graĐevinski fakultet navodnjavanje · navodnjavanje Školska 2016/2017 predmetni profesor: dr...

NAVODNJAVANJEŠKOLSKA 2016/2017

Predmetni profesor:

dr Miloš Stanić, dipl. građ. inž.

Predmetni asistent:

Željko Vasilić, dipl. građ. inž.

Beograd, 2016

MODELI DISTRIBUCIJE VODE U

SISTEMIMA ZA NAVODNJAVANJE

UNIVERZITET U BEOGRADU

GRAĐEVINSKI FAKULTET

Režim navodnjavanja

Kada i koliko navodnjavati?

Podmirenje potreba za vodom kultura uz ograničenje da količine vode budu takve da ne dođe do degradacije zemljišta (zasoljavanje, zabarivanje, erozija).

Odgovor na pitanje kada navodnjavati se kvantifikuje kroz hidrološki proračun. Kroz ovaj proračun se uvode specifičnosti koje su vezane za određeno područje: • klimatske karakteristike područja (referentna evapotranspiracija,

padavine)• karakteristike kulture - setvena struktura na razmatranom području

(uvode se kroz koeficijent kulture)

Režim navodnjavanja se može proračunati za svaku kulturu posebno, što se radi na detaljnijim nivoima projektovanja, ili se proračun sprovodi na nivou uprosečenih vrednosti za čitavo područje.

Jednačina vertikalnog bilansa:


ha

Tp P

Pot

qd

Ep

PV=kDn

S = wha

iipeiii PVETPSS 1 (mm)

Količina vode u zemljištu (vlažnost) sedrži u granicama koje garantuju ostvarenje maksimalnih prinosa:

aipiiiai hwSSShw maxminmin

Voda se na parcelu dovodi u “porcijama”. Ona količina vode koja se na jedinicu površine dovodi u jednom zalivanju naziva se norma zalivanja (Dn).

nii DkPV

ki - broj zalivanja u toku i-tog perioda (mesec ili dekada).

Norma zalivanja (Dn)

Norma zalivanja je ograničena akumulacionom sposobnošću zemljišta:


)( min

max wwhRAWD pain (mm)

Dubina aktivnog sloja se menja (povećava) u toku vegetacionog perioda, tako da se i akumulaciona sposobnost povećava. Norma zalivanja (Dn) mora biti odabrana tako da uvek bude manja od ove granične vrednosti (Dn

max).Izbor norme zalivanja uslovljen je karakteristikama zemljišta, ali i upravljačkom odlukom kojom se rešava da li će se zalivati sa manjom normom i češće ili obrnuto.

Norma navodnjavanja (Vn)

Ukupna količina vode koja se u toku vegetacionog perioda potroši za zalivanje

i

in PVV (mm/god)

Turnus (τ)

Turnus je vreme koje protekne izmedju dva uzastopna zalivanja.

Obično se računaju:

• prosečan turnus u toku vegetacionog perioda

• turnus u periodu najveće potrošnje (minimalan turnus)

Primer

Karakteristike zemljišta: wp=0.36, wmin=0.23

Početna vlažnost: wo=0.32, Dn=35 mm


Mesec IV V VI VII VIII IX

ETp (mm) 35 80 100 115 105 75

Pe (mm) 26 56 20 10 0 25

ha (mm) 300 520 630 690 780 850 900

Smin (mm) 120 145 159 179 196 207

Smax (mm) 187 227 248 281 306 324

S (mm) 96 122 168 193 193 228 213

k 1 2 3 3 4 1

Hidromodul sistema qs

Specifična potrošnja vode u sistemu u “merodavnom” periodu.

Jedinice: l/(s ha) ili mm/dan (1mm/dan = 10000/86400 l/(s ha))

Merodavni period, u našim uslovima, se javlja u julu ili avgustu i traje oko 10 dana, kada je potreba za vodom u sistemu maksimalna a nema padavina.

Merodavna potrošnja zavisi od:

• klimatskih uslova (temperatura, insolacija, brzina vetra, relativna vlažnost, padavina)

• setvene strukture

Hidromodul sistema je ekonomska kategorija.

Povećanje qs dovodi do povećanja investicije u mrežu ali je teško kvantifikovati ekonomske efekte ovog povećanja.



Metode za proračun hidromodula sistema qs

Empirijske metode (USBR):

qs = 0.034 ETp1.09 Dn

-0.09 (mm/dan)

Smisao ove metode je da se sistem dimenzioniše na prosečnu potrebu za vodom u periodu maksimalne potrošnje koja se javlja u prosečnoj godini kada nema padavina.

qs

PV Statistička metoda:

Izbor fiktivne sušne godine određenog povratnog perioda (5 godina)

Metod zasnovan na vodoprivrednoj analizi:

Hidromodul sistema se računa na osnovu obezbeđenosti u isporuci vode.

Kada navodnjavati (modeli distribucije vode) ?

1. Vreme kada se voda stavlja na raspolaganje korisnicima (ti)

2. Vreme zalivanja - koliko dugo im je voda na raspolaganju (τz)

3. Zapremina koja se u tom periodu troši (Vi)

Mogu postojati ograničenja po bilo kom od ova tri parametra.

Rotaciona distribucija vode

Varijante:

1. Različite zapremine vode u istim vremenskim intervalima

2. Iste zapremine vode u različitim vremenskim intervalima

3. Različite zapremine vode u različitim intervalima

Modeli distribucije vode



0

10

20

0

10

20

30

vegetacioni period

t

tz

ti ti+1

qs A

Qd=qd A

Potrošja u čvoru -I rotacija

Potrošnja u čvoru -II rotacija

I rotacija

II rotacija

Merodavan period

Stvarna potreba

Deonični hidromodul (qd):

z

sd qqt

t [l/(s ha)]

AqQ dp Merodavan protok:

tz - Efektivno vreme zalivanja



0

10

20

0

10

20

30

vegetacioni period

t

tz

ti ti+1

qs A

Qd=qd A

Potrošja u čvoru -I rotacija

Potrošnja u čvoru -II rotacija

I rotacijaII rotacija

Merodavan period

Stvarna potreba

Efektivno vreme zalivanja (tz) zavisi od: 1. Broja rotacija2. Primenjene metode zalivanja i/ili uređaja koji će se koristiti3. Vremena rada sistema u toku dana (obično se usvaja vreme rada od 16 do 20 sati)4. Broja radnih dana u nedelji (6-7 dana)

Grupisanje parcela olakšava upravljanje ali povećava protoke.

Rotaciona distribucija se primenjuje na područijima na kojima su parcele relativno velike (>5ha) ili kod stacionarnih sistema za zalivanje, kod kojih ukupan protok svih potrošača (uređaja, prskača ili kapljača) značajno prevazilazi potrebe u merodavnom periodu (qs

.A).


Slobodna distribucija vode

Primenjuje se kod sistema sa usitnjenim posedom.Jedino ograničenje je u kapacitetu ispusta (Qd).

Klasa ispusta Površina

Qd (m3/h) Ap (ha)

10 < 1

20 1 - 2.5

30 2.5 - 4

50 4 - 6

0

2

4t

ti ti+1

qs Ap

Qd

Potrošnja na

parceli

tz

Ap



Sistem se ne dimenzioniše na malo verovatan slučaj istovremenog rada svih potrošača već na osnovu verovatnoće.

Verovatnoća p da je jedan ispust otvoren:

pqrRQ

Aqp

d

s 1,

gde je R ukupan broj korisnika na površini A.Radna karakteristika mreže (r): parametar r predstavlja stepen vremena korišćenja mreže u toku dana (0.67 do 0.75). Sa r se uvodi očekivana neravnomernost u potrošnji vode u toku dana.

Verovatnoća da istovremeno radi k od R ispusta može se odrediti primenom Binomne formule:

kRk qpkRk

RP

)

)!(!

!(



Verovatnoća Pq da istovremeno radi N ili manje ispusta naziva se kvalitet funkcionisanja mreže:

Prilikom dimenzionisanja cevovoda (sa koga se snabdeva površina A sa Rkorisnika), zadatak je naći najveći broj ispusta N koji mogu istovremeno da rade tako da bude zadovoljen željeni kvalitet funkcionisanja mreže (Pq).

Ovaj problem bi se mogao rešavati i za prethodno napisanu binomnu raspodelu, ali se rešenje dobija eksplicitno ako se za dovoljno veliko Rbinomna raspodela aproksimira normalnom: N(Rp, (Rpq)1/2), gde je R.p

srednja vrednost i (R.p.q)1/2 standardna devijacija.

Nepoznati broj ispusta N koji istovremeno rade, se računa iz izraza:

kRkN

k

q qpkRk

RP

))!(!

!(

0

RpqPqZRpN )(

gde je Z(Pq) vrednost standardizovane slučajne promenljive.



Protok na koji se dimenzioniše cevovod određuje se prema protoku ispusta:

Merodavan protok se može izraziti i preko koeficijenta časovne neravnomernosti K, koji predstavlja odnos između merodavnog protoka Q i prosečne dnevne potrošnje u merodavnom periodu qs

.A:

2)( dqdd RpqQPZRpQNQQ

AqKQ s

)1(

1)(1

1x

RPZ

rK q

Aq

rRQ

px

s

d1

10 10 10 2 3

10 4 1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

10 10 10 2 3

10 4 1

1.5

2

2.5

3

3.5

4 K K

R R

Pq=99%

r=0.75

r=0.67

r=0.75

Pq=99%

Pq=95%

x=1 x=1

x=2 x=2

x=4 x=4

x=10 x=10

graĐevinski fakultet navodnjavanje · navodnjavanje Školska 2016/2017 predmetni profesor: dr...

Documents