آبپاش، جنبشی، آبفشان، پاشش، یکنواختی، شدت¬پخش، آبپاش¬های، (اینچ، چرخشی، آبپاش‌های، دبی، بادبردگی

قطرات آب به زمین، ساختار خاک سطحی را شکسته و یک لایه باریک فشرده ایجاد می‌کند که به‌شدت سرعت نفوذ آب در خاک را کاهش می‌دهد.
شدت‌پخش و انرژی جنبشی ضربات جریان آب فاکتورهای اصلی تأثیرگذار بر روی شکل‌گیری سله‌بندی خاک سطحی می‌باشند. کاهش سرعت نفوذ تابعی از نوع خاک و تراکم شار انرژی وارده می‌باشد. تراکم شار انرژی، تأثیرات انرژی جنبشی قطرات آب و شدت¬پخش آب را در یک واحد معین براساس نیرو در واحد سطح ترکیب می¬کند (فوت- پوند در دقیقه در فوت مربع و یا وات در مترمربع).
ارتباط بین تراکم شار انرژی و عمق نفوذ قبل از رواناب در شکل (2-21) برای دو نوع خاک مختلف خشک و بدون پوشش تشریح شده است. خاک سیلتی- لومی به‌شدت مستعد سله‌بندی است. عمق نفوذ قبل از تجمع آب سطحی به¬سرعت کاهش می¬یابد در حالیکه تراکم شار انرژی به‌صورت کمینه‌ای افزایش دارد. خاک لومی کمتر مستعد سله¬بندی می¬باشد، اما عمق نفوذ قبل از رواناب به‌طور محسوسی کاهش می¬یابد وقتی تراکم شار انرژی افزایش می¬یابد.

شکل 2-21- کاهش شدت نفوذ آب در خاک به‌دلیل شار انرژی قطرات آب در دو خاک لوم و سیلتی لوم

تأثیر ضربه قطرات آب بر روی سرعت نفوذ یک نوع خاص خاک برای توسعه ارتباط کمی، مانند آنچه در شکل (2-21) نشان داده شد، بایستی اندازه¬گیری شود که البته مشکل است، چرا که نتایج به شرایط خاک سطحی، ساختار خاک و میزان رطوبت خاک بستگی دارد. به هر حال، روندی که در شکل (2-21) نشان داده شده است برای هر خاکی کاربرد دارد و قابل استفاده برای انتخاب آبپاش‌های سیستم آبیاری آبفشان دوار است.
مطالعات بر روی رواناب ناشی از آبیاری آبفشان دوار¬ها نشان می¬دهد که سله¬بندی خاک سطحی پس از هر بار آبیاری توسعه می¬یابد. تنها راه بهبود شکل¬گیری سله¬بندی تخریب فیزیکی سله¬ها با استفاده از عملیات کشاورزی است. بهترین راه محدود کردن فرم¬گیری سله¬ها، حفاظت خاک سطحی از طریق مانع شدن کاربرد آب بر روی خاک بدون پوشش می¬باشد.
زمانیکه کاربرد آب بر روی خاک بدون پوشش می¬باشد، تراکم شار انرژی بایستی کاهش داده شود تا شکل-گیری سله¬ها به تعویق افتد. این کار از طریق استفاده از آبپاش¬هایی با انرژی جنبشی جریان کمتر و یا شدت-پخش کمتر و یا ترکیبی از هر دو می¬باشد. کاهش شدت¬پخش ساده¬ترین راه می¬باشد و از طریق افزودن تعداد نازل¬های خروجی جریان می¬باشد. شدت¬پخش آبفشان دوار مستقل از سرعت دستگاه می¬باشد، بنابراین تنظیم سرعت دستگاه بر روی شکل¬گیری سله¬ها تأثیری ندارد.
انرژی جنبشی ضربات جریان آب به اندازه قطرات (وزن آنها) و سرعت ضربات در هنگام برخورد با خاک سطحی بستگی دارد. سرعت قطرات نیز تابعی از سایز آنها می¬باشد. توزیع سایز قطرات توسط سایز نازل، فشار و شکل صفحات انعکاس جریان آبپاش¬ها تعیین می¬شود.
شکل (2-22)، انرژی جنبشی در واحد حجم آب کاربردی (فوت- پوند در فوت مکعب و یا ژول بر کیلوگرم) در مقابل نسبت بدون بعد (فوت بر فوت و یا متر بر متر) سایز نازل به فشار چندین نوع آبپاش را نشان می¬دهد. انرژی جنبشی جریان در آبپاش¬هایی قطرات درشت¬تری تولید می¬کنند، مانند آبپاش‌های ضربه¬ای و آبپاش¬های چرخشی (چرخشی) که صفحات انعکاس جریان با تعداد شیار
کم دارند، بیشترین است. انرژی جنبشی جریان برای آبپاش¬های تولیدکننده قطرات کوچک مانند اسپریرکننده-های ثابت با صفحات مسطح یا دندانه¬دار کمترین است. تفاوت ناچیزی در مقدار انرژی جنبشی آبپاش¬های متنوع اسپری¬کننده وجود دارد به استثنای آبپاش چرخشی 4 شیاری.

مطلب مرتبط با این موضوع :  افت تحصیلی معضل آموزش و پرورش !!

شکل 2-22- انرژی جنبشی قطرات جریان برای انواع آبپاش تحت تابع بدون بعدی از قطر نازل به فشار کار آبپاش

با وجود این محدوده کوچک انرژی جنبشی قطرات، مطالعه¬ای در مورد تولید محصول چغندرقند به مقایسه آبپاش¬هایی با انرژی جنبشی قطرات 105 و 315 فوت- پوند بر فوت مکعب صورت گرفت که نشان داد میزان محصول در مورد آبپاشی که انرژی جنبشی آن دو¬سوم کمتر از دیگری است 13 درصد بیشتر می¬باشد.
انتخاب آبپاش نه تنها بر روی سله¬بندی خاک، بلکه بر روی فرسایش خاک، راندمان کاربرد آب و توزیع مواد مغذی در پروفیل خاک تأثیر می¬گذارد.
2-4-10- مسیر جریان
مسیر جریان آب از آبپاش یا اسپریر تحت زاویه خاصی نسبت به افق خارج می¬گردد. مسیر جریان طی رسیدن به سطح خاک بستگی به این زاویه دارد. مشابه گلوله¬ای که از تفنگ خارج می¬شود. نیروی ثقل باعث نزول قطرات آب به سطح خاک می¬شود.
آبپاش ضربه¬ای و نازل اسپریرها هر یک جریان آب را در زوایای مختلفی توزیع می¬کنند. شکل
a-2-23 تأثیر زاویه پاشش را بر روی قطر خیس¬شده برای آبپاش ضربه¬ای با فشار کار بالا را که بر روی لترال آبفشان دوار نصب شده را نشان می¬دهد.
شکل b-2-23 تأثیر انحنای صفحه ثابت منحرف¬کننده جریان را نشان می¬دهد. صفحات مقعر قطر پاشش بیشتری را نسبت به صفحات مسطح و یا محدب تولید می¬کنند.

شکل a-2-23، شعاع پاشش ناشی از زاویه پاشش نازل نسبت به افق، ارتفاع آبپاش 6 فوت

شکل b-2-23- قطر پاشش ناشی از انحنای صفحات انعکاس جریان
در اسپریرهای کم‌فشار به‌ترتیب از کوچک به بزرگ
2-4-11- انتخاب و نصب بهینه پکیج آبپاش
انتخاب و نصب آبپاش تأثیر به‌سزایی بر روی عملکرد سیستم آبفشان دوار دارد. هم شدت‌پخش وابسته به سرعت نفوذ و هم مستعد بودن خاک سطحی به سله بایستی در طراحی سیستم سنجیده شود. شدت¬پخش آبپاش¬های اسپری¬کننده کم¬فشار را می¬توان از طریق استفاده از بوم¬های افستی کاهش داد. در خاک¬هایی که سرعت نفوذ بسیار کمی دارند و یا به¬شدت مستعد سله¬بستن هستند، بوم‌ها در دو طرف لترال آبفشان دوار برای هر یک از خروجی¬های آبپاش برای کاهش شدت‌پخش قابل استفاده¬اند. تأثیر بوم¬ها در کاهش شدت¬پخش در شکل¬های (2-24)، (2-25) و (2-26) نشان داده شده است.
شدت¬پخش مرکب برای آبپاش چرخشی با 6 شیار در شکل (2-25) نشان داده شده است. شکل (2-26)، شدت¬پخش مرکب تحت همان شرایط و آبپاش با بوم¬های افستی متناوباً در اطراف لترال را نشان می¬دهد. متوسط شدت¬پخش حدود 30 درصد با استفاده از بوم¬ها کاهش یافته است.

شکل 2-24- الگوی پاشش زیر آبفشان دوار با اسپریر چرخشی 6 شیاری با فاصله 10 فوت و دبی 10 گالن در دقیقه

مطلب مرتبط با این موضوع :  تامین‌کننده، خودروسازی، تامین‌کنندگان، تحقیقی، همکار، عاملهای

شکل 2-25- الگوی پاشش آبفشان دوار با اسپریر چرخشی 6 شیاری با
بوم‌های افستی 15 فوتی متناوب و فاصله آبپاش 10 فوتی و دبی 10 گالن در دقیقه

شکل 2-26- الگوی پاشش آبفشان دوار با اسپریر چرخشی 6 شیاری با
بوم‌های افستی 15 فوتی دوطرفه و فاصله آبپاش 10 فوتی و دبی 5 گالن در دقیقه
شدت‌پخش مرکب با دو بوم برای محل هر یک از آبپاش و استفاده از نازل¬هایی با دبی نصف در شکل (2-26) نشان داده شده است. شدت‌پخش 5 درصد نسبت به حالت بوم¬های متناوب کاهش یافته است. فایده اصلی استفاده از بوم¬های دوطرفه استفاده از نازل¬های کوچکتر است که انرژی جنبشی قطرات را کاهش می¬دهد.
جدول (2-2) شدت¬پخش میانگین و 10 درصد بیشترین را برای انواع آبپاش¬های اسپری‌کننده با بوم‌های افستی که متناوباً در دو طرف لترال آبفشان دوار نصب شده¬اند را نشان می¬دهد. منظور از شدت‌پخش 10 درصد بیشترین شدت¬پخشی است که تنها 10 درصد از سطح خیس¬شده بیشتر از این مقدار مورد آبیاری قرار گرفته-اند. این مقدار، میزان بهتری برای مقایسه شدت¬پخش حداکثر است، نسبت به شدت¬پخش حداکثر مطلق.

جدول 2-2- شدت‌پخش و میزان کاهش آن، منتج از بوم‌های افستی با طول‌های مختلف
با فاصله آبپاش 10 فوتی و دبی 10 گالن در دقیقه
نوع آبپاش فاصله بوم
(فوت) شدت‌پخش کاهش شدت‌پخش یکنواختی پخش (درصد)
میانگین (اینچ بر ساعت) حداکثر 10% (اینچ بر ساعت) میانگین (اینچ بر ساعت) حداکثر 10% (اینچ بر ساعت)
صفحه ثابت
مسطح 0 03/2 84/3 – – 97
10 45/1 31/3 71 86 97
15 28/1 56/2 62 67 97
20 11/1 52/2 55 66 97
صفحه ثابت
دندانه‌دار 0 13/2 35/4 – – 98
10 52/1 51/3 71 81 98
15 32/1 87/2 62 66 98
20 15/1 75/2 54 63 98
صفحه چرخشی
4 شیاری 0 44/1 37/2 – – 98
10 12/1 24/2 78 95 98
15 1 21/2 70 93 99
20 91/0 82/1 63 77 98

جدول 2-2-
نوع آبپاش فاصله بوم
(فوت) شدت‌پخش کاهش شدت‌پخش یکنواختی پخش (درصد)
میانگین (اینچ بر ساعت) حداکثر 10% (اینچ بر ساعت) میانگین (اینچ بر ساعت) حداکثر 10% (اینچ بر ساعت)
صفحه
چرخشی
6 شیاری 0 54/1 47/2 – – 97
10 17/1 27/2 76 92 97
15 04/1 12/2 67 86 97
20 94/0 65/1 61 67 97
صفحه چرخشی
سریع 6 شیاری 0 58/1 76/2 – – 97
10 22/1 49/2 78 90 97
15 09/1 97/1 69 72 97
20 97/0 05/1 62 54 97
صفحه نوسانی
با زاویه کم 0 42/1 41/2 – – 100
10 11/1 27/2 79 94 100
15 1 94/1 70 80 100
20 9/0 41/1 64 58 100

از آنجا که شدت¬پخش آبپاش¬های کم¬فشار با استفاده از بوم¬ها قابل کاهش است، انتخاب آبپاش بایستی براساس توزیع سایز قطرات باشد. قطرات کوچک جریان دارای کمترین انرژی جنبشی هستند، اما به¬شدت در معرض تلفات بادبردگی قرار می¬گیرند و بالعکس. آبپاش¬هایی که در این بین واقع می‌شوند بهترین هستند.
بیشتر آبپاش¬های صفحه متحرک دارای قطراتی با سایز متوسط و بیشترین سطح خیس‌شده می‌باشند. با توجه به اینکه همه آنها دارای انرژی جنبشی تقریباً یکسانی هستند، انتخاب نهایی به ترجیحات شخصی برمی-گردد.

تفاوت محسوس در الگوی پاشش آبپاش‌های صفحه متحرک بر روی فاصله آبپاش‌ها تأثیر می‌گذارد. آبپاش-های صفحه ثابت با سطح خیس‌شده کمتر در فاصله کمتری از یکدیگر نصب می‌شوند. صفحات نوع نوسانی با یکنواختی پخش بیشتر مجاز به داشتن فاصله بیشتر هستند.
فشار هم تأثیر محسوسی بر روی فاصله آبپاش¬ها دارد. فشارهای بالاتر اجازه فاصله بیشتری می‌دهد، به‌دلیل الگوی پاشش یکنواخت¬تر و افزایش سطح خیس‌شده به میزان کم و در اکثر آبپاش‌های اسپری‌کننده، فشار کم یک الگوی پاشش دوناتی شکل را تولید می¬کند که در مرز
سطح خیس‌شده میزان پاشش بیشتر است. در نتیجه، فاصله نزدیکتر برای ایجاد یکنواختی کاربرد آب نیاز است. به‌دلیل دبی بسیار زیاد در قسمت¬های انتهایی آبفشان دوار، فواصل زیاد نیاز به نازل‌های بزرگ داشته که منجر به تولید قطرات بزرگتر می¬شود، علی¬الخصوص در فشارهای پایین‌تر.
آبپاش‌ها به‌طور معمول در فاصله 8 تا 10 فوتی از هم قرار می¬گیرند. این فاصله برای همه آبپاش‌ها کافی است مگر برای آبپاش‌های صفحه ثابت و چرخشی در فشار 10 پوند در اینچ مربع (7/0 اتمسفر).
تفاوت بین آبپاش‌ها زمانی که فاصله آنها بیشتر از 10 فوت است رخ می¬نماید، مانند ابتدای لترال آبفشان دوار جایی که آبپاش¬ها یکی در میان نصب می¬شوند و دبی بسیار کم است. ممکن است مقدار یکنواختی پخش افزایش یابد وقتی که از آبپاش¬هایی که مجاز به نصب در فاصله بیشتر هستند، استفاده شود.
مقدار واقعی یکنواختی در شرایط مزرعه¬ای کمتر از 95 درصد خواهد بود به¬دلیل تأثیرات باد و ارتفاع واقعی نصب آبپاش از سطح زمین. عموماً، تمام آبپاش¬های صفحه متحرک یکنواختی پخش خوبی را با فاصله معمول از یکدیگر فراهم می¬آورند.

مطلب مرتبط با این موضوع :  مدیران، اطلاعاتی، رایانه، .، ، اتوماسیون، بصیرت، ارتباطات، اشتباهات، یابندگی، سنتی، کارکنان

جدول 2-3- نقاط قوت و اشکالات آبپاش‌های اسپری‌کننده
خصیصه نقاط قوت اشکالات
صفحه انکسار جریان: کمترین انرژی جنبشی شدت‌پخش بالا، تلفات بادبردگی زیاد، نیاز به فاصله
مسطح، صفحه ثابت نصب نزدیک برای برقراری یکنواختی پخش بیشتر
صفحه انکسار جریان: انرژی جنبشی پایین شدت‌پخش بالا، تلفات بادبردگی زیاد، نیاز به فاصله
دندانه‌دار، صفحه ثابت نصب نزدیک برای برقراری یکنواختی پخش بیشتر
صفحه انکسار جریان: کمترین شدت‌پخش متوسط، تلفات بیشترین انرژی جنبشی قطرات
4 شیاری، صفحه متحرک بادبردگی کم، فاصله آبپاش‌ها زیاد
صفحه انکسار جریان: شدت‌پخش متوسط تا کم، تلفات بادبردگی انرژی جنبشی قطرات متوسط
6و9شیاری، صفحه متحرک کم، فاصله آبپاش¬ها زیاد
زاویه پاشش: تلفات بادبردگی کاهش می‌یابد الگوی پاشش دوناتی باعث کاهش فاصله
کمتر از 15 درجه جهت افزایش یکنواختی پخش می¬گردد
زاویه پاشش: یکنواختی پخش بیشتر اجازه فاصله تلفات بادبردگی افزایش می‌یابد
بیشتر از 15 درجه نصب بیشتر می‌دهد
نحوه آرایش: یکنواختی پخش بالاتر با هزینه کمتر تلفات بادبردگی زیاد
روی دستگاه فاصله آبپاش بیشتر
نحوه آرایش: کاهش تلفات بادبردگی هزینه بیشتر، افزایش شدت¬پخش
با استفاده از لوله فرود عصایی جهت حفظ یکنواختی پخش بالا
نحوه آرایش: شدت‌پخش کاهش می‌یابد هزینه بسیار بالا
استفاده از بوم افستی

2-5- مروری بر تحقیقات انجام شده
ارزیابی یک سیستم آبیاری از نظر راندمان و توزیع یکنواختی پخش آب یکی از اهدافی است که از سالیان طولانی بشر به دنبال آن بوده و سعی نموده است که با ابداع روش‌های نوین، از آب استفاده بهتر و مفیدتر نماید و تولید محصول به‌ازای مصرف هر واحد آب افزایش دهد. مطالب زیادی در قرن اخیر در زمینه ارزیابی فاکتور‌های مؤثر بر آبیاری انجام گرفته که خلاصه‌ای از آن در ذیل آورده شده است.

ارزیابی عملکرد دستگاه آبفشان دوار مرکزی به‌عنوان یک موضوع تحقیق از سال‌های 1960 شروع شد. هیرمن و هین در سال 1968 با توجه به محاسبات همپوشانی و تأثیر آبپاش‌های مجاور و فرم پاشش آبپاش‌ها (بیضوی یا مثلثی) و حرکت مداوم دستگاه به یک ضریب یکنواختی رسیدند که امروزه به نام آن‌ها معروف است (برموند و مول، 1995). این ضریب برای دستگاه آبفشان دوار که در آن ظرف جمع‌آوری آب به شکل موازی با لترال