|
 SEKTÖREL
Ahmet
KOYUN
Yıldız
T.Ü. Makina Fak.
Atakan
Devrim PAKKAN
Alarge
Ar-ge Ltd. Şti.
Tarımsal Sulamada
Bilgisayar Yazılımı
Dünyada tarıma dayalı üretim yapabilecek alana sahip
olan gelişmiş ülkeler birim alandan aldıkları ürün miktarını,
toprağın özelliklerini bozmadan muhafaza ederek üst seviyeye çıkarmak
için sulama tekniklerini de geliştirmeye çalışmaktadırlar (1).
Sulama, sürekli olarak kökte ihtiyaç duyulan suyun varlığını devamlılığını
sağlayarak kararlı
bir tarımı olası kılmakta, topraktaki fazla tuzun
yıkanmasını, toprak ve bitki civarındaki ortamın
serinlemesini sağlamaktadır. Her ne kadar yeni teknikler geliştirilse
ve su kaynaklarındaki su, sulamaya elverişli şekilde arazilere
ulaştırılsa da suyun kullanımının doğru yapılmaması sulama
tekniğinin tam olarak uygulanamaması yüzünden sulu tarımda ciddi
sorunlar yaşanmaktadır. Uygulayıcı çiftçiler geleneksel bilgilerle
hareket etmektedirler. Hatta en tehlikeli gelişme olarak yer yer
aşırı sulamadan dolayı fazla su toprak havasını azaltmakta, kök
gelişimi yavaşlayıp verim
düşmekte, toksik bileşikler oluşmakta, bitkilerin besin alımı
yavaşlamaktadır dolayısıyla topraklarımız yüzyıllar içinde geri
kazanılamayacak şekilde tuzlanmaya, erozyona ve çoraklaşmaya uğramaktadırlar.
Bu problem malesef Gap
projesinin ilk devreye alınan bölümlerinde ve Çukurovadaki hektarlarca
arazide gözlenmektedir.
Bu çalışmada çiftçilere her bölgede danışmanlık
yapan ziraat mühendislerimizin, tarım birliklerinin, sulama ve
boru şebekesi projecilerinin rahatlıkla kullanabileceği, toprak
özellikleri, yöre iklim özellikleri, güneş rasatları, kullanıcıların
su atıcıların özelliklerine göre yağmurlama su şebekelerini; akışkanlar
mekaniği, ısı transferi ve sulama biliminin gereklerini temel
alarak (evapotranspirasyon) en uygun borulama, debi ve su uygulama
sürelerini hesaplayan, şebekenin kurulacağı alanı çizme imkanı
veren bir hesap modeli ve yazılım hazırlanmıştır.
Genel olarak sulama işlemleri için yapılacak sulama hesaplarında
birkaç ana kriter göz önüne alınmaktadır. Bunlar; sulama yapılacak
arazinin toprak özellikleri, yörenin iklim özellikleri, sulama
ve bitki ihtiyaçlarıdır. Problemin borulama tarafı ise su kaynağının
uzaklığına, koordinatlarına ve sulanacak araziye bağlı olarak
akışkanlar mekaniği ilkelerine göre yapılacak hesaplamalara göre
şekillenecektir. Hazırlanan yazılım bu hesaplamaları yapmasının
yanında bir çizim menüsünü de içermektedir. Kullanıcı, araziyi
fare yardımıyla ekrana çizebilmektedir. Bu çizim üzerinde ana
sulama borusunun ve bu boruya bağlanacak lateral hatlarının hesapları
yapılmaktadır. Bir lateralin boruya bağlan-dığında ve sulama başlatıldığında
ne kadar süreyle sulama yapılması gerektiği, aynı yere kaç gün
sonra tekrar su verilmesi gerektiği belir-lenmektedir. Yapılan
bu hesaplamalar çizim üzerinde kulanılabilmekte ve ortaya bilgisayar
ortamında bir sulama andırımı çıkmaktadır. Bu temel üzerine de
gerekli diğer işlemler devam ettirilebilmektedir.
Toprak Özelliklerinin Etkisi:
Toprak-su ilişkisi, bitkilerin yararlanması için toprağa verilen
suyun toprak tarafından emilimi ve tutulması onun akım ve hareketlerini
kapsar. Topraktaki tuzlanma, alkalilik durumu da toprak su ilişkisinin
önemini ortaya koymaktadır.Bu ilişkiler toprağın ve sulama hesabı
değişkenlerinin etkileşimi sonucudur .
Toprak değişkenleri: Toprağın tane dağılımı
Kaba kum 1mm 'den büyük, kum 0.5-1mm, silt 0.002 0.05 mm, 0.002
'den küçükler ise kil olarak sınıflandırılmışlardır. Kum, kil
ve silt 'in belli oranlarda karıştırılması ile de tınlı adı verilen
toprak sınıfları elde edilirler. Tane dağılımı ve toprak cinsleri
toprak içinde suyun ve havanın hareketini karakterize ederler.
Bu husus bitki hayatı ve toprak kimyası için önemlidir.
Gözeneklilik:
Topraktaki boşluk hacminin toplam hacme oranıdır. Topraktaki su
hareketi, kök hareketi ve toprak verimi açısından önemlidir. Toprağın
su alma hızına toprak bünyesi ve yapısı, organik madde, nem miktarı,
toprağın işlenme durumu, bitki örtüsü, arazinin eğimi, geçirimsiz
tabakanın varlığı, yüzey üzerindeki su yüksekliği, sulama yöntemi,
toprak sıkışıklığı, çatlaklar, erozyon ve su sıcaklığı vb. etki
etmektedir. Hesap planında tablo 2 de özellikleri verilen 6 temel
toprak tipi yer almaktadır.Su alma hızının düşük olması yüzey
sulama yöntemlerinde akış hızının artmasını ve ekonomik bir sulama
yapılmasını mümkün kılar. Yüksek olması ise toprağın suyu çabuk
derinlere iletmesi demektir. Bu durumda yağmurlama ve damlama
tercih edilmelidir.
Yazılım, hesap yolunda, Türkiyenin son on yıllık meteorolojik
veri ortalamalarına bağlı olarak yöre iklim özelliklerini, yöre
toprak özelliklerini, güneş rasatlarını ve kullanıcıların su atıcılarının
(springler) özelliklerini şekil 1 de görüldüğü şekilde kullanmaktadır.
Örneğin bu pencerede Adana, kumlu toprak, Ağustos ayı, bitki olarak
ayçiçeği seçilmiştir. Bunlar İstasyon bilgileridir.
Proje bilgileri şekil 2 'de verilmiştir. Çiftinin tarlada sulama
pompasını çalışmakta tuttuğu ve tarlada sulamanın yapıldığı süre
maksimum sulama süresi, laterali bir noktadan diğerine aktarma
zamanı ise lateral söküp takma süresi olarak alınmıştır. Lateral
aralığı, başlık aralığı, springin basıncı ve başlık debisi girilen
değerlere göre tertip resminde görülmektedir.
Şekil 2 'deki pencereden fırlatıcı (spring) seçiliyor ve onun
teknik özelliklerinden S1 lateral aralığı (m), S2 başlık aralığı
(m) ve q başlık debisi (m3/h)belirlenmiş oluyor buna bağlı olarak
yağmurlama hızı Iy belirlenebiliyor.
Öte yandan toprakta göllenme olmaması için yağmurlama hızı hiçbir
zaman toprağın su alma hızı (mm/h) 'ndan büyük olamaz. Bu şart
ise çiftçinin, ana boruya bir laterali bağladığında ne kadar süre
sulama yapacağının yani Ta belirler.
Yukarıdaki pencerelerde verilen bilgilere bağlı olarak arka planda
kapsamlı ısı tekniği, evapotranspirasyon hesapları tamalanmakta
toprak etkili sulama süreleri, bitki su tüketimi hesaplanmaktadır.
Bu sonuç bilgileri şekil 3 de verilmiştir.
Böylece, SA kadar günde arazi tümüyle sulanmış olacak, örneğin
11 günlük bir takvim içinde lateralin ana boruda farklı T ayrımlarda
takılmasıyla ile sulama işleminin bir periyodu tamamlanmış olacaktır.
Bitişi takiben lateral ilk sulama noktasına tekrar bağlanacaktır.
Şekil 4 'de lateralin ana boruya bağlanış sırası ve lateralin
hareketi görülmektedir. Sulama sisteminin debisi lt/s olarak;
Q : Sulama Kapasitesi (lt/s)
A : Sulanacak alan (dekar)
Z : bir günde sulama yapılabilecek sulama zamanı (saat)
Böylece iki ve üç boyutlu yüzey eğrileri hazırlanarak çalışmanın
sulama hesap yolu hazırlanmıştır. Bu verilerin tarlaya uygulanması
ise ancak tarla boru planıyla mümkündür.
Yazılımın grafik arayüzü ve uygulaması
Sulama hesaplarının bitki, sulama dönemi, yer iklim özelliklerine
göre yapılması uzun sürse de yapılabilir. Fakat bir geometri içinde
hesaplanan sulama sürelerinin boru dağılımı ile sağlanması ve
akışkanlar mekaniği kurallarına göre çapların en iyilenmesi ve
tarla içi dağılımın yapılması için çok uzun proje vakitleri harcamak
gerekecektir. Sulama hesaplarının tarım kooperatifleri ve bakanlık
görevlileri tarafından yaygın bir şekilde uygulanarak çifçilere
ulaştırılması bu bakımdan oldukça güçtür. Bu amaçla, bu çalışmada
çizim yapabilme imkanı veren köşe koordinatarını, pompanın yerini
ve ana borunun geçeceği çizgiyi başlangıç noktaları olarak tanıyan
bir grafik arayüzü yazılımı yapılmıştır. Uygulamanın ikinci kısmı
ise tarlanın geometrik boyutlarına ve su kaynağının uzaklığına
bağlı olarak, akışkanlar mekaniği, ısı transferi ve sulama biliminin
gereklerini temel alarak gerçekleştirilmektedir. Hazırlanan yazılımda
çizim menüsü çok esnek bir yapıya sahip olup kullanıcıya birçok
tasarım ve plan değişikliği konusunda izin vermektedir. Kullanıcı
araziyi fare yardımıyla ekrana çizebilmektedir. Şekil 4 de örnek
bir tarla çizimi verilmiştir. Şekilde sadece tarlanın dış kenar
çizgileri ve su kaynağının (pompa) yeri ve ana boru çizilmektedir.
Görüntünün sol tarafındaki belirteçlerde laterallerin hem sağ
hem solda olup olmadığı ve fırlatıcı sayısı girilmektedir. Yazılım
bitki termodinamik verileri, bitki kök derinliği gibi şekil 1
ve 2 'de girilen değerlere göre hesaplanmış sulama değişkenlerini
bu çizim ekranında girilen verilerle buluşturur. Böylece; şekil
5 'de verildiği gibi ana boruda laterallerin yerleşim planları
yazılım tarafından oluşturulur ve çizilir.
Yazılım bitki su tüketimini, sulama aralığını, latarel durak sayısını,
sulama sürelerini hesaplamak suretiyle bu bilgileri tasarımı yapılmış
tarla projesine aktarmaktadır. Buradan elde edilen bilgilerle,
ana boru, latarellerde ki tüm kayıplar, kritik hat belirlenmek
suretiyle hesaplanmakta, optimum boru çapları belirlenmekte, basma
yükseklikleri ve toplam debinin hesabından sonra gereken pompa
gücü hesabı yazılım tarafından çıkarılmaktadır. Debiler farklı
renklerle temsil edilmişlerdir. Kullanıcı, yazılımın istasyon,
proje, spring bilgileri ve çizime bağlı olarak otomatik olarak
hesapladığı boru çaplarını ve kayıplarını çap değiştir veya hıza
göre optimize belirteçlerini kullanarak değiştirebilir. Yazılım
standart bir su hızı için çapları optimize etmektedir. Ancak şekil
5'nın alt kısmında görüldüğü gibi kullanıcı tablodan istediği
boru çaplarının değiştirebilir veya hat optimizasyonunu başka
bir hız için tekrar yenileyebilir. Bu esneklikler tüm yazılımda
sağlanmıştır. Herhangi bir çizim yazılımına gerek duyulmadan tüm
tasarım çizim arabirimi sayesinde oluşturulmaktadır. İşletim sisteminin
tüm özelliklerini kullanan yazılım, çeşitli kelime işlem programlarına
teknik hesaplamaları gönderebilmekte, ve proje sunumunda büyük
hız sağlamaktadır. Projede kullanılan malzeme listesi en küçük
bağlantı elemanına kadar yazılım tarafından belirlenebilmektedir.
Lateral borularının çap ve debileri ile üstündeki fırlatıcı yerleri
ve sayıları şekil 7 'de görümektedir.
Şekil 6 'da ana borunun üzerine takılacak lateral sayıları ve
lateral aralıkları ile borudan geçecek akışkan debisine bağlı
olarak hesaplanmış debiler görülmektedir. Aynı şekilde lateraller
de otomatik çaplandırılır. Böylece yazılım tarla için en uygun
yağmurlama su şebekesini tasarlamakta, tarlada kullanılacak en
uygun boru çapları, bu çizim üzerinde ana sulama borusunun ve
bu ana boruya bağlanacak lateral hatlarının değiştirilme planları
numaralı olarak lateralin boruya bağlandığında ve sulama başlatıldığında
ne kadar süreyle sulama yapılması gerektiğini hesaplanmakta ve
ortaya bilgisayar ortamında bir sulama andırımı çıkmaktadır. Çiftçi
tarlasında lateralleri şekil 5 'deki ana boruda 1 nolu noktaların
bir grubundan bir tanesine (ki 10 tane) bağlamış olsun şekil 3
'deki gibi bu lateral 4 saat çalıştırılacak, aynı anda 3 lateral
ana boruya bağlı olacak ve bu üç lateral 6 numaralı noktalara
değiştirilecektir. Lateral borular aynı 1 numaralı noktalar grubundan
ikincisine 11 gün sonra tekrar bağlanacaktır. Bu yöntemle bütün
numaralarda 4'er saat sulama yapılacak ve tüm tarla sulanmış olacaktır.
SONUÇ
Yazılımın çok fazla sayıda yararlı çıktısı bulunmaktadır. Tarladaki
yanlış sulamadan dolayı meydana gelen taban suyu yükselmesi ve
toprağın tuzlanması zaman içinde toprağın ürün verimini düşürmekte
ve bir süreç sonunda da tamamen çölleştirmektedir. Fazla sulama
nedeniyle toprak yüzeyinden toprağın verimli kısmı suyla sürüklenip
gitmektedir. Bu olanlar çiftçinin tarlayı fazla sulaması, eğer
artezyen kullanıyorsa kuyusunun da tuzlanmasına, akuferlerin yok
olmasına, çiftçinin fazladan mazot ve elektrik parası ödemesine
neden olmaktadır. Verim ise maalesef yıllara sari olarak düşmektedir.
Nitekim Salma sulama ve bilinçsiz sulama yöntemiyle sulanan GAP
'ın ilk bölümleri ve Çukurova 'nın bir kısmının çölleştiği herkes
tarafından bilinmektedir. Bu konu Türkiye'nin acil konularından
biridir. Tarıma teknoloji ve bilginin girmesi şarttır. Bu da bu
ve bunun gibi araştırma konuları ile çözülebilir. Normal koşullarda
yazılımın yaptığı hesap ve optimizasyonlar bir kişinin günlerini
alacak bir iştir. Doğal olarak tarım bakanlığının uç beyi gibi
çalışan ziraat mühendisleri sulama ve optimizasyon çözümünü, bölgesinde
herkes için üretemez. Bu nedenle mühendisin bilgisi çiftçiye bir
sonuç olarak yansıyamamaktadır. Bu da olmaktadır. Bu yazılım bir
çiftinin elindeki malzemeye göre veya sıfırdan; nerede, hangi
bitkiyi yetiştirmek istiyorsa, ziraat mühendisinin, ona, her türlü
sulama planını dakikalara sığacak zaman içinde verebilecek kapasitededir.
KAYNAKLAR
International Water and Irrigation Vol 20, No:22, S 2, 14, 2000.
İrrigation.
Trakya ün ders notları
Güngör Y., Erözel A.Z., Yıldırım O., Sulama, A.Ü. Ziraat Fakültesi
yayın no:1443, 1996.
Çengel Y., Thermodynamics, Mc Graw Hill Co., 1996.&%+^'!'^'+^'%+&%/&(/)
Delibaş L., Sulama, Tekirdağ Ün. Ziraat Fak. Yayın no: 213, 1994.
Sözer Y,. Yağmurlama Metodu İle Sulama, Pimaş Yayınları No:6,
1972.
Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, 1985-1995 Ölçüm Dosyaları.
Finkel, H.J., Handbook of İrrigation Tech., CRC İnc., Boca Raton,
Florida, 1982.
David, F.R., Procedural element for Computer Graphics, Mc.Graw
Hill, 1988.
11. Fluid Mechanics,
|
SEKTÖREL
>>
Aşı
uyuşmazlığının belirlenmesinde moleküler yöntemlerin kullanılması
>>
Mediterranean
Fruit Company, Türkiye
>>
Tarımsal sulamada bilgisayar yazılımı
ANA
SAYFAYA DÖN
|
