یک برنامه کامپیوتری (مدل) به نام Sprinkler Mod برای طراحی و شبیه سازی هیدرولیکی سیستم های آبیاری بارانی تهیه گردید. دراین مقاله به نحوه شبیه سازی توزیع فشار و دبی آبپاش ها در طول لوله های فرعی پرداخته می شود.این مدل قادر به طراحی دو نوع لوله های فرعی ( که استفاده از آنها در کشور متداول می باشد) شامل لوله های فرعی با آبپاش ثابت و با آبپاش متحرک می باشد.نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت جدول و یا نمودار روی صفحه مانیتور قابل رؤیت است. این برنامه کامپیوتری توانایی طراحی لوله های فرعی با یک قطر ثابت و یا دو قطر مختلف همراه با شیب طولی یکنواخت و یا غیر یکنواخت را داراست. نمودار درصد تغییرات فشار آبپاشها به ازاء قطرهای داخلی مختلف لوله فرعی توسط مدل قابل ترسیم است. از فرمول هیزن-ویلیامز برای انجام محاسبات مربوط به افت اصطکاکی استفاده شد. پارامترهای ورودی مدل شامل نوع لوله فرعی ، فشار و دبی متوسط کارکرد آبپاش ها ، فواصل قرارگیری آبپاش ها ، فاصله اولین آبپاش تا ابتدای لوله فرعی ، تعداد آبپاش ها ، ارتفاع پایه آبپاش ها ، ضریب افت اصطکاکی هیزن- ویلیامز و شیب طولی یا رقوم ارتفاعی لوله فرعی در محل هر آبپاش می باشد. شبیه سازی هیدرولیکی لوله فرعی به گونه ای صورت می گیرد که میانگین فشار و یا دبی آبپاش ها برابر با فشار و ی دبی متوسط کارکردی که توسط کاربر برای آبپاش ها تعیین شده ، گردد. شبیه سازی لوله های فرعی با استفاده از روال های تکراری انجام پذیرفت . از روش حل عددی نیوتن-رافسون برای محاسبه فشار هریک از ابپاش ها در لوله های فرعی با آبپاش متحرک استفاده گردید. برای ارزیابی مدل ، نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج طراحی کلاسیک مورد مقایسه قرار گرفت. از آنجایی که معادلات لازم برای طراحی کلاسیک لوله های فرعی با آبپاش متحرک در منابع علمی ارائه نشده است ، روابط مورد نیاز استخراج گردید. میانگین قدرمطلق درصد اختلاف نتایج محاسبه فشار مورد نیاز در ابتدای لوله های فرعی با آبپاش های ثابت با شیبهای مختلف با یک قطر ثابت و دو قطر مختلف به ترتیب 0.3 و 0.7 درصد و در مورد لوله های فرعی با ابپاش متحرک برابر با 0.1 درصد بدست آمد.
یک سیستم آبیاری با طراحی ضعیف ، حتی اگر خوب مدیریت شود اغلب منجر به کاهش محصول و راندمان آبیاری می شود.لوله های فرعی جزء مهمی از یک سیستم آبیاری بارانی محسوب می شوند و طراحی صحیح آنها از لحاظ یکنواختی توزیع آب در مزرعه و راندمان آبیاری دارای اهمیت زیادی است. در حالت کلی میتوان سیستم های آبیاری بارانی را به دو نوع سیستم های ساکن و متحرک دائمی تقسیم کرد.در سیستم های ساکن از دو نوع لوله فرعی شامل لوله های فرعی با آبپاش های ثابت و آبپاش متحرک استفاده می شود.در لوله های فرعی با آبپاش های ثابت آبپاشها در فواصل مساوی و بطور همزمان آبیاری می کنند.در لوله های فرعی با آبپاش متحرک فقط از یک ابپاش بزرگ برای آبیاری با یک یا چند لوله فرعی استفاده می شود به طوریکه با جابجایی تناوبی آن در طول لوله فرعی آبیاری در سراسر آن صورت می گیرد. بدین ترتیب در یک زمان واحد فقط یک آبپاش بر روی لوله فرعی قرار می گیرد.
لوله های فرعی با آبپاش های متحرک که در زمین های ناهموار با اشکال هندسی نامناسب به راحتی قابل اجرا بوده و تقریباً نیازمند نیروی انسانی بیشتری در مقایسه با سایر سیستم های آبیاری بارانی است درایران به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد
برای تعیین قطر موردنیاز لوله فرعی درصد تغییرات فشار به ازای قطرهای داخلی مختلف برای هر یک از لوله های فرعی مذکور توسط مدل ترسیم شد قطر داخلی پیشنهادی در شیبهای منفی تند با توجه به ایجاد تعادل بین افت فشار ناشی از اصطکاک و افزایش فشار در اثر افزایش بار استاتیکی در طول لوله فرعی ( در این حالت درصد تغییرات فشار مینیمم است) و در سایر موارد بر اساس 20 درصد تغییرات فشار برای هر یک از لوله های فرعی تعیین شد و با نتایج طراحی کلاسیک مورد مقایسه قرار گرفت .
با مقایسه مقادیر قطرهای داخلی بدست امده با استفاده از مدل و طراحی کلاسیک قدر مطلق درصد اختلاف ناچیز و قطرهای انتخابی برای لوله های فرعی با استفاده از مدل و طراحی کلاسیک یکسان بدست امد که صحت محاسبات مدل را تأئید می کند .
با اجرای مدل برای هریک از لوله های فرعی مقادیر درصد تغییرات فشار ، ضریب یکنواختی کریستیان¬سن ؛ فشار و دبی موردنیاز در ابتدای لوله فرعی و مقادیر فشار و دبی هر یک از آبپاش ها شبیه سازی شد.نتایج شبیه سازی با نتایج طراحی کلاسیک مورد مقایسه قرار گرفت و در هر مورد قدرمطلق درصد اختلاف نتایج کم و در حد قابل قبول بدست آمد که دلالت بر آن دارد که روشهای اتخاذ شده برای محاسبات مدل صحیح می باشد.
برای تشریح علت وجود اختلاف جزئی در مقادیر قدر مطلق درصد اختلاف نتایج حاصل از شبیه سازی مدل با محاسبات کلاسیک باید به این نکته توجه شود که در روشهای اتخاذ شده در شبیه سازی با استفاده از مدل نسبت به فرمول های طراحی کلاسیک ، تفاوت هایی وجود دارد.
گروه آبیاری فاطر
یک سیستم آبیاری با طراحی ضعیف ، حتی اگر خوب مدیریت شود اغلب منجر به کاهش محصول و راندمان آبیاری می شود.لوله های فرعی جزء مهمی از یک سیستم آبیاری بارانی محسوب می شوند و طراحی صحیح آنها از لحاظ یکنواختی توزیع آب در مزرعه و راندمان آبیاری دارای اهمیت زیادی است. در حالت کلی میتوان سیستم های آبیاری بارانی را به دو نوع سیستم های ساکن و متحرک دائمی تقسیم کرد.در سیستم های ساکن از دو نوع لوله فرعی شامل لوله های فرعی با آبپاش های ثابت و آبپاش متحرک استفاده می شود.در لوله های فرعی با آبپاش های ثابت آبپاشها در فواصل مساوی و بطور همزمان آبیاری می کنند.در لوله های فرعی با آبپاش متحرک فقط از یک ابپاش بزرگ برای آبیاری با یک یا چند لوله فرعی استفاده می شود به طوریکه با جابجایی تناوبی آن در طول لوله فرعی آبیاری در سراسر آن صورت می گیرد. بدین ترتیب در یک زمان واحد فقط یک آبپاش بر روی لوله فرعی قرار می گیرد.
لوله های فرعی با آبپاش های متحرک که در زمین های ناهموار با اشکال هندسی نامناسب به راحتی قابل اجرا بوده و تقریباً نیازمند نیروی انسانی بیشتری در مقایسه با سایر سیستم های آبیاری بارانی است درایران به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد
برای تعیین قطر موردنیاز لوله فرعی درصد تغییرات فشار به ازای قطرهای داخلی مختلف برای هر یک از لوله های فرعی مذکور توسط مدل ترسیم شد قطر داخلی پیشنهادی در شیبهای منفی تند با توجه به ایجاد تعادل بین افت فشار ناشی از اصطکاک و افزایش فشار در اثر افزایش بار استاتیکی در طول لوله فرعی ( در این حالت درصد تغییرات فشار مینیمم است) و در سایر موارد بر اساس 20 درصد تغییرات فشار برای هر یک از لوله های فرعی تعیین شد و با نتایج طراحی کلاسیک مورد مقایسه قرار گرفت .
با مقایسه مقادیر قطرهای داخلی بدست امده با استفاده از مدل و طراحی کلاسیک قدر مطلق درصد اختلاف ناچیز و قطرهای انتخابی برای لوله های فرعی با استفاده از مدل و طراحی کلاسیک یکسان بدست امد که صحت محاسبات مدل را تأئید می کند .
با اجرای مدل برای هریک از لوله های فرعی مقادیر درصد تغییرات فشار ، ضریب یکنواختی کریستیان¬سن ؛ فشار و دبی موردنیاز در ابتدای لوله فرعی و مقادیر فشار و دبی هر یک از آبپاش ها شبیه سازی شد.نتایج شبیه سازی با نتایج طراحی کلاسیک مورد مقایسه قرار گرفت و در هر مورد قدرمطلق درصد اختلاف نتایج کم و در حد قابل قبول بدست آمد که دلالت بر آن دارد که روشهای اتخاذ شده برای محاسبات مدل صحیح می باشد.
برای تشریح علت وجود اختلاف جزئی در مقادیر قدر مطلق درصد اختلاف نتایج حاصل از شبیه سازی مدل با محاسبات کلاسیک باید به این نکته توجه شود که در روشهای اتخاذ شده در شبیه سازی با استفاده از مدل نسبت به فرمول های طراحی کلاسیک ، تفاوت هایی وجود دارد.
گروه آبیاری فاطر
دیدگاه ها