جلسه یازدهم

1. جلسه یازدهم فصل پنجم: طراحی سیستم های عقربه ای مدرس: دکتر خالدیان 28/9/1388

2. انتخاب سرآبپاش • r : فاصله تا مرکز (متر) • Ud : نیاز ناخالص آبیاری (میلیمتر در روز) • ARx : حداکثر مجاز پخش آب (میلیمتر در دقیقه) • T : تعداد ساعات کاری در روز • DEpa : راندمان توزیع (اعشار) • اگر r=0 باشد wr=0 خواهد بود • اگر r افزایش یابد wr افزایش می یابد

3. باید با توجه به ARx در مدت لازم عرض wr مرطوب شود. پس باید wd≥wr • زمان لازم برای خیس شدن نقطه ای به فاصله r از مرکز با فرض الگوی بیضی شکل پخش آب از رابطه زیر بدست می آید:

5. پارامترهای راهبری در سیستم سنترپیوت • یکنواختی پاشش • کفایت مقدار آبیاری • تلفات تبخیر و باد • راندمان آبیاری و الگوی پاشش • Ti=TAD/ETcp • Ti : فاصله بین آبیاریها (روز) • TAD : حداکثر تخلیه مجاز (میلیمتر) • ETcp : نیاز آبی گیاه در دوره پیک (میلیمتر در روز)

6. سنتر پیوت در هر دور چرخش خود نیاز خالص آبیاری را روی زمین پخش می کند. • زمان کار سیستم در یک فصل آبیاری: • Tseas=(ETseas/in)Tr • Tseas : زمان کاری دستگاه در طول فصل (ساعت) • ETseas : نیاز فصلی آبی گیاه (میلیمتر) • Tr : زمان لازم برای یک دور کامل (ساعت) • in : عمق خالص آبیاری (میلیمتر)

7. زمان پخش آب در هر نقطه: • Ta=(Dw.Tr) / 2πr • Ta : زمان پخش آب (ساعت) • Dw : قطر دایره پاشش برای آبپاشی به فاصله r از مرکز دستگاه (متر) • r : فاصله آبپاش تا مرکز دستگاه (متر)

8. مقدار خالص پخش آب: • ia=ig(1-Ls) • ia : عمق خالص پخش آب (میلیمتر) • ig : عمق ناخالص پخش آب (میلیمتر) • Ls : تلفات تبخیر و باد (اعشار)

9. حداکثر میزان پخش آب: • da-max: حداکثر شدت پخش آب (میلیمتر در ساعت)

12. دبی مورد نیاز در سیستم: • Q=2.78 (A.ig / Tr) • Q : دبی لازم در پیوت (لیتر در ثانیه) • A : کل مساحت آبیاری شده توسط سیستم (هکتار) • دبی آبپاش ها: • qr=r.Sr[2Q / (rmax)²] • qr: دبی لازم در آبپاشی به فاصله r از نقطه مرکزی (لیتر در ثانیه) • Sr: فاصله بین آبپاشها در نقطه ای به فاصله r از مرکز (متر)، که برابر نصف فاصله تا آبپاش قبل به اضافه نصف فاصله تا آبپاش بعد است

13. مثال • می خواهیم یک سنترپیوت با شعاع 400 متر احداث کنیم تلفات ناشی از تبخیر و باد 9 درصد، راندمان آبیاری 75 درصد، نیاز خالص آبیاری 29 میلیمتر و تبخیر و تعرق در دوره پیک 7 میلی متر در روز می باشد. نیاز آبی گیاه در فصل رشد 378 میلیمتر می باشد. • حساب کنید دور آبیاری را، زمان کاری در فصل رشد، دبی لازم در پیوت و حداکثر سرعت پخش آب را. همچنین حساب کنید حداکثر سرعت خالص پخش آب برای سیستمی با فاصله ثابت آبپاش ها که در آن از نازل هایی استفاده شده باشد که قطر دایره خیس شده 53 متر باشد ونیز برای سیستمی با فاصله متغیر آبپاش ها که در آن از نازل هایی استفاده شده باشد با قطر دایره خیس شده به میزان 27 متر.

14. ابتدا عمق ناخالص آبیاری محاسبه می شود: • ig=in/Ec=29/0.75=39 mm • سپس عمق ناخالص پخش آب: • ia=ig(1-Ls)=39(1-0.09)=35 mm • دور آبیاری را حساب می کنیم: • Ti=in/ETcp=29/7=4 d • زمان کاری سالانه: • Tseas=(ETseas/in)Tr • Tseas=(378/29)4 d(24 h/d)=1251 h

15. سطح زیر کشت: • A=π(rmax)² • A=3.14(400 m)²(1 ha/10000 m²)=50.3 ha • Q=2.78 (A.ig/Tr) • دبی مورد نیاز سیستم: • Q=2.78(50.3 ha)(39 mm)/96 hr=56.8 l/s • محاسبه زمان پخش آب در انتهای لوله لاترال: • Ta=(Dw.Tr)/(2π.rmax)

16. برای حالتی که فاصله آبپاشها ثابت است: • Tac=53 m(96 hr) / (2π*400 m)=2.02 hr • برای حالتی که فاصله آبپاشها متغیر است: • Tav=27 m(96 hr) / (2π*400 m)=1.03 hr • حداکثر میزان پخش خالص: • برای حالتی که فاصله آبپاشها ثابت است: • dac-max=(4/π)(35 mm/2.02 h)=2.2 cm/h • برای حالتی که فاصله آبپاشها متغیر است: • dac-max=(4/π)(35 mm/1.03 h)=4.3 cm/h

17. ارزیابی سیستم های سنترپیوت • UC : ضریب یکنواختی • di : عمق آب جمع شده در هر یک از قوطی ها • ri : فاصله شعاعی هر یک از قوطی ها تا نقطه مرکزی • n : تعداد قوطی ها

19. مثال • در یک دستگاه سنترپیوت 66 قوطی در سه جهت شعاعی به فواصل مختلف چیده شده و مقادیر آب جمع شده و مقادیر آب جمع شده در آنها اندازه گیری شده است. برای ارزیابی سیستم جدولی بر اساس مقادیر عمق آب جمع شده در قوطی ها تنظیم گردیده است ضریب یکنواختی توزیع (DU) را بدست آورید.

21. مقدار تجمعی r را بدست آورید • Σri=44220 mm • یک چهارم آن را محاسبه کنید • 1/4 Σri=44220/4=11055 • در ستون دوم نزدیک ترین عدد به 11055 را پیدا کنید. 10760 نزدیکترین رقم به 11055 می باشد. • عمق آب مربوط به رقم 10760 را پیدا کنید. این مقدار را که برابر 1.72 می باشد به عنوان چارک پایین در نظر می گیریم. • برای بدست آوردن DU از معادله زیر استفاده کنید • DU=100[متوسط کل/متوسط چارک پایین ] • در ردیف مربوط به مقدار عمق آب 1.72 سانتیمتر متوسط چارک پایین را از تقسیم 16047 بر 10760 بدست آورید. 16047 مقدارتجمعی di.ri و 10760 مقدار تجمعی ri در ردیف مربوط به 1.72 می باشد. • 16047/10760=1.491

22. متوسط کل را از تقسیم مقدار تجمعی di.ri بر مقدار تجمعی ri بدست آورید: • 87784 / 44220=1.985 • مقدار DU عبارتست از: • DU=100 (1.491 / 1.985)=75 % • متوسط نیمه پایین عبارتست از: • 44220 / 2=22110 • نزدیکترین عدد به 22110 در ستون دوم برابر 22260 می باشد که متوسط نیمه پایین در آن برابر 1.68 می باشد زیرا: • 37497 / 22260=1.68 • با توجه به اینکه متوسط کل برابر 1.985 می باشد لذا مقدار UC عبارتست از: • UC=100 (متوسط کل/متوسط نیمه پایین ) • UC=100 (1.68/1.985)=85 %

23. سیستم لوله های چرخدار • سیستم لینیر از نظر مکانیسم شبیه سنترپیوت است ولی از نظر هیدرولیکی مشابه سیستم های استاندارد آبیاری است. • کاربرد در زمین های مستطیلی • آبیاری تمام زمین (بر خلاف سنترپیوت) • منبع آب: لوله یا کانال روباز در امتداد طولی حاشیه زمین • مشکل: انتقال سیستم به ابتدای زمین پس از آبیاری • بالاترین راندمان یکنواختی توزیع آب در میان سیستم های بارانی

25. سرعت حرکت لینیر طوری تنظیم می شود که عمق ناخالص آبیاری مشابه سیستم های استاندارد بارانی باشد. • da-max=(4/π)3600[Qa/(Dw.L)] • da-max=(4/π)3600[qa/(Dw.Sl)] • da-max : حداکثر میزان پخش آب (میلیمتر در ساعت) • Qa : دبی کل لوله لاترال (لیتر در ثانیه) • Dw : قطر خیس شده توسط آبپاش (متر) • L : طول لوله چرخدار (متر) • qa : دبی خروجی از هر یک از آبپاشها (لیتر در ثانیه) • Sl : فاصله آبپاشها روی لاترال (متر)

26. سیستم آبیاری بارانی با آبپاشهای تفنگی • آبپاش تفنگی یک روزنه لوله ای دایره ای شکل با قطر نسبتا زیاد است که حجم زیادی از آب را در الگوی دایره شکل پخش می کند. • فشار کاری بسیار زیاد • معمولا این سیستم یک دایره کامل را دور نمی زند و به اندازه 25 درجه در جلو دستگاه خالی می ماند. • اگر لوله اصلی وسط زمین باشد این سیستم در هر طرف تا 200 متر را آبیاری می کند.

28. نمونه سوال امتحانی • در یک مزرعه که بوسیله سیستم بارانی با جابجایی دستی آبیاری می شود، اطلاعات زیر در دست است، با توجه به شکل، اقدام به طراحی کنید. لوله اصلی 360 متر 240 متر شیب 1%

29. هدایت الکتریکی آب و عصاره اشباع خاک به ترتیب 1.5 و 2 میلی موس بر سانتیمتر، حداکثر مصرف روزانه 7 میلیمتر، رطوبت حد ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم به ترتیب 200 و 100 میلیمتر در متر، راندمان توزیع 80 درصد، شدت نفوذ پایه در خاک 8 میلیمتر در ساعت، عمق ریشه 2 متر، درصد مجاز کاهش رطوبت خاک 50%، ارتفاع رایزر 1.5 متر، ضریب آبپاش 5، لوله آلومینیومی با C=130، روزهای جمعه تعطیل و فواصل پیشنهادی آبپاشها 18*12 متر می باشد.

30. TAM=(200-100)*0.5*2=100 mm • f=TAM/ETcp=100/7=14 days • dn=14*7=98 mm • Lr=1.5/(5*2-1.5)=0.18>0.1 • dg=0.9dn/(1-Lr)Ed=0.9*98/(1-0.18)*0.8 • dg=135 mm Tset=dg/Imax=135/8=17 hr یک استقرار در روز q=v/t=dg*Sm*Sl/t=135*18*12/17=28.6 l/min q=0.48 l/s q=5H0.5 => H=32.7 m

31. f’=14-2=12 days با احتساب ایام تعطیل • Q=135*360*240/12*17=15.9 l/s • N=Q/q=15.9/0.48=33.1≈34 • تعداد آبپاش روی هر لاترال=240/12=20 آبپاش • تعداد لاترال = 34/20=1.7 ≈2 لاترال • QL=20*28.6 l/min=9.5 l/s • تعداد استقرار روی لوله اصلی=360/18=20 استقرار • تعداد آبپاش مورد نیاز=2*20=40 آبپاش • ظرفیت سیستم=40*28.6=19 l/s >15.9 l/s ≈16 l/s

32. 19 لیتر در ثانیه به معنی 161.5 میلیمتر است که: • i=161.5/17 hr=9.5 mm/hr>8 mm/hr • یعنی سبب ایجاد رواناب می شود لذا باید q کاهش یابد بنحوی که Qs مقدار اولیه را داشته باشد. • i=(16 l/s)/40 =0.4 lit/s =24 l/min • t=135 mm*12 m*18 m / (24 l/min) • t=20.25 hr < 24 hr • هنوز همان یک استقرار در روز است. • H=23 m • QL=20*24=480 l/min=8 l/s • HL=0.2H-∆He=0.2*23-(-0.01*240)=7 m • 20 آبپاش => f=0.38

33. Hf=1.22*1010*0.38*240(8/130)1.852D-4.87 • D=3 inch Hf=1.22*1010*0.38*240(8/130)1.852(73.66)-4.87 Hm=Hn+0.75Hf+0.5∆He+Hr Hm=23+0.75*5.13+0.5(-0.01*240)+1.5 Hm=27.15 m