اصول تسطیح اراضی (شکل دادن به زمین)

جدول محتواها

شیبدار کردن زمین (Land-forming)

اصول تسطیح اراضی میگوید که تسطیح زمین کشاورزی باعث صرفه جوئی و افزایش راندمان میشود. این امر در عملیات خاکی به میزان 80٪ و در مصرف آب بالای 30% موثر است.

تسطیح اراضی به انگلیسی

تسطیح اراضی به انگلیسی Land Leveling ،Land Grading و یا Land Forming است. به ترتیب اولی به معنی شیب دادن زمین، دومی هموار کردن زمین و سومی به معنی شکا دادن به زمین میباشد.

تسطیح چیست؟ (جریان راحت آب)

تسطیح اصولی اراضی، موثر ترین عامل در جریان آب در مزرعه است. عمده آبیاری در ایران، آبیاری سطحی است. آب در مجاری خاکی آزاد انتقال می‌یابد. سپس از طریق برخی از راه های خروجی در کانال به زمین های کشاورزی میرسد. جریان آب با روش های مختلفی به مزرعه میرسد. از خاکریز های که به موازات منحنی های تراز، خاکریزهای مرزی یا کانال های اراضی برای انتقال آب به مزرعه استفاده میشود. روش کنترل با برداشت محصول مشخص می‌شود.

شیب دادن زمین

صرف نظر از روشی که برای کنترل آب استفاده می‌شود ، همیشه باید یک شیب مناسبی در زمینی که باید آبیاری شود وجود داشته باشد. در اغلب اراضی چه آنهائی که به جدیدا زیر کشت میروند و چه اراضی کشاورزی دایری که سالها زیر کشت میرفتند. تقریباً همیشه مناطقی وجود دارد که به علت ناهمواری های جزئی آب بسیار کمی میخورند. ویا مناطقی که آب در آن برکه می‌شود و زمین باتلاق می‌شود. در هر دو حالت محصولات زراعی رشد مناسبی نخواهند کرد. چاله‌ها باعث ماندابی شدن زمین می‌شوند، و در نتیجه آن املاح به سطح زمین می‌آید.

اصول تسطیح اراضی در قدیم

یکی از روش‌های تسطیح اراضی، خاکبرداری کردن از نقاط مرتفع مزرعه است. خاک حاصل از خاکبرداری را در نقاط کم ارتفاع پخش میکنیم. این کار توسط ماشین هایی به نام خاک کش، (ماله زمین، زنبه، لولر، اسکریپر) انجام می‌شد، اینها با همان اصل خاک کش چوبی سنتی کار می‌کردند. تسطیح کننده‌ها دارای یک چرخ دستی بسیار طولانی با یک تیغه در وسط بود. هنگامی که دستگاه از روی تپه ای در مزرعه عبور می‌کند ، تیغ بلندی خاکبرداری میکرد. اسکریپر خاکهایی که برداشت می‌شوند، را در مخزن خود می‌کشد تا جایی که به یک نقطه پست برسد. در این مرحله خاک از مخزن خارج می‌شود.

نسل اول تسطیح اراضی

در اواخر دهه 60 میلادی معمول بود که اسکریپرهائی به طول 30 متر و عرض 4 تا 6 متر در اطراف مزارع آبیاری بکشنده. اسکریپرها (تسطیح کننده‌ها) کارآیی آبیاری سطحی را افزایش میدهند. برجستگی و حفره‌ها را از بین می‌برد اما کشاورز برای آبیاری مجبور بود از شیب های طبیعی موجود در این زمین استفاده کند. این به معنی تغییر در میزان نفوذ آب است که به نوبه خود باعث تغییر در رشد محصول می‌شود.

نسل دوم تسطیح اراضی

تعداد زیادی کانال و سازه کنترل آب به دلیل ماهیت شیب و ناهمواری (توپوگرافی) زمین مورد نیاز بودند. مرحله بعدی در توسعه اصلاحات ارضی، تغییر شیب طبیعی زمین در یک مزرعه آبیاری به شیب مناسب دست ساز انسان است که در کل مزرعه ثابت بود. برای انجام این کار، تقریباً در نقاط مرتفع مزرعه باید خاکبرداری میکنیم(CUT)، و در نقاط پست خاکریزی میکنیم(FILL).

نسل سوم تسطیح اراضی

تعداد زیادی کانال و سازه کنترل به دلیل ماهیت تراز زمین مورد نیاز بودند. مرحله بعدی در توسعه اصلاحات ارضی تغییر در شیب طبیعی زمین در یک مزرعه آبیاری به شیب دست ساز انسان است که در کل مزرعه ثابت بود. برای انجام این کار، تقریباً در هر نقطه از مزرعه باید خاکبرداری (Cut) با خاکریزی (Fill) برابر باشد. تعداد زیادی کانال و سازه کنترل به دلیل ماهیت متناقض محورهای زمین مورد نیاز بودند. مرحله بعدی در توسعه اصلاحات ارضی تغییر در واقع شیب طبیعی زمین در داخل یک قطعه آبیاری به یک شیب دست ساز انسانی است که در کل مزرعه ثابت بود.

اهمیت طراحی تسطیح زمین

ایده کلی، که می‌تواند در طراحی تسطیح زمینهای زراعی مورد استفاده قرار گیرد. طراحی تسطیح زمین میبایست کمترین مقدار عملیات خاکی برای جا به جائی داشته باشد. دستیابی به بهترین طراحی و کمترین مقدار عملیات خاکی به راحتی اتفاق حاصل نمیشود. ولی به هر حال طراحی را شروع کرد. یک طراح مشهور همیشه می‌گفت “ارزانترین راه برای اصلاح اشتباه، اصلاح آن روی کاغذ است”. پس باید طراحی خود را انجام دهیم و در واقع اشکالات را رفع کنیم.

قبل از ایجاد اصول تسطیح اراضی، کشاورزان دستگاه‌های خاکبرداری بر روی زمین میکشیدند، و به این شکل زمین را تسطیح میکردند. و کنترل عملیات تسطیح اراضی به صورت چشمی انجام شد. ماشین آلات به صورت دستی کنترل می‌شدند. کشاورزان بررسی میکردند که آیا تراز زمین صحیح است؟ هنگامی که بخش عمده ای از خاک منتقل میشد، کار دستگاه های تسطیح اراضی در مزرعه به پایان می‌رسید. تنها معیار واقعی آب و ابیاری بود، که نشان میداد که تسطیح زمین چقدر موفق بوده است؟

تفاوت تسطیح اراضی با رگلاژ زمین

گاهی مشاهد میکنیم، که تسطیح زمین با لودر و مانند اینها را تسطیح مینامند. باید بگوئیم که این کاملا اشتباده است. محوطه سازی و یا رگلاژ زمین را نمیتوان تسطیح زمین نامید. در ساختمان سازی و یا محوزه سازی ویلا و مانند اینها، بخشی از ناهمواری زمین را حذف میکنند. ولی الزاماً شیب یکسان و واحدی به زمین نمیدهند. علاوه بر این در تسطیح اراضی کشاورزی، شیب زمین دارای محدودیت هائی هست. که بدون اینکه آب شستگی ایجاد شود، آب به زمین برسد. و شیب آنقدر هم کم نباشد که آب زمان زیادی روی زمین باشد، و آب زیادی در آن نفوذ کند.

روش قدیمی تر برای انجام طراحی تسطیح

نقشه برداری برای انجام تسطیح اراضی (شبکه متعامد و یا توپوگرافی)

طراحی تسطیح پس از شکل گیری مبحث تسطیح اراضی، توسعه یافت. اولین قدم این بود که میخ های نقشه برداری را فواصل 20 تا 100 متر یه شکل شبکه متعامد در کل زمین میکوبیدند. سپس برای تعیین ارتفاع زمین، تراز هر یک از این میخ‌ها بوسیله نقشه بردار برداشت میشد. اطلاعات نقاط و خطوط تراز بر روی یک نقشه ترسیم میشد. سپس نقشه را در اختیار طراح، برای طراحی تسطیح زمین قرار میدادند.

طراحی دستی تسطیح زمین

ایده کلی این است که ارتفاع زمین در امتداد جریان آب، همواره کم شود. یا شیب زمین در جهت آبیاری میباید منفی باشد. سطح زمین را در زاویه های مناسب در جهت آبیاری شیبدار کنیم. طراح همچنین باید در مورد ارتفاع نهائی مزرعه تصمیم بگیرد تا خاکبرداری حاصل از خاکبرداری (Cut) خاک مورد نیاز برای پر کردن خاکریزیها (Fill) را متعادل کند.

هنگام طراحی دستی (زمانی که استفاده از رایانه مرسوم نبود)، بالانس کردن خاکبرداری و خاکریزی، نیاز به سعی و خطایی فراوان داشت. چند روش طراحی دستی، عبارت هستند، از روش مقاطع و روش حجم ثابت. که البته هم دقت کمی داشتند و هم زمان محاسباتی زیادی لازم داشتند.

محاسبه تراز بهینه صفحه تسطیح

پس از تصمیم گیری در مورد شیب و تراز نهائی، طراح باید میزان خاکبرداری و خاکریزی (cut -fill) در هر نقطه از مزرعه را محاسبه میکرد. برای انجام این کار، فرض میکردند که ارتفاع در هر میخ،مربوط به یک مربع به ضلع اندازه شبکه است. پس از انجام تمام این محاسبات، خاکبرداری و خاکریزی های هر نقطه به خاکبرداری و خاکریزی کل اضافه میشد تا در کات و فیل (cut/fill) کل بدست آید.

امیدوار بودند که cut و fill متعادل شوند. در غیر اینصورت باید ارتفاع صفحه مجدد تنظیم شود و کل روش تکرار شود. در عمل (تجربه) مشخص شد که حجم cut همیشه باید بیشتر از حجم Fill باشد تا اثرات تلفات خاک در طی عملیات و حرکت خاک و چند عامل مهم دیگر حذف شود. نسبت cut به fill از منطقه ای به منطقه ای و نوع خاکی به نوع خاکی متفاوت است.

در شکل زیر نمونه ای از نقشه های طراحی تسطیح اراضی را ملاحظه میکنید.

اصول تسطیح اراضی
نقشه تسطیح اراضی
تسطیح زمین
نمونه خروجی اتوگریدینگ
طراحی تسطیح اراضی — اصول تسطیح اراضی (شکل دادن به زمین) 4

مقاله پیشنهادی : پرسش و پاسخ اتوگریدینگ

روش جدید (امروزی) برای انجام طراحی تسطیح اراضی (شیب دادن زمین)

در زمانهای اخیر با توجه به پیشرفتهای جدید در ساخت تجهیزات جدید نقشه برداری که دقت بالا و سرعت زیادی دارند. (نظیر دوربینها لیزری توتال استیشن)، که دقت های بسیار بالائی ارائه میکنند. پیشرفت‌های شگرف تکنولوژی در زمینه کامپیوتر و نرم افزار های محاسباتی (نظیر سیول تری دی Civil3D) کار را بسیار راحت کردند.

نیاز نیست که برداشت نقشه برداری با میخکوبی و شبکه متعامد انجام شود، و برداشت‌های مختصات و ارتفاع نقاط زمین بر اساس تغییرات شیب زمین و با توجه به اهمیت و نیاز انجام میشود. امروزه نرم افزار های نقشه برداری همانند سیویل تری دی از روش مثلث‌بندی برای محاسبات خود استفاده میکنند. این نرم افزارها شیب زمین طبیعی و حجم عملیات خاکی را به روش مثلث بندی محاسبه میکنند. به خاطر حجم زیاد محاسبات، تنها با استفاده از کامپیوتر و نرم افزار های مناسب این محاسبات انجام می‌شود.

برنامه کامپیوتری طراحی تسطیح اراضی کشاورزی

تدوین برنامه رایانه ای مانند AuroGrading، برای انجام طراحی صفحات تسطیح اراضی یا شیب دادم زمین (Land Forming)، ضروری بود. چیزی که قبلاً ساعت‌ها زمات برای محاسبه لازم داشت، اکنون می‌تواند در عرض چند ثانیه انجام شود. این امر گزینه های بسیاری از جهت جریان آب ، شیب و اندازه قطعه زراعی را قبل از نهائی نمودن بررسی می‌کند. نرم فزار اتوگریدینگ محاسباتی را انجام میدهد که انجام دستی آن غیر ممکن هست. اتوگریدینگ محاسبه بهترین شیب، تناسب با شیب اراضی، را انجام میدهد.

تراز لیزری

در اوایل دهه 70 ، لیزرها برای کنترل ماشینهای تسطیح اراضی استفاده شدند. از آن زمان تسطیح لیزری اراضی مرسوم شد.

اپراتور تسطیح، فرستنده لیزر را در وسط مزرعه، روی یک پایه تقریباً 3 متری مستقر میکند. لیزر پرتویی بسیار ریز از نور است که حول محور عمودی در حال چرخش است. این پرتو به طور موثری دیسک افقی از نور را در حدود 3 متر بالای قطعه زراعی مورد تسطیح لیزری ایجاد می‌کند.

اسکریپر دارای سنسوری است که به اندازه کافی بلند است. سنسور بر روی تیغه مخزن اسکریپر نصب میشود، تا بتواند پرتوی نور را رهگیری کند. این سنسور قادر است در صورت شروع به حرکت از پرتو تشخیص دهد و به طور خودکار تیغه را به بالا یا پایین به حرکت در آورد، تا سنسور در راستای پرتوی لیزری بماند.

برای اطلاع بیشتر میتوانید به این پست مراجعه کنید.

اگر لیزر مطابق صفحه تسطیح باشد به طوری که دیسک نور به موازات صفحه تسطیح نهائی باشد، فقط مسئله تنظیم سنسور در یک نقطه از زمین کشاورزی که تسطیح بر روی آن اجرا میشود. در صورتیکه اینکار انجام شود، تیغه با حرکت دستگاه در روی مزرعه، سطح طراحی نهایی را دنبال می‌کند. لیزر محدودیت های ماشین های تسطیح قدیمی ماتتد اسکریپر، گریدر و بلدزر را از بین برد. حال یک مخزن خوب جادار که توسط لیزر کنترل می‌شود، می‌تواند حجم زیادی از خاک را با حد بالایی از دقت جابجا کرده به پایان برساند.

خواندن مطلب : قیمت تسطیح زمین کشاورزی

سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS)

امروزه نقشه برداری‌ها اغلب با استفاده از GPS انجام می‌شود که این امر ضرورت ایجاد یک شبکه میخکوبی متعامد را در مزرعه منتفی می‌کند. مختصات و ارتفاع توسط موقعیت یاب ماهواره ای (GPS) با استفاده از ماهواره‌ها و یک ایستگاه دیفرانسیل زمینی تعیین می‌شود.

امروزه نقشه برداری‌ها اغلب با استفاده از GPS و یا دوربین توتال استیشن انجام می‌شود. این امر ضرورت ایجاد یک شبکه میخکوبی متعامد را در مزرعه منتفی می‌کند. مختصات و ارتفاع توسط موقعیت یاب ماهواره ای (GPS) با استفاده از ماهواره‌ها و یک ایستگاه دیفرانسیل زمینی تعیین می‌شود. طراح، داده‌ها و نقشه را به صورت الکترونیکی به رایانه منتقل می‌کند. او دیگر نیازی به تایپ داده‌ها ندارد.