جلسه هفتم

1. جلسه هفتم فصل چهارم: طراحی سیستم های آبیاری قطره ای مدرس: دکتر خالدیان 16/8/1388

2. مقدمه • آبیاری قطره ای: آبیاری میکرو، خرد آبیاری، آبیاری موضعی • اهداف: • آبیاری گیاه و عدم آبیاری قسمتهایی که ریشه فعال نداریم • تامین نیاز گیاه، تامین تعرق نه تبخیر • تامین آب در زمان نیاز گیاه • عدم رواناب و نفوذ عمقی • پخش کود و سم

3. چند نکته: • آبیاری قطره ای به معنای کم آبیاری نیست • گران بودن سیستم • سرمایه گذاری • راهبری • گران یا کمیاب بودن آب • نوع محصول • تولید

4. مزایای آبیاری قطره ای • صرفه جویی در مصرف آب و کود • جلوگیری از رشد علف های هرز • امکان استفاده از آبهای شور • امکان استفاده از اراضی شیبدار و تپه ای و ناهموار • بهره وری آب • کاهش تبخیر • افزایش محصول • خودکار شدن سیستم • نیاز کم به نیروی انسانی • توانایی کار با دبی و حجم کم آب

5. معایب آبیاری قطره ای • هزینه سرمایه گذاری بالا (30 تا 50 میلیون ریال) • گرفتگی امی ترها و نیاز به فیلتر • یکنواختی پخش • فشار کم • گرفتگی • اراضی شیبدار • استفاده از کودهای محلول • تجمع نمک • امکان ماندابی • نیاز به مدیریت و نگهداری ویژه • استفاده از خاک برای انتقال نه ذخیره آب

6. اجزای سیستم آبیاری قطره ای • موتور و پمپ • کنترل مرکزی • لوله اصلی • آب پخش کن ها • سایر تجهیزات

7. کنترل مرکزی: • شیرآلات • فیلترها و صافی ها • دستگاه تزریق کود • دستگاه تزریق اسید • لوله اصلی • لوله های نیمه اصلی • لوله های تقسیم کننده یا مانیفلد • لوله های لاترال

8. آب پخش کن ها • قطره چکان ها • بابلرها • اسپری ها • مه پاش ها (میستر) • غیره • سایر تجهیزات • شیرهای هوا • شیرهای خلا شکن • شیرهای فشار شکن • اتصالات گوناگون

9. قطره چکان و انواع آنها • وظیفه اصلی قطره چکان: کاهش انرژی • انواع امی تر: • امی ترهای قطره چکانی • امی ترهای لوله ای خطی • آبپاش های میکرو

10. امی ترهای قطره چکانی • خروج آب بصورت قطره • انواع نصب • داخل لوله ای • خارج لوله ای • مکانیسم های کاهش فشار • طولانی کردن مسیر • ایجاد پیچ و خم • ایجاد گرداب • ایجاد روزنه

11. مکانیسم های جلوگیری از گرفتگی • قطره چکانهای شوینده: خروج آب بصورت فلاشی • قطره چکان های با جریان پیوسته: سرعت خروج آب • ایجاد یکنواختی پخش • قطره چکانهای تنظیم کننده (تغییر فشار-ثبات دبی) • قطره چکانهای غیر تنظیم کننده (تغییر فشار-تغییر دبی) • از نظر خروج آب • یک نقطه خروجی • چند نقطه خروجی

12. لوله های قطره چکانی • محل استقرار • سطح زمین • زیر زمین • خروج آب • یک محفظه ای • دو محفظه ای • طول عمر • یکساله • چند ساله (4 تا 5 سال) • لوله های تراوا

13. آبپاشهای میکرو • نظیر آبپاش • شعاع خیس شده کمتر • تفاوت با قطره چکان • سطح پخش بزرگتر • یکنواختی توزیع بیشتر • حساسیت کمتر به گرفتگی

14. مواد مورد مصرف: مواد پلاستیکی • پلی اتیلن • پی وی سی • پلی بوتیلن • عدم استفاده از فلز بدلیل خطر خوردگی • استفاده از مواد سیاه رنگ

15. آرایش سیستم • نصب شیر یکطرفه پس از پمپ • نصب فیلترهای اولیه مثل سیکلون و جدا کننده شن • دستگاه تزریق کود و سموم • تانک کود و اتصالات مربوطه از جنس پلاستیک • نصب شیر بازوبست، شیر کنترل فشار و فیلتر قبل از مانیفلد • نصب شیر تخلیه در انتهای لاترال برای شستشو

17. رابطه دبی و فشار • q=KHX • قطره چکان روزنه ای: x=0.5 • قطره چکان های تنظیم کننده فشار: x≤0.5 • قطره چکان های غیر تنظیم کننده فشار: x≥0.5 • قطره چکان کاملاً تنظیم کننده فشار: x=0 • قطره چکان های با جریان ورقه ای کامل: x=1 • قطره چکان طولانی مسیر: x=0.7 • قطره چکان های نوع گردابی: x=0.4

19. در هنگام طراحی و انتخاب قطره چکان • نمای X در معادله قطره چکان حتی الامکان کوچک باشد. • برای جلوگیری از گرفتگی دارای خاصیت شویندگی باشد. • تلفیق دو معیار فوق کاری دشوار است و باید یک توازن بین آنها ایجاد کرد.

20. هیدرولیک قطره چکان ها • رابطه بین فشار و دبی قطره چکان ها تابعی از رژیم جریان است. • تعیین رژیم جریان: بر اساس عدد رینولد • RN=VD/1000 ν • RN: عدد رینولد • V: سرعت جریان (متر بر ثانیه) • D: قطر روزنه قطره چکان (میلیمتر) • v: لزوجت سینماتیک آب (متر مربع بر ثانیه) • در 20 درجه سانتیگراد 1.0*10-6 m2/s

21. انواع رژیم جریان • جریان ورقه ای: RN≤2000 • جریان ناپایدار: 2000<RN≤4000 • جریان نیمه آشفته: 4000<RN≤10 000 • جریان آشفته کامل: RN>10 000

22. ضریب اصطکاک hf : افت بار در اثر اصطکاک (متر) L : طول لوله (متر) D : قطر لوله (متر) V2/2g : ارتفاع نظیر سرعت (متر)

24. قطره چکان نوع روزنه ای: • q=3.6 A C0 (2gH)0.5 • q : دبی قطره چکان (لیتر در ساعت) • A : سطح مقطع قطره چکان (میلیمتر مربع) • C0: ضریب روزنه (معمولا=0.6) • g : شتاب ثقل زمین (9.8) • H : بار فشار در روزنه (متر)

25. قطره چکان نوع طولانی مسیر: • جریان ورقه ای q=0.11384 A [2g(HD/fL)]0.5 f : ضریب اصطکاک L : طول قطره چکان (متر) D : قطر روزنه قطره چکان (میلیمتر) • جریان آشفته q=0.11384 A [2g((H) 0.5 D/fL)]0.5

26. محاسبه ضریب اصطکاک • جریان ورقه ای: • f=64/RN • جریان آشفته: • ε : زبری مطلق لوله (میلیمتر) • D : قطر لوله (میلیمتر)

28. مثال • حساب کنید قطر لازم در یک قطره چکان روزنه ای را در وضعیتی که رژیم جریان آشفته و مقادیر دبی و فشار به ترتیب 10 لیتر در ساعت و 10 متر آب باشد. ضریب روزنه را 0.6 فرض کنید.

29. q=3.6 A C0 (2gH)0.5 • 10=3.6 A (0.6) [2*9.8*10] 0.5 • A=10/30.26=0.3305 mm2=0.25*3.14*D2 • D=0.65 mm

30. مثال • حساب کنید طول قطره چکان نوع طولانی مسیر را برای یک سیستم آبیاری قطره ای که دبی آن 4 لیتر در ساعت و بار فشار 10 متر باشد. قطره چکان از نوع لوله های باریک پلاستیکی صاف با قطر داخلی یک میلیمتر می باشد. لزوجت سینماتیک آب را 1*10-6 m2/s فرض کنید.

31. V=q/A=4/(0.25*3.14*1*1)=1.4147 m/s • RN=VD/1000 v=(1.4147*1)/(1000*1*10-6) • RN=1415<2000 • f=64/RN=64/1415=0.0452 • q=0.11384 A [2g(HD/fL)]0.5 • L0.5=1.472 • L=2.167 m

32. مثال • حساب کنید طول قطره چکان نوع طولانی مسیر را برای همان سیستمی که در مثال قبل بود با این تفاوت که دبی 28 لیتر در ساعت است.

33. RN=VD/1000 v • RN=1415(28/4) • RN=9905 • f=0.0261 • q=0.11384 A [2g((H) 0.5 D/fL)]0.5 • L=0.0242 m

34. مثال • در یک قطره چکان روزنه ای در صورتی که دبی 10 لیتر در ساعت، فشار 10 متر و ضریب روزنه 0.7 باشد قطر روزنه چند میلیمتر است.

35. q=CA(2gH)0.5 • (10*0.001/3600)=0.7*(0.25*3.14*D2)(19.62*10)0.5 • D=0.6 mm

36. تست • قطر لاترالها در آبیاری قطره ای در حدود چندمیلیمتر است؟ • 8 تا 10 • کمتر از 12 • 9 تا 25 • 30 تا 40

37. تست • فشار آب در نقطه خروجی از قطره چکان: • 1.5 اتمسفر • 2.5 اتمسفر • به چندین اتمسفر می رسد • صفر

38. تست • در آبیاری قطره ای پیاز رطوبتی عبارتست از: • فضایی از خلل و فرج خاک که آب اشغال نموده است • حجمی از خاک که بوسیله رطوبت آب آبیاری خیس شده • حجمی از خاک که قطرات آب آن را بحالت اشباع درآورده است • حجمی از خاک که ریشه ها در آن پراکنده می شوند