بدلیل تشابهی که چرخش لوله دراین روش آبیاری باعقربه ساعت داردنام "عقربه ای" برروی آن گذاشته شد.سیستم آبیاری بارانی عقربه ای برای اولین باردرسال 1952ابداع شد.مهمترین حسن این سیستم اتوماتیک بودن ونیاز کم آن به کارگر است .
درعین حال درمقایسه با سیستم آبیاری بارانی ثابت به لوله وآبپاش کمتری نیاز دارد.
سیستم آبیاری بارانی عقربه ای تشکیل شده از یک لوله نسبتاً طویل که آبپاش ها بر روی آن قرار گرفته اند.این لوله بوسیله موتوری در مرکز زمین حول مرکز چرخیده و در نتیجه مزرعه ای بشعاع تقریباً طول و دایره ای شکل را آبیاری میکند.آب درمرکز زمین وارد لوله شده به آبپاش هائی که بر روی آن قرار گرفته اند منتقل می شود.
هزینه اولیه آبیاری بارانی عقربه ای بیشتر از سیستم های متحرک و نیمه متحرک است.قسمت قابل توجهی ازاین هزینه صرف اتوماتیک کردن سیستم می شود. باتوجه به نکات فوق الذکر، درکشورهائی که اصولاًدولت بدنبال طرح های اشتغال زا در بخش کشاورزی باشد استفاده از این آبیاری مناسب نسیت.درکشورهائی مثل ایران ،که قسمت اعظم زمینهای زراعی کوچک هستند و از طرف دیگر استفاده از تکنولوژیهای پیچیده در بخش کشاورزی همراه با اشکال است،استفاده از این روش آبیاری قابل توصیه نیست. سیستم آبیاری بارانی عقربه ای جزو ماشینهای آبیاری به حساب می آید.
هر واحد آبیاری بارانی عقربه ای می تواند زمینی حداکثر به مساحت 100 هکتار را آبیاری کند. بطورمعمول شعاع (طول لوله) آبیاری بارانی عقربه ای را400 متر می گیرند که زمینی به مساحت 50هکتار را آبیاری می کند.
لوله بوسیله پایه هایی در هوا و بالاتر از گیاه قرار می گیرد.این پایه ها برروی چرخهایی سوار می شوند که حرکت دورانی لوله بوسیله این چرخها میسر می گردد.فاصله بین پایه ها معمولاً 30تا 60 متر است
.
محاسن عمده سیستم آبیاری بارانی عقربه ای:
1) درمقایسه باآبیاری بارانی متحرک ونیمه متحرک که لوله های جانبی بطورمرتب جابه جامی شوندوآب درنقاط مختلف به این لوله هاواردمی شود،درآبیاری بارانی عقربه ای آب لازم فقط به یک نقطه درمرکززمین منتقل شده ودرآنجاواردلوله آبیاری می شود.
2) لوله آبیاری بارانی عقربه ای پس ازیک دورآبیاری دوباره درنقطه شروع قرارمی گیردونیازی به جابه جائی لوله بادست یاهروسیله دیگرنیست.
3) درصورتیکه سیستم آبیاری خوب طراحی شده باشد،می توان یکنواختی توزیع آب بالائی راانتظارداشت.
معایب سیستم آبیاری بارانی عقربه ای به قرارزیرمی باشد:
1) زمینهای زراعی معمولاً بشکل مستطیل یامربع(یاشکلهای دیگرغیرازدایره) می باشددرصورتیکه آبیاری بارانی عقربه ای زمینی بشکل دایره راآبیاری می کند.این شرایط باعث می گرددکه قسمتس ازمزرعه زیرپوشش عمل آبیاری قرارنگیرد.
2) آبپاشهائی که درقسمت انتهائی لوله قرارمی گیرندشعاع بزرگتری راطی می کنند و بایدآبدهی زیادتری نسبت به آبپاشهائی که درمرکزمزرعه قرار می گیرندداشته باشند.باین ترتیب احتمال آبدوی برروی مزرعه واتلاف آب بیشترمی شود.
برای رفع این اشکال پیشنهادمی شودکه تعداددفعات آبیاری بیشترشده ومقدارآب آبیاری درهردفعه کاهش پیداکند.این عمل باعث می شودکه تعداد دوردر روز لوله که معمولاً یک است بیشترشودکه دربعضی مواقع اشکال ایجادمی کند.
3) چون درقسمتهای مرکزی مزرعه هرواحدطول سطح کمتری رادرمقاسیه باانتهای لوله آبیاری می کند، بنابراین بخش اعظم آب به انتهای لوله منتقل شده وافت اصطکاکی زیادی راباعث می گردد.
4) درزمینهای شیب داردریک زمان لوله درشیب مثبت ودرحالت مقابل درشیب منفی قرار می گیرد.به این ترتیب طرح هیدرولیکی سیستم مشکل ترشده یکنواختی توزیع آب درمزرعه کاهش پیدامی کند.اگرمزرعه شیب زیادداشته باشددرحالتیکه لوله درشیب منفی قرار میگیرد حتی ممکن است آب به آبپاش های انتهائی نرسد.
منابع تأمین نیرو برای حرکت
لوله نیروی لازم جهت حرکت دورانی لوله به یکی از5 طریق زیر تأمین می نماید.
1)هیدرولیکی آبی ، که ممکن است مثل پیستون عمل کند ویا چرخشی باشد.
درروش پیستونی برروی هرمجموعه چرخ یک پیستون سوارمیشودکه نیروی لازم جهت حرکت پیستون ازآبی که درلوله آبیاری درجریان است تأمین میگردد.پیستون یک سری میله هائی را به حرکت درمی آوردکه این میله ها نیز بنوبه خود باعث چرخش چرخها ودرنتیجه حرکت دورانی لوله میگردد. درروش چرخشی، یک موتوربرلوله ای سوارمی شودکه چرخ ها رابه حرکت در آورده و این حرکت ممکن است به وسیله چرخ دنده ویا زنجیر از موتور به چرخ ها منتقل شود.
2) هیدرولیکی روغنی –دراین روش نیزطرزکارمثل روش اول است وفقط بجای آب ازروغن استفاده میشود.
3)موتورهای الکتریکی –دراین روش برروی هرکدام ازچرخها یک موتورباقدرت نیم تایک ونیم اسب بخارسوارمیشود.این موتورها وسیله یک ژنراتورکه درمرکززمین قرارگرفته بکارمی افتد.اگرشبکه سرتاسری برق درمنطقه وجود داشته باشد احتیاج به ژنراتورنبوده وبرق لازم ازشبکه تأمین میشود.
4)فشارهوا- سیستم هائی که انتقال چرخ درآنها بوسیله هواصورت میگیرداحتیاج به یک کمپرسورقوی دارند.کمپرسورهوای فشرده رابه سیلندرمیفرستدونیروازآنجا به میله هائی منتقل میشودکه چرخها رابه حرکت درمی آورد.
5) نیروهای مکانیکی –این سیستم ها دارای یک سیلندرروغنی میباشندکه درقسمت مرکزی سیستم آبیاری بارانی عقربه ای قرار میگیرد.نیروبوسیله سیم بوکسوربه چرخها رسیده ودر نهایت باعث حرکت آنها وچرخش لوله میشود.
دبی آبپاش ها
باتوجه به حرکت دورانی لوله های آبیاری بارانی عقربه ای می توان گفت که آن قسمت ازلوله که به مرکز زمین نزدیکتراست دایره کوچکتر وقسمت های انتهائی لوله دایره بزرگتری رامی پیماید.با توجه به نکته فوق، هرچه فاصله آبپاش برروی لوله ازمرکز زمین زیادتر باشد دبی آن نیز باید بیشترگردد.
اگرآبپاش ها به فاصله مساوی بر روی لوله قرارگیرند باید دبی آنها بازیاد شدن فاصله آنها از مرکز زمین افزایش یابد.
نکات مهمی که درطراحی سیستم آبیاری بارانی عقربه ای باید در نظرگرفته شوند عبارتند از:
1)ماکزیمم تبخیروتعرق روزانه درمحل
2)کاربرد ماشین
3)خصوصیات فیزیکی خاک
4)طرح هیدرولیکی ماشین آبیاری عقربه ای
درطراحی سیستم آبیاری بارانی عقربه ای ، سرعت چرخش لوله آبیاری عقربه ای (تعدادچرخش درروز)، طول لوله وقطرآن ، دبی کل ، فشارلازم ،تعداد آبپاش ها وفاصله آنها وسیله طراح تعیین می گردد.
باتوجه به نتایج حاصل ازمسئله فوق می توان به این نتیجه رسیدکه اگرسیستم آبیاری عقربه ای درزمین هائی با شیب زیادایجادشود یکنواختی توزیع آب بسیارپائین بوده وحتی ممکن است در نتیجه افت بارثقلی بیش ازاندازه آب به آبپاش های انتهائی نرسد.همین موضوع استفاده ازآبیاری بارانی عقربه ای رادرزمین های شیب دارمحدود می کند.درصورتی که محاسبات مشابه برای شیب مثبت زمین انجام گیرد مشاهده خواهد شد که دبی درمقایسه بازمین مسطح افزایش پیدا می کند .دراین حالت نیز یکنواختی توزیع آب بسیارپائین بوده به علاوه درشیب های مثبت با افزایش دبی امکان آبدوی درمزرعه بیشتر می گردد.
نکته قابل ذکراینکه درسیستم های آبیاری متحرک ، نیمه متحرک و ثابت بارثقلی (شیب زمین) می تواند به عنوان منبع تأمین کننده فشار و برای خنثی کردن افت اصطکاکی مورد استفاده قرارگیرد به همین دلیل در سیستم های آبیاری متحرک، نیمه متحرک وثابت، شیب زمین می تواند فشارلازم درنتیجه قدرت پمپ را کاهش داده و هزینه اولیه پمپ را بکاهد.درصورتیکه درآبیاری بارانی عقربه ای به علت اینکه لوله گردش دورانی داشته واگر در زمان درشیب مثبت قرارگیرد بعداز180درجه چرخش درشیب منفی قرارخواهدگرفت، نمی توان ازشیب طبیعی زمین بعنوان منبع انرژی استفاده نمود. باتوجه به نکته فوق الذکردرزمین های شیب دار بهتراست دبی تک تک آبپاش ها برای آبیاری عقربه ای محاسبه شده ودرصورتی ازآن استفاده شود که یکنواختی توزیع آب درمزرعه از حد مجاز پائین تر نباشد
