بخشی از مقاله
چکیده
سیستم آبیاری قطرهای یکی از انواع سیستمهای آبیاری تحت فشار است که با هدف توزیع یکنواخت آب در زمین طراحی میشوند. هرچند این سیستم مزیتهای زیادی نسبت به انواع دیگر سیستمهای آبیاری دارد با این وجود محال است که با توجه به عوامل دخیل در طراحی و اجرای آن و ضرایب حاکم در معادلات، انتظار یکنواختی ایدهآل را داشت. لذا برای طراحی استاندارد و انتخاب گزینه نوع سامانه مناسب، دانستن ضریب افت در لاترالها از اهمیت بالایی برخوردار است. به طور عمومی سه معادله دارسی ویسپاخ، هیزن ویلیامز و اسکوپی را میتوان برای محاسبه میزان افت بار در خطوط لوله بکار برد.
در طراحی یک سامانه آبیاری قطرهای تعیین طول بهینه خطوط لاترال از اهمیت بالایی برخوردار است. آنالیز ابعادی ابزار مفیدی جهت توسعه معادلات فیزیکی میباشد. در این جهت گروههای بدون بعد برای ساختن یک مدل برای تخمین افت تشکیل شد و طی یک سری آزمایش عملی ضرایب این مدل تعیین گردید. نتایج نشان میدهد که این مدل قادر است بالای 99 درصد از تغییرات میزان افت تخمین بزند.
مقدمه
بحران آب در جهان بهصورت عام و در ایران بهطور خاص یک چالش جدی و فراگیر است که دغدغه ذهن بسیاری از مسئولین در سطح ملی و منطقه-ای است. برای مقابله با این بحران یکی از راه حلهای ممکن، کوتاه و قابل دسترس افزایش بهرهوری از منابع آب موجود است. روشهای آبیاری تحت فشار ضمن افزایش محصول در بعضی گیاهان موجب کاهش هزینه آب، کاهش نیروی انسانی، تنوع عملیات زراعی و دفع آفات و علفهای هرز در طول فصل رشد میشوند.سیستم آبیاری قطرهای یکی از انواع سیستمهای آبیاری تحت فشار است. در این روش آبیاری، آب با فشار کم - حدود یک اتمسفر - پس از گذشتن از دستگاه کنترل مرکزی بوسیله لولههایی که در سطح زمین پهن شده، با عبور از لاترالها توسط قطرهچکانهایی که در محل مناسب در مجاورت گیاه قرار داده شده است بصورت قطرات ممتد و به اندازه نیاز گیاه به خاک داده میشود.
سیستمهای آبیاری قطرهای و به تبع آن لاترالها با هدف توزیع یکنواخت آب در زمین طراحی میشوند ولی باید به این نکته توجه داشت که هرچند این سیستم مزیتهای زیادی نسبت به انواع دیگر سیستمهای آبیاری دارد با این وجود محال است که با توجه به تنوع میزان آبدهی قطرهچکان متاثر از فشار کاری، تغییرات دمای آب، تنوع تولید کنندگان و گرقتگی قطرهچکان، تغییرات شیب و ضرایب حاکم در معادلات، انتظار یکنواختی ایدهآل را داشت. لذا برای طراحی استاندارد و انتخاب گزینه نوع سامانه مناسب، دانستن مشخصات اجزا، مشخصات گسیلندهها و ضریب افت در لاترالها از اهمیت بالایی برخوردار است.
معادلات افت که تا اینجا مطرح شد برای یک خط لوله انتقال صادق است ولی در سیستمهای آبیاری قطرهای، لاترالها دارای خروجیهایی با عنوان گسیلنده میباشند که معمولاً این گسیلندهها دارای دبی یکسان بوده و فاصله آنها در خط لوله نیز برابر میباشد. لذا افت واقعی در این شرایط که حاصل جمع افتهای جزیی در فواصل نازلهاست با ضریبی که به ضریب اصطکاک کریستیانسن مشهور است اصلاح میگردد. بسته به فاصله قرار گرفتن اولین خروجی روی خط لوله دو رابطه زیر برای تعیین ضریب F به عنوان ضریب اصطکاک کریستیانسن تعریف شده است.
که m همان ضرایب جدول 1 و N نیز تعداد خروجی میباشد. از آنجا که سرعت جریان در لولههای لاترال به علت تخلیه توسط قطرهچکانها و در لولههای مانیفولد به دلیل تخلیه توسط لاترالها در طول مسیر کم میشود، لذا افت انرژی در طول لوله خطی نبوده بلکه بصورت منحنی از نوع توانی است. شکل منحنی افت فشار در لولههایی که در زمین مسطح قرار داده شده است بصورت رابطه منحنی شیب فشار، بدن بعد قابل ارائه میباشد.
تعیین میشودکه یکی از مهمترین آنها مشخصات نفوذی خاک است. هدف اصلی از بررسی و تعیین فاصله قطرهچکانها حصول یکنواختی مطلوب توزیع آب است. در طراحی و تعیین شبکه یک سامانه آبیاری قطرهای تعیین طول بهینه خطوط لاترال در جهت حصول درجه یکنواختی مطلوب، از اهمیت بالایی برخوردار است. بر این اساس مطالعات آزمایشگاهی و صحرایی زیادی در زمینه تعیین بهترین رابطه جهت تخمین میزان افت در لاترالها انجام میشود. هدف اصلی در این مطالعه توسعه مدل فراگیر جهت تخمین افت در لولههای لاترال است که در آنها قطره چکانها با فواصل متعدد نصب شده است.
2 آنالیز ابعادی برای تعیین میزان افت
بطور کلی آنالیز ابعادی ابزار مفیدی جهت توسعه معادلات فیزیکی میباشد. برای این کار از گروههای بدون بعد برای ساختن یک معادله فیزیکی استفاده میشود. در این مطالعه از ترمهای بدون بعد تعریف شده از طرف دمیر و همکاران - 2004 - جهت تعیین میزان افت استفاده شده است. بر این اساس پارامترهای وابسته و مستقل بصورتیکه در جدول 2 و شکل 1 نشان داده شده، تعریف میشود.
