بررسی شاخص‌های پایداری تحویل آب در طرح تجهیز و نوسازی اراضی شالی‌زاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری تخصصی / گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 عضو هیات علمی (دانشیار)/ گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 عضو هیات علمی (استادیار)/ گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سابقه و هدف: اجرای طرح تجهیز و نوسازی در اراضی شالی‌زاری، با تحول در زیرساخت‌های مدیریت مزرعه، سیستم سنتی آبیاری کرت به کرت را به مدیریت تحویل آب مبتنی بر استفاده از کانال‌های آبیاری و زهکشی برای هر کرت شالی‌زاری تغییر می‌دهد. با گذشت سال‌های متمادی از آغاز عملیات اجرایی این طرح، اغلب مطالعات قبلی مبنای کیفی داشته و علی‌رغم اشاره به وجود مشکلات اساسی در سیستم آبیاری آن، عمدتا تحلیل‌ها بر پایه میزان رضایت‌مندی کشاورزان و یا قضاوت‌های تجربی کارشناسان بخش‌های مختلف این پروژه بوده است و کمتر تحلیلی کمی مبتنی بر شاخص‌های کلیدی عملکرد، نظیر پایداری سیستم، انجام شده است تا اطمینان از تحویل آب زراعی در موعد مقرر، به مقدار مورد نیاز و برای مدت زمان مورد نیاز را نشان دهد و معیارهایی نظیر اعتمادپذیری، یکنواختی، به‌هنگام بودن و قابل پیش‌بینی بودن تحویل آب که از سوی پژوهشگران مختلف برای ارزیابی آن ارائه شده، در این طرح تاکنون محاسبه نشده است تا بتوان به‌این وسیله اثربخشی سیستم را محاسبه کرد و امکان برنامه‌ریزی، بازطراحی و اجرای اقدامات اصلاحی را مهیا نمود.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، شاخص‌های مرتبط با پایداری تحویل آب شامل انواع معیارهای تغییرپذیری و قابلیت پیش‌بینی جریان تحویلی، در دو کانال آبیاری بتنی و خاکی و کرت‌های شالی‌زاری تحت پوشش آنها در پروژه تجهیز و نوسازی اراضی روستای اسماعیل‌کلای شهرستان جویبار استان مازندران محاسبه و مقایسه شد.
یافته‌ها: نتایج بررسی شاخص‌های کمی ارزیابی شده نشان می‌دهد؛ هرچند پوشش بتنی کانا‌ل‌ها موجب ارتقای معیار‌های تغییرپذیری تحویل آب نسبت به کانال خاکی شد، چنانکه شاخص‌های کفایت واعتمادپذیری در کانال بتنی به ترتیب 18 و 5 درصد، اعتمادپذیری در دامنه اطمینان پنجاه درصد به مقدار 0.14، شاخص به‌هنگام بودن تحویل آب به اندازه 4 روز و شاخص یکنواختی تحویل 0.27 بهتر از نتایج به‌دست آمده در کانال خاکی بود، اما ضعف ساختاری و مدیریتی در سیستم آبگیری و کنترل، با توجه به ضریب تغییرات 0.33 کفایت و 0.46 اعتمادپذیری، موجب شده توزیع آب بین کرت‌ها کافی و عادلانه نباشد و تغییرات زمانی تحویل آب در کرت‌های انتهایی کانال با یکنواختی کمتر از 0.5، شاخص به‌هنگام بودن عمدتا بیش از 10 روز و قابلیت اطمینان پایین، حتی در سطح 50 درصد، اختلاف زیادی با استانداردهای ارائه شده را نشان ‌دهد. در هر دو کانال خاکی و بتنی رابطه همبستگی خطی بین جریان تحویلی و مورد نیاز عمدتا معکوس بود که نشان‌دهنده ضعف در مدیریت تحویل آب بر اساس تقاضا است. همبستگی معکوس بین متغیرهای تحویل آب در کانال بتنی به 0.97- می‌رسد، لذا مدیریت نامناسب تحویل آب در دهه‌های انتهایی را به‌درستی پیش‌بینی می نماید و در کانال خاکی هم مقدار متوسط 0.30 نشان از عدم همبستگی جریان تحویلی با نیاز آبی و به تبع آن پیش‌بینی‌پذیری کم سیستم دارد.
نتیجه‌گیری: به‌طور کلی شاخص‌های پایداری تحویل آب در مقایسه با استانداردهای تعریف شده حتی با پوشش بتنی کانال‌های آبیاری نیز با چالش‌های اساسی مواجه‌اند. از یک سو ساختار سنتی، تجربی و غیرتخصصی مدیریت حاکم بر تحویل آب به اراضی تجهیز و نوسازی شده، زمان‌بندی مناسبی برای استفاده از آب تامین شده در طول فصل کشت ندارد و از سوی دیگر ارتقای ساختار سازه‌ای سیستم موجود تحویل آب، نیازمند اصلاح وضعیت آبگیری، استفاده از سازه‌های کنترل جریان در کانال و تعریف برنامه تحویل آب بر اساس نیاز آبیاری کرت‌ها است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study on Reliability of Water Delivery System in Paddy Fields Development and Renovation Project

نویسندگان [English]

  • Babak Moumeni 1
  • Mohsen Masoudian 2
  • Mohammad Ali Gholami Sefidkohi 3
  • Alireza Emadi 2

1 PhD / Dept. of Water Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources

2 Associate Prof./Dept. of Water Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources

3 Assistant Prof./ Dept. of Water Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources

چکیده [English]

Background and objectives: Paddy Fields Development and Renovation Project changes infrastructures of the rice farm management and converts traditional plot the plot irrigation system to water delivery management, which provides access to irrigation canals and drainage for each paddy plot. Even though many years have passed from the start of implementation of the project in northern provinces and several researchers have pointed fundamental problems out in the water distribution system of the project, but most previous studies have qualitative basis and the analysis is mainly based on the satisfaction of farmers or empirical judgments of experts in different parts of the project and until now less quantitative analysis has been provided on the basis of key performance indicators such as reliability indicating that ensure the delivery of agricultural water on time, to the extent necessary and for the time required and criteria such as dependability, steadiness, timeliness and predictability of the delivery of water provided by the researchers for its evaluation. Such indicators can measure the effectiveness of the system and finally it possible to provide planning, redesign and implementation of the corrective operation.
Materials and methods: In this study, reliability indices including the variability and predictability of water delivery system were calculated and compared for two concrete and earthen irrigation canals and the plots that are covered by them in renovated paddy fields of Esmaelkola village in Joybar city of Mazandaran province.
Results: The results of the quantitative indicators evaluation shows that although concrete lining of canal has made noticeable effect on the promotion of variability indicators in earthen channel, as Concrete channels have shown better results than earthen channel in the values of these parameters: Adequacy and dependability indices, respectively, 18 and 5 percent, fifty percent level of delivery reliability as 0.14, timeliness of water delivery as much as 4 days and delivery steadiness index as 0.27, but structural and managerial problems in intake and control system leading to inadequate and inequitable distribution of water between plots of lined channel according to the coefficient of variation 0.33 for adequacy and 0.46 for reliability and timely variations of water delivery to downstream plots show a major difference with defined standards considering steadiness lower than 0.5, timeliness index that was mostly more than 10 days and low amount of fifty percent level of delivery reliability. Both earthen and concrete channels linear correlation was mostly reversed between the delivered and required volume of water that indicates the lack of water delivery management based on demand. The inverse correlation coefficient between the variables of water delivery is -0.97 for concrete lined channel, so, it is correctly predicted improper management of water delivery in the final decades, and in the earthen channel, the value of 0.30 shows there is no correlation between the volume of delivered and required water and consequently low predictability of the system.
Conclusion: Generally, even with the concrete canal lining, indicators of reliable water delivery are not favorable in comparison with standards of these criteria. On the one hand, traditional, experience-oriented, and non-technical management system that governs water delivery in renovated farms has no appropriate scheduling for the use of supplied water during the planting season and on the other hand improving the existing system need to reform plots' intakes and flow control methods in the canal and complimentary water delivery schedule based on the irrigation demand.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evaluation
  • Predictability
  • Rice
  • Variability
  • Water Distribution
1.Agide, Z., Haileslassie, A., Sally, H., Erkossa, T., Schmitter, P., Langan, S., and Hoekstra, D.
2016. Analysis of water delivery performance of smallholder irrigation schemes in Ethiopia:
Diversity and lessons across schemes, typologies and reaches, LIVES Working Paper 15.
Nairobi, Kenya: International Livestock Research Institute (ILRI), 17p.
2.Amiri Larijani, S., Gholami Sefidkohi, M.A., Ziatabar Ahmadi, M., and Jalali Kotenaii, N.
2013. Evaluation and comparison of CROPWAT and NETWAT models in the Estimating of
water requirement of rice in Mazandaran province. 2th National Conference on sustainable
development of agriculture and the healthy environment, Hamedan, September 12.
(In Persian)
3.Asadi, R. 2007. Evaluation of irrigation and drainage canals in Paddy Fields Development and
Renovation Project, Technical Report No: 744, Agricultural Research, Education &
Extension organization. (In Persian)
4.Babapour Golafshani, M., Shahnazari, A., Ziatabar Ahmadi, M.Kh., and Aghajani, Gh. 2012.
The Comparison of Water Balance Parameters in Traditional and Leveled Paddy Fields in
Qaemshahr, Iran. J. Water Soil. 26: 4. 1010-1017. (In Persian)
5.Berkoff, D.J.W., and Mundial, B. 1990. Irrigation management on the Indo-Gangetic plain.
World Bank, Pp: 7-8.
6.Bumbudsanpharoke, W., and Prajamwong, S. 2015. Performance Assessment for Irrigation
Water Management: Case Study of the Great Chao Phraya Irrigation Scheme. Irrigation and
Drainage. 64: 2. 205-214.
7.Clemmens, A.J., Bos, M.G., and Replogle, J.A. 1984. Portable RBC flumes for furrows and
earthen channels. Transactions of the ASAE. 27: 4. 1016-1021.
8.Dai, X., Zhang, X., Han, Y., Huang, H., and Geng, X. 2016. Impact of agricultural water
reallocation on crop yield and revenue: a case study in China. Water Policy, wp2016040:1-19.
9.De Todos, U.T. 2006. Modernization and the evolution of irrigation practices in the Rio Dulce
Irrigation Project, Santiago Del Estro, Argentina. Ph.D. Thesis, Supervisor: Prieto, D.,
Wageningen University, 312p.
10.Gilfedder, M., Connell, L.D., and Mein, R.G. 2000. Border irrigation field experiment.
I: Water balance. J. Irriga. Drain. Engin. 126: 2. 85-91.
11.Jalali Koutenaei, N., Tonekaboni, H., and Yousefian, H. 2009. A comparative study of the
technical and social issues of irrigation and drainage networks in traditional and modern
integrated paddy fields, 3rd Iranian Conference on Construction experiences of Hydraulic
Structures and Irrigation and Drainage Networks (ICCHID), October 21-22: 67-73.
(In Persian)
12.Makin, I.W., Goldsmith, H., and Skutsch, J.C. 1991. Ongoing performance assessment-a
case study of Kraseio Project, Thailand. Irrigation and Drainage Systems. 5: 1. 31-42.
13.Management and planning organization. 2009. Design Criteria for Renovation &
Mobilization of Rice Fields, First Volume – Generalities (No: 471-1), 36p. (In Persian)
14.Molden, D.J., and Gates, T.K. 1990. Performance measures for evaluation of irrigationwater-delivery systems. J. Irrig. Drain. Engin. 116: 6. 804-823.
15.Moumeni, B., Azimi, R., Masoudian, M., and Saedi, I. 2015. Field evaluation plan of
problems of Paddy Fields Development and Renovation Project. 16th National Congress of
rice. Agricultural Biotechnology and Genetics Research Institute of Tabarestan, Sari,
February 16-17. (In Persian)
16.Plusquellec, H., Burt, C., and Wolter, H.W. 1994. Modern water control in irrigation:
Concepts, issues and applications, World Bank technical paper; no. WTP 246., Irrigation and
Drainage Series, USA: The World Bank, 110p.
17.Perry, C.J., and Narayanamurthy, S.G. 1998. Farmer response to rationed and uncertain
irrigation supplies (Vol. 24). IWMI, 23p.
18.Renault, D., and Vehmeyer, P.W. 1999. On reliability in irrigation service preliminary
concepts and application. Irrigation and Drainage Systems, Kluwer Academic Publishers.
13: 1. 75-103.
19.Salahshoor Dalivand, F., Nazemi, A.H., and Yazdani, R. 2010. Improvement of water
management in paddy fields. 12th National Conference of Irrigation and Drainage
Committee, Tehran, Iran, Febrauary 25-26, Pp: 334-319. (In Persian)
20.Seckler, D., Sampath, R.K., and Raheja, S.K. 1988. An Index for Measuring the Performance
of Irrigation Management Systems with an Application. JAWRA J. Amer. Water Resour.
Assoc. 24: 855-860.
21.Tareen, S.K., Talpur, M.A., Mangrio, M.A., Nizamani, I.A., Suthar, V., Issani, M.A.,
and Solangi, M. 2016. Performance Evaluation of Some Lined Watercourses Off-taking
from Mubarak Wah in District Tando Mohammad Khan, Pakistan. Science International.
28: 3. 2683-2690.
22.Thakur, A.K., Rath, S., Roychowdhury, S., and Uphoff, N. 2010. Comparative performance
of rice with system of rice intensification (SRI) and conventional management using
different plant spacing. J. Agron. Crop Sci. 196: 2. 146-159.
23.Urrestarazu, L.P., Díaz, J.R., Poyato, E.C., and Luque, R.L. 2009. Quality of service in
irrigation distribution networks: case of Palos de la Frontera irrigation district (Spain). J.
Irrig. Drain. Engin. 135: 6. 755-762.
24.Yaaghobi, M., and Yaaghobi, M. 2007. Useful experimental methods in the implementation
of irrigation and drainage in paddy fields. 2th national conference of Experiences in irrigation
networks and drainage construction, Karaj, October 23-25, Pp: 227-236. (In Persian)
25.Yazdani, M.R., Parsinejad, M., Razavipoor, T., Alizadeh, M.R., Nahvi, M., Sharifi, M.M.,
Rezaei, M., and Mollaei, M. 2004. Paddy Fields Development and Renovation Project.
1th Workshop on Design Fundamentals in Paddy Fields Development and Renovation
Project. Guilan University. July 18. (In Persian)