نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محبوبه سادات ملائی ¹
• علی مهدوی مزده ²
• علیرضا وطن خواه ³

¹ کارشناس ارشد آبیاری و زهکشی دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره).

² استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره).

³ استادیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.

چکیده

در تحقیق حاضر هیدرولیک سیستم‌های آبیاری قطره‌ای کم فشار در لوله‌های لترال (جانبی) توسط مدل ریاضی و به کمک داده‌های آزمایشگاهی حاصل از تست لوله‌های موجود در ایران مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، دبی قطره‌چکان‌ها در ارتفاع‌های آبی مختلف از 45/0 تا 8/1 متر در لوله لترال به قطر خارجی 32 میلی‌متر و طول‌های 16، 30، 60 و 89 متر و همچنین لترال به طول 16 متر و قطرهای خارجی 16، 20، 25 و 32 میلی‌متر اندازه گیری شد. رابطه دبی- ارتفاع برای قطره چکانها به صورت ^8421/0h955/1=q با ضریب همبستگی 93/0 بدست آمد. برای محاسبه افت موضعی نیز بر اساس نسبت قطر لترال به طول آن دو رابطه بر حسب عدد رینولدز با ضرایب همبستگی 95/0 و 75/0 ارائه گردید. بعلاوه نتایج آزمایشگاهی نشان داد که برای برآورد افت اصطکاکی با دقت خوبی می توان از معادله کلبروک-وایت استفاده نمود. به کمک روابط و داده‌های استخراج شده از نتایج آزمایشگاهی مدل ریاضی واسنجی و صحت سنجی شد. از این مدل برای ارزیابی اثر قطر، ارتفاع آبی و طول‌های مختلف لوله لترال بر دبی قطره چکانها که به صورت آزمایشگاهی امکان‌پذیر نیست، استفاده گردید. نتایج نشان داد که محدوده طولی مناسب برای لترال به قطر خارجی 16 میلیمتر که با ارتفاع آبی 45/0 تا 8/1 متر، بتواند یکنواختی بالای 80 درصد را ایجاد کند، 40 تا 75 متر می باشد. این عدد برای قطر خارجی 20، 25 و 32 میلیمتر، به ترتیب بین 50 تا 100 متر، 70 تا 150 متر و 80 تا 180 متر می باشد.در پایان نیز یک نموگرام و رابطه برای طراحی سیستم‌های آبیاری قطره‌ای کم‌فشار ارائه گردید.

عنوان مقاله [English]

Hydraulic Evaluation of Low Pressure Drip Irrigation Systems Using Mathematical Modelling and Experimental Data

نویسندگان [English]

• m m ¹
• a m ²
• a v ³

چکیده [English]

In the present study, hydraulic properties of low pressure drip irrigation systems in lateral pipes were evaluated by mathematical model with the aid of experimental data resulting from testing of tubes available in Iran. In this regard, emitters discharge were measured in different initial heads from 0.45 to 1.8 m for laterals with outside diameter of 32 mm with different lengths of 89, 60, 30, and 16 meters and also for laterals with the length of 16 meters and external diameters of 32, 25, 20, and 16 mm. the obtained discharge-head relation was q=1.955h^0.8421 with R² of 0.93. On the basis of the ratio of lateral diameter to its length, two relations were proposed for estimating local loss as a function of Reynolds number with R² of 0.95 and 0.75. Furthermore, experimental results showed that Colebrook-White relation could be used as a good estimation for friction losses. The model was calibrated and evaluated using experimental data and relations which were obtained from experimental results. The model was used for evaluating the effect of different heads, lateral diameters, and length on emitter discharges, which was not possible to evaluate experimentally. The results revealed that the proper length interval in which the uniformity is more than 80% was 40 to 75 meters for laterals with the external diameter of 16 mm under different heads (from 0.45 to 1.8 meters). This length interval for laterals with external diameters of 20, 25, and 32 mm was 50 to 100 m, 70 to 150 m, and 80 to 180 m, respectively. Finally, a relation was developed for designing low pressure drip irrigation system.