מה זה Subsurface Drip Irrigation ולמה זה משנה עבור Slope Stability

irrigation טפטוף (SDI) היא מערכת משלוח מים מדויקת שמציבה טפטוף או רחצה מתחת לפני הקרקע, בדרך כלל בעומק של 6 עד 18 אינץ ' (15-45 ס"מ), לספק מים ישירות לאזורי שורש צמחיים.בניגוד משטח או מערכות מתפזרות כי רטוב את פני הקרקע ולעתים קרובות להוביל לרוץ, SDI חל מים באופן מבוקר הממזער evaporation, עמוק, צנרת, ואפילו צנרת שטח, ואפילו הפך כרמים, ונופים, אפילו צנרת, הוא מלמטה, הוא מלמטה, ועוד.

באזורים עם מדרונות בינוניים עד תלולים, חדירה למים לא מחוספסת היא גורם עיקרי עבור מפולות אדמה.כאשר גשם כבד או השקיה מופרזת מחלחלת את שכבת הקרקע העליונה, לחץ מים שופע, צמצום הכוח העצום של הקרקע ודהיר את ההיבטים המעשיים של המדרון, על ידי הפניית מים מן השטח ולתוך אל תוך האזור ללא over-מכת יתר על פני השטח, ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-התק-התק-התחרידהחומרההההההההההההההההההה של הנפח של אותה-החומרהה של ה-הההההההקרקע, כדי לצמצום של ה-ההחומרהחומרהההההחומרהחומרההההחומרההההחומרהחומרהחומרההחומרהחומרהחומרההההההההחומרה של המערכת הפוליטית, כדי להפחתה משמעותית של המערכת הכלכלית של ה-מנת להפחית את ה-החומרה של המערכת הפוליטית של המערכת הפוליטית של ה-ה של ה-מנת לצמצום של ה-ה של המערכת הפוליטית של ה-מנת לצמצום של ה-מנת

כיצד חודר מים משטח מניע סיכון מפולת

מפולות קרקע מתרחשות כאשר כוחות הנהיגה (גרע, משקל אדמה ומים) עולים על הכוחות המתנגדים (כוח השביט של הקרקע) המים הוא הסוכן השכיח ביותר של פיזור מים או מים השקיה מעלה את תכולת הלחות של האדמה, שיש לו שתי השפעות מפתח:

  • (בקיצור:0) לחץ מים משוחרר 1 (Falve: 1) מים ממלאים את הריקים בין חלקיקי הקרקע, ויוצרים לחץ שדוחף חלקיקים בנפרד, צמצום החיכוך.
  • (ב) [ה]ההתמדה של מים באדמה מוסיפה לעומס הכבידה, בעוד הירידה במגע בין חלקיקים מורידה את יכולת הקרקע להתנגד לנפיחות.

על מדרונות עם אדמה רדודה על שכבה בלתי אפשרית (למשל, סלע או חימר קומפקטי), אפילו כמות צנועה של מים על פני השטח יכול ליישב את הקרקע במהירות, המוביל למפולות תרגומים רדודים. ⁇ קרקעיות עמוק יותר לעתים קרובות כרוכות תקופות ארוכות יותר של חדירה מתמשכת כי מעלה את מערכת המים בין אינטנסיביות, משך, ולחות, ותנאי לחות אמפטנטיים היטב; לאחר סקר טטמוס ארוך יותר.

השקיה יכולה לחקות את השפעות הגשמים, במיוחד כאשר מוחל באמצעות מזרקים קונבנציונליים רטובים את כל פני השטח או באמצעות השקיה פרוצה שמרכזת מים בערוצים.

מכניזם על ידי איזו שקיפות ד"ריפ איריגציה מפחית חדירה ו- Slope Instability

ניהול שורש ישיר-Zone Moisture Management

SDI מספקת מים בדיוק היכן שהוא נחוץ – אזור השורש הפעיל של יבולים או צמחייה.על ידי שמירה על לחות הקרקע ברמות אופטימליות ללא ריצוף פני השטח, המערכת מונעת היווצרות של שולחן מים מצופה רק מתחת לסלע הקרקע.זה מקטין את הסיכון של כישלון כיוון שאזור הצטברות המים הגדולה ביותר (לעיתים קרובות העליון 12-18 אינץ') נשאר יותר מרומזם מתחת למשטח.

2.מיניממים Surface Runoff ו-Erosion

שיטות השקיה משטח לעתים קרובות לייצר הפסקה על מדרונות, אשר נושאת משקעים ומרכז מים באזורים נמוכים יותר, גרימת ריצוף מקומי ומתחתית. SDI מבטלת את יישום פני השטח, כך שלא מיוצר במהלך המבצע.בנוסף, קווי הטפטפטון קבורים, כך שאין זרימה בין-החלופה או שחיקה מערוץ.

3.שיפור מבנה Soil וצמצום משטח חסימת

תכוף רטוב וייבוש מחזורים על פני הקרקע, נפוץ עם השקיה מעל פני השטח, יכול להרוס מבנה הקרקע, טופס קרום, ולהפחית את יכולת ההסתננות.זה מוביל להצטבר ותפוצה מים לא אחידה.עם SDI, פני השטח נשאר יבש ו פעיל ביולוגית, שמירה על פורוזיות ויציבות מצטברת.

4.התחמשו את החזית הקדמית

מים מפלטי תת-קרקעי לנוע החוצה בדפוס אופייני שנקבע על ידי מרקם אדמה, פריקה פולטת, ואת עומק הקלטת.על מדרון, החזית רטובה נוטה לנוע מעט למטה, אבל נפח רטוב הכולל נשאר מקומי. על ידי ספיגה פולטים כראוי, המערכת יכולה ליצור אזור "חפר" של לחות גבוהה יותר רק כאשר השורשים נמצאים, בעוד החלק העליון של המדרונות נשאר ממוקדים זה נשאר למנוע לחות אחידה.

עיצוב Subsurface Drip Irrigation for Landslide-Prone Slopes

הערכה באתר: הקרן של מערכת בטוחה

לפני התקנת SDI על כל מדרון, הערכת אתר יסודית היא חיונית.גורמי מפתח לנתח כוללים:

  • (ב) ⁇ 0 ⁇ ו-IIFLT:1 ; ⁇ ⁇ (>30%) דורשים יותר פולטים ספאקים ואולי אפילו בדידות מיקום צ'קוזי כדי להבטיח לחות אחידה ללא קטורציה עמוקה.
  • (ב) [ה]האדמות הסעד והדמיון [ה]" (האדומות סנדי) מתרוקנות במהירות אך עשויות ליהנות מקלטת עמוקה יותר; קרקעות חימר יש יכולת אטית ודורשות ניהול נרחב אך זהיר כדי להימנע מלחשוב סביב קו הטפטפטון.
  • (ב) אם הקרקע היא רדוד (פחות מ 2 רגל), יש להציב את הקלטת הטפטפטונית בתוך אזור השורש, אך לא כל כך עמוק שהמים מגיעים לשכבה הבלתי ניתנת להשגה, וגורמים למטוס חלקלק.
  • (FLT:0) בדיקת תבניות ניקוז:1ir - יש לכבד דרכים ניקוז טבעי; SDI לא צריך להיות מותקן באזורים שבהם מים באופן טבעי מתרכזים אלא אם כן בשילוב עם מערכי דיבה או ניקוז.
  • (FLT:0) גידולי שורש עמוק או צמחייה מולדת שיכולים למשוך מים משכבות אדמה נמוכות הם אידיאליים עבור SDI, שכן הם מסייעים לשמור על גירעון לחות מתחת לאזור הטפטפטפטון.

מערכת Components and Configuration

מערכת SDI טיפוסית למורדות כוללת:

  • (FLT:0) קלטת או מחשב (משלבים בלחץ) צ'קוזיד 1LT - פלטי מחשב מומלץ עבור מדרונות יותר מ -100 מטרים כדי לשמור על זרימת אחידה למרות שינויים גבוהים.
  • (FLT:0)Fitersph1) - מסננים של רשתות חול או מסננים מסך מדורגים עבור איכות מקור המים (למשל 120 מ"ש למים נקיים, 200 מ"ש למים על פני השטח) Clogging הוא סיכון גדול על מדרונות כי זה יכול לגרום בריכות מקומיות ולא רטוב אפילו.
  • (FLT:0) רגולטורים ואוורור אוויר 1 (FLT:0) כדי למנוע פולטים מפלט משתנה עקב שינויים בלחץ מודרדר, ולאפשר אוויר להימלט במהלך ההתחלה והניקוז.
  • (FLT:0 שרוף עומק עמוקFLT:1) - בדרך כלל 6-12 אינץ ' עבור יבולים שנתי, 12-18 אינץ ' עבור ennials. על מדרונות, מיקום רדום מפחית את ההנצחה עמוקה שיכולה להגיע מטוס כשל, אבל חייב להיות עמוק מספיק כדי למנוע מופרע על ידי עד גיל או חיות בר.
  • (FLT:0) אוריינטציה של אוריינטל:1 (ריצה קווי טפטוף לאורך קווי מדרדרון (horizontal) ולא downslope מפחית את ה ⁇ הידראולית ומונע מים לזרום החוצה החוצה לאורך צינורות במהלך המבצע.

התקנה ותחזוקה של הפרקטיקה הטובה ביותר

  • (ב) ,0) ,ברסום או rippingFLT:1 ; יש לפרק שכבות קומפקטיות לפני התקנת קלטת כדי להבטיח מים יכולים לנוע מאוחר יותר בתוך אזור השורש המיועד.
  • (FLT:0) ניצול וטיפול כימי 1 (FLT:1) - שטף קבוע במהירות גבוהה מסיר את המשקעים ואת הביופילם. הזרקת חומצי להורדת pH וכלור או peroxide עבור עזרה ביולוגית למנוע כריתת דם.
  • (FLT:0)Root intrusion PreventionFLT:1, במתקנים קבועים, באמצעות קלטת עם פולטים מחוספסים (למשל, trifluralin) או בניית שכבת מחסום שורש מומלץ, במיוחד עבור צמחייה מושרשת עמוק שניתן למשוך לאזור לחות סביב הקלטת.
  • (FLT:0) ממורים על לחות הקרקע 1 (FLT) - Tensiometers או חיישנים קיבולים ממוקם בכמה מעמקים מאפשרים למפעילים להתאים את לוח הזמנים של השקיה כדי לשמור על שכבת הקרקע העליונה מתחת ליכולת השדה, עוד להפחית את הסיכון מפולת הקרקע.

יתרונות השוואתיים על שיטות השקיה אחרות על סלילופות

Method Runoff/erosion potential Surface saturation Landslide risk increase
Surface drip Moderate (if slope <10%) Localized wetting around emitters Low to moderate; small scale
Sprinkler (impact/rotor) High on slopes >15% Uniform wetting of entire surface High when over-applied
Furrow Very high, especially on long slopes Concentrated in furrows High; concentrated infiltration
SDI (buried) Negligible Dry surface, water below Very low to none

מערכות מתפזרות מסורתיות וזעם הן העבריינים הגרועים ביותר על גבעות כי הם רטובים את פני הקרקע כולה, יצירת אזור רווי מתמשך שיכול להוביל לכישלון מדרדר מהיר.אפילו משטחים, בעוד יעיל יותר, עדיין משאיר מים על פני השטח ויכול לגרום לשחיקה מקומית אם פולטים ממוקמים upslope. SDI היא השיטה היחידה אשר למעשה מקלקלת את יישום המים מפני הצטברות.

מחקרים ומחקרים

כמה מחקרים בחנו את תפקידו של SDI בצמצום ההמראה והשחיקה, אם כי נתונים ישירות להפחתה של סיכון מפולת עדיין מתעוררים.ניסוי שדה בולט באוניברסיטת קליפורניה, דייוויס, השווה SDI וזריזות מפרש של 20% שנטועים עם תירס. Runoff מאבני SDI היה נמוך מ-95% מאבני אדמה מתפזרות, ולחות אדמה בגובה 0-6 אינץ' נותרו מתחת ל- 0.30/3/3 מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ- 40.

מחקר נוסף מ-(FLT:0)Soil & כתב העת Tillage Researchisches Researchהמחשה 1 מצא כי SDI שמר על יציבות מצטברת גדולה יותר בשכבת הקרקע בהשוואה לפטפטפטפטפט משטח, אשר מצביע על סיכון נמוך יותר של מבנה הקרקע מתמוטט תחת גשם כבד.

בגבעות הצומחות יין במחוז סונומה, קליפורניה, מגדלים אימצו SDI במשך יותר משני עשורים.דיווחי Anecdotal מהנציבות החקלאית של המחוז המקשרים את אימוץ SDI לכשלונות פחות מדרונות במהלך אירועי גשם קיצוניים, אם כי מחקרים מבוקרים מוגבלים.המערכת מאפשרת לכרמים לשמור על ייצור ללא ההפרעה הכבדה הנגרמת על ידי נוקשות או כיסוי כיסוי.

שילוב SDI עם טכניקות אחרות של Landslide

irrigation טבולית היא לא פתרון עמידה עבור מדרונות בסיכון גבוה.זה עובד הכי טוב כחלק מתוכנית ייצוב מדרונות משולבת הכוללת:

  • (FLT:0) סיור או ספסל סיור 1 (FLT: 0) - פורץ מדרונות ארוכים לתוך פלחים קצרים יותר, צמצום אורך של מטוסים פוטנציאליים כשלים ומאפשר מים לנקז מאוחר יותר מאשר לצבור.
  • (FLT:0)Subsurface ניקוז 1FLT - ניקוז Horizontal או ניקוז צרפתי מותקן מעל אזור SDI יכול ליירט מים קרקעיים עמוקים ולמנוע את הצטברות הלחץ בממשק סלע הקרקע.
  • (FLT:0) וצמחוני מכסה 1 - דשא עמוק, צריחים, או עצים נטעו לאורך קווי טפטוף לצרוך מים משכבות עמוקות יותר, ובכך להפחית באופן פעיל את שולחן המים במהלך העונה הגוברת.אפקט משאבה ביולוגית זה מסנכרז עם הטבע המחוספס במים של SDI.
  • (FLT:0) שמיכות שליטה ווואטסלמב"ד:1 - על פני הקרקע החשופה (אם לא מכובש), אמצעי בקרה זמניים להפחית את הסיכון להיווצרות גורים במהלך הגשמים הכבדים שעלולים לפשרה את מערכת SDI.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יתרונות כלכליים וסביבתיים

שימור מים

SDI יכול להיות עד 95% יעיל (מים החלים לעומת מים המשמשים את היבול), בהשוואה ל 70-80% עבור מזרקים ו-50-70% עבור שיטות משטח. באזורי אספקת מים, זה ישירות מקטין את נפח המים המופקים מקוויפרות ונהרות, גורם חיוני לקיימות.

צמצום Erosion ו-Sdiment Transport

על ידי חיסול פני השטח של ההמראה, SDI חותך באופן דרסטי את אובדן הקרקע.עבור כרם טיפוסי של 10 דונם בגבעה באקלים ים ים התיכון, מעבר מפזורה ל- SDI יכול להפחית את התשואה של 50-100 טון בשנה לכל אקר, על פי מודלים של USDA זה מגן על איכות המים במורד הזרם ומפחיתה את ההשתלה במאגרמים.

עלויות למניעת הפללה

עלות מפולת אחת – כולל נזק תשתיות, אובדן ייצור חקלאי וניקוי - יכול לעלות על מיליון דולר לאירוע. להשקיע ב-SDI, אשר מוסיף כ-1,000-2,000 דולר לשכר, היא אסטרטגיה לניהול סיכונים פרואקטיבית.בתקופה של 10 שנים, הסיכון להימנע לעתים קרובות רק אם עלות העלמה, במיוחד באזורים המיסויים כסיכון גבוה על ידי סקרים גיאולוגיים.

אתגרים ושיקולים

בעוד SDI מציע יתרונות ברורים ליציבות המדרונות, ישנם מספר מכשולים לכתובת:

  • (FLT:0) הודאה על מדרונות תלולים 1 (Feloph) - צפירה על קלטת טפטוף מעל 30% דורש ציוד מיוחד או עגיל יד כדי למנוע יצירת מטוס חלש באדמה.יש לקחת כדי להחזיר תעלות כראוי קומפקטי הקרקע כדי למנוע נתיבי זרימה מועדיים.
  • (FLT:0Clogging סיכון FLT:1) - Emitter clogging יכול לגרום כתמים יבשים או, לעומת זאת, אזורים מעוקלים אם כוחות חסימת מים לצאת מפלט אחר.
  • (ב) ⁇ :0) רומוט אינפורמטיבי (FLT:1) - במערכות רב שנתיות ארוכות טווח, שורשים עשויים לגדול לפלטים ולחסום אותם אם המערכת אינה מיועדת לשליטה שורש כימי או למחסומים פיזיים.
  • (FLT:0) Pressure VariureFLT:1 - על מדרון ארוך, שינויים בגובה של 30 רגל או יותר יכולים לגרום להבדלים בלחץ של 13 psi, שעלולים להזיק לטייפ בתחתית או לגרום לכשל פולטים בפסגה.
  • (FLT:0) עלויות ההתקנה של SDI גבוהות יותר מאשר טפטוף פני השטח או מתפזר.עם זאת, תוכניות סיוע פיננסי באמצעות תוכנית EQIP (תוכנית איכות סביבתית) וסוכנויות שימור מים המדינה יכול לרדת עד 50% מהעלות באזורים מפולת קרקעיים.

כיוונים עתידיים: Smart SDI ו-Real-Time Slope

טכנולוגיות מתפתחות מתכוונות להפוך את SDI אפילו יותר יעיל עבור הפחתה בסיכון מפולת.חיישנים המחוברים לאינטרנט לחות אדמה יכולים להאכיל נתונים לבקרי השקיה אוטומטיים אשר סוגרים את השקיה כאשר הגשמים צפויים או כאשר לחות הקרקע עולה על סף בטיחות.אינטגרציה עם מודלים של יציבות מדרונות (למשל, FLT:0USGS TRIG מודלLTFIRLTF) מאפשר זיהוי אמיתי של תאים מתחת להורדת לחץ דם מוקדם יותר.

חברות החקלאות מציעות כעת "יציבות חלופית כשירות", שם החקלאים ומנהלי הקרקע משלמים עבור מערכת SDI המונעת חיישן, אשר מנהלת באופן פעיל מים כדי למנוע את לחץ היבול וכישלון המדרונות.

מסקנה

השקיה מפולגת טבולית מציגה כלי רב עוצמה ומעשי להפחתת כמות המים משטח כי חודרים גבעות, ובכך מורידים את הסיכון של מפולות אדמה. על ידי מתן מים ישירות לשורשים צמחיים, שמירה על תנאי משטח יבשים, ושימור מבנה הקרקע, SDI מתייחס שורש של כישלונות רבים מדרונות: לחות מוגזמת בשכבות הקרקע העליונות. בשילוב עם הערכה של אתר, מערכת נכונה, עיצוב, ושחיקה, אמצעי בקרה, לחץ, יכול להפוך את הסיכון לאמצעי הפחתת זיהום לדלקתי.

עבור מנהלים קרקעיים, חקלאים ומהנדסים אזרחיים הפועלים באזורים בעלי ערך מפלה, השקעה ב-SDI היא צעד פרואקטיבי לקראת ניהול מים בטוח יותר, בר קיימא יותר.הטכנולוגיה מוכחת, היתרונות הסביבתיים הם משמעותיים, ואת העלויות הנמלטות של כישלון מדרדרונות יכול הרבה יותר לעלות על ההשקעה העליונה. כמו שינויי האקלים מגבירים את אירועי הגשמים הקיצוניים, השקיה תת-קרקעית עלול להפוך למרכיב חיוני של החקלאות המודרנית והקרקע.