في خمس خطوات

1. طلب المحصول. ETc = ET0 (الشهر الأقصى) × Kc (منتصف الموسم). طماطم في الوادي الحار: 7.0 × 1.15 = 8.05 مم/يوم.
2. الحجم الصافي. 1 مم على 1 هكتار = 10 م³. الهكتار: 8.05 × 10 = 80.5 م³/يوم صافي.
3. الحجم الإجمالي. اقسم على كفاءة تطبيق النظام (القسم التالي). التنقيط عند 90 بالمئة: 80.5 ÷ 0.90 = 89.4 م³/يوم يجب أن ترفعها المضخة فعلاً.
4. تصرف المضخة. اقسم على ساعات الضخ الفعالة — اصطلاحنا التصميمي يوم شمسي من 5.5 ساعة: 89.4 ÷ 5.5 = 16.3 م³/س للهكتار.
5. الطراز والمصفوفة. ضع هذا التصرف أمام الارتفاع الإجمالي على منحنى مضخة حقيقي؛ واختر المصفوفة بقدر 1.3 من قدرة المضخة أو أكثر (حساب هذه القاعدة في دليل الواطات لدينا).

كل خطوة صغيرة؛ والانضباط في السلسلة. من يتخطى الخطوة الثالثة اشترى مضخة للماء الذي سيهدره النظام؛ ومن يتخطى الرابعة افترض مضخة تعمل أربعاً وعشرين ساعة — ولا مضخة شمسية تفعل ذلك.

كفاءة التطبيق: ثلاث فواتير ماء لمحصول واحد

كفاءات التطبيق الحقلية الإرشادية لدى الفاو مستقرة عبر أدلة الري: نحو 60 بالمئة للري السطحي (التنك والمزارب)، و75 للرش، و90 للتنقيط، في أنظمة مصممة ومدارة تصميماً معقولاً. وهكذا فإن هكتار الطماطم نفسه له ثلاث فواتير:

السطحي يدفع خمسين بالمئة أكثر من التنقيط لنفس المحصول — وهذه الفرق لا تُدفع عند عداد الماء بل عند عداد المضخة وعداد الألواح وعداد البئر. تحويل قطاع من السطحي إلى التنقيط هو، بين أمور أخرى، قرار بتخفيض المضخة؛ والمنطق التصميمي الكامل في دليل التنقيط لدينا. (مدى الفاو صادق: نظام سطحي سيئ الإدارة أسوأ من 60 بالمئة، والجيد الإدارة يتجاوزها — لهذا يستعمل الحساب القيم القياسية ويقيس اختبار الاستلام القيم الحقيقية.)

كم مرة وكم: عمق الجذور يحدد الفترة

بين ريّين يعيش المحصول على الماء المخزن في نطاق جذوره. رقمان من FAO-56 يحددان التقويم: أقصى عمق للجذور ونسبة الاستنزاف p (حصة الماء المتاح التي يمكن للمحصول أن ينفقها قبل أن يبدأ بالإجهاد):

حساب الفترة، لطماطم الهكتار على طمي (نحو 150 مم ماء متاح لكل متر من التربة): بأخذ الجذر الفعال 0.8 م يكون الماء المتاح الكلي نحو 120 مم؛ ويجوز للمحصول أن ينفق 40 بالمئة منه دون إجهاد، أي نحو 48 مم من الماء سهل السحب؛ وبمعدل 8.05 مم/يوم تكون أطول فترة آمنة ستة أيام — والتصميم المحكم يروي كل أربعة أيام بكمية نحو 32 مم (320 م³ للهكتار) مع هامش. الذرة على التربة نفسها، بجذر يقارب الضعف وp تساوي 0.55، تحمل نحو 100 مم سهل السحب ويمكنها الانتظار أسبوعاً أو أكثر.

هذا الجدول يفسر لماذا المحاصيل ضحلة الجذور — البصل أولاً — قاسية على الأنظمة الصغيرة: إنها تطلب جرعات صغيرة متكررة، فيغدو الخزان والمجمع ومنطق العوامة بقدر أهمية المضخة نفسها. التخميد عندنا في دليل الخزانات؛ ونتيجة الاختيار تعود في التصميمين أدناه.

سلم الطرازات، مقروءاً بهكتارات طماطم بالتنقيط

السلم نفسه الذي يمر بكل أدلة هذا الموقع، مقروء هنا بعين تقويم الري — طماطم تنقيط بارتفاع معتدل، نحو 16 م³/س للهكتار عند ذروة منتصف الموسم:

اقرأ العمود مع قسم الكفاءة في الذهن: الطراز نفسه يخدم هكتارات أكثر بالتنقيط من السطحي، وهكتارات أكثر من الذرة عميقة الجذور من البصل ضحلها — وأكثر بعد حين يتقاسمه محصولان بذروتين متباعدتين.

تصميمان كاملان

ربع هكتار طماطم من بئر ضحل. وادٍ جاف حار، 2,500 م² طماطم تنقيط، منسوب الماء الديناميكي 24 م، خزان مرفوع 5 م، احتكاك 3 م، ضغط التنقيط 9 م: الارتفاع الكلي 41 م. الطلب عند الذروة: 8.05 مم/يوم × 2,500 م² = 20.1 م³/يوم صافي؛ والتنقيط عند 90 بالمئة يرفعه إلى 22.4 م³/يوم إجمالي؛ وفي يوم من 5.5 ساعة يكون ذلك 4.1 م³/س عند 41 م. المضخة 4DSC9.5-90-110-1500 (1,500 واط، 110 فولت) تعطي نحو 6.4 م³/س عند ذلك الارتفاع — أكبر من الحمل عمداً، لأن الفائض هو الجدول: تنهي المضخة القطاع بعد الظهر بقليل وتملأ الباقي خزان توازن 20 م³، وفي الأيام الغائمة تنزلق على منحنىها مع تغطية القطاع رغم ذلك. المصفوفة أربعة ألواح من 550 واط (2,200 واط أمام حد 1,950 واط). حصة الأربعة أيام تحتاج 80 م³ — نحو ثلاث ساعات ونصف ضخ من يوم ممتلئ — ففي الشهر الأقصى يعمل النظام شبه متواصل وفي الأسابيع الهادئة يستريح يوماً بين بين. البديل الاقتصادي هو 3DSC6-60-48-750 بقدرة 750 واط مع خزان أكبر وبعد ظهر أبطأ؛ والحساب أعلاه يخبرك بالضبط ما يكلفه هذا المقايضة من خطر إجهاد مائي.

هكتاران في الوادي نفسه. السماء نفسها، والمحصول نفسه، وثمانية أضعاف المساحة: 161 م³/يوم صافي، 179 م³/يوم إجمالي، 32.5 م³/س عند ارتفاع 40 م (منسوب ديناميكي 22 م، رفع 5 م، احتكاك 4 م، تنقيط 9 م). القدرة الهيدروليكية عند نقطة التشغيل نحو 3,500 واط، أي بمكفاءة واقعية للنظام كاملاً دخل قدره 7 كيلوواط — المضخة 6DSC65-85-380/520-7500-A/D (7,500 واط، 65 م³/س عند أقصى 85 م) تحمل النقطة بارتياح على الوسط القوي لمنحنىها. عشرون لوحاً من 550 واط مجموعها 11,000 واط أمام حد 9,750 واط، وتصون السرعة الكاملة في أعاصير الظهيرة الغائمة خفيفاً. الماء يذهب إلى بحيرة 400 م³ (أكثر قليلاً من يومي ذروة كخازن) ثم إلى المجمع مباشرة خلال ساعات الشمس؛ وحصة الأربعة أيام 640 م³. وهنا يكسب لاحقة A/D رزقها: في أسابيع الذروة الحقيقية اثنتين أو ثلاثاً تملأ ساعات المساء بالشبكة أو المولد البحيرة دون لمس الألواح — تعمية تُسعَّر بالساعة لا بالموسم. وللتوسع إلى ثماني أو عشر هكتارات منخفضة الارتفاع درجة 8DSC150، طابق التعاونيات في السلم.

خمس طرق يُفسَد بها الحساب

1. الاختيار على معدل الموسم بدل ذروة منتصفه. المعدل يخفي بالضبط الأسبوع الذي يموت فيه المحصول. المعدلات للحساب السنوي للماء؛ والذروة للمضخة.
2. تخطي الكفاءة. الطلب الصافي للمحصول؛ والإجمالي للمضخة. خلطهما في السطحي يترك النظام أصغر بأربعين بالمئة.
3. أخذ Kc للمرحلة الخطأ. معامل البداية (0.3 إلى 0.7) مطبقاً على الموسم كله يقلل الذروة إلى النصف. محصول الجار في آذار ليس محصولك في تموز.
4. تجاهل الفترة الزمنية. مضخة اختيرت دون قاعدة الجذور تغرق القطاع بعد جفاف طويل وتجععه قبل التالي — موت البصل الكلاسيكي، والسبب في أن الخزان جزء من قرار المضخة.
5. نسيان أن السماء تتأرجح. ET0 الشهر الأقصى قد تتجاوز كثيراً معدل السنة في المناخ الجاف — نفس انضباط أسوأ شهر الذي تطبقه أدلتنا عن أفريقيا والميلان على الشمس يجب أن يطبق على العطش، وهو يهبط على المضخة نفسها.

قائمة الشراء، بالترتيب

1. احصل على ET0 للشهر الأقصى لموقعك من دائرة الأرصاد أو دائرة الري أو قاعدة بيانات فضائية. رقم واحد.
2. احصل على Kc لمنتصف الموسم للمحصول من جدول الفاو أعلاه. اضرب: هذا هو طلب التصميم بالمليمتر يومياً.
3. اختر نظام التطبيق — تنقيط أو رش أو سطحي — واقسم على كفاءته. هذا هو الحجم اليومي الإجمالي.
4. اقسم على اليوم الشمسي (صمم على 5.5 ساعة فعالة) لتحصل على تصرف التشغيل بالمتر المكعب ساعياً.
5. أضف حساب الفترة: عمق الجذور، نسبة الاستنزاف، حجم الخزان. حدد كم يوماً تغطيها الحصة وكيف يُخمَّد الماء.
6. ضع تصرف التشغيل أمام الارتفاع الإجمالي على منحنى مضخة حقيقي — سلم الطرازات أعلاه مرتب ليجعل القائمة المختصرة بديهية.
7. اختر المصفوفة بقدر 1.3 من قدرة المضخة أو أكثر، وتحقق من نافذة جهد المتحكم مقابل السلسلة (هذا الحساب في دليل تصميم المصفوفات لدينا).
8. اكتب الجدول: الفترة، والحصة لكل ريّة، والنوبات، وخطة أسبوع الذروة — فالجدول هو بالضبط ما اشتريت المضخة لتحفظه.