طراحی سیستم های آبیاری قطره ای (جلسه هشتم)

طراحی سیستم های آبیاری قطره ای (جلسه هشتم)

اسلاید 1: جلسه هشتمفصل چهارم:طراحی سیستم های آبیاری قطره ایمدرس: دکتر خالدیان23/8/1388

اسلاید 2: EU=100[1.0-(1.27/n)Cv]EU : ضریب یکنواختی خروج آبn : تعداد قطره چکانهایی که برای هر گیاه بکار می رود (در مورد قطره چکانهای نقطه ای و گیاهان دائم). برای قطره چکانهای خطی می بایست از دو مقدار زیر هر کدام بزرگتر بود انتخاب شود:الف: فاصله بین گیاهان تقسیم بر همان طولی از لاترال که توسط کارخانه سازنده بعنوان یک قطره چکان برای محاسبه Cv بکار رفته است.ب: یکCv : ضریب تغییرات دبی (تعیین بوسیله کارخانه)qmin : حداقل دبی در قطره چکانها (لیتر بر ساعت)qavg : میانگین دبی در قطره چکانها (لیتر بر ساعت)qminqavgیکنواختی قطره چکان: توازن بین دبی و نیاز آبی

اسلاید 3: ضریب یکنواختی کارخانه: نوع قطره چکان کنترل کیفیت ساختاستاندارد انجمن مهندسان امریکا (ASAE)

اسلاید 4:

اسلاید 5:

اسلاید 6:

اسلاید 7: مثالمی خواهیم در یک باغ میوه که شیب زمین در آن 2 درصد و فاصله بین درخت ها 4 متر می باشد، طرح آبیاری قطره ای پیاده کنیم. برای این منظور برای هر اصله درخت از 4 قطره چکان نقطه ای از نوع طولانی مسیر استفاده می کنیم. دبی طراحی شده قطره چکان 8 لیتر در ساعت و ضریب تغییرات که در کارخانه سازنده تعیین شده است، 0.08 می باشد. حساب کنید حداقل دبی قطره چکان و حداقل فشار مربوطه برای قطره چکان؟

اسلاید 8: از جدول 7-4 برای قطره چکانهای نقطه ای با فاصله بیش از 4 متر در زمین های شیبدار حداقل ضریب یکنواختی 85 درصد است:EU=85%EU=100[1.0-(1.27/n)Cv]qmin/qavg85=100[1.0-(1.27/4)0.08] qmin/8qmin=8*0.85/0.9746qmin=6.977 l/h=7 l/hاز شکل 7-4 برای قطره چکان طولانی مسیر نوع C:Hmin=5 m

اسلاید 9: یکنواختی توزیع آب در قطره چکانهاqvar=100(1-qmin/qmax)qvar : تغییرات دبی در قطره چکانها (درصد)qmin : حداقل دبی قطره چکان (لیتر در ساعت)qmax : حداکثر دبی قطره چکان (لیتر در ساعت)

اسلاید 10: طبقه بندی قطره چکانها بر اساس یکنواختی پخش آبکمتر از 10 درصد = خوببین 10 تا 20 درصد = قابل قبولبیشتر از 20 درصد = غیر قابل قبول

اسلاید 11: تعیین نمای فرمول دبی قطره چکانq=K(H)xK : ضریب تجربیx : توانتعیین x با اندازه گیری دبی به ازا دو مقدار فشارx=ln(q1/q2)/ln(H1/H2)

اسلاید 12: یکنواختی پخش آب در مزرعهEU : یکنواختی پخش اندازه گیری شده در مزرعهqLQ : متوسط دبی در چارک پایین تعداد اندازه گیریهاq : میانگین دبی در قطره چکانها

اسلاید 13: ضریب تغییرات ساخت در کارخانهv=s/qavgv : ضریب تغییرات ساخت قطره چکان در کارخانهs : انحراف از معیار مقادیر اندازه گیری شده قطره چکانهاq : متوسط مقادیر اندازه گیری شدهاندازه گیری دبی در حداقل 50 قطره چکان

اسلاید 14: اثرات دما بر دبی قطره چکانهااثر دما بر لزوجت آبانبساط و انقباض روزنه

اسلاید 15: رابطه بین مقدار دبی و دمای آبqe=mT+bq’e(T)=qe(T)/qe(20)*100=mT+b qe(T) : دبی قطره چکان در دمای T درجه سانتیگرادqe(20) : دبی قطره چکان در دمای 20 درجه سانتیگرادT : دمای آب (سانتیگراد)m,b : ضرایب ثابت

اسلاید 16: ضرایب حساسیت دبی قطره چکان در قطره چکانهای با رژیم جریانی

اسلاید 17: مثالمقادیر b,m را در قطره چکانهایی که جریان آب در آنها ورقه ای است به دست آورید.qe=(3.14*9.8*d4*H)/(128*v*L)v20=1.003v70=0.413qe(20)=100qe(70)=(1.003/0.413)*100qe(70)=2.4285*100=242.85100=m(20)+b245.85=m(70)+bm=2.85b=42.86

اسلاید 18: در طراحی برای محاسبه اثر دما بر دبی معمولا نقش انقباض و انبساط روزنه های قطره چکان در نظر گرفته نمی شود.

اسلاید 19: آرایش قطره چکانها

اسلاید 20: خودکار شدن سیستمسیستم های غیر خودکارسیستم های نیمه خودکار سیستم های خودکار کاملبر اساس زمانیبر اساس حجم آببر اساس رطوبت خاک

اسلاید 21: فیلترها و سیستم های تصفیه آبناخالصی های معدنیدانه های شنلای و رسشاخ و برگآشغالناخالصی های آلیباکتری هاجلبک هابذر علف های هرزلاشه حشرات

اسلاید 22: وجود ناخالصی ها باعث:گرفتگی قطره چکانها و در نتیجه کم آبیاری و عدم یکنواختی پخشخراب شدن پره های پمپ و یا شیر آلات سیستمتامین مواد غذایی لازم برای رشد باکتریهاتجمع در انتهای لوله ها و از کار انداختن شیرهای تخلیهپخش بذور علف های هرز و یا بیماریهای قارچی و نماتدها

اسلاید 23: چند نکتهفیلتر ها نمی توانند نمکهای محلول را جدا کنند مگر آنکه مجهز به غشاهای اسمز معکوس باشند. ارجحیت استفاده از آبهای زیر زمینی برای آبیاری قطره ایبزرگترین اندازه مجاز برای ذرات معلق در آبیاری قطره ای 75 تا 200 میکرون استعمل تصفیه آب باید با تزریق مواد شیمایی نظیر کلر و اسید تکمیل گردد تا از رشد باکتریها جلوگیری به عمل آید.ذرات کوچک از قطر روزنه قطره چکان با تجمع در دهانه قطره چکان می توانند باعث گرفتگی آن شوند به این پدیده پل بندی ذرات گویند.

اسلاید 24: چند نکتهتمام ذراتی که اندازه آنها از یک دهم قطر روزنه دهانه خروجی بزرگتر باشند باید از آب خارج شوند.برای میکروجت، مه پاش ها، میکرواسپری ها این معیار یک هفتم حداقل قطر روزنه خروجی قطره چکان می باشد. که دلیل آن کوتاهتر بودن مسیر عبور آب و بزرگتر بودن دهانه روزنه قطره چکان است.

اسلاید 25: انواع صافی هااستفاده از مخازن ته نشینی صافی توری های اولیه برای تصفیه مقدماتیجدا کننده های شن یا سیکلون هاتانک های صافی شنتوری های سرریز ثقلیصافی های لوله ای شکلصافی های دیسکی

اسلاید 26: استفاده از استخر برای تصفیه مقدماتیته نشینی ذرات معلقمتعادل کننده جریان

اسلاید 27:

اسلاید 28: مثالدر صورتیکه آب دارای ذرات سیلت باشد (سرعت ته نشینی 15 میلیمتر در دقیقه) و عمق استخر 2 متر باشد زمان لازم برای ته نشینی را حساب کنید.برای حالت قبل در صورتیکه آب دارای ذرات رس باشد زمان لازم را حساب کنید (سرعت ته نشینی 0.6 میلیمتر در دقیقه)

اسلاید 29: فواید استفاده از استخر برای تصفیههوا دهی به آب و در نتیجه اکسیداسیون ترکیبات آهن و منگنزخروج هوای موجود در آب و جلوگیری از ضربه قوچتجمع روغن روی آب و قابلیت جدا سازی آن

اسلاید 30: صافی های توری برای تصفیه مقدماتیجلوگیری از ورود آشغال به داخل سیستمانواع صافی های توریصفحات مسطحتوری های دوارصافی توری های ثقلی

اسلاید 31: صافی های جدا کننده شن برای جدا کردن ذرات معدنی و نه ذرات آلی بکار می رود ذراتی که وزن مخصوص آنها بیشتر از 1.5 گرم بر سانتیمتر مکعب است توسط سیکلونها خارج می شوند.

اسلاید 32: خروج 70 تا 90 درصد ذرات شن بوسیله سیکلون جریان ورودی باید متناسب با گنجایش سیکلون باشد.اکثر سیکلونها باعث افت فشار آب به میزان 5-12 Psi می شوند. در زمانی که سیستم روشن یا خاموش می شود سیکلون نمی تواند شن را از آب خارج کند.سیکلونها با پیدایش صافی های دیسکی و شنی کمتر بکار می روند.

اسلاید 33: صافی های شنیجنس مواد: گرانیت خرد شده یا سیلیسذرات مورد استفاده با دارای ضریب یکنواختی 1 تا 1.5 باشند. ضریب یکنواختی عبارتست از نسبت D60 به D10 در منحنی دانه بندی شنقرار دادن لایه ای از گراول در قسمت پایین صافیقرار دادن دیفوزر در قسمت فوقانی صافی بمنظور پخش یکنواخت آببکار بردن حداقل دو فیلتر شنی تا یکی از آنها کار کرده و دیگری در حال شستشوی معکوس باشد.

اسلاید 34:

اسلاید 35: نکاتی در مورد استفاده از فیلترهای شنیحداکثر دبی ورودی به فیلتر 15 تا 20 لیتر در ثانیهصافی های شنی می توانند مواد معدنی و آلی را از آب جدا کنند اما لازم است آب قبلا مورد تصفیه مقدماتی قرار گرفته باشد.امکان استفاده از صافی های صنعتی برای آبیاری قطره ایشستشوی معکوس بصورت دستی یا خودکار انجام می شوداختلاف فشار در دوسوی فیلتر شنی در حالتی که تمیز باشد 20 تا 35 کیلوپاسکال است.

اسلاید 36: اگر اختلاف فشار به 35 تا 70 کیلوپاسکال رسید باید فیلترها را تمیز کرد.توصیه می شود که حتی اگر اختلاف فشار افزایش نیابد روزی یکبار صافی ها شستشوی معکوس شوند.توصیه می شود آب خروجی از لوله شستشوی معکوس قابل رویت باشد تا مشاهده شود که چه موقع آب تمیز از لوله خارج می شود. اختلاف فشار دو طرف تانک طی شستشو باید 50 تا 70 کیلوپاسکال باشد و اگر بیشتر شود نشان دهنده آنست که دبی جریان بسیار زیاد است.

اسلاید 37: فیلترهای ثانویبعنوان فیلتر تکمیلی و قبل از ورود آب به سیستم بکار می روند. فیلتر های لوله ایترکیدن توریفیلترهای دیسکیزمان شستشو: اختلاف 6 Psiحساسیت نسبت به جلبک ها

اسلاید 38: سیستم های تزریق کود و اسیدلزوم اسیدشویی دوره ای کودآبیاریاسید یا مواد شیمیایی دیگر برای کنترل اسیدیته آب یا از بین بردن باکتریهااسید برای شستشوی لوله در قطره چکانها و رفع گرفتگی آنهاعلف کش ها برای کنترل یا از بین بردن علف های هرزآفت کش ها مانند انواع حشره کش ها یا قارچ کش ها برای کنترل آفات و بیماری هاسایر مواد برای اهداف دیگر

اسلاید 39:

اسلاید 40: عوامل گرفتگی قطره چکانهاضایعات و لجن حاصله از فعالیت باکتری هااستفاده از کلر، اوزون و یا اسیداکسیدهای آهن و منگنزتزریق کلر یا اسید به آبتزریق مداوم فسفات و تهویه آب در مخزنسولفورهای آهن و منگنزتزریق کلر یا اسید به آبتهویه آب مخزنرسوب کربنات کلسیم و منیزیمنفوذ ریشه ها به داخل منافذ قطره چکانهای زیر سطحیشستشوی لوله ها با اسید یا علف کش در انتهای فصل

اسلاید 41: رسوب کربنات کلسیم و منیزیمبا تجزیه شیمیایی آب می توان به وجود بی کربنات ها در آن پی برد (SAR).محاسبه شاخص لانژیلرLSI=pH-pHcLSI>0 : خطر رسوب کربناتها وجود دارد.LSI<0 : کربناتها رسوب نمی کنند مگر اینکه:دمای هوا بشدت متغییر باشد و یا سایر کاتیونها در طول فصل آبیاری باعث تغییر pHc شوند. پی بردن به گرفتگی با استفاده از اسید کلریدریکتزریق دی اکسید کربن (اسید کربنیک)، اسید سولفوریک و اسید فسفریکنگهداشتن pH آب در حد 7 یا کمی پایین تر از آن

اسلاید 42: نکاتی در مورد استفاده از مواد شیمیاییکارکردن با مواد شیمیایی همانطور که می تواند مفید باشد در برخی مواقع در صورت اشتباه خطرناک خواهند بود. بعضی مواد شیمیایی خود باعث گرفتگی قطره چکانها می شوند. تزریق مواد شیمیایی براساس وزن می باشد نه مدت تزریق. زیرا مهم اینست که چقدر مواد تزریق شدهقبل از استفاده از مواد شیمیایی، مخلوط مورد نظر را در ظرف شیشه ای ریخته تا اگر رسوبی تولید شود مشاهده گرددتزریق مواد شیمیایی باید پس از شروع کار سیستم بوده و قبل از آنکه سیستم خاموش شود قطع گردد تا مواد از سیستم خارج شوند.

اسلاید 43: سرعت حرکت آب در سیستم تقریبا 0.3 متر در ثانیه است و اگر طولانی ترین مسیر را بر 0.3 تقسیم کنیم زمان لازم برای خروج مواد از سیستم بدست می آید. مثلا اگر طولانی ترین مسیر 400 متر باشد، لازم است 22 دقیقه قبل از پایان آبیاری تزریق مواد شیمیایی قطع شود.

اسلاید 44: حداقل دبی تزریق مواد شیمیایی از معادله زیر محاسبه می شود: qc=(Fr*A)/(C*tr*Ta)Fr : وزن مواد شیمیایی که باید ه زمین داده شود (kg/ha)A : مساحت زمین (هکتار)C : غلظت مواد شیمیایی (کیلوگرم در لیتر)tr : ضریب یکنواختی (0.8)Ta : تعداد ساعاتی که تزریق مواد شیمیایی صورت خواهد گرفت

اسلاید 45: مثالدر یک مزرعه 5 هکتاری مقدار 500 کیلوگرم کود در هکتار بصورت مایع در مدت 20 ساعت آبیاری پخش می شود اگر غلظت کود در تانک 0.1 کیلوگرم در لیتر باشد دبی لازم را حساب کنید.

اسلاید 46: تجهیزات تزریق کودروشهای تزریق کودهای شیمیایی به داخل سیستم آبیاری قطره ایپمپ های تزریق کودونتوریتانک های اختلاف فشار

اسلاید 47:

اسلاید 48: غلظت موادی که در داخل تانک می ماندC=100 exp[-qt(t)/100]C : غلظت مواد باقی مانده در تانک (درصد)qt : دبی عبوری از تانک در واحد زمان نسبت به ظرفیت تانک (درصد). دبی جریان بخش بر حجم تانکt : زمان

اسلاید 49: استفاده از روزنه های کشوییD : قطر روزنه (میلیمتر)Qt : دبی عبوری از تانک (لیتر در دقیقه)C0 : ضریب روزنه که معمولا 0.62 در نظر گرفته می شودp : اختلاف فشار در دو طرف روزنه (کیلوپاسکال)

اسلاید 50: مثالیک تانک تزریق کود به گنجایش 350 لیتر در قسمت خروجی خود مجهز به یک روزنه کشویی به قطر 2 میلیمتر است. در شرایط کاری اختلاف فشار در دو طرف روزنه 20 کیلوپاسکال است. حساب کنید زمان لازم بر حسب ساعت را برای آنکه غلظت کود در محلول تانک به 50 درصد غلظت اولیه آن برسد.

اسلاید 51: 2 mm=[15.13 Qt / (0.62(20)0.5]0.5Qt=0.733 l/min=43.98 l/hC=100 exp [(-qt(t))/100]qt=(43.98 l/h)/350 l=12.6% h50=100 exp [-qt(t)/100]Ln(50/100)=-12.6*t / 100t=5.5 h

اسلاید 52: مثالشاخص اشباع لانژیلر در کدامیک از سیستمهای آبیاری کاربرد دارد؟بارانیقطره ایغرقابی شیاری و کرتی

اسلاید 53: مثالمی خواهیم در یک طرح آبیاری قطره ای پتانسیل آب را از نظر رسوب کربنات کلسیم در لوله ها و مجاری خروجی بررسی کنیم. برای این منظور از آب نمونه برداری شده و pH محاسبه شده از این تجزیه 7.5 و pH اندازه گیری شده آب 7.8 بدست آمده است. مشخص کنید آیا در این آب کربنات کلسیم رسوب خواهد کرد یا نه؟بلیخیر قابل تشخیص نیستبه اطلاعات زیادی احتیاج نیست

اسلاید 54: مثالدر یک سیستم آبیاری قطره ای ضریب تغییرات ساخت کارخانه تولید قطره چکان 0.07، حداقل دبی خروجی 10 و حداکثر آن 11 لیتر در ساعت است. تغییرات دبی در این سیستم چند درصد است؟8082.89092.8

اسلاید 55: مثالدبی یک نوع قطره چکان در فشارهای 10 Psi و 15 Psi اندازه گیری شد و به ترتیب برابر با 3.1 و 3.7 لیتر در ساعت به دست آمد. ضریب دبی در معادله دبی قطره چکان چقدر است؟ 1.1351.8192.1713.171

اسلاید 56: مثالنمای معادله آبدهی یک چکاننده مسیر بلند در صورتی که دبی چکاننده در فشار 10 متر برابر 4.9 لیتر در ساعت و در فشار 20 متر برابر 8.4 لیتر در ساعت باشد چقدر است.0.40.560.780.9

اسلاید 57: مثالدر منطقه ای آب و خاک با کیفیت خوب، شیب نامنظم و با محدودیت آب برای ایجاد درختان مثمر، کدام روش آبیاری مناسب است؟قطره ایسطحی بر روی خط ترازبارانی با سیستم ثابتسطحی در جهت شیب زمین

اسلاید 58: مثالاستفاده از آبیاری قطره ای در مورد زیر توصیه نمی شود؟آب آبیاری شورآب آبیاری با pH بزرگتر از 8خاکهای آهکی با 10 درصد یا بیشتر آهک آب آبیاری حاوی مقادیر قابل توجهی ذرات معلق باشد

اسلاید 59: مثالدر صورتی که ظرفیت حجمی رطوبت خاک قبل و بعد از آبیاری به ترتیب 10 و 16 درصد باشد، شعاع پیاز رطوبتی برای دریپر با دبی 45 لیتر در ساعت پس از مدت 12 ساعت چند سانتی متر است؟ 5663.578.572.5

اسلاید 60: مثالدر صورتی که متوسط فشار عملکرد در یک سیستم آبیاری قطره ای 15 Psi و تغییر فشار مجاز برابر با 95 درصد باشد، دامنه فشار کارکرد در این سیستم چند Psi خواهد بود؟14.25 تا 15.7514.95 تا 15.2514.75 تا 15.2514.25 تا 15.78

اسلاید 61: مثالدر شبکه آبیاری قطره ای نقش سیکلون چیست؟تنظیم فشار آبسختی گیرمخزن کود و یا سمصافی

اسلاید 62: مثالآبهای اسیدی دوام شبکه های آبیاری کم می کنند زیراآبهای اسیدی موجب رسوب CaCl2 گشته، انسداد مجاری را باعث می شوندآبهای اسیدی با خوردن تکیه گاههای پمپ، دوام آنرا پایین می آورندموجب خورده شدن دیواره لوله ها و پمپ می گردندهیچکدام از موارد فوق صحیح نیست

اسلاید 63: مثالفیلتر توری در شبکه آبیاری قطره ای برای حذف کدام مواد موجود در آب است؟ذرات درشت باقی مانده از فیلتر شنیذرات شن و ماسه مواد کلوئیدینمکهای غیر محلول

اسلاید 64: مثالآبهایی که سختی زیادی دارند برای آبیاری قطره ای مناسب نیستند زیرادر حجم محدوده پیاز رطوبتی رسوبات کربناته شوری را افزایش می دهند و موجب کاهش محصول می گردندرسوب کربناتها در قطره چکانها موجب انسداد مجرای آب خواهد شدنمکها خصوصا سولفاتها مانع از رشد و توسعه ریشه ها شده و عملیات جذب را مختل می سازندبا افزایش غلظت محلول خاک، فشار اسمزی بالا می رود و پدیده جذب مواد را مشکل می سازد

اسلاید 65: مثالاثر نمکهای آب بر شبکه آبیاری بارانی و قطره ای چیست؟خوردگی جدار لوله ها، بند آمدن قطره چکانها، رسوب در مجاورت هوای محلول در آب و اختلال در انتقالبند آمدن مجاری در اثر رسوب، کاهش بده جریان و اختلال در انتقال آبافزایش غلظت آب، عکس العملهای شیمیایی داخل آب، تخریب ساختمان خاکخوردگی جدار پمپ و تسریع در حرکت پمپ و افزایش دبی جریان آب