Mikrosulama Lateral Borularında Hidrolik Hesap Metotlarının Karşılaştırmalı Analizi Ve Çok Çaplı Borular İçin Lineer Çözüm Metodu

Abstract

Mikro-sulama sisteminin temel unsuru olan lateral borular, sistemin tamamında öngörülen üniformluk seviyesi, basınç yükü değişimi ve toplam sürtünme kaybı kriterlerine bağlı olarak tasarlanabilen hidrolik yapılardır. Hidrolik bakımdan lateraldeki akım, mansap yönünde damlatıcı debisindeki azalmayla birlikte, yere bağlı değişken debi fonksiyonunun geçerli olduğu düzenli boru akımıdır. Mikro-sulama sisteminin optimum hidrolik tasarımı için, sabit çaplı lateral borulara alternatif olarak, boru çapının menbadan mansaba doğru giderek azaldığı iki veya daha çok çaplı boru hatları tercih edilmektedir. Söz konusu boru sistemlerinin daha küçük çaplı mansap kısmında, öngörülen çap ve uzunluk değerlerinin, boru hattının tamamında izin verilen toplam sürtünme kaybı ve basınç yükü değişimi gibi hidrolik kriterlere uygun biçimde belirlenmesi gerekir. Çalışmanın ilk kısmında, üniform eğimli ve sabit çaplı bir lateral boru için lateral hidroliğinin temel prensipleri detaylı olarak sunulmaktadır. Çalışmanın ikinci kısmında, sabit veya yere bağlı değişken debi yaklaşımlarından hareketle ortaya konan analitik ve nümerik hidrolik hesap metotları; kullanılan çözüm metodu ve formulasyonlar, başlıca kabuller ve basitleştirmeler ve uygulamadaki farklılıklar bakımından analiz edilerek sınıflandırılmaktadır. Söz konusu hesap metotlarının uygulamaları için farklı tipte lateral tasarım problemleri seçilerek; farklı eğim koşulları, sulama parametreleri, ve damlatıcı karakteristikleri için elde edilen sonuçlar, boyutsuz eğriler halinde karşılaştırılmaktadır. Çalışmanın üçüncü kısmında, üniform eğimli çok çaplı lateral boruların optimum hidrolik tasarımı için, damlatıcı debi-basınç yükü ilişkisinin lineer olması kabulünden hareketle, yere bağlı değişken debi fonksiyonuna dayanan lineer bir çözüm metodu sunulmaktadır. Farklı eğim koşulları ve basınç yükü değişimi kriterlerine bağlı olarak verilen 3 farklı tasarım kombinasyonu için, lineer çözüm metodundan elde edilen sonuçlar, literatürdeki mevcut metotların sonuçları ile tasarım eğrileri halinde karşılaştırılmaktadır.

Lateral pipes which are the main part of micro-irrigation systems are hydraulic structures whose design is limited by the desired level of uniformity, pressure head variation and total friction loss criteria. Hydraulically, flow in the lateral pipe is considered to be a steady, spatially varied flow with decreasing emitter outflow in the downstream direction. To alternate single diameter lateral pipes, tapered two or multi-diameter pipes are preferred for optimum hydraulic design of micro-irrigation systems. In the downstream segment of tapered pipes having a smaller diameter, the design diameter and length values should be determined depend on the hydraulic design criteria such as allowable total friction loss and pressure head variation along the pipeline. In the first part of this study, considering a lateral pipe with single diameter and uniform slope, basic principles of lateral hydraulics are comprehensively evaluated. In the second part, some analytical and numerical hydraulic calculation methods based on the constant or spatially variable discharge approach, are clearly analyzed and classified for comparative purposes from point of view such as solution methods, basic assumptions, formulations used, and differences in application. In order to present the applicability of these methods, for different slope cases, various irrigation parameters and emitter characteristics, three types of lateral hydraulic problems are considered then; the results obtained from their solutions, are compared in the form of the dimensionless design curves. In the third part, for optimum hydraulic design of tapered laterals with uniform slope, a linear solution method based on the spatially variable discharge function is presented for the case of a relationship between emitter discharge and pressure head which is linear. For three design combinations including different slope cases and pressure head variation criteria, the results from the comparison test between the linear solution and the existent alternative methods, are clearly evaluated and shown in the design curves.