מהי DIDAS?
DIDAS היא תוכנה שנועדה לסייע לאנשי השקיה בתכנון של מערכות השקיה בטפטוף ובתזמון ההשקיות. התוכנה מדמה השקיה בטפטוף של גידולי שדה, ירקות ומטעים בקרקעות שונות ובתנאי התאדות שונים. היא מעריכה את יעילות קליטת המים של הצמחים, אבל לא את התפתחות הצמחים והיבול.
DIDAS מכילה שלושה מודולים:
- כלי לתכנון מערכת ההשקיה, המבוסס על תהליכים של השקיה וקליטת מים תמידיים, להערכת ההשפעה של משתנים גיאומטריים על יעילות קליטת המים.
- מודול מהלך יומי, שמבוסס על השקיה תמידית ולוקח בחשבון את ההשתנות היומית של התנגדות הצמח-אטמוספרה לקליטת מים ושל ההתאדות מפני הקרקע, ושמשמש לכוונון עדין של תכנון מערכות ההשקיה ולהערכה ראשונית של תרחישים של תזמון השקיה.
- כלי לבחינת תרחישים של תזמון השקיה, המבוסס על השקיה על-פי התזמון בפועל ועל ההשתנות היומית של התנגדות הצמח-אטמוספרה לקליטת מים.
למי כדאי להשתמש ב-DIDAS?
DIDAS מיועדת הן לאנשי מעשה והן לאנשי אקדמיה. משתמשים פוטנציאליים כוללים מגדלים פרטיים ואנשי
השקיה שעובדים בחברות השקיה, שירותי הדרכה וארגוני מגדלים. DIDAS מיועדת גם לחוקרים, מרצים וסטודנטים
שמתעניינים בתהליכים של זרימה וקליטת מים דו ותלת-מימדים בקרקע.
(הכתיבה בלשון זכר, כאן ובשאר האתר, מתייחסת לשני המינים)
לשם מה DIDAS נועדה?
משקים של גידולים חד ורב-שנתיים יכולים להשתמש ב-DIDAS ככלי תומך החלטות ולהיעזר בה כדי לקבל החלטות
הקשורות לתכנון אופטימאלי של מערכות השקיה בטפטוף ולתזמון אופטימאלי של ההשקיות בתנאים בהם המים הם
גורם מגביל משמעותי ליצור חקלאי. התוכנית יכולה לשמש הן ככלי משווה להערכה והשוואה של מערכות השקיה
ולוחות זמני השקיה קיימים והן לפיתוח מערכות השקיה ולוחות זמני השקיה חדשים עם יעילות ניצול מים גבוהה.
ה"תכנון" אינו מתייחס להידראוליקה של מערכת ההשקיה (משאבות, מגופים, מסננים, קטרי צינורות וכו'), אלא
למשתנים הגיאומטריים של מערכות השקיה בטפטוף. אלה כוללים: מרחקים בין טפטפות לאורך השלוחות ובין השלוחות,
העומק של טפטפות טמונות, והגודל והעומק של מערכות השורשים. DIDAS מעריכה את ההשפעות של הגורמים הללו על
יעילות קליטת המים בתנאים סביבתיים (תכונות קרקע ודרישות אטמוספריות להתאדות) שונים. DIDAS מתייחסת ישירות
להשקיה בטפטוף בלבד ולא להשקיה בהצפה, בתלמים או בהמטרה. עם זאת, שלושת המודולים שלה יכולים לסייע בהבנה
ובהערכת שיטות השקיה אחרות, למשל לקבלת תובנות רלוונטיות גם להשקיה בתלמים מהדמיה של השקיה עם מקורות
מים קוויים מקבילים על פני קרקע שטוחה.
ה"תזמון" מתייחס ומסייע בייעול זמני ההשקיה בטפטוף בממשקים של השקיה אחת לכמה ימים ושל השקיות יומיות מרובות
. DIDAS מעריכה את ההשפעה של תדירות ההשקיה, של משך ההשקיה ושל שעות ההשקיה היומיות על יעילות ניצול המים
בתרחיש נתון של: גיאומטרית מערכת הטפטוף, תכונות הקרקע, גודל ועומק מערכת השורשים ודרישה אטמוספרית להתאדות.
DIDAS אינה יכולה לשמש להערכת יעילות ניצול המים בחקלאות בעל או בשימוש בהשקיות עזר, כלומר היא מתייחסת
ללוחות השקיה קבועים בלבד.
חוקרים, מרצים וסטודנטים יכולים להשתמש ב-DIDAS למטרות מחקר והוראה ככלי לחקר ההשפעות של תנאי גבול
שונים, הנדסיים וסביבתיים, על תהליכים של זרימת וקליטת מים דו ותלת-מימדים בקרקעות לא רוויות. הגדרת
תרחישים של מקורות מים (עיליים או טמונים) ומבלעים (טמונים) מצומדים וניצול הפלטים הגרפיים של הפרוסים
המרחביים והמהלכים העתיים של פוטנציאל המים בקרקע מאפשרים לימוד שיטתי של תפקיד כוחות הכובד והנימיות
על הסעת המים ושל השפעות הקרקע, הצמח והדרישה האטמוספרית להתאדות על זרימת מים וקליטתם על ידי שורשי
צמחים. DIDAS מאפשרת גם הגדרת תרחישים עם מקורות נקודתיים או קוויים בלבד (ללא מבלעים), שאינם רלוונטיים
באופן ישיר להשקיה גידולים, אבל רלוונטיים ליישומים חקלאיים וסביבתיים אחרים ולתהליכים שכרוכים ביישום
מים ודליפות ללא קליטת מים על ידי שורשי צמחים.
מהן התפישות והעקרונות של DIDAS?
DIDAS נועדה להיות ידידותית למשתמש ולהשתמש במספר מינימאלי של פרמטרים זמינים ואינטואיטיביים מחד גיסא, ולהיות מדויקת, יציבה ורלוונטית מאידך גיסא. התוכנית מבצעת חישובים המבוססים על פתרונות אנליטיים של בעיות זרימה וקליטת מים ליניאריות. זרימת המים מתוארת על ידי סופרפוזיציה של פתרונות למקורות חיוביים (טפטפות עיליות או טמונות) ומבלעים שליליים (מערכות שורשים). במודול התכנון מניחים זרימת מים תמידית ובמודול התזמון מדמים זרימה עתית, משתנה בזמן. כלי התכנון מבוסס על קריטריון חדש של קצב קליטת המים היחסי (RWUR, היחס בין שיעור קליטת המים לשיעור ההשקיה) להערכת ההשפעה של המשתנים הגיאומטריים על יעילות ניצול המים. מוצע להשתמש בקצב קליטת מים יחסי בהנחה שאין התנגדות צמח-אטמוספרה לקליטת מים. כלומר, שורשי הצמח מפעילים יניקה מרבית אפשרית וקליטת המים נקבעת רק ידי היכולת של הקרקע להוליך מים מהמקורות (טפטפות) למבלעים (מערכות השורשים). החישוב של ה-RWUR דורש רק מספר מינימאלי של שלושה פרמטרים המתארים את מרקם הקרקע, את הגודל של מערכת השורשים ואת ההתאדות הפוטנציאלית (במקרים הבודדים שבהם חיוני להתחשב גם בהתאדות מפני הקרקע). כלי האופטימיזציה של תזמון ההשקיה מבוסס על הדמיה של זרימה עתית של המים ועל קריטריון של נפח קליטת המים היחסי (RWUV, היחס בין נפח קליטת המים היומי לנפח ההשקיה היומי). קריטריון חליפי שמוערך הוא מספר שעות היממה בהן קצב קליטת המים המוחלט גבוה מערך סך נבחר. החישוב של המהלך היומי של קצב קליטת המים ושל נפח קליטת המים היחסי עבור תרחיש השקיה נתון דורש מידע נוסף על ההשתנות היומית של התנגדות הצמח-אטמוספרה לקליטת מים ועל המוליכות ההידראולית של הקרקע.
כיצד להשתמש ב-DIDAS?
DIDAS כתובה ב-DELPHI ופועלת בסביבת Windows (גרסת XP ומעלה) ללא צורך בתוכנות תומכות מיוחדות. בניית תרחיש
ההשקיה בטפטוף מתבצעת באמצעות כמה חלונות GUI, המכילים גם ספריה של משתני הקלט הנדרשים, והליך להתאמת מדדי
הקרקע. קצב קליטת המים היחסי מוצג בצורה גרפית וניתן לייצא את תוצאות הפלט לתוכנת Excel, למשל, לצורך עיבוד
נוסף. DIDAS כוללת גם עזרה מקוונת המסייעת בהגדרת תרחיש ההשקיה ובבחירת הפלט המבוקש. ניתן להוריד בהמשך גרסה
מעודכנת של חבילת DIDAS.
DIDAS מורכבת משלושה מודולים מקבילים הפועלים באופן עצמאי. כך, שהמשתמש יכול להתחיל להפעיל כל אחד מהם, וכאשר
הוא עובר למודול אחר הפרמטרים הרלוונטיים של הקלט נשמרים לשימוש נוסף, אם לא שונו על ידי המשתמש. בניית תרחיש
השקיה מתבצעת על ידי השמת ערכים לכל הפרמטרים של חלונות הקלט הרלוונטיים, עם אפשרות לנווט קדימה ואחורה ובצורה
לא רציפה בין החלונות. כאשר מורידים ומפעילים את DIDAS בפעם הראשונה היא מכילה מערך של ברירות מחדל של כל הפרמטרים,
וכאשר מפעילים אותה בפעם הבאה היא זוכרת את תרחיש ההשקיה האחרון שהוגדר בכל אחד משלושת המודולים. בנוסף, אפשר
גם לשמור לשימוש עתידי תרחיש השקיה בקובץ חיצוני.
כלי התכנון מחשב את קצב קליטת המים היחסי והפלט שלו הוא RWUR כתלות ברדיוס של איזור השורשים עבור מרווחים שונים
של טפטפות או שלוחות, בהתאם לתרחיש הנבחר. אנחנו ממליצים להשתמש בערך 0 להתנגדות הצמח-אטמוספרה לקליטת מים
לבחינת ההשפעה של משתני התכנון של מערכת הטפטוף על יעילות ניצול המים.
מודול המהלך היומי, הלוקח בחשבון גם את ההשתנות היומית של התנגדות הצמח-אטמוספרה לקליטת מים ושל ההתאדות, משמש
כמתווך לשני המודולים האחרים, לכוונון עדין של התכנון ולהערכה ראשונית של מהלכי קצב קליטת המים היומיים, במיוחד
בקרקעות עם מרקם בינוני עד דק. הפלט שלו הוא המהלך היומי של ה-RWUR וגם של קצב ההתאדות היחסי (לקצב ההשקיה, RER)
וקצב החלחול העמוק היחסי (RDPR). מודול זה גם מתאר את שדות הזרימה (קווים שווי-פוטנציאל וקווי זרם) עבור
תצורות שונות של טפטפות-מערכות שורשים.
כלי תזמון ההשקיה מחשב את המהלכים, היומיים או של מחזורי השקיה של אחת לכמה ימים, של ה- RWUR ואת הממוצע,
היומי או של מחזור ההשקיה, של נפח קליטת המים היחסי (RWUV) עבור תרחיש השקיה נתון, תוך לקיחה בחשבון של
ההשתנות היומית של התנגדות הצמח-אטמוספרי לקליטת מים. מודול זה גם את מתאר את המהלכים העתיים של פוטנציאל
המים בעומקים שנבחרו. ההדמיה של תרחיש ההשקיה צריכה לכלול מספר גדול מספיק של מחזורי השקיה (גדול יותר
בקרקעות חרסיתיות בהשוואה לקרקעות חוליות) כדי להתכנס לדפוס מחזורי.