برای اکثر آبپاش های ضربه ای، باید آنها را اجرا کنید تقریباً 1.5 تا 4 ساعت برای تحویل 1 اینچ آب بسته به اندازه نازل، فشار عملیاتی و منطقه ای که هر سر آن را می پوشاند. یک آبپاش ضربه ای استاندارد مسکونی با یک نازل 5/32 اینچی که با 30 PSI کار می کند و شعاع 30 فوتی را پوشش می دهد، معمولاً حدود 2 تا 2.5 ساعت طول می کشد تا یک اینچ به طور یکنواخت در سراسر منطقه پوشش خود اعمال شود. همانطور که گفته شد، تنها راه قابل اعتماد برای دانستن زمان دقیق کارکرد شما این است که میزان بارش واقعی آبپاش خود را با قوطی های گیر اندازه گیری کنید - زیرا اندازه نازل، فشار، تنظیم قوس و فاصله سر همگی این عدد را به میزان قابل توجهی در هر دو جهت فشار می دهند.
مردم در اینجا انتظار یک پاسخ تمیز را دارند، اما اسپرینکلرهای ضربه ای طیف وسیعی از اندازه نازل، درجه فشار و مناطق تحت پوشش را پوشش می دهند. یک آبپاش ضربه ای پلاستیکی کوچک روی شیلنگ باغی با 20 PSI و یک آبپاش ضربه ای برنجی بزرگ کشاورزی با 60 PSI هر دو "آبپاش ضربه ای" هستند - اما نرخ بارندگی آنها 10 یا بیشتر متفاوت است. درک اینکه کدام متغیرها زمان اجرای شما را کنترل می کنند، شما را در موقعیتی قرار می دهد که به جای حدس زدن، آن را به طور دقیق محاسبه کنید.
قطر نازل بزرگترین عاملی است که سرعت تحویل آب را کنترل می کند. قطر نازل های معمولی آبپاش ضربه ای مسکونی از 3/32 اینچ تا 7/32 اینچ است. یک نازل 3/32 اینچی در 30 PSI تقریباً 1.0 تا 1.3 گالن در دقیقه (GPM) جریان دارد، در حالی که یک نازل 7/32 اینچی با همان فشار 3.5 تا 4.5 GPM را فشار می دهد. جریان بیشتر بهطور خودکار به معنای پوشش سریعتر نیست - این کاملاً به این بستگی دارد که آب در چه محدوده وسیعی پخش شده است.
آبپاشهای ضربهای کشاورزی که برای آبیاری مزرعه طراحی شدهاند، میتوانند قطر نازل 1/4 اینچ یا بزرگتر داشته باشند، با نرخ جریان بیش از 10 GPM در فشارهای بالاتر. این سرها آب را بین 50 تا 80 فوت یا بیشتر پرتاب می کنند و مناطق بسیار زیادی را می پوشانند - بنابراین با وجود جریان زیاد، نرخ بارندگی در هر فوت مربع کم است.
فشار بالاتر هم سرعت جریان و هم فاصله پرتاب را افزایش می دهد. اگر فشار به طور قابل توجهی از محدوده عملکرد نامی نازل بالا برود، جریان به جای یک قوس منسجم، به غبار ریز تبدیل می شود - که به این معنی است که آب به جای اینکه در جایی که شما در نظر دارید رسوب کند، توسط باد منتقل می شود. اکثر آبپاش های ضربه ای مسکونی بهترین عملکرد را بین آنها دارند 25 و 50 PSI . دویدن خارج از این محدوده، حتی اگر همان نازل نصب شده باشد، نرخ موثر بارش را تغییر می دهد.
یک مجموعه آبپاش برای پوشش یک دایره کامل 360 درجه، جریان خود را در یک منطقه بسیار بزرگتر از یک مجموعه برای پوشش یک قوس 90 درجه توزیع می کند. همان نازل و فشاری که 3 GPM را در یک دایره کامل در شعاع 30 فوت ارائه میکند، تقریباً 2827 فوت مربع را پوشش میدهد - با تنظیم یک چهارم دایره، فقط حدود 707 فوت مربع را پوشش میدهد. بنابراین نرخ بارندگی در یک چهارم دایره است چهار برابر بالاتر برای همان زمان اجرا نادیده گرفتن تنظیمات قوس هنگام محاسبه زمان اجرا باعث آبیاری زیاد یا کم آبی می شود.
در یک سیستم چند سر، هدها طوری قرار می گیرند که مناطق تحت پوشش یکدیگر را همپوشانی کنند - یک اصل طراحی به نام فاصله سر به سر. همپوشانی عمدی است زیرا هیچ آبپاش ضربه ای به تنهایی آب را به طور کامل توزیع نمی کند. بارش همیشه در نزدیکی آبپاش سنگین تر و در محیط آن سبک تر است. هنگامی که سرها به درستی همپوشانی دارند، میزان بارش ترکیبی در هر فوت مربع بیشتر از آن چیزی است که یک سر به تنهایی نشان می دهد. به همین دلیل است که زمان اجرای منطقه چند هد اغلب کوتاهتر از پیش بینی محاسبات تک سر است.
نرخ بارندگی بر حسب اینچ در ساعت (in/hr) بیان می شود و به شما می گوید که با چه سرعتی آب روی زمین جمع می شود. هنگامی که میزان بارندگی را می دانید، محاسبه زمان اجرا ساده است:
زمان اجرا (ساعت) = عمق هدف (اینچ) ÷ میزان بارندگی (اینچ/ساعت)
برای رسیدن به 1 اینچ آب، یک آبپاش با میزان بارندگی 0.5 اینچ در ساعت به 2 ساعت زمان نیاز دارد. یکی با نرخ 0.33 در ساعت به 3 ساعت نیاز دارد. یک دویدن با سرعت 0.25 اینچ در ساعت به 4 ساعت نیاز دارد.
فرمول استاندارد برای محاسبه میزان بارندگی از مشخصات اسپرینکلر به شرح زیر است:
نرخ بارندگی (در ساعت) = (96.25 × GPM) ÷ مساحت (فوت مربع)
ثابت 96.25 گالن در دقیقه را به اینچ در ساعت بر روی فوت مربع داده شده تبدیل می کند. به عنوان مثال: یک آبپاش ضربه ای با جریان 2.5 GPM که شعاع دایره ای کامل 30 فوتی را پوشش می دهد (مساحت = π × 30² ≈ 2827 فوت مربع):
میزان بارندگی = (96.25 × 2.5) ÷ 2827 = 240.6 ÷ 2827 ≈ 0.085 اینچ در ساعت
با این سرعت، رسیدن به 1 اینچ آب تقریباً 12 ساعت طول می کشد - که نشان می دهد چرا آبپاش های ضربه ای با شعاع بزرگ معمولاً در محیط های کشاورزی استفاده می شوند که زمان های طولانی تر کارکرد طبیعی است، یا اینکه چرا چندین سر در کنار هم قرار می گیرند تا نرخ بارندگی قابل قبولی را در یک میدان ایجاد کنند.
جدول زیر متداولترین پیکربندیهای آبپاش ضربهای را با نرخهای تخمینی واقعی بارش و زمانهای اجرای مربوطه برای تحویل 1 اینچ آب پوشش میدهد. این ارقام فشار پایدار و قوس دایره کامل را فرض می کنند مگر اینکه ذکر شود.
| نوع آبپاش | اندازه نازل | فشار (PSI) | شعاع پرتاب (فوت) | نرخ جریان (GPM) | بارش نرخ (در ساعت) | زمان اجرا برای 1 اینچ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| پلاستیک کوچک (چمن/باغ) | 3/32 اینچ | 30 | 20 | 1.1 | 0.084 | ~ 11.9 ساعت |
| برنج مسکونی (دایره کامل) | 5/32 اینچ | 30 | 30 | 2.5 | 0.085 | ~ 11.8 ساعت |
| برنج مسکونی (ربع دایره) | 5/32 اینچ | 30 | 30 | 2.5 | 0.34 | ~ 2.9 ساعت |
| برنجی متوسط (50 PSI، دایره کامل) | 3/16" | 50 | 40 | 4.2 | 0.080 | ~ 12.5 ساعت |
| کشاورزی (60 PSI، دایره کامل) | 1/4 اینچ | 60 | 60 | 9.5 | 0.081 | ~ 12.3 ساعت |
| منطقه چند سر (4 سر، شعاع 30 فوت، همپوشانی) | 5/32 اینچ | 30 | 30 | هر کدام 2.5 | 0.30-0.45 | ~ 2.2-3.3 ساعت |
جدول نشان می دهد که آبپاش های ضربه ای دایره کامل تک سر که در شعاع 30 تا 60 فوتی کار می کنند ذاتاً در ایجاد عمق آب کند هستند - اغلب کمتر از 0.1 اینچ در ساعت. این یک رفتار مورد انتظار است، نه یک نقص. به همین دلیل است که برنامههای آبیاری کشاورزی بهجای دورههای 20 تا 45 دقیقهای که برای نواحی سرپاشپاشی پاپآپ معمول است، بهطور معمول نیازمند چرخههای 12 تا 24 ساعته هستند.
برآوردهای محاسبه شده نقطه شروع مفیدی هستند، اما اندازه گیری مستقیم همیشه دقیق تر است. فشار آب در شیلنگ شما ممکن است با آنچه فکر می کنید متفاوت باشد، نازل ها در طول زمان فرسوده می شوند و شرایط باد بر توزیع واقعی تاثیر می گذارد. تست می تواند حدود 30 دقیقه طول بکشد و یک عدد واقعی برای برنامه ریزی در اختیار شما قرار می دهد.
مثال: قوطی های شما به طور متوسط 0.15 اینچ در 30 دقیقه جمع آوری کردند. این 0.30 اینچ در ساعت است. برای تحویل 1 اینچ: 1 ÷ 0.30 = 3 ساعت و 20 دقیقه .
تست قوطی گیر همچنین یکنواختی توزیع را نشان میدهد - اگر برخی قوطیها 0.05 اینچ و برخی دیگر 0.30 اینچ از همان 30 دقیقه کار جمعآوری کردند، پوشش آبپاش شما ناهموار است و فاصله یا موقعیت سر ممکن است قبل از معنیدار شدن محاسبات زمان اجرا نیاز به تنظیم داشته باشد.
قانون "1 اینچ در هفته" برای چمنزارها به طور گسترده ذکر شده است، اما این یک نقطه شروع است تا یک هدف ثابت. نیاز واقعی آب به نوع چمن، خاک، آب و هوا و فصل بستگی دارد. دانستن مدت زمان کارکردن آبپاش ضربه ای فقط زمانی اهمیت دارد که بدانید گیاهان شما واقعاً به چه مقدار آب نیاز دارند.
باغات سبزیجات معمولاً به 1 تا 2 اینچ در هفته نیاز دارند و محصولات میوه دهنده مانند گوجه فرنگی و فلفل در انتهای بالاتر قرار دارند. درختان و درختچهها معمولاً به آبیاری عمیق و کممرتب به جای کاربردهای مکرر سبک نیاز دارند - 2 تا 3 اینچ هر 7 تا 14 روز برای اکثر گیاهان چوبی تثبیت شده بسیار بهتر از 1 اینچ در هفته مناسب است.
خاک های شنی به سرعت تخلیه می شوند - آب از ناحیه ریشه در چند ساعت عبور می کند تا چند روز. یک اینچ آب روی خاک شنی ممکن است فقط 6 اینچ بالایی را خیس کند و در عرض 24 ساعت زیر عمق ریشه تخلیه شود و این امر باعث می شود که کاربردهای مکرر بیشتر شود. خاکهای رسی آب را برای مدت طولانیتری نگه میدارند، اما آن را به آرامی جذب میکنند و زمانی که میزان آبیاری از ظرفیت نفوذ فراتر رود، رواناب مشکل ساز میشود.
آبپاش های ضربه ای با نرخ بارندگی کمتر (اغلب کمتر از 0.5 اینچ در ساعت برای عملکرد دایره کامل) در واقع برای خاک های رسی مناسب هستند، دقیقاً به این دلیل که آب را به اندازه ای آهسته وارد می کنند تا زمین آن را جذب کند. سرهای اسپری پاپآپ سریعتر روی خاکهای رسی اغلب رواناب قابل مشاهده را قبل از اینکه منطقه حتی چرخه خود را تمام کند تولید میکند.
در شیبها یا خاکهای متراکم که حتی میزان بارندگی کم باعث رواناب میشود، روش چرخه و خیساندن زمان اجرای مورد نیاز را در چندین جلسه کوتاهتر با دورههای استراحت بین آنها توزیع میکند. به جای اجرای این منطقه به مدت 3 ساعت مداوم، ممکن است آن را به مدت 45 دقیقه اجرا کنید، 60 تا 90 دقیقه صبر کنید تا آب نفوذ کند، سپس دوباره آن را اجرا کنید - تا رسیدن به عمق کل هدف تکرار کنید.
این روش در مورد آبپاش های ضربه ای کمتر از سرهای اسپری مورد نیاز است زیرا آبپاش های ضربه ای قبلاً آب را به آرامی اعمال می کنند. با این حال، در چمن بسیار فشرده یا خاک رس سنگین با شیب بیش از 5٪، حتی 0.1 اینچ در ساعت می تواند از نفوذ پیشی بگیرد. در این شرایط، سه چرخه 45 دقیقه ای با دوره خیساندن 60 دقیقه ای نتایج بهتری نسبت به یک دویدن 2.25 ساعته ایجاد می کند.
تبخیر و تعرق (ET) اتلاف آب ترکیبی از تبخیر خاک و تعرق گیاه است. نرخ های ET روزانه یا هفتگی توسط اکثر خدمات ترویج کشاورزی ایالتی و ایستگاه های هواشناسی در ایالات متحده منتشر می شود و منابع مشابه در اکثر کشورهای دارای بخش کشاورزی فعال وجود دارد. تطبیق عمق آبیاری با ET به جای یک هدف ثابت از کم آبیاری و آبیاری بیش از حد جلوگیری می کند.
در اواسط تابستان در آب و هوای گرم و خشک (آریزونا، نوادا، کالیفرنیا داخلی)، ET روزانه برای چمن چمن می تواند به 0.3 تا 0.4 اینچ در روز - به این معنی که یک چمن می تواند به 2 تا 2.8 اینچ در هفته نیاز داشته باشد تا فعالانه رشد کند. در آب و هوای معتدل در طول بهار و پاییز، ET به 0.05 تا 0.15 اینچ در روز کاهش می یابد، به این معنی که 0.35 تا 1.05 اینچ در هفته کافی است.
قبل از محاسبه زمان اجرا، هر بارندگی دریافتی در طول هفته را از هدف آبیاری خود کم کنید. یک رویداد باران 0.5 اینچی در طول هفته به این معنی است که شما فقط باید 0.5 اینچ اضافی (برای یک هدف هفتگی 1 اینچی) اعمال کنید، که زمان اجرای مورد نیاز شما را برای آن هفته به نصف کاهش می دهد. نصب یک سنسور باران که به طور خودکار چرخه های آبیاری برنامه ریزی شده را در هنگام بارندگی معنی دار قطع می کند، یکی از ساده ترین و موثرترین ارتقاء برای هر سیستم بارانی ضربه ای است.
ترجمه ریاضی به زمانبندی دنیای واقعی به این امر کمک میکند. سناریوهای زیر موقعیت هایی را پوشش می دهند که بیشتر مردم با آن مواجه می شوند.
شما یک آبپاش ضربه ای پلاستیکی روی یک شلنگ باغچه دارید، که دایره ای به شعاع 25 فوتی را روی چمن 1500 فوت مربعی جلوی شما می پوشاند. در 30 PSI از طریق یک نازل 1/8 اینچی، حدود 1.5 GPM جریان دارد. میزان بارندگی: (96.25 × 1.5) ÷ (π × 25²) = 144.4 ÷ 1963 ≈ 0.074 اینچ در ساعت. برای تحویل 1 اینچ: 1 ÷ 0.074 ≈ 13.5 ساعت . از آنجایی که این یک جلسه است، اکثر مردم این را در دو یا سه روز تقسیم می کنند - تقریباً 4.5 ساعت در هر جلسه، سه بار در هفته - تا هدف هفتگی 1 اینچی را ارائه دهند.
یک منطقه حیاط خلوت دارای چهار سر آبپاش ضربه ای برنجی است که هر کدام دارای یک نازل 5/32 اینچی در 35 PSI با پرتاب 30 فوت است. آنها برای پوشش سر به سر در یک شبکه مربع فاصله دارند. هر هد 2.8 GPM جریان دارد. پس از اجرای آزمایش قوطی صید، متوجه میشوید که میانگین عمق جمعآوری شده در طول 30 دقیقه 0.18 اینچ است که نرخ بارندگی 0.36 اینچ در ساعت را نشان میدهد. زمان اجرا برای 1 اینچ: 1 ÷ 0.36 ≈ 2 ساعت 47 دقیقه . یک برنامه معمولی ممکن است این منطقه را به مدت 90 دقیقه دو بار در هفته اجرا کند تا در مجموع 1.08 اینچ ارائه شود.
یک مزرعه سبزی 5 هکتاری از آبپاش های ضربه ای برنجی بزرگی استفاده می کند که به فاصله 60 فوت از هم در یک الگوی مثلثی با 55 PSI قرار دارند. هر آبپاش شعاع دایره ای کامل 55 فوتی را پوشش می دهد و 8 GPM جریان دارد. قوطی های صید عمق متوسط 0.05 اینچ را در 30 دقیقه نشان می دهند - نرخ بارندگی 0.10 اینچ در ساعت. برای ارائه 1 اینچ در سراسر میدان: 1 ÷ 0.10 = 10 ساعت . این امر برای آبیاری کشاورزی معمول است، به همین دلیل است که سیستمهای مزرعه اغلب یک شبه یا چند روز بین روزهای آبیاری اجرا میشوند.
حتی زمانی که زمان اجرا را به درستی محاسبه می کنید، چندین فاکتور واقعی به این معنی است که تمام آب مصرفی در واقع به میزان مورد نظر به ریشه گیاه نمی رسد.
اعمال ضریب تصحیح کارایی 0.75 تا 0.85 یک رویکرد عملی برای اهداف برنامه ریزی است. اگر محاسبه شما می گوید 3 ساعت برای تحویل 1 اینچ است، 3.5 تا 4 ساعت برای محاسبه ضررهای واقعی و عدم یکنواختی برنامه ریزی کنید.
صبح زود - بین ساعت 4 صبح تا 9 صبح - به طور مداوم بهترین زمان برای اجرای اسپرینکلرهای ضربه ای است. در آن ساعت، سرعت باد معمولاً در حداقل روزانه خود است، دما پایینتر است (کاهش تبخیر)، و آبیاری در ساعات روشنایی روز بعد از آن، زمان خشک شدن شاخ و برگ را قبل از شب میدهد. نشستن مرطوب شاخ و برگ در طول شب شرایط مساعدی را برای بیماری های قارچی از جمله سفیدک پودری، لکه دلاری و لکه های قهوه ای در علف های چمن ایجاد می کند.
برای کاربردهای کشاورزی که زمان اجرا به 10 یا 12 ساعت می رسد، سیستم ها معمولاً در عصر شروع می شوند، در طول شب اجرا می شوند و چرخه خود را در صبح زود تکمیل می کنند. این پنجره با باد کم و تبخیر کم را می گیرد و از هرگونه درگیری با عملیات میدانی در روز جلوگیری می کند.
از کارکردن آبپاش های ضربه ای در اواسط روز در تابستان خودداری کنید. فراتر از تلفات تبخیر، مه پاش فشار بالا از اسپرینکلرهای ضربه ای در نور شدید مستقیم خورشید می تواند اثرات بزرگنمایی موضعی را بر روی برخی از برگ های گیاه در شرایط نادر ایجاد کند - اگرچه این امر در آبپاش های ضربه ای بسیار کمتر از قطره چکان های مه ریز دیده می شود. نگرانی عملی بیشتر در مورد کارایی است: آبی که در ظهر در آب و هوای 95 درجه فارنهایت در آب و هوای خشک استفاده می شود می تواند از بین برود. 20 تا 30 درصد حتی قبل از اینکه به سطح خاک برسد تبخیر شود.
اگر می خواهید زمان اجرای خود را بدون ابزار تخصصی محاسبه کنید، در اینجا روند کامل به ترتیب آمده است:
اجرای این محاسبه یک بار برای هر منطقه در سیستم شما، و سپس اعتبارسنجی با یک تست می تواند یک برنامه آبیاری قابل اعتماد را به شما ارائه دهد که در کل یک فصل با تنظیمات جزئی بر اساس آب و هوا ادامه دارد. تنظیم صحیح آن کمتر از یک ساعت طول می کشد و باعث صرفه جویی در مصرف آب، زمان و مسائل مربوط به سلامت گیاه در طول سال می شود.