شبیه سازی الگوی پخش آب در زیر آبپاش ضربه‌ای مدل NELSON-F80AP با استفاده از تابع توزیع بتا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

مدیر گروه مهندسی آب

چکیده

          برای طراحی مناسب سیستم­های آبیاری بارانی لازم است آرایش آبپاش­ها در هر سیستم طوری باشد که بیشترین یکنواختی حاصل گردد. جهت اینکار لازم است الگوی پخش آب زیر آبپاش منفرد در شرایط مختلف استخراج و سپس با در نظر گرفتن اثرات عوامل محیطی و همپوشانی آبپاش­ها به کل سیستم تعمیم داده شود. در این تحقیق با استفاده از تابع توزیع احتمالاتی بتا نحوه تاثیر سرعت های مختلف باد روی الگوی توزیع آب بررسی شد. آبپاش مورد آزمایش آبپاش ضربه ای مدل NELSON-F80AP با قطر نازل  اینچ، متوسط فشار کارکرد PSI 40، شعاع پرتاب 86/22 متر (ft 75)، دبی متوسط 4/4 لیتر بر ثانیه و زاویه چرخش 360 درجه می باشد. آبپاش مورد نظر ابتدا در شرایط کنترل شده (بدون باد) و در سه تکرار و سپس در شرایط سرعت های باد مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. محدوده سرعت باد در آزمایش های مورد نظر 0 تا 05/7 متر بر ثانیه می باشد. ابتدا ضرایب تابع توزیع بتا در شرایط بدون باد استخراج گردید سپس نحوه تغییر ضرایب تابع توزیع بتا در شدت های متفاوت باد مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت روابط احتمالاتی مناسب هر حالت تعیین و در نتیجه الگوی پخش آب تخمین زده شد. در سرعت باد 0 تا 3 متر بر ثانیه الگوی توزیع نسبتا یکنواختی حاصل گردید و در این حالت مقادیر حاصله از مدل احتمالاتی بتا تطابق خوبی را با مقادیر اندازه گیری شده نشان داد. در این حالت حداکثر خطای نسبی حاصله برابر 53/3 % بود. با افزایش سرعت باد به محدوده 3 تا 6  متر بر ثانیه یکنواختی الگوی توزیع کاهش و خطای نسبی افزایش یافت که حداکثر مقدار آن 65/4% بود. در سرعت باد بیشتر از 6  متر بر ثانیه مقدار تلفات تبخیر و بادبردگی افزایش یافته و به دلیل تاثیر شدید باد روی الگوی توزیع آب بیشترین خطای نسبی بین ارقام حاصل از مدل احتمالاتی و ارقام مشاهداتی حاصل گردید که حداکثر مقدار آن 48/8% بود. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسنده [English]

  • Majid Raoof
Head of Water Engineering Dept
چکیده [English]

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 360ο 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.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Impact sprinkler
  • Distribution pattern
  • Beta probability function
  • Applied pressure
  • Application radius
  • Operating pressure