중심 피벗 관개

Center pivot irrigation
캔자스 주의 중심 피벗 관개 특성의 원형 들판의 위성 이미지.
원형 회전 관개식 농경지


중앙-피봇 관개(중앙-피봇 관개라고도 함)는 물레바퀴와 원 관개라고도 하며, 장비가 피봇 주위를 회전하고 농작물에 스프링클러로 물을 주는 곡물관개법이다.[1][2] 피벗을 중심으로 한 원형 영역이 관개되고, 위에서 보았을 때 종종 농작물에 원형 패턴을 형성한다(때로는 크롭 서클이라고도 하며, 밭에서 작물의 한 부분을 원형 평탄화하여 형성된 것과 혼동하지 않는다).[3] 대부분의 중심 피벗은 처음에는 수력으로 작동했지만, 오늘날에는 대부분 전기 모터에 의해 추진된다.

중앙식 관개 시스템은 물을 효율적으로 사용하고 농장의 수확량을 최적화할 수 있기 때문에 이롭다. 그 제도는 넓은 땅밭에서 매우 효과적이다.

역사

중앙-피봇 관개는 1940년[4] 콜로라도 주 스트라스버그에 살던 농부 프랭크 자이바흐에 의해 발명되었다.[5][4] 밭에 대한 물 분포를 개선하는 효과적인 방법으로 인정받고 있다.[3]

1952년, 자이바흐는 네브라스카 콜럼버스에서 온 친구 A. E. Trowbridge와 사업을 시작했다. Trowbridge는 2만 5천 달러를 제시했고 특허권의 49%를 얻었다. 자이바흐는 콜로라도에서 콜럼버스로 다시 돌아와 가게를 열고 몇 명의 남자를 고용한 뒤 파이프의 높이를 1.8m(6피트)까지 옮기고 사업에 들어갔다. 운영 초기 2년 동안 19개 시스템만 판매했다. 초기 설계는 까다로웠고 시스템을 이해하는 농민은 거의 없었다. Zybach는 그의 디자인을 계속 개선하고 문제가 있는 시스템을 팔려고 시도하기보다는 기계를 더 잘 만드는 데 초점을 맞췄다.[6]

Zybach는 시스템 운영 효율성을 향상시킨 수정된 설계로 성공을 거두었다. 1954년, 그는 로버트 다우허티와 그의 회사인 밸리 제조에 특허를 허가했다. 다우거티의 엔지니어들은 다음 10년을 자이바흐의 혁신을 더 튼튼하고, 더 키가 크고, 더 신뢰할 수 있게 만들고, 수력 발전 시스템에서 전기 구동으로 전환시키는 데 보냈다. 다우거티의 회사는 계속해서 발몬트 산업으로 성장했고, 자회사인 밸리 관개 공장은 미국에서의 관개에 대한 그의 비전을 계속했고, 결국 전 세계에 걸쳐 있었다.[7]

개요

면화 농장에서 진행 중인 회전 관개.

중심 피벗 관개는 스프링클러가 그 길이에 따라 배치되고 트러스(truss)에 의해 함께 연결되고 지지되며 바퀴 달린 탑에 장착되는 여러 개의 파이프(보통 아연도금강 또는 알루미늄)로 구성된 오버헤드 스프링클러 관개의 일종이다.[1] 기계는 원형 패턴으로 움직이며 원의 중심에 있는 피벗 지점으로부터 물을 공급받는다.[8]

중심 피벗을 사용하기 위해서는 지형이 합리적으로 평평해야 하지만, 중력 흐름을 사용하는 대체 시스템보다 중심 피벗의 한 가지 주요한 장점은 변동 국가에서 기능할 수 있는 능력이다. 이러한 이점은 일부 지역의 관개 면적과 물 사용량을 증가시키는 결과를 가져왔다. 예를 들어, 이 시스템은 미국, 호주, 뉴질랜드, 브라질의[8] 일부 지역과 사하라 사막과 중동과 같은 사막 지역에서도 사용되고 있다.

중심 피벗은 일반적으로 길이가 500m(1,600ft) 미만이며, 가장 일반적인 크기가 표준이다. 400미터(½mi)의 기계. 일반적인 400미터 반경 (½mi) 크롭 서클은 약 50헥타르(125에이커)의 땅을[8] 덮고 있다.

중심 피벗 관개 노즐
회전 장치 스타일 피벗 응용 프로그램 스프링클러
엔드 건 스타일 피벗 응용 프로그램 스프링클러

원래 대부분의 중앙 피벗은 수력이었다. 이것들은 유압 시스템과 전기 모터 구동 시스템으로 대체되었다. 오늘날 대부분의 시스템은 각 타워에 장착된 전기 모터에 의해 구동된다.

바깥쪽 바퀴 세트는 회전 속도를 맞춘다. 내측 휠 세트는 두 세그먼트 사이의 허브에 장착되며 각도 센서를 사용하여 조인트의 벤딩이 특정 임계값을 초과하는지 감지한다. 각도가 너무 크면 휠이 회전하여 세그먼트를 정렬한다. 전체 회전에 대한 일반적인 기간은 3일을 포함한다.[8] 반면에 다른 선원은 구조물의 바깥쪽 가장자리가 분당 2-3m로 움직이는 반면, 400m 반경 (½mi) 시스템의 한 번의 전체 회전에 대해 14~21시간과 같다.[9]

균일하게 적용하기 위해 중심 피벗은 기계의 반경을 가로지르는 균일한 이미터 유량이 필요하다. 가장 바깥쪽 스팬(또는 타워)은 가장 안쪽 스팬보다 주어진 시간 동안 더 멀리 이동하기 때문에 노즐 크기는 내부 스팬에서 가장 작으며 피벗 지점과의 거리에 따라 증가한다. 에어리얼 뷰는 "분당 수백 갤런, 때로는 수천 갤런"을 사용하는 중앙 피벗 관개기에 의해 만들어진 "중앙-피봇 관개관의 1/4 또는 1/2마일[400 또는 800m][10]의 물 트레이싱에 의해 생성된 원의 들판을 보여준다.[10]

카타르 알라얀의 이르하야 농장의 중앙 회전 관개.

대부분의 중앙 피벗 시스템은 이제 파이프 상단에[clarification needed] 부착된 구스네크라는 U자 모양의 파이프에 방울이 달려있으며 스프링클러 헤드는 작물 위로 몇 피트(최대) 위치하여 증발 손실과 바람의 드리프트를 제한한다. 정적 플레이트, 이동 플레이트 및 부품 원을 포함하여 다양한 노즐 구성이 가능하다. 압력 조절기는 일반적으로 각 노즐이 올바른 설계 압력으로 작동하는지 확인하기 위해 각 노즐의 업스트림에서 설치된다.

물방울은 또한 드래그 호스나 곡물 사이에 물을 직접 땅에 침전시키는 거품기와 함께 사용될 수 있다. 이러한 유형의 시스템은 LEPA(Low Energy Precision Application)로 알려져 있으며, 종종 모루 길이를 따라 작은 댐을 건설하는 것과 관련이 있다(말자 모루 디킹/다이킹). 농작물은 일직선으로 심거나 관개장치의 여행에 적합하도록 원형으로 심기도 한다.

선형/측면 이동 관개 기계

처음부터 끝까지 작은 중앙 피벗 시스템.

또한 관개 장비는 횡방향 이동, 선형 이동, 휠 이동 또는 측면 롤 관개 시스템이라고 하는 직선으로 이동하도록 구성할 수 있다.[11][12] 이 시스템에서 물은 밭의 길이를 흐르는 관개수로에 의해 공급된다. 채널은 한쪽에 위치하거나 중심을 통과하는 선에 위치한다. 모터와 펌프 장비는 공급 채널에 의해 카트에 탑재된다. 카트는 기계와 함께 이동한다.

농부들은 기존의 직사각형 밭을 유지하기 위해 측면 이동 관개를 선택할 수도 있다. 이것은 그들이 고랑 관개로부터 개종하는 것을 도울 수 있다. 횡방향 이동 관개는 훨씬 덜 흔하고, 더 복잡한 유도 시스템에 의존하며, 중심 피벗 관개에 비해 추가적인 관리가 필요하다. 측면 이동 관개는 호주에서 흔하다. 그곳의 시스템들은 보통 500미터에서 1,000미터 사이에 있다.

혜택들

중앙-피봇 관개는 고랑 관개와 같은 많은 다른 표면 관개 방법보다 적은 노동력을 사용한다.[8] 또 통로를 파야 하는 지상탐사 기술보다 인건비가 낮다. 또한, 중앙-피봇 관개는 토양 경작량을 줄일 수 있다. 그러므로, 그것은 땅 관개로 발생할 수 있는 유출수와 토양 침식을 줄이는 데 도움을 준다.[8] 경작량이 적으면 더 많은 유기물질과 농작물 잔류물이 흙으로 다시 분해될 수 있다. 그것은 또한 토양 응축을 감소시킨다.[8]

미국에서 반건조 높은 평원의 초기 정착자들은 1930년대의 비참한 더스트 볼에서 절정을 이루며 가뭄의 순환으로 인한 농작물 고장으로 고통 받았다. 제2차 세계 대전 이후에야 중심축 관개가 가능해졌다. 고평원 대수층 시스템의 땅덩어리는 세계에서 가장 농업적으로 생산성이 높은 지역 중 하나로 변모했다.

The crops are planted in circles for efficient irrigation.
효율적인 관개를 위해 농작물을 둥글게 심는다.

부정적인 효과

화석수는 재생 불가능한 자원이다. 지하수 수위는 관개에 의한 추출 속도가 재충전 속도를 초과할 때 감소한다. 2013년경에는 중앙집중식 관개수의 물 소비 효율이 해를 거듭하면서 농가들이 더욱 집중적으로 심고, 더 많은 토지를 관개하며, 갈증하는 농작물을 재배하는 것으로 나타났다.[10]

미국의 일부 지역에서는 60년 동안 거대한 중앙집중식 관개기를 이용한 집중식 농사의 수익성 있는 사업이 오갈랄라 대수층(고원 평원 대수층이라고도 한다)[10]의 일부를 비웠다. 세계에서 가장 큰 대수층 중 한 곳인 이곳은 미국의 대평원 아래 사우스다코타, 네브라스카, 와이오밍, 콜로라도, 캔자스, 오클라호마, 뉴멕시코, 텍사스의 8개 주 일부에서 약 45만 km2(17만 평방미터)의 면적을 차지하고 있다.[13][14]

1950년에 관개된 농경지는 10만 헥타르(25만 에이커)에 달했다. 중앙 피봇 관개를 사용하면서, 캔자스 주에서만 거의 120만 헥타르(3백만 에이커)의 땅이 관개되었다. 일부 지역에서는 최대 추출 기간 동안 물 테이블이 연간 1.5m(5ft) 이상 떨어졌다. 극단적인 경우, 꾸준히 떨어지는 물대에 이르기 위해서는 우물을 크게 깊게 해야 했다.[10] 텍사스 팬핸들(Texas Panhandle)의 어떤 곳에서는 물 테이블이 배수(배수)되었다. "양수기 위에 놓여 있는 텍사스 농경지는 더 이상 관개를 지지하지 않는다. 캔자스 중부 서부에서는 100마일[160km]의 대수층 물을 따라 관개된 농지의 5분의 1까지 이미 말라버렸다." 말라버린 대수층의 지하수를 대체하려면 수백년에서 수천년의 강우량이 필요할 것이다.[10]

문화에서의 역할

21세기에 하이플레인스 대수층(High Plains Aquifer)의 중요성을 인식함으로써 지역[15][16][17] 및 국제 기자들의 취재를 증가시켰다.[18] 2013년 5월 뉴욕타임스의 기사 "우물이 말라가고 비옥한 평야는 먼지로 변한다"[10]는 기사는 하이플레인스 대수층 시스템의 일부의 가차없는 쇠퇴를 재조명하고 있다.

작가 에밀리 우드슨은 중앙 피벗 관개 시스템의 사용이 증가한 것은 1970년대 중반과 1980년대 미국에서 일어났던 전통적인 농업에서 벗어나 모더니즘에 대한 심오한 태도 변화(비용 트랙터, 중앙-피봇 관개, 위험한 새로운 살충제)의 일환이라고 설명했다. 새로운 세대는 관개된 옥수수나 땅콩과 같은 위험성이 높고 보상성이 높은 농작물을 선택했는데, 이것은 많은 양의 지하수와 비료, 화학물질을 필요로 한다. 새로운 가족 농장 법인들은 많은 목초지를 새로운 농경지로 바꾸었고 물 보존보다 땅값 상승에 더 관심이 있었다.[19][20]

참고 항목

참조

  1. ^ Jump up to: a b Mader, Shelli (May 25, 2010). "Center pivot irrigation revolutionizes agriculture". The Fence Post Magazine. Archived from the original on September 8, 2016. Retrieved June 6, 2012.
  2. ^ ddr.nal.usda.gov Wayback Machine Center 피벗 관개 시스템 개조에 2011-10-09를 보관하여 가변 용수 적용 깊이 제공
  3. ^ Jump up to: a b Gray, Ellen (May 3, 2012). "Texas crop circles from space". NASA. Retrieved June 6, 2012.
  4. ^ Jump up to: a b Morgan, Robert (1993). Water and the Land. Cathedral City, CA: Adams Publishing Corp. pp. 35–36. ISBN 0935030026.
  5. ^ Alfred, Randy (July 22, 2008). "July 22, 1952: Genuine Crop-Circle Maker Patented". Wired Magazine. Retrieved June 6, 2012.
  6. ^ "Center Pivot Irrigation Systems Take over During the 1950s".
  7. ^ "Valley Irrigation's History".
  8. ^ Jump up to: a b c d e f g "Growing Rice Where it has Never Grown Before: A Missouri research program may help better feed an increasingly hungry world". College of Agriculture, Food and Natural Resources, University of Missouri. July 3, 2008. Archived from the original on 17 September 2013. Retrieved June 6, 2012.
  9. ^ "Pressurized Irrigation Techniques: The center pivot irrigation systems" (PDF). UN Food and Agriculture Organization. 2007. Retrieved 26 April 2020.
  10. ^ Jump up to: a b c d e f g Wines, Michael (19 May 2013). "Wells Dry, Fertile Plains Turn to Dust". The New York Times.
  11. ^ Evans, R.O.; et al. (March 1997). "Center Pivot and Linear Move Irrigation System" (PDF). North Carolina Cooperative Extension Service, North Carolina State University. Archived from the original (PDF) on October 21, 2012. Retrieved June 6, 2012.
  12. ^ "Wheelmove Sprinkler Irrigation Operation and Management" (PDF).
  13. ^ 다튼, 1898년. 백삼 자오선 서쪽 네브라스카의 지질학과 수자원에 대한 예비 보고서. In: Walcott, C.D. (edd), 미국 지질조사국 제19차 연차보고서, 1897-1898, 제4부, 페이지 719-785.
  14. ^ Dennehy, K.F. (2000). "High Plains regional ground-water study: U.S. Geological Survey Fact Sheet FS-091-00". USGS. Archived from the original on 2008-07-23. Retrieved 2008-05-07.
  15. ^ "농장에서는 대수층 축소가 큰 문제로 떠오르고 있다" 2009-02-04년 웨이백 머신에 보관되었다. 낸시 콜, 아칸소주 민주당 가제트. 2006년 9월 24일. 2006년 10월 24일에 마지막으로 접속했다.
  16. ^ 칼럼 - Mansel Phillips: "너무 많은 목마른 산업, 물 부족" 2013-06-15년 웨이백 머신에 보관 맨젤 필립스, 아마릴로 글로브 뉴스. 2006년 10월 4일. 2006년 10월 24일에 마지막으로 접속했다.
  17. ^ 2006년 10월 8일 링컨 스타 저널 "장기 물 걱정의 또 다른 징후" 2012년 11월 20일에 마지막으로 액세스
  18. ^ 데일리 텔레그래프 (영국) 토요 매거진 발행 No 48,446 (2011년 3월 5일자) pp 26-32 찰스 로렌스의 "High and Dry" 보고서
  19. ^ Morris, John Miller (2003). Sherry L. Smith (ed.). The Future of the Southern Plains. Norman, Oklahoma: University of Oklahoma Press. p. 275. ISBN 0806137355.
  20. ^ Rainwater, Ken (1 January 2004). "Book Review: The Future of the Southern Plains". Great Plains Quarterly Great Plains Studies. Lincoln, Nebraska: Center for Great Plains Quarterly Great Plains Studies, University of Nebraska.

추가 출처

외부 링크