Ausbringungsrate der Tropfbewässerung: Tropferdurchfluss und Abstände in Bewässerungshöhe umrechnen

Die Ausbringungsrate der Tropfbewässerung entspricht dem pro Stunde abgegebenen Wasser geteilt durch die für die Berechnung verwendete Fläche. Bei gleichmäßig verteilten Tropfern auf gleichmäßig verteilten Leitungen entspricht die mittlere Ausbringungsrate des Felds in mm/h dem Tropferdurchfluss in L/h, geteilt durch Tropferabstand in Metern und Leitungsabstand in Metern. Multiplizieren Sie diese Rate mit den Betriebsstunden, um die brutto ausgebrachte Bewässerungshöhe zu erhalten.

Eine unter Tomatenpflanzen freigelegte Tropfbewässerungsleitung zur Beobachtung von Boden und Wurzelzone. Das Foto belegt weder Tropferdurchfluss, Abstand noch die in den Rechenbeispielen angewandten Bewässerungshöhen. Foto: Pete Mortimer, USDA Agricultural Research Service.

Der schwierige Teil ist häufig die Wahl einheitlicher Eingaben. Tropferdurchfluss und Durchfluss je Längeneinheit sind unterschiedliche Spezifikationen; Beetabstand und Abstand benachbarter Schläuche können sich unterscheiden; und eine über das gesamte Feld gemittelte Wasserhöhe unterscheidet sich von einer Höhe über einem schmalen benetzten Streifen. Die folgenden eigenen Beispiele machen diese Grenzen ausdrücklich sichtbar. Sie sind Rechenübungen, keine Kulturwasseranforderungen oder Produktleistungsangaben.

1. Durchflussspezifikation und Bilanzfläche identifizieren

Dokumentieren Sie, ob der Durchfluss je Tropfer, je Meter Leitung oder je 100 Fuß Tropfband angegeben wird. Halten Sie auch Druck und Bedingungen fest, für die diese Angabe gilt. Ein Nenndurchfluss ist eine nützliche Planungsgröße, doch der Felddurchfluss kann sich mit Druck, Temperatur, Verstopfung und Gerätezustand verändern. Prüfen Sie die tatsächliche Abgabe, wenn Sie die Leistung einer bestehenden Anlage berechnen.

Die Tropfleitungs-Durchflussrechner von Washington State University trennt Tropferdurchfluss, Abstand entlang der Leitung und Abstand zwischen den Leitungen. Diese Eingaben beschreiben eine regelmäßige Anordnung. Summieren Sie bei einem unregelmäßigen Feld oder mehreren unterschiedlichen Leitungstypen stattdessen die tatsächlichen Abgaben und teilen Sie durch die ausdrücklich definierte Fläche.

Geben Sie an, ob diese Fläche Zwischenreihenräume, Wege oder Vorgewende umfasst. Wenn der Wasserzielwert der Kultur je Einheit der gesamten Feldfläche ausgedrückt wird, verwenden Sie für die ausgebrachte Bewässerungshöhe dieselbe Grundlage. Wege auf einer Seite des Vergleichs auszuschließen und auf der anderen einzubeziehen verändert die scheinbare Höhe, ohne die Wassermenge zu ändern.

2. Den metrischen Wert aus einzelnen Tropfern berechnen

Sei q die Tropferabgabe in L/h, S_e Abstand entlang der Leitung in m und S_l regelmäßiger Leitungsabstand in m. Jeder Tropfer repräsentiert S_e × S_l Quadratmeter Feldfläche. Da 1 Liter auf 1 Quadratmeter 1 Millimeter entsprechen, R = q ÷ (S_e × S_l) ergibt die über das Feld gemittelte Bruttoausbringungsrate in mm/h.

In einer hypothetischen Anordnung gilt q = 1.6 L/h, S_e = 0.40 m und S_l = 1.20 m. Damit R = 1.6 ÷ (0.40 × 1.20) = 3.333... mm/h. Die vom Tropfer repräsentierte Fläche beträgt 0.48 m². Dies sagt nicht voraus, dass sich Wasser gleichmäßig über diese gesamte Bodenfläche verteilt.

Ein Ereignis von 3 Stunden bei konstanter Abgabe bringt 3.333... × 3 = 10 mm brutto auf Grundlage dieser Feldfläche aus. Umgekehrt erfordert ein gewählter Bruttozielwert von 10 mm insgesamt 10 ÷ 3.333... = 3 Stunden. Behalten Sie ungerundete Werte bis zur endgültigen Antwort bei; eine zu früh gerundete Rate kann in einem größeren Zeitplan vermeidbare Unterschiede erzeugen.

Verwenden Sie bei einem druckabhängigen Tropfer eine Abgabemenge, die zu den tatsächlichen Betriebsbedingungen passt. Unterscheiden sich die gemessenen Tropfer stark, zeigt eine einzelne durchschnittliche Rate nicht, welche Pflanzen zu wenig erhalten. Verwenden Sie Feldprüfung der Gleichmäßigkeit der Tropfbewässerung um die Verteilung zu untersuchen. Behandeln Sie einen Gleichmäßigkeitskoeffizienten nicht als automatische Korrektur jeder Ausbringungsratenberechnung.

3. Das Ergebnis durch Zählen der Tropfer in einem begrenzten Bewässerungsblock prüfen

Definieren Sie einen rechteckigen Beispielblock von 60 m Länge und 24 m Breite ohne zusätzliches Vorgewende. Verlegen Sie 20 Leitungen im Abstand von 1.20 m, wobei die äußeren Leitungen 0.60 m von den Blockrändern entfernt sind. Platzieren Sie entlang jeder Leitung 150 Tropfer im Abstand von 0.40 m, wobei der erste und der letzte 0.20 m von den Enden entfernt sind. Diese ausdrücklich angegebenen Ränder mit halbem Abstand bringen Anzahl und Fläche genau in Übereinstimmung.

Es gibt 20 × 150 = 3,000 Tropfer. Bei angenommenen 1.6 L/h je Tropfer beträgt die gesamte Wasserabgabe 4,800 L/h oder 4.8 m³/h. Die Blockfläche beträgt 60 × 24 = 1,440 m². Daher gilt 4,800 ÷ 1,440 = 3.333... mm/h, entsprechend der Abstandsformel. Drei Stunden liefern 14,400 L oder 14.4 m³, entsprechend 10 mm über diesem Block.

Tatsächliche Feldränder müssen nicht Randabstände von einer halben Teilung einhalten. Zählen Sie die installierten Tropfer oder verwenden Sie die tatsächlich installierte abgebende Leitungslänge und bewahren Sie die zugehörige Fläche auf. Erfinden Sie keinen Bruchteil eines Auslasses, um eine Abstandsberechnung an eine unregelmäßige Grenze anzupassen. Ungleiche Leitungslängen, fehlende Tropfer und ausgeschlossene Wartungsflächen sollten ausdrücklich dokumentiert werden.

Wenn zwei gleiche Leitungen jedes Beet einer wiederkehrenden Anordnung versorgen, addieren Sie beide Leitungen, bevor Sie durch den Abstand der Beetmittellinien teilen. Zwei Leitungen mit q = 1.6 L/h und 0.40 m Tropferabstand liefern 2 × 1.6 ÷ 0.40 = 8 L/h je Meter Beetlänge. Bei einem Beetmittenabstand von 1.20 m beträgt die flächengemittelte Bewässerungsrate 8 ÷ 1.20 = 6.666... mm/h. Ein Brutto-Bewässerungsziel von 10 mm benötigt damit 1.5 Stunden. Der Abstand zwischen den zwei Leitungen innerhalb eines Beets ist nicht der Nenner für die flächengemittelte Bewässerungshöhe des gesamten Beets.

Die Leitfaden zur Lateralanordnung für Reihenkulturen trennt Kulturreihen, Bewässerungsleitungen und Gerätezugang. Verwenden Sie die endgültige Layoutzeichnung als Eingabe für diese Berechnung, statt eine Leitung pro Reihe anzunehmen.

4. Tropfer- und Tropfbandspezifikationen in US-Einheiten korrekt umrechnen

Für US-Gallonen entspricht 1 Gallone exakt 231 Kubik-Zoll, und 1 Quadratfuß entspricht 144 Quadrat-Zoll. Damit ergibt 1 US-Gallone, verteilt auf 1 Quadratfuß, eine Wassertiefe von 231 ÷ 144 = 1.604166... Zoll. Bei einem Tropferdurchfluss q in US gal/h und beiden Abständen in Fuß ist R in Zoll pro Stunde gleich (231 ÷ 144) × q ÷ (S_e × S_l).

Für ein separates hypothetisches Layout mit Tropfern von 0.45 US gal/h, Tropferabstand 1 ft und Leitungsabstand 4 ft gilt R = 1.604166... × 0.45 ÷ (1 × 4) = 0.18046875 in/h. Eine gewählte Bruttoausbringung von 0.50 in benötigt 0.50 ÷ 0.18046875 = ungefähr 2.7706 Stunden oder 166.2 Minuten. Diese Eingaben beschreiben ein anderes Beispiel und keine gerundete Umrechnung des metrischen Blocks.

Eine Tropfbandangabe von 0.25 US gal/min je 100 ft erfordert einen anderen Eingabepfad. Bei einem Leitungsabstand von 5 ft repräsentieren 100 ft Tropfband eine Fläche von 500 ft². Das stündliche Volumen beträgt 0.25 × 60 = 15 US gal. Die Rate beträgt (231 ÷ 144) × 15 ÷ 500 = 0.048125 in/h. Ein Bruttoziel von 0.25 in erfordert ungefähr 5.1948 Stunden oder 311.7 Minuten.

Der Durchfluss je 100 ft berücksichtigt bereits die Tropferdichte des Tropfbands. Eine erneute Division durch den Tropferabstand würde sie doppelt berücksichtigen. Leitfaden der Colorado State University zur Laufzeit von Tropfbändern unterscheidet Tropfbanddurchfluss je 100 ft vom Abstand zwischen Tropfbändern. Bestätigen Sie, dass die Gallonen des Anbieters US-Gallonen sind; diese Umrechnungsfaktoren gelten nicht unverändert für Imperial-Gallonen.

Eine weitere gleichwertige Form verwendet den Gesamtdurchfluss in US gal/min: R = 96.25 × Q ÷ A, mit A in ft². Die Konstante ergibt sich aus 60 × 231 ÷ 144. Manche Leitfäden runden sie auf 96.3. Verwenden Sie eine einheitliche Rundung, ausdrückliche Klammern und die richtige Zeiteinheit des Durchflusses; die Verwechslung von Gallonen pro Stunde mit Gallonen pro Minute erzeugt einen Fehler um den Faktor 60.

5. Brutto-Bewässerungshöhe, gespeicherte Wassertiefe und benetzte Fläche getrennt halten

Die Bruttoausbringungshöhe beschreibt das abgegebene Volumen geteilt durch die gewählte Fläche. Sie bestimmt nicht, wie viel in der aktiven Wurzelzone verfügbar bleibt. Wird für dieses Ereignis und diese Grenze eine unabhängig begründete Ausbringungswirkungsgradschätzung η verwendet, beträgt die geschätzte zurückgehaltene Nettowasserhöhe η × Bruttowasserhöhe, und die Laufzeit für ein gewähltes Nettoziel ist t = D_net ÷ (R × η).

Bei Verwendung der metrischen Rate von 3.333... mm/h nehmen wir an, dass eine separate Zeitplanbewertung einen Nettobedarf von 9 mm fordert und η = 0.90 eine ausdrückliche Projektannahme ist. Dann ist t = 9 ÷ (3.333... × 0.90) = 3 Stunden, wobei brutto 10 mm ausgebracht werden. Dies behauptet nicht, dass jedes Tropfbewässerungssystem einen Wirkungsgrad von 90% hat. Wenn 10 mm bereits als Bruttobedarf berechnet wurde, teilen Sie nicht ein zweites Mal durch 0.90.

Die Leitfaden der Oregon State University zur Bewässerungsplanung unterscheidet Durchfluss-, Ausbringungs- und Systemeffizienz. Bestimmen Sie den tatsächlichen Wasserzielwert anhand der Feldbedingungen; der Leitfaden zu ET und Wasserbilanz im Wurzelraum deckt diese vorherige Entscheidung ab. Eine rechnerische Laufzeit bestimmt nicht, wann die Kultur bewässert werden muss.

Die Flächenwahl verursacht einen weiteren häufigen Fehler. Nehmen Sie an, dass der metrische Block durch idealisierte, nicht überlappende benetzte Streifen von 0.30 m Breite entlang jeder seiner 20 Leitungen beschrieben wird. Ihre gesamte Oberfläche beträgt 20 × 60 × 0.30 = 360 m², ein Viertel des Blocks mit 1,440 m². Dieselben 14,400 L entsprechen 40 mm, wenn sie auf diese Streifen bezogen werden, bleiben aber 10 mm über den gesamten Block.

Keiner der beiden Ausdrücke erzeugt zusätzliches Wasser. Die 40 mm sind eine Rechnung des Volumens je Streifenfläche, keine gemessene gleichmäßige Zunahme des Bodenwassers. Reale Feuchtekörper variieren mit Tiefe, Boden, Wurzeln, Zeit und Umverteilung. Vergleichen Sie kein Kulturziel für das gesamte Feld mit einer streifenbezogenen Bewässerungshöhe und wenden Sie den benetzten Anteil nicht erneut auf ein Ziel an, das bereits die Streifenfläche verwendet.

6. Schätzung mit einer Ereignis-Durchflussaufzeichnung abgleichen

Verwenden Sie die tatsächliche Messgrenze des Zählers. Ein Zähler vor Filterrückspülung, Leitungsspülung, Leckagen oder einem weiteren Nutzer kann mehr erfassen, als die Tropfer an den Block liefern. Bei einem hypothetischen Ereignis beträgt die Zählersumme 14.9 m³; davon wurden separat gemessene 0.5 m³ zur Spülung außerhalb des Bilanzierungsblocks verwendet. Ohne weitere Entnahmen, Leckagen oder Nettoänderung des Rohrspeichervolumens beträgt die geschätzte Tropferabgabe 14.9 − 0.5 = 14.4 m³, beziehungsweise 10 mm über 1,440 m².

Die Division der gesamten 14.9 m³ durch die Blockfläche würde ungefähr 10.35 mm ergeben und das außerhalb des Blocks verwendete Spülwasser der Bewässerung zurechnen. Erfolgt die Spülung dagegen innerhalb der gewählten Grenze und trägt zum Bodenwasser bei, dokumentieren Sie dessen Verbleib, statt es automatisch abzuziehen. Verwenden Sie Leitfaden zu Impulsen und Volumen von Durchflussmessern zur Prüfung der Umrechnung des gemessenen Volumens.

Berechnen Sie bei wechselndem Durchfluss die Summe der Volumen jedes Intervalls, statt den letzten Durchflusswert mit der gesamten Ereignisdauer zu multiplizieren. Dokumentieren Sie Füllung und Entleerung, wenn sie das im Bilanzintervall zu den Tropfern gelangende Volumen verändern. Ein zählerbasierter Mittelwert bleibt ein Mittelwert: Leckage oder ungleichmäßige Tropferabgabe können trotz scheinbar korrekter Ereignisgesamtmenge bestehen.

7. Vor Änderung der Laufzeit ein wiederholbares Arbeitsblatt verwenden

Bewahren Sie Eingabeeinheiten und ungerundete Berechnungen zusammen mit der endgültigen Controllerlaufzeit auf. Prüfen Sie, ob die resultierende Wassergabe unter den tatsächlichen Bedingungen infiltrieren und innerhalb des vorgesehenen Wurzelraums bleiben kann. Eine niedrige mittlere Ausbringungsrate im Feld schließt örtliche Wasseransammlungen nahe einem Tropfer nicht aus. Teilen Sie Bewässerungsvorgänge nur auf, wenn Feldbeobachtungen und die hydraulische Betriebssequenz dies rechtfertigen, und berücksichtigen Sie wiederholtes Befüllen und Entleeren.

8. Fragen zur Ausbringungsrate der Tropfbewässerung

Erhöht ein engerer Tropferabstand immer die Ausbringungsrate?

Bei unverändertem Durchfluss je Tropfer und unverändertem Leitungsabstand erhöht dies die berechnete mittlere Ausbringungsrate im Feld. Gibt eine Tropfbandspezifikation jedoch bereits den Durchfluss je Längeneinheit an, verwenden Sie diesen tatsächlichen Nennwert; nehmen Sie nicht an, dass der einzelne Tropferdurchfluss zwischen Produkten unverändert geblieben ist.

Kann ich den Kulturreihenabstand statt des Tropfleitungsabstands verwenden?

Nur wenn die tatsächliche Anordnung sie gleichwertig macht. Bei zwei Leitungen pro Beet oder einer Leitung für mehrere Kulturreihen berechnen Sie gesamte Tropflänge oder Tropferzahl über die wiederholte Beetfläche. Die Bezeichnung der Kulturreihe allein reicht nicht aus.

Füllt ein berechnetes Ereignis von 10 mm den Wurzelraum um 10 mm auf?

Nicht unbedingt. Zehn Millimeter brutto beschreiben das ausgebrachte Volumen über der Bilanzfläche. Abfluss, Verdunstung, Versickerung unterhalb der Wurzeln, Ungleichmäßigkeit und der anfängliche Bodenzustand beeinflussen gespeichertes Wasser und die Verfügbarkeit für die Kultur. Prüfen Sie die Bodenreaktion zusammen mit der Volumenberechnung.