شبيه سازي الگوي پخش آب در زير آبپاش ضربه اي مدل NELSON-F80AP با استفاده از تابع توزيع بتا

Application of Beta Distribution Function in Determination of Water Distribution Pattern under NELSON-F80AP Model Impact Sprinkler

براي طراحي مناسب سيستم هاي آبياري باراني لازم است آرايش آبپاش ها در هر سيستم طوري باشد كه بيشترين يكنواختي حاصل گردد. جهت اينكار لازم است الگوي پخش آب زير آبپاش منفرد در شرايط مختلف استخراج و سپس با در نظر گرفتن اثرات عوامل محيطي و همپوشاني آبپاش ها به كل سيستم تعميم داده شود. در اين تحقيق با استفاده از تابع توزيع احتمالاتي بتا نحوه تاثير سرعت هاي مختلف باد روي الگوي توزيع آب بررسي شد. آبپاش مورد آزمايش آبپاش ضربه اي مدل NELSON-F80AP با قطر نازل اينچ، متوسط فشار كاركرد PSI 40، شعاع پرتاب 86/22 متر (ft 75)، دبي متوسط 4/4 ليتر بر ثانيه و زاويه چرخش 360 درجه مي باشد. آبپاش مورد نظر ابتدا در شرايط كنترل شده (بدون باد) و در سه تكرار و سپس در شرايط سرعت هاي باد مختلف مورد آزمايش قرار گرفت. محدوده سرعت باد در آزمايش هاي مورد نظر 0 تا 05/7 متر بر ثانيه مي باشد. ابتدا ضرايب تابع توزيع بتا در شرايط بدون باد استخراج گرديد سپس نحوه تغيير ضرايب تابع توزيع بتا در شدت هاي متفاوت باد مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت روابط احتمالاتي مناسب هر حالت تعيين و در نتيجه الگوي پخش آب تخمين زده شد. در سرعت باد 0 تا 3 متر بر ثانيه الگوي توزيع نسبتا يكنواختي حاصل گرديد و در اين حالت مقادير حاصله از مدل احتمالاتي بتا تطابق خوبي را با مقادير اندازه گيري شده نشان داد. در اين حالت حداكثر خطاي نسبي حاصله برابر 53/3 % بود. با افزايش سرعت باد به محدوده 3 تا 6 متر بر ثانيه يكنواختي الگوي توزيع كاهش و خطاي نسبي افزايش يافت كه حداكثر مقدار آن 65/4% بود. در سرعت باد بيشتر از 6 متر بر ثانيه مقدار تلفات تبخير و بادبردگي افزايش يافته و به دليل تاثير شديد باد روي الگوي توزيع آب بيشترين خطاي نسبي بين ارقام حاصل از مدل احتمالاتي و ارقام مشاهداتي حاصل گرديد كه حداكثر مقدار آن 48/8% بود.

Speed and direction of wind affect water distribution pattern of sprinkler irrigation system. Based on an acceptable water distribution uniformity range, distribution pattern of any single sprinkler under different wind conditions is needed to determine the best sprinklers arrangement. In this study, water distribution of NELSON-F80AP sprinkler was assumed to be a function of the Beta probability distribution and influences of wind speed and direction on the distribution pattern were studied. Similar to common sprinkler irrigation systems, a single sprinkler (NELSON-F80AP model) with wetting radius of 22.86 m and application angle of 360? was set at about 1 m height from land surface. According to the operating pressure in the irrigation system, 40 psi pressure was applied during the experiments. Firstly, Beta distribution function parameters were calculated on the basis of the measured water distribution pattern under controlled (no wind) condition. Then, the change of distribution pattern due to different conditions of wind and its relevant suitable probability function parameters for each condition were determined. The water distribution pattern uniformity was fair and a good fitness between the calculated and observed data was obtained in the wind speed range of 0-3 m/s. The relative error was less than 3.53% in this case. In the speed range of 3-6 m/s, the distribution pattern uniformity was poor and the relative error was raised up to 4.65%. For the wind speeds greater than 6 m/s, relative error between the calculated and measured pattern was about 8.48%, because of wind drift and evaporation losses and also the effect of wind on the uniformity of water distribution pattern.