بررسی تاثیر سرعت باد و فشار کارکرد آبپاش بر یکنواختی توزیع آب در سیستم آبیاری بارانی

سابقه و هدف: صنعتی‌شدن کشاورزی در اکثرکشورهای جهان و روبرو شدن با مسئله کم‌آبی باعث شده است که بر مصرف آب کنترل بیشتری اعمال گردد؛ تا بتوان آب را به مقدار لازم و در زمان مناسب مورد استفاده قرار داد. عوامل زیادی بر یکنواختی توزیع آب در سیستم‌های آبیاری بارانی موثر می‌باشند. بنابراین شناخت آثار این عوامل و ارائه برنامه‌ها و راهکارهایی به‌منظور بهبود کارایی و ارتقای یکنواختی پخش آب در سیستم‌های آبیاری بارانی از اهمیت خاصی برخوردار بوده و ضرورت انجام تحقیقات کاربردی در این زمینه را بیشتر نمایان می‌کند. سرعت باد و فشار کارکرد آبپاش به‌ترتیب از مهمترین متغیرهای محیطی و سیستمی موثر بر یکنواختی توزیع آب می‌باشند و بین تغییرات این عوامل با ضریب یکنواختی همبستگی وجود دارد. از سوی دیگر اندازه‌گیری ضریب یکنواختی در مزرعه کار سخت و زمان‌بری است؛ بنابراین توسعه مدل‌های ریاضی برای بررسی این همبستگی بسیار کارآمد خواهد بود. تحقیق حاضر به‌منظور نیل به اهدافی چون بررسی تاثیر عوامل سرعت باد، فشار کارکرد و آرایش آبپاش‌ها بر یکنواختی توزیع آب، دستیابی به مدل‌هایی ریاضی جهت تعیین ضریب یکنواختی با اعمال فشارهای مختلف کارکرد آبپاش در سرعت‌های باد متفاوت و نهایتا ارائه راهکارهای علمی و کاربردی جهت افزایش یکنواختی توزیع آب در مزرعه انجام شد.مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت استقرار آبپاش منفرد در قطعه زمینی مربع و عاری از پوشش گیاهی به ضلع 33 متر واقع در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تربت حیدریه، در طی ماه‌های فروردین تا آبان‌ماه سال 1395 انجام شد. در این تحقیق سه عامل سرعت باد (سه سطح: 5-0، 7-5 و بیشتر از 7 متر بر ثانیه)، فشار کارکرد (سه سطح: 2.2، 3.5 و 4.2 بار) و نحوه چیدمان آبپاش‌ها (10 حالت: 15×12، 18×12، 18×15، 21×18، 24×21، 12×12، 15×15، 18×18، 21×21 و 24×24 متر) به‌عنوان عوامل موثر بر ضریب یکنواختی توزیع آب با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: در این تحقیق در شرایط هوای آرام با تغیییر فشار از 2.2 به 3.5 و 4.4 بار ضریب یکنواختی افزایش یافت و مقدار ضریب مذکور در فشار 4.4 نسبت به 2.2 و 3.5 بار معنی دار گردید. ضریب یکنواختی در سرعت‌های 7-5 و بیشتر از 7 متر بر ثانیه به‌ترتیب 11 و 19 درصد نسبت به ضریب یکنواختی در سرعت باد کمتر از 5 متر بر ثانیه کاهش داشت. تاثیر سرعت باد در تغییرات یکنواختی توزیع آب کمتر از تاثیر مساحت تحت پوشش آبپاش و فواصل آن‌ها مشاهده شد. بیشترین ضریب یکنواختی مربوط به آرایش‌های 18×12 و 18×15 متر در فشار 2.2 بار و سرعت باد کمتر از 5 متر بر ثانیه بود. کاهش ضریب یکنواختی در اثر تغییر آرایش آبپاش‌ها به‌مراتب کمتر از کاهش یکنواختی توزیع آب در اثر تغییر فاصله آبپاش‌ها بود. همچنین رابطه ضریب یکنواختی با سرعت باد در بازه تغییرات فشار کارکرد از 2.2 تا 4.2 بار به-صورت خطی ارزیابی شد.نتیجه‌گیری: با بررسی عوامل مختلف و بنابر نتایج به‌دست آمده، به‌عنوان یک نتیجه کلی توصیه می‌شود؛ برای دستیابی به ضریب یکنواختی بالا با کاربرد آبپاش ویر 35 در سرعت باد کمتر از 5 متر بر ثانیه از آرایش 18×12 متر با فشار کارکرد 2.2 بار، در سرعت باد 7-5 متر بر ثانیه از آرایش 15×15 متر با فشار کارکرد 3.5 بار و در سرعت باد بیش از 7 متر بر ثانیه از آرایش 18×12 متر با فشار کارکرد 4.2 بار استفاده شود. البته منطقی‌تر به‌نظر می‌رسد که به‌منظور کاهش هزینه‌های اولیه سرمایه‌گذاری از آرایش 18×12 متر استفاده و با توجه به سرعت باد غالب منطقه، از فشار کارکرد 2.2 بار برای سرعت باد کمتر از 5 متر بر ثانیه و از فشار کارکرد 4.2 بار در سرعت باد بیشتر از 5 متر بر ثانیه استفاده شود.

investigating the effect of wind speed and sprinkler operation pressure on the uniformity of water distribution in the sprinkler irrigation system

background and objectives: the industrialization of agriculture in most countries of the world and facing the problem of water scarcity has caused more control over water consumption; so that water can be used in the necessary amount and at the right time. uniformity of water distribution is affected by wind speed and sprinkler operation pressure, which are the most significant climatic and system variables, and there is a correlation between these factors and the uniformity coefficient. on the other hand, measuring the uniformity coefficient in the farm is a difficult and time-consuming task. therefore, developing mathematical models to investigate this correlation will be very efficient. the present research to achieve goals such as investigating the effect of wind speed, sprinkler operation pressure and the layout of sprinklers on the uniformity of water distribution, achieving mathematical models to determine the uniformity coefficient by usage several sprinkler pressures in different weather conditions, and finally providing scientific and practical solutions for increasing the uniformity of water distribution in the farm was done.the present research aims to achieve goals such as investigating the effect of wind speed, operating pressure and arrangement of sprinklers on the uniformity of water distribution, obtaining mathematical models to determine the uniformity coefficient by applying different sprinkler operating pressures at different wind speeds and finally, scientific and practical solutions were presented to increase the uniformity of water distribution in the farm.materials and methods: this research was carried out in the form of installing a single sprinkler a 33-meter square plot of land without vegetation, located in the research farm of islamic azad university, torbat heydarieh branch, during the months of april to november of 2015. three factors of wind speed (three levels: 0-5, 5-7 and more than 7 m/s), operating pressure (three levels: 2.2, 3.5 and 2.4 bar) and the layout of sprinklers (10 state: 12×15, 18×12, 18×15, 21×18, 24×21, 12×12, 15×15, 18×18, 21×21 and 24×24 m) as factors affecting the uniformity coefficient was investigated with three repetitions.results:the uniformity coefficient in wind speeds of 5-7 and more than 7 m/s decreased by 11 and 19%, respectively compared to the uniformity coefficient in wind speeds of less than 5 m/s. the area covered by sprinklers and their distances had more impact on changes in uniformity coefficient than wind speed. the highest uniformity coefficient was related to the layout of 18×12 and 18×15 m at a pressure 2.2 bar and a wind speed of less than 5 m/s. the decrease in uniformity coefficient caused by changing sprinkler layout was much less than the decrease caused by changing sprinkler distance. also, the linear relationship between the uniformity coefficient and wind speed was evaluated in the range of pressure changes between 2.2 and 4.2 bar.conclusion: by examining various factors and according to the obtained results, it is recommended as a general result; in order to achieve a high uniformity coefficient by using the vyr 35 sprinkler at wind speed of less than 5 m/s from layout 12×18 m with pressure 2.2 bar, at wind speed 5-7 m/s from layout 15×15 m with pressure 3.5 bar, and in wind speed over 7 m/s, use 12×18 m with pressure 4.2 bar to be used. of course, it seems more logical that in order to reduce the initial investment costs, the layout 18×12 meter to be used, and according to the prevailing wind speed in the region, pressure 2.2 bar for the wind speed less than 5 m/s and the pressure of 2.4 bar should be used in wind speed greater than 5 m/s.