روشهای تسطیح اراضی (لیزری-مهندسی)

روشهای تسطیح اراضی متعدد و گوناگونی برای انجام عملیات تسطیح اراضی وجود دارد.

تسطیح اراضی چیست؟ (Land Leveling)

تسطیح اراضی عبارت است از هموارسازی، صاف کردن و ایجاد شیب مناسب در زمین. با در نظرگرفتن ضریب نفوذپذیری و بافت خاک، باعث جلوگیری از تندآب و فرسایش سطحی میشود. تسطیح اراضی شرایط یکسان و هماهنگ توزیع آب در یک عمق، در سراسر مزرعه را به وجود میآورد.

تعریف تسطیح اراضی

به عقیده آقای پروفسور Michael Salasr از دانشگاه لوئیزیانای آمریکا هدف از تسطیح، ایجاد شیب در یک اندازه معین است. حسب بافت و ساختمان خاک منظور نفوذ مناسب (هوا، آب، ریشه) ایجاد میشود.

هموار کردن زمین، زهکشی خوب و توزیع یکنواخت مواد غذایی، آب و راندمان آبیاری ثقلی را افزایش میدهد. تسطیح اراضی بخش مهمی از عملیات آبیاری و زهکشی در مزرعه است.

انواع روشهای تسطیح اراضی (هموارسازی) (Land Leveling , Land Forming ,Land grading)

یک اصطلاح کلی برای هموارسازی و صاف کردن زمین بر اساس عوارض طبیعی است. کاری که سالهاست به صورت سنتی در کشور ما با انواع ماله و ابزار متنوع انجام میشود.

تسطیح علمی(دقیق) Land Smoothing , Land Planing

تسطیح دقیق با در نظرگرفتن شیب به طوری که خطا به صفر نزدیک شود یعنی دقیق ترین نوع تسطیح اراضی. در این روش نقاط زمین به یک صفحه تبدیل میشود، و یک سطح کاملاٌ مستوی با شیب یکسان ایجاد میشود. تسطیح لیزری اراضی هم جزو این گروه از روشهای تسطیح است.

مراحل انجام تسطیح اراضی چیست؟ (در یک مزرعه)

• نقشه برداری برای تسطیح
• طراحی تسطیح و تهیه نقشه اجرائی تسطیح
• اجرای تسطیح زمین کشاورزی

ماشین آلات تسطیح

اصولاً ماشین آلات تسطیح در گروه ماشین های سنگین خاک ورزی در عملیات زراعی قرار دارند. تسطیح اراضی در زمین های ناهموار با ماشین های مکانیکی با کنترل دستی با وزن زیاد. می تواند باعث فشردگی لایه زیرین و جابجایی حجم بسیار زیادی از خاک گردد.

توجه نکردن به عمق خاک زراعی، صدمات قابل توجهی را به پتانسیل زراعی و ساختمان خاک وارد کند. تسطیح اراضی لیزری با حذف ماشین آلات تسطیح سنگین و تردد زیادی. از خاکبرداری های عمیق عرصه های نباتی و مرغوب خاک، میتواند به افزایش کیفی خاک کمک کند. انواع اسکرپیر های خودرو بلدوزر و گریدرها در این گروه هستند.

معرفی مجموعه کنترل لیزری در ماشین آلات تسطیح لیزری اراضی

1- فرستنده لیزر (transmitter )

این دستگاه به عنوان مولد اشعه لیزر است. دارای یک دیود تولید نور لیزر است که توسط باطری 12 ولتی کار میکند. شعاع لیزر با سرعت قابل تنظیم از 0 تا 1200 دور در دقیقه، حول محور عمود بر افق می چرخاند. یک صفحه ی مجازی از پرتو لیزردر ارتفاع مشخص، بالای سطح مزرعه تشکیل می دهد.

شعاع لیزر با قدرت 1 تا 5 میلی وات و طول موج 645 تا 700 نانومتر میباشد. شعاع لیزر به قطر 5 تا 12 میلیمتر است. این باند از نور لیزر کار کنترل و هد لایت سنسورهای گیرنده در ماشین تسطیح لیزری اراضی را بر عهده دارد.

2- گیرنده لیزر (Receiver)

گیرنده لیزر، ارتفاع تیغه دستگاه از سطح مزرعه اتوماتیک تنظیم میکند. حسگر ها شیب را از شعاع نور لیزر فرستنده دریافت میکند. گیرنده از یک سری سنسور (حسگر حساس به نور لیزر) دارد.

حسگرها در سه طبقه به صورت عمودی روی هم قرار دارند. حسگرها وظیفه دریافت اطلاعات و ارسال اطلاعات جهت کنترل و هماهنگ کردن ارتفاع  تیغه از سطح مزرعه با صفحه مجازی لیزری در ارتفاع فرستنده را به عهده دارد.
این دستگاه طبق پالسهایی که از حسگرهای خود دریافت می کند. اطلاعات را به پالسهای الکتریکی تبدیل کرده و با انتقال جریان الکتریسیته به جعبه ی کنترل ارسال میکند. جعبه کنترل اطلاعات را در حافظه پردازش میکنند.

سپس فرمانهای لازم را به شیر برقی برای هدایت جک های هیدرولیک میدهد. جعبه کنترل تیغه ماشین تسطیح را دقیقاً در ارتفاع طراحی نگه میدارد.

3- آشکارساز دستی (Detector)

آشکارساز دستی برای یافتن مسیر تابش پرتو لیزر بکار می رود. این دستگاه وسیله ی بسیار برای نقشه برداری است. میتوان با استفاده از یک خط کش تلسکوپی (شاخص) و ترانس‌میتر(فرستنده) کار نقشه برداری مزرعه را یک نفره انجام داد.

4- جعبه کنترل (Control Box)

این واحد فرامین فرستنده را به تیغه دستگاه منتقل میکند. تغدیه جعبه کنترل را باطری تراکتور تامین میکند. جعبه کنترل پالسهای الکتریکی که از نسورهای آشکارساز گیرنده لیزر ی آید را دریافت میکند. و آنها را به صورت فرامین به جکها ارسال مدارد. جعبه کنترل یک برد الکترونیکی، قابل برنامه ریزی کنترل دقیق تیغه تسطیح در ارتفاع معیین را دارد. بر اساس شیب و جهت پرتو لیزر بر فرامین لازم را به تیغه ارسال میکند.

5- دکل پایه گسیلنده (mast)

دکل یا پایه‌ی تلسکوپی برای تنظیم ارتفاع گیرنده فرستنده (transmitter) است. به نحوی گیرنده در مقابل پرتو لیزر قرار گیرد. گیرنده برروی بازوی بر روی تیغه یا باکت ماشین تسطیح لیزری اراضی نصب میشود. بازو 170 سانتیمتر ارتفاع بسته و 270 سانتیمتر ارتفاع بازمیشود. گیرنده در زمان کار دستگاه تسطیح در بالای آن نصب میگردد. این دکل ها در دو نوع برقی و هیدرولیک تولید میشوند.

6- شیر کنترل برقی (Elector Valve)

شیرهای برقی در انواع مختلف وجود دارند. با فرمان های الکتریکی که از طریق گیرنده لیزر و جعبه کنترل دریافت میکنند. شیر کنترل روغن را با فشار لازم به جک های هیدرولیک تنظیم تیغه ارسال میکند. ارتفاع تیغه ی ماشین تسطیح از سطح زمین، بر اساس شیب اعلامی از فرستنده تنظیم مینماید. سرعت عمل و دقت تیغه در زمان تسطیح بستگی به دقت و عملکرد سریع شیر کنترل دارد.

تکنولوژی تسطیح لیزری اراضی (Laser Land Leveling Technical)

تسطیح دقیق اراضی Precisional Land Level (PLL)

تسطیح دقیق، فرایند هموارسازی ، شیب گذاری و طبقه بندی زمین و تبدیل آن به سطحی کاملاً صاف و یکنواخت  با شیب بافت خاک، با اختلافی کمتر از 2 سانتی متر در طول زمین (PLL) میباشد.
شیب بندی (تسطیح زمین)، ایجاد سطحی کاملاً یکنواخت و هموار با شیب مناسب بر اساس شناخت دقیق بافت خاک زراعی مزرعه میباشد.

روش های سنتی (PLL) شامل حرکت یک تیغه به عنوان  لولر یا صاف کننده در سطح زمین با شیب معین، این روش بسیار دشوار و نهایتاً بی نتیجه است.

استفاده از تکنولوژی لیزری در تسطیح دقیق اراضی، پیشرفت با ارزش و مفیدی است. تسطیح لیزری از سال 1381 در دستور کار اداره ی امور فناوری مکانیزه وزارت جهاد کشاورزی قرار گرفت. این روش بسیار سودمند، کم هزینه و سریع مطرح شد.

میتواند ضمن افزایش دقت تسطیح و شیب بندی اراضی باعث کاهش باعث کاهش مصرف آب، افزایش راندمان کاربرد آبیاری ثقلی، افزایش سرعت عمل آبیاری، کاهش نیاز به نیروی انسانی و امکان استفاده از ماشین هی متنوع را در تمام امر کشاورزی فراهم آورد. تسطیح لیزری اصول صحیح مدیریت آب، خاک و نهاده های کشاورزی را به درستی تامین میکند.

ماشین های تسطیح لیزری اراضی

از آنجا که دستگاههای تسطیح لیزری به دلیل دقت و کارآرایی مناسب و عدم نیاز دائم به کارشناسان خبره، سادگی عمل و کار در شرایط مختلف، در سایر کشورهای جهان مورد توجه و استقبال زارعین قرار گرفته است. وارد کردن این دستگاه به کشور و استفاده از آن ها در مزارع کوچک و بزرگ، تسطیح دقیق با سرعت عمل کافی و هزینه های مناسب تر، باعث جلب اعتماد کشاورزان در مقایسه با سایر روش ها را نیز به دنبال دارد.

شرط موفقیت تسطیح لیزری در کشور

شرایط لازم برای دسترسی هر چه آسانتر زارعین به این دستگاه ها و تجهیز بخش خصوصی به انواع مناسب و کاربردی تجهیزات تسطیح لیزری امری بسیار ضروری میباشد.

معرفی سیستم ها و روشهای تسطیح لیزری اراضی

از آنجا که دستگاه های تسطیح لیزری اراضی به دلیل دقت و کارآرایی مناسب و عدم نیاز دائم به کارشناسان خبره، سادگی، سرعت عمل و کار در هر شرایطی، مورد توجه و استقبال زارعین قرار گرفته بود، وارد کردن این دستگاهها به کشور و استفاده از آنها در مزارع کوچک و بزرگ، استقبال شده است.

تسطیح دقیق با سرعت کافی و هزینه های مناسبتر- جلب اعتماد کشاورزان در مقایسه با سایر روش ها را نیز به دنبال داشت، لذا فراهم کردن شرایط لازم برای دسترسی هر چه آسانتر زارعین به این دستگاه ها و تجهیز بخش خصوصی به انواع مناسب و کاربردی تجهیزات تسطیح لیزری، امری بسیار سودمند میباشد.

ماشین های تسطیح لیزری اراضی از نوع سبک (کششی)

از آنجا که تسطیح اراضی زراعی کاری علمی، فنی و تخصصی است، لذا نیاز به ماشین های سبک و دقیق با قابلیت کنترل هوشمند بسیار سودمند است، انتخاب ماشین های کششی و سبک تسطیح لیزری، این امکان را فراهم نموده است تا کاربران باتجربه و متخصصین خبره در امر تسطیح، امکان نقشه بردار، طراحی و تسطیح دقیق و علمی اراضی، بدون صدمه زدن به کیفیت و ساختمان خاک را در اختیار داشته باشند.

هدف تسطیح دقیق

تسطیح دقیق یعنی ایجاد سطحی کاملاً مسطح با نقاط هم ارتفاع و شیب هماهنگ بر اساس بافت و ساختمان خاک و این میسر نیست مگر با استفاده از سیستم های هوشمند کنترل تیغه در ماشین های تسطیح.

انتخاب دستگاه مناسب برای تسطیح زمین بر حسب طول، عرض یا مساحت زمین، حجم خاک قابل جابه جایی و فاصله ی نقاط خاکبرداری و خاکریزی از اهمیت بالایی برخوردار است، با انتخاب دستگاه مناسب میتوان ضمن جلوگیری از پودر شدن و تخریب ساختمان خاک و مزرعه، در هزینه ها و زمان کار صرفه جویی کرد.

لولر لیزری

لولر در سیستم های لیزری مانند سایر لولرهای کششی معمولی است. حجم باکت آن در حال حاضر بین 1 تا 3 متر مکعب میباشد. جابجایی خاک در مسیرهای طولانی بوسیله لولرها توصیه نمی شود. چون خاک در زمان حرکت توسط تیغه بر روی سطح زمین کشیده میشود.

محدودیت های لولر

در صورت طولانی بودن مسیر بخشی از خاک که در زیر خاک قرار دارد و بصورت پودر در خواهد آمد. در حقیقت همیشه یک سطح با اصطکاک بسیار بالا بین تیغه و تراکتور بوجود می آید. که باعث کم کردن سرعت عمل تسطیح میشود. و نیاز به قدرت بیشتر تراکتور برای کشیدن و حمل خاک را ایجاب میکند.

در نتیجه باعث ناهمواری سطحی و نیاز به رگلاژ دوباره و افزایش زمان کار میشود. در زمان تسطیح توسط انواع لولر باید ابتدا زمین را به عمق مورد نظر خاکورزی و شخم زد. لولر ها برای تسطیح نهایی و در واقع رگلاژ اراضی بیشتر استفاده میشوند. لولرها برای تسطیحی که میزان خاکبرداری آنها کمتر از 500 متر مکعب در هکتار هست، مناسب هستند.

اسکریپر لیزری

در حال حاضر چند مدل اسکریپر در داخل تولید میشود. تعدادی از انها از مناسبترین طرحهای اسکریپر نیمه سوار کششی در دنیا اقتباس شده اند. که توان انجام عملیات شخم، جابجایی سریع خاک و تسطیح را به طور همزمان یا جداگانه دارند. استفاده از اسکریپرهای کششی مناسب، در هر شرایطی برای تسطیح اراضی توصیه میشود.

از آنجا که تنوع اسکریپر زیاد است. لذا استفاده از اسکریپرهای مجهز به یک سیستم گاوآهن هیدرولیک ساقدار و قابل کنترل میباشد توصیه میشود. که توان کندن زمین در سطوح بسیار سنگین، تا عمق 40 سانتیمتر را دارد. در ضمن مخزن آنها ظرفیتهائی بین 4 تا 6 متر مکعب را دارا میباشد.
مجموعه اسکریپر همزمان توان انجام پنج کار مختلف را در مزرعه دارد. استفاده از آنها شما را بی نیاز از سایر ماشین آلات مینماید.

• توان کندن زمین در عمق مناسب بوسیله سیستم خاک ورز هیدرولیک.
• بارگیری و برداشتن خاک از سطح زمین و پرکردن مخزن دستگاه بدون نیاز به لودر همزمان با شخم و تسطیح.
• حمل خاک و جابجایی آن در سطح مزرعه.
• تخلیه خاک به صورت لایه به لایه در سطوح مزرعه.
• تسطیح همزمان مزرعه بر اساس شیب تنظیم شده در فرستنده.

بوسیله این مدل اسکریپرهای لیزری میتوان اقدام به احداث جاده نمود. حفر استخر و احداث کانالهای درجه یک و دو را انجا داد. و انتقال خاک از معدن به سایر نقاط مورد نیاز را هم میتوان انجام داد.
ورود سیستمهای لیزری خصوصاَ ماشینهای تسطیح به مخش کشاورزی، شرایط لازم برای تسطیح دقیق اراضی را فراهم کرده و به دنبال آن یک تحول چشمگیر و ارزشمند در آبیاری ثقلی، ضمن ایجاد شرایط ایده آل برای کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی و دریاچه ها، بااستفاده از حداقل آب زیرزمینی و امکان دستیابی به حداکثر بازده آبیاری با روشهای سنتی را فراهم نمود.

مزایای دستگاه های تسطیح لیزری

غیر قابل انکارترین مزیت این سیستم نسبت به سایر روشها، دقت دستگاه در تسطیح بر اساس شیبهای بسیار دقیق طولی و عرضی به طور همزمان، به دلیل هوشمند بودن سیتم ترازیاب آن و عدم نیاز به حواس انسانی در کنترل تیغه خاکورز برای ایجاد سطحی کاملاً صاف با شیب مورد نظر است، کنترل و دقت در ایجاد شیب به حدی است که در پایان عملیات تسطیح میتوان بر اساس شبکه بندی، شیب را در دو جهت با دقت (5+ و 5-) میلیمتر در 100 متر با سرعت زیاد کنترل و ارزیابی کرد.
به طور کلی مزایای بارز دستگاه های لیزری را به سایر سیستمهای تسطیح میتوان به شرح زیر برشمرد.

• ساده بودن مکانیزم دستگاه.
• امکان استفاده از تراکترر به عنوان ماشین کشنده دستگاه در سایر فعالیتهای زراعی و افزایش راندمان کار ماشینها دربخش.
• امکان تسطیح مزارع کوچک، حتی محیط های محصور مانند گلخانه، باندهی فرود، جاده و انبارها، با دقت بسیار بالا.
• امکان توزیع و اختلات کودهای دامی و هموس، در زمان ریگلاژ زمین.
• سرعت عمل در جابجائی و حمل و نقل دستگاه به وسیله تراکتور و سایر کشنده ها حتی در جاده های پرتردد بین شهری.
• عدم نیاز به نقشه بردار متخصص و تقشه برداری بوسیله دوربینهای مخصوص به روش مهندسی.
• سادگی، سهولت و سرعت عمل بالا در تهیه نقشه زمین، جهت حصول به میزان خاکبرداری و خاکریزی، توسط راننده ترکتور و عدم نیاز به کارشناس نقشه بردار.
• عدم نیاز به راننده گان خبره و آزموده در امر تسطیح به دلیل سادگی مکانیزم دستگاه.
• امکان آموزش سریع و آسان کاربران حتی کم سواد، برای نقشه برداری و کار با دستگاه.
• امکان بومی کردن و فراگیر شدن این سیستم در کلیه مزارع کشور و تسطیح دقیق و علمی اراضی بوسیله کشاورزان.
• توان حفر کانالهای زهکش و آبرسان فرعی یا اصلی و استخرهای آبگیر با استانداردهای علمی، بر اساس شیبهای بسیار دقیق.
• امکان طراحی و احداث جاده های بین مزارع در ارتفاع و شیبهای مختلف.
• و در نهایت به آینده ای روشن در تسطیح دقیق و علمی تمام اراضی کشور به دلیل امکان مشارکت آهاد کشاورزان در امر تسطیح اراضی خود.

توجه

قبل از شروع عملیات تسطیح دقیق، برای جلوگیری از تخریب ساختمان خاک نباتی و کاهش کیفی بافت خاک سطحی، ابتدا باید نسبت به خاکورزی و تسطیح نسبی زمین اقدام نمود

تسطیح حفاظتی

کشنده های مناسب برای ماشینهای کششی تسطیح لیزری
ازآنجا که ظرفیت ماشینهای تسطیح لیزری شامل لولر و اسکریپر های نیمه سوار موجود، کمتر از 8 متر مکعب بوده و با در نظر گرفتن وزن متوسط هر متر مکعب خاک زراعی با رطوبت 18%، 1700 کیلوگرم، نیاز به توان بین 120 تا 140 اسب بخار برای حمل محموله های تا 15000 کیلوگرم به صورت کششی میباشد لذا مناسبترین تراکتورها برای عملیات تسطیح، تراکتورهای 8400 والترا و (T155) نیوهلند میباشد و استفاده از تراکتورهای با قدرت بالاتر تنها مصرف سوخت و هزینه ها را افزایش میدهد.

شروع کار با دستگاههای تسطیح لیزری

مراحل تسطیح را میتوان به ترتیب زیر دنبال نمود:

• آماده کردن تراکتور
• آماده سازی ماشین تسطیح
•  آماده کردن تجهیزات لیزری
• تعیین شیب طبیعی زمین.
•  نقشه برداری و محاسبه میزان خاکبرداری و خاکریزی بر اساس شیب.
•  تهیه نقشه و علامتگذاری مسیرهای حرکت تراکتور برای راهنمائی راننده.
• مشخص کردن و علامت گذاری نقطه ثقل.
•  شروع عملیات تسطیح.

تسطیح نسبی

قبل از شروع به نقشه برداری برای تسطیح دقیق انجام شود. ابتدا بایست زمین را تا عمق مناسب خاکورزی و دانه بندی نمود. سپس به وسیله انواع لولر، اسکریپر یا گریدر معمولی نسبت به تسطیح نسبی زمین اقدام کرد. تا به طور متوسط حجم جابجائی خاک در زمان تسطیح دقیق را کاهش داد و امکان افزایش دقت در عملیات نقشه برداری و محاسبات لازم برای انجام عملیات تسطیح دقیق را فراهم نمود.

هرگز در زمینهائی که حجم عملیات جابجائی خاک بیشتر از 500 متر مکعب در هکتار است به طور مستقیم با لولرهای لیزری اقدام به تسطیح دقیق ننمائید چون ساختمان خاک تخریب و در زمان آبیاری یا بر اثر باد فرسایش شدید، خاک زراعی سطحی را از بین می برد.دقت کنید اسکریپرهای لیزری برای تسطیح در زمینهای بلند یا ناهموار که بیش از 500 متر مکعب خاک دارند بسیار مناسبند و نباید در این گونه اراضی کار تسطیح اساسی را مستقیماً با لولر انجام داد، لولرهای لیزری برای عملیات رگلاژ یا تسطیح در زمینهائی که حداکثر 500 متر مکعب خاک در هکتار دارند مناسبند.