طول خط الري الجانبي: افحص الاحتكاك والمناسيب وضغط النهاية

افحص خط الري الجانبي على امتداد طوله المقترح كله، بما في ذلك النقاط المرتفعة والمنخفضة الواقعة بين المدخل والنهاية. يعتمد الطول المقبول على أبعاد الأنبوب الفعلية، ومواقع المخارج وتصريفها، وضغط المدخل، والاحتكاك، والمناسيب. ولا يثبت الضغط المقبول عند النهاية المغلقة أن كل مخرج يعمل ضمن نطاقه المطلوب. اطلب منحنى ضغط مرتبطا بالمعدات المختارة وبالمسار الذي جرى رفع مناسيبه ميدانيا.

مد أنابيب الري في حقل، مع صمام ووصلة أنابيب في المقدمة. توضح الصورة أنابيب الري الحقلية، ولا تعرض خط التنقيط الافتراضي المحسوب أدناه. الصورة: Saeid Tadayon، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية؛ ملكية عامة.

يبني هذا الدليل ورقة حساب مقطعا بمقطع، ويقدم مثالا افتراضيا أصليا تجتاز فيه النهاية معيار الضغط بينما لا تجتازه مخارج حول مرتفع وسطي. توضح الأرقام كيفية قراءة الحساب؛ وهي ليست توصية بأقصى طول، ولا نموذجا معايرا للأنبوب، ولا نتائج مأخوذة من تركيب نفذته IrriNex.

حدد الخط الجانبي الذي يمثله الحساب فعليا

ابدأ من مدخل الخط الجانبي، مع تحديد الضغط عند موقع معلوم بعد وصلة المدخل أو قبلها. وأنهِ الحساب عند آخر مخرج أو مجموعة الغسل المحددة على المخطط. سجل القطر الداخلي الفعلي، وبنية الجدار، وطراز الباعث، وعدد المخارج وتباعدها، والمسافة إلى المخرج الأول، والوصلات، وحالة تشغيل مجموعة النهاية. افصل أي امتداد تغذية غير مثقب عن الجزء ذي المخارج.

قد يكون القطر المطبوع على الملصق اسميا أو خارجيا. ولا يعطي أي منهما تلقائيا القطر الداخلي المستخدم في حساب الاحتكاك. يوضح دليل تحديد مقاسات الأنابيب هذا الفرق في الأنابيب الصلبة؛ واحصل على بيانات الأبعاد الفعلية لمادة الخط الجانبي الذي تدرسه. لا تنسب أبعاد أنبوب صلب إلى أنبوب مرن يحمل مقاسا تجاريا مشابها.

خفض تصريف المقاطع مع خروج الماء من المخارج

يحمل الخط الجانبي المغلق عند نهايته أكبر تصريف قرب المدخل. يسحب كل مخرج يعمل كمية من الماء، ولذلك يحمل المقطع التالي كمية أقل. عند افتراض تصريف موحد للمخارج، يساوي تصريف المقطع مجموع تصاريف المخارج التي لا تزال تقع بعده باتجاه الجريان. ويغير هذا الحساب تسرب من وصلة أو فتح نهاية الخط للغسل.

يصف شرح UF/IFAS لهيدروليكا الأنظمة متعددة المخارج افتراضات التباعد المتساوي والتصريف المتساوي والقطر الواحد التي يقوم عليها معامل التصحيح للمخارج المتعددة. والمبدأ العام مفيد: تطبيق تصريف المدخل الكامل على طول الخط كله يبالغ في الفقد الموزع بالاحتكاك عند نمط التصاريف المفترض نفسه. وتظل فواقد الوصلات الفعلية بحاجة إلى معالجة مستقلة.

يناقش دليل الري الدقيق الصادر عن NRCS، الصفحات 7–113 إلى 7–115 احتكاك الأنابيب، وفواقد توصيل البواعث، ومعامل التخفيض للمخارج المتعددة. يربط هذا المعامل الفقد الكلي في خط موزع بالفقد في خط مماثل من النواحي الأخرى يحمل تصريف مدخله على امتداده كله. وهو لا يصحح المنسوب، ولا ينبغي تطبيق معامل الفقد الكلي مرة أخرى على كل مقطع حُسب فقده بالفعل.

عند اختلاف تصاريف المخارج أو عدم انتظام تباعدها أو تغير الأقطار أو اعتماد التصريف على الضغط، استخدم حسابا يحل هذه الظروف. فلا يستطيع معامل مبسط لمخارج متساوية أن يحدد منحنى الضغط الكامل. اسأل المصمم عن الافتراضات المفروضة، وعن الكميات التي يحسبها النموذج بوصفها نتائج.

تتبع خطا افتراضيا عبر عشرة مخارج

افترض خطا جانبيا بطول 80 m مقسما إلى 10 مقاطع متساوية، طول كل منها 8 m. ينتهي كل مقطع بمخرج واحد؛ وبذلك يقع المخرج الأول على بعد مسافة تباعد كاملة من المدخل. افترض أن كل مخرج يصرف 40 L/h، وأن النهاية لا تضيف أي تصريف آخر. يحمل المدخل 10 ×40 =400 L/h؛ وتحمل المقاطع المتعاقبة 400 ثم 360 ثم 320 وتصاريف أصغر تدريجيا حتى تصل إلى 40 L/h.

لهذا النموذج التعليمي فقط، افترض لكل مقطع بطول 8 m علاقة الاحتكاك hsegment =0.400 m ×(Qsegment ÷400 L/h)^1.85. النسبة المرفوعة إلى الأس بلا أبعاد. هذه علاقة مقاومة افتراضية من نوع قانون القوة، وليست منحنى مقاسا صادرا عن المصنع، ولا قطرا مختارا للأنبوب، ولا قانونا عاما لجميع أنابيب التنقيط. يجب أن يستخدم الحساب الحقيقي طريقة فواقد مناسبة، تشمل سلوك التصريف المنخفض وتأثير درجة حرارة الماء.

يفقد المقطع الأول، وفق هذه العلاقة، 0.400 m من الشحنة. ويفقد الأخير نحو 0.005650 m. ينتج عن جمع فواقد المقاطع الـ10 مقدار 1.609645 m. ولو حمل الطول الكامل البالغ 80 m تصريفا قدره 400 L/h دون سحب من المخارج، لأعطت العلاقة المفترضة نفسها 10 ×0.400 =4.000 m. وتبلغ النسبة بين الناتجين نحو 0.4024. يورد جدول NRCS رقم 7–24 معاملا مقربا قدره 0.40 لعدد 10–11 مخرجا متساوي التباعد، مع الأس 1.85 وبعد أول يساوي مسافة تباعد كاملة؛ وهذا الجدول مراجعة للسياق، وليس مصدر معامل المقاومة الافتراضي.

نستخدم أدناه المجاميع غير المقربة لفواقد المقاطع. وحتى توزيع الفقد الكلي المصحح بوصفه فقدا موحدا لكل متر سيضع الاحتكاك في غير موضعه على طول الخط. يحدث جزء أكبر من الفقد في المقاطع القريبة من المدخل ذات التصريف الأعلى، ولذلك يجب جمع كل منسوب مرفوع مع الفقد المتراكم حتى ذلك الموقع تحديدا.

اجمع الاحتكاك المتراكم مع منحنى المناسيب الكامل

أبق الحساب بوحدة المتر من عمود الماء حتى لا تخلط وحدات الضغط بالمناسيب. ليكن Hp ارتفاع الضغط عند المخرج، وz منسوبه بالنسبة إلى المدخل. في هذا المثال المبسط للجريان المستقر، استخدم Hp =Hp,inlet −z −Σhf، حيث Hp,inlet هو ارتفاع الضغط عند المدخل وΣhf هو فقد الاحتكاك المتراكم. افترض إهمال تغيرات ارتفاع السرعة وفواقد الوصلات الموضعية فقط لعزل فكرة المثال. ويجب أن يشملها التصميم الحقيقي عندما تكون مؤثرة، مع شرط المدخل الفعلي.

حدد ارتفاع الضغط الافتراضي عند المدخل بمقدار 13 m. واجعل المسار يصعد بانتظام حتى يصبح أعلى من المدخل بمقدار 2 m عند المنتصف الواقع على مسافة 40 m، ثم يهبط بانتظام إلى المنسوب الأصلي عند 80 m. افترض أن نطاق التشغيل المطلوب للمخارج هو 10–16 m من ارتفاع الضغط. هذه شروط افتراضية للفحص وليست مواصفات منتج. مع افتراض كثافة ماء 1000 kg/m³ وتسارع جاذبية 9.80665 m/s²، يعادل ارتفاع ضغط 1 m ضغطا قدره 0.0980665 bar؛ ويكفي إبقاء جميع حدود الشحنة بالمتر لإجراء المقارنة التالية.

تقع قيمة النهاية المغلقة داخل النطاق المفترض، لكن المخرجين عند 40 m و48 m أقل من حده الأدنى البالغ 10 m. وتقع أقل قيمة بين مواقع المخارج هذه عند المنتصف، وتبلغ نحو 9.644 m. لن يكشف قياس المدخل والنهاية فقط هذا الإخفاق. وعلى مسار أفقي تماما، مع التصاريف المفروضة نفسها، سينخفض ارتفاع الضغط إلى نحو 11.390 m عند النهاية؛ والفارق هنا هو المرتفع الوسطي.

ارفض منحنى التصريف المفترض الذي يفشل قبل اعتماده تصميما

فرض المثال في البداية تصريفا قدره 40 L/h عند كل مخرج. وإذا كان هذا التصريف يتطلب نطاق التشغيل المحدد، فإن الموقعين منخفضي ارتفاع الضغط يناقضان الافتراض اللازم للحفاظ عليه. تحدد النتيجة ترتيبا لم تثبت صلاحيته. ولا تتنبأ بأن المخارج الحقيقية ستواصل تصريف 40 L/h خارج نطاق تشغيلها.

في المخارج التي تعتمد على الضغط، يتغير التصريف الفعلي مع الضغط، فيغير بدوره تصريف المقاطع واحتكاكها. يجب أن يحل المصمم هذه الكميات معا باستخدام العلاقة الموثقة للمخرج. وتحتاج الأجهزة المعوضة للضغط أيضا إلى حدود تشغيلها الفعلية الدنيا والعليا. استخدم دليل نطاق تعويض الضغط للتمييز بين سلوك التصريف وحدود ضغط جدار الأنبوب.

افحص المناسيب المنخفضة بالدقة نفسها التي تفحص بها المرتفعة: فقد يولد المسار الهابط ضغطا موضعيا مفرطا حتى إن بدت النهاية مقبولة. قيّم التصنيفات المسموحة لجميع المكونات، وظروف الحرارة، وتغيرات التشغيل المطلوبة. ولا يثبت منحنى الجريان المستقر قبول ضغط الاندفاعات العابرة أو مقاومة الضغط دون الجوي أو سلوك النظام عند الإيقاف.

أعد الحساب عند تغيير الطول أو القطر أو موقع التغذية

إذا أضفت إلى المثال مسافتي تباعد أخريين، فسيصبح عدد المخارج 12، وسيرتفع تصريف المدخل المفترض من 400 إلى 480 L/h. عندئذ تحمل المقاطع الأصلية القريبة من المدخل ماء أكثر. لذلك يكون من الخطأ إلحاق فقدين صغيرين عند النهاية بالنتيجة القديمة؛ أعد بناء تسلسل التصريف والاحتكاك باستخدام المناسيب الجديدة المرفوعة.

قد تشمل خيارات التصميم خطوطا جانبية أقصر، أو موقع تغذية آخر، أو قطرا داخليا أكبر ومناسبا، أو باعثا مختلفا معتمدا. قارنها تحت متطلبات المحصول والحقل نفسها. وقد تغير تغذية فرعين أقصر من نقطة وسطية جديدة توزيع التصريف وعلاقات المناسيب معا، لكنها لا تضاعف تلقائيا طول المسار المسموح. أدرج الضغط المطلوب عند نقطة التغذية الجديدة، والفواقد اللازمة للوصول إليها.

تتناول ورقة ميزانية الضغط من المضخة إلى الباعث مسار الإمداد الأوسع. حافظ على اتساق متطلب المدخل فيها مع حساب الخط الجانبي. ولا تكفي نتيجة جيدة تخص الخط الجانبي وحده إذا لم تستطع المضخة أو المرشح أو الخط الفرعي أو صمام التنظيم توفير الشرط الحدي المطلوب أثناء تشغيل القطاعات المقصودة.

قيّم الغسل والتحقق الميداني بوصفهما حالات تشغيل منفصلة

يضيف فتح النهاية للغسل تصريفا يجب أن يمر عبر الخط من جهة المدخل. ولا يعود المثال ذو النهاية المغلقة والسحب المتساوي ممثلا لهذه الحالة. حدد تصريف الغسل وضغطه المطلوبين بناء على المنتج الفعلي والنظام المركب، ثم احسب هذه الحالة مستقلة. ولا يثبت منحنى ري مقبول توافر قدرة غسل فعالة.

تربط إرشادات جامعة ولاية يوتا لانتظام توزيع الري تغير الضغط بالمناسيب والاحتكاك وأداء المخارج. عند الاستلام والتشغيل الأولي، قارن القيم المحسوبة عند المدخل والمواقع الوسطية المهمة والنهاية بالقياسات الميدانية تحت ترتيب التشغيل المحدد. أدرج المواقع التي يتنبأ الرفع المساحي أو الحساب بوجود حد أدنى أو أقصى عندها، بدلا من الاكتفاء بنقاط يسهل الوصول إليها.

استخدم مجال قياس مناسبا للمانومتر، ووصلات متحققًا منها، وموقعا مرجعيا متسقا. سجل تغير ظروف المصدر، وتجنب مقارنة قراءات مأخوذة مع مجموعات صمامات مختلفة كما لو أنها تصف منحنى واحدا. تفحص ورقة اختبار تجميع الماء من البواعث التوزيع الفعلي للتصريف حيث تكون هذه الطريقة مناسبة. وقد يتفق القياس مع عداد التصريف الكلي رغم سوء التوزيع بين المخارج الفردية.

أصدر قرار الطول مرفقا بافتراضاته

احتفظ ببيانات الأنبوب والمخارج المختارة، وإصدار الحساب، ورفع المسار، وسجل القياس معا. فالطول المقبول يخص تلك المجموعة المحددة من المعدات والتضاريس وظروف التشغيل. وينبغي أن تستدعي إضافة مخارج أو تغيير التغذية أو استبدال القطر الداخلي مراجعة جديدة للمنحنى كله.