Αρδεύσεις Στραγγισεις ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΑΞΗΣ Καθηγητής Θρασύβουλος Μανιός Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων ΤΕΙ Κρήτης
Ασκήσεις Πράξης #1 Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Νερού
Χημική Σύσταση Νερού Η χηµική σύσταση των φυσικών νερών οφείλεται: στις αντιδράσεις του νερού µε τα πετρώµατα της γης, µε τα οποία έρχεται σε επαφή στην αποσάθρωση των πετρωµάτων στην έκπλυση εδαφών και ιζηµάτων Τροποποιείται µε τη βοήθεια βιολογικών µεταβολισµών Επηρεάζεται από τον υδρολογικό κύκλο Ανθρώπινο παράγοντα.
Δείκτες Ποιότητας Νερού Χρώμα Θολότητα Οσμή και γεύση ph Αγωγιμότητα Σκληρότητα Μικροοργανισμοί
Χρώμα Το χρώµα είναι ανεπιθύµητο στο πόσιµο νερό. Το χρώµα οφείλεται σε διαλυµένες ή κολλοειδείς οργανικές ύλες ή ανόργανες ουσίες. Παρουσία χρώµατος στο νερό δεν σηµαίνει ότι είναι πάντοτε πάντοτε επικίνδυνο. Πρέπει να εξεταστεί χηµικά για να αναζητηθεί η προέλευση του χρώµατος. Η παραµετρική τιµή για το χρώµα είναι «αποδεκτό από τους καταναλωτές» και «άνευ ασυνήθους µεταβολής».
Θολότητα (Turbitity) Οφείλεται σε κολλοειδείς ανόργανες ή οργανικές ύλες που αιωρούνται. Νερό που είναι θολό πρέπει να ελεγχθεί για ρύπανση. Το πόσιµο νερό πρέπει να είναι διαυγές όταν φτάσει στον καταναλωτή. Κατανάλωση θολού νερού µπορεί να είναι επικίνδυνη για την υγεία, επειδή η απολύµανση του πόσιµου νερού δεν είναι αποτελεσµατική αν υπάρχει θολότητα, (οι παθογόνοι οργανισµοί εγκλωβίζονται στα σωµατίδια που αιωρούνται και προστατεύονται από το απολυµαντικό). Επίσης τα σωµατίδια µπορεί να απορροφήσουν επιβλαβείς οργανικές ή ανόργανες ουσίες. Η παραµετρική τιµή για τη θολότητα είναι «αποδεκτό από τους καταναλωτές» και «άνευ ασυνήθους μεταβολής».
Οσμή και Γεύση Το πόσιµο νερό πρέπει να είναι άοσµο και άγευστο. Όλα τα νερά έχουν την ιδιαίτερη γεύση τους που οφείλεται στα διαλυµένα άλατα (ασβεστίου, νατρίου, µαγνησίου κ.λ.π.) και διαλυµένα αέρια (οξυγόνο ή CO2) που περιέχουν. Οσµή και Γεύση που οφείλονται σε χηµικές ουσίες όπως φαινόλες, χλώριο, αµµωνία, υδρόθειο, κ.λ.π., είτε σε μικροοργανισµούς, είναι ανεπιθύµητες. Νερό µε έντονη οσµή πιθανόν να είναι ρυπασµένο, οπότε πρέπει να εξετασθεί για να βρεθεί η αιτία. Η παραµετρική τιµή για τη θολότητα είναι «αποδεκτό από τους καταναλωτές» και «άνευ ασυνήθους μεταβολής».
Συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου ph Το ph δείχνει δείχνει αν το νερό είναι όξινο ή αλκαλικό. Νερά µε ph>10 ή µε ph<4 προκαλούν ερεθισµό στα µάτια και στο δέρµα. Τα περισσότερα νερά στη φύση έχουν ph µεταξύ 6 και 9. Εποµένως το ph δεν έχει άµεση επίπτωση στην υγεία, αλλά επηρεάζει τη διαβρωτικότητα του νερού. Η παραµετρική τιµή για το ph είναι: 6,5 < ph < 9,5.
Αγωγιμότητα Η αγωγιµότητα είναι η αριθµητική έκφραση της ικανότητας ενός υδατικού διαλύµατος να άγει το ηλεκτρικό ρεύµα. Αυτή η ικανότητα εξαρτάται από την παρουσία ιόντων, την ολική τους συγκέντρωση, το σθένος καθώς και την θερµοκρασία µέτρησης. Η αγωγιµότητα στα νερά αυξάνει µε την θερµοκρασία. Μετράται σε microsiemens ανά εκατοστό (µs/cm). Η παραµετρική τιµή είναι: 2.500 µs/cm στους 20 ο C.
Σκληρότητα (Α) Η σκληρότητα εκφράζει το σύνολο των διαλυµένων αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου. ιακρίνεται σε ανθρακική (ή παροδική) σκληρότητα που οφείλεται στα όξινα ανθρακικά (διττανθρακικά) άλατα και µη ανθρακική (µόνιµη) σκληρότητα που οφείλεται στα υπόλοιπα άλατα ( χλωριούχα, θειικά, νιτρικά, ανθρακικά). Μεγάλες τιµές σκληρότητας δεν αποτελούν κίνδυνο για την υγεία αντιθέτως έχει βρεθεί σηµαντική συσχέτιση µεταξύ αυξηµένης σκληρότητας και µείωσης των καρδιαγγειακών παθήσεων. Επίσης η σκληρότητα είναι επιθυµητή στην ζυθοποιία και αρτοποιία γιατί βοηθάει την ενζυµατική δράση.
Σκληρότητα (Β) Το σκληρό νερό δεν έχει καλή γεύση εµποδίζει το καλό βράσιµο των τροφίµων, δεν κάνει αφρό µε το σαπούνι και δηµιουργεί επικαθήµατα στις σωληνώσεις και στις οικιακές συσκευές συσκευές. Επίσης σε ορισµένες βιοµηχανίες (βυρσοδεψεία, βαφεία, χηµικών και φαρµακευτικών προϊόντων) το σκληρό νερό είναι επιζήµιο στην κατεργασία και στο τελικό προϊόν. Νερό µε σκληρότητα µέχρι και 500 mg/l CaCO3 µπορεί να χρησιµοποιηθεί για πόσιµο, αλλά οι πιο καλές τιµές είναι µεταξύ 80 και 150.
Μικροοργανισμοί Το νερό δρα σαν φορέας µετάδοσης λοιµωδών νοσηµάτων Οι σηµαντικότερες «ασθένειες υδρικής προέλευσης» είναι : Εντερολοιµώξεις Τυφοειδής πυρετός υσεντερία Χολέρα Ηπατίτιδα Παρασιτιάσεις
Ασκήσεις Πράξης # 2 Αρδευτική Μελέτη Ι
Αντικείμενο της Αρδευτικής Μελέτης Βασικό στόχος της αρδευτικής μελέτης είναι η διαστασιολόγηση ενός αντλητικού συστήματος που θα τροφοδοτήσει μια καλλιέργεια, ή πιο απλά ποια πρέπει να είναι η παροχή του (m3/h) και το μανομετρικό του ύψος (h) ώστε να μπορέσει να μεταφέρει ΧΧ m3 / h σε μια καλλιέργεια που έχει συγκεκριμένες ανάγκες, συγκεκριμένο δίκτυο άρδευσης / εφαρμογής, αναπτύσσεται σε συγκεκριμένο τύπο εδάφους, απέχει συγκεκριμένη απόσταση από την πυγή τροφοδοσίας (με +/- διαφορά υψομέτρου) και χρησιμοποιεί σωλήνες συγκεκριμένης πίεσης και διαμέτρου.
Βασικές και απαραίτητες ένοιες ΠΑΡΟΧΗ Όγκος ρευστού που διέρχεται από τον αγωγό στη μονάδα του χρόνου. Συνεπώς εξ ορισμού η παροχή (Q) δίνεται από τον μαθηματικό τύπο: Q = dv / dt ΜΑΝΟΜΕΤΡΙΚΟ ΥΨΟΣ Είναι το ολικό ύψος νερού που θα πρέπει να υπερνικήσει μια αντλία ώστε να μπορέσει να τροφοδοτήσει με συγκεκριμένη πίεσης ένα αρδευτικό σύστημα
Από τι καθορίζεται το μανομετρικό ύψος Υψομετρική διαφορά μεταξύ στάθμης άντλησης νερού και θέσης αντλίας Τοπογραφική διαφορά μεταξύ αντλίας και σημείου εφαρμογής Γραμμικές απώλειες λόγω τριβών στο δίκτυο μεταφοράς Απώλειες πίεσης σε συνδέσεις Απώλειες πίεσης σε εξαρτήματα όπως φίλτρα, συστήματα υδρολύπανσης Η πίεση που θα πρέπει να έχει ο εκτοξευτήρας
Απώλειες πίεσης (γραμμικές) αγωγών Άσκηση 1: Θέλουμε να μεταφέρουμε σε 250 m απόσταση νερό με Q = 55 m3/h με σωλήνα PVC Φ 110 mm και με πίεση 5 atm
Απώλειες πίεσης (γραμμικές) αγωγών Με βάση την ταχύτητα και τη διάμετρο βρίσκουμε τις απώλειες / 100 m Εδώ οι απώλειες είναι 2,7 m / 100 m Με απλή μέθοδο των τριών υπολογίζω τις απώλειες για τα 250 m Αυτές είναι 6.75 m
Απώλειες πίεσης (γραμμικές) αγωγών Άσκηση 2: Θέλουμε να μεταφέρουμε σε 250 m απόσταση νερό με Q = 22 m3/h με σωλήνα PVC Φ 90 mm και με πίεση 8 atm
Απώλειες πίεσης (γραμμικές) αγωγών Με βάση την ταχύτητα και τη διάμετρο βρίσκουμε τις απώλειες / 100 m Εδώ οι απώλειες είναι 1.6 m / 100 m Με απλή μέθοδο των τριών υπολογίζω τις απώλειες για τα 250 m Αυτές είναι 4 m
Ασκήσεις Πράξης # 2 Αρδευτική Μελέτη ΙΙ
Διαστασιολόγηση αρδευτικού δικτύου Τι πρέπει να υπολογιστεί: Παροχή σταλακτήρων με βάση τις απαιτήσεις της καλλιέργειας και τα χαρακτηριστικά του εδάφους Παροχή και πτώση πίεση στους τριτεύοντες εξαιτίας των ίδιων των αγωγών αλλά και των σταλακτήρων. Παροχή και πτώση πίεση στους δευτερεύοντες εξαιτίας των ίδιων των αγωγών αλλά και των τριτευόντων αλλά και άλλων εξαρτημάτων. Παροχή και πτώση πίεση στον πρωτεύον αγωγό. ΣΥΝΟΛΟ παροχής και πτώση πίεσης στο σύνολο του δικτύου
Παράδειγμα: καλλιέργεια πορτοκαλιάς Έδαφος: Βαρύ Ποσοστό διαβρεχόμενου εδάφους, ανάλογο της καλλιέργειας: 40 με 45 %
Ποσοστό διαβρεχόμενου εδάφους με βάση την καλλιέργεια Καλλιέργεια Ποσοστό διαβρεχόμενου εδάφους (p) Ανθοκηπευτικά 80-100 Δενδρώδεις 20 35 Εσπεριδοειδή 40 45 Αμπέλι 30 40
Παράδειγμα: καλλιέργεια πορτοκαλιάς Έδαφος: Βαρύ Ποσοστό διαβρεχόμενου εδάφους, ανάλογο της καλλιέργειας: 40 με 45 % Απόσταση μεταξύ των γραμμών άρδευσης / τριτευόντων αγωγών (καθορίζεται από τις γραμμές φύτευσης), Sl σε m, εδώ 4,0 m Από σχετικό Πίνακα (εδώ Πίνακας 6.1) παίρνουμε τη διάμετρο διαβροχής σε m που αναφέρεται ως Se. Εδώ Se=1.3 m
Εισαγωγή διαστάσεων καλλιέργειας και παροχής δικτύου 72 m πλάτος και 60 m μήκος Για τους τριτεύοντες αγωγούς 60 m / 1,3 m = 47 σταλακτήρες Για το δευτερεύοντα αγωγό μήκους 72 m υπάρχουν 72/4 = 18 γραμμές / ενώσεις ΣΥΝΟΛΙΚΗ παροχή κάθε τριτεύοντα: QΣ3 = ΝΣ x QΣ ΝΣ: αριθμός σταλακτήρων QΣ: παροχή κάθε σταλακτήρα σε l / h Εδώ: QΣ3 = 47 x 4 = 188 l / h
Εισαγωγή διαστάσεων καλλιέργειας και παροχής δικτύου QΣ3 = 47 x 4 = 188 l / h Από νομογράφημα για PE βρίσκουμε στην παροχή των 188 l/ h βρίσκουμε: Διάμετρο αγωγού στις 4 atm που είναι Φ16 Πτώση μανομετρικού / πίεσης 2,2 m / 100 m Στα 60 m η πτώση είναι 1,32 m Αυτή η πτώση αντιστοιχεί στον ΑΓΩΓΟ
Εισαγωγή διαστάσεων καλλιέργειας και παροχής δικτύου QΣ3 = 47 x 4 = 188 l / h Από νομογράφημα για PE βρίσκουμε στην παροχή των 188 l/ h βρίσκουμε: Διάμετρο αγωγού στις 4 atm που είναι Φ16 Πτώση μανομετρικού / πίεσης 2,2 m / 100 m Αυτή η πτώση αντιστοιχεί στον ΑΓΩΓΟ Ποια η πτώση όμως εξαιτίας των σταλακτήρων? ΔΗ = F x 2.2 Από Πίνακα (εδώ Πίνακας 8.1) υπολογίζουμε συντελεστή F για 47 σταλακτήρες
Εισαγωγή διαστάσεων καλλιέργειας και παροχής δικτύου Πτώση εξαιτίας των σταλακτήρων ΔΗ = 0.344 x 2.2 = 0,7568 m Η παραπάνω τιμή αφορά τα 100 m και πρέπει να αναχθεί στο μήκος του τριτεύοντα αγωγού. Άρα η ΔΗ είναι 0,45 m / τριτεύοντα αγωγό + πτώση εξαιτίας αγωγού 1,32 m 18 τριτεύοντες x 1.77 = 31,86 m ΣΥΝΟΛΙΚΗ πτώση πίεση τριτεύοντος δικτύου = 32 m
Ασκήσεις Πράξης # 2 Αρδευτική Μελέτη ΙΙΙ
Εκτίμηση παροχής και πτώσης πίεσης δευτερευόντων αγωγών ΣΥΝΟΛΙΚΗ παροχή κάθε δευτερεύοντα: QΣ2 = ΝΣ3 x QΣ3 ΝΣ3: αριθμός τριτευόντων QΣ3: παροχή κάθε τριτεύοντα Εδώ: QΣ3 = 188 l / h QΣ2 = 18 x 188 l /h = 3,384 m3 / h Βλέπε Νομογράφημα
Εκτίμηση παροχής και πτώσης πίεσης δευτερευόντων αγωγών QΣ2 = 3,384 m3 / h Από νομογράφημα για PE βρίσκουμε στην παροχή των 3,384 m3/ h βρίσκουμε: Διάμετρο αγωγού στις 4 atm που είναι Φ40 Πτώση μανομετρικού / πίεσης 4,0 m / 100 m Αυτή η πτώση αντιστοιχεί στον ΑΓΩΓΟ, άρα για τα 72 m η πτώση είναι 2,88 m Ποια η πτώση όμως εξαιτίας των σταλακτήρων? ΔΗ = F x 4 Από Πίνακα (εδώ Πίνακας 8.1) υπολογίζουμε συντελεστή F για 18 αγωγούς
Εκτίμηση παροχής και πτώσης πίεσης δευτερευόντων αγωγών Πτώση εξαιτίας των τριτευόντων ΔΗ = 0,361 x 4,0 = 1,444 m Η παραπάνω τιμή αφορά τα 100 m και πρέπει να αναχθεί στο μήκος του δευτερεύοντα αγωγού. Ελάχιστο μήκος δευτερεύοντα 72 m Άρα στα 72 m η πτώση πίεσης από τριτεύοντες θα είναι 1,03 m Μέχρι τώρα: Πτώση πίεσης σε τριτεύοντες από αγωγό + σταλακτήρες: 32 m Πτώση πίεσης σε δευτερεύοντα από αγωγό + τριτεύοντες : 1,03 + 2,88 = 3,91 m ΣΥΝΟΛΙΚΑ = 35,91 ή 36
Εκτίμηση παροχής και πτώσης πίεσης πρωτεύοντα αγωγού Παροχή πρωτεύοντα: 3,384 m3 / h Διατομή με βάση νομογράφημα στις 4 atm : Φ40 Πτώση πίεσης στα 100 m από τα νομογράφημα: 4 m Συνολική πτώση πίεσης στα 50 m : 2 m ΆΡΑ: ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΠΑΡΟΧΗ: 3,384 m3 / h ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΜΑΝΟΜΕΤΡΙΚΟ (Πτώση πίεσης): 38 m
Ασκήσεις Πράξης # 2 Αρδευτική Μελέτη IV
Άσκηση: Διαστασιολόγηση Αρδευτικού Δικτύου Διαστασιολογήστε ένα αρδευτικό δίκτυο για καλλιέργεια ελιάς σε οικόπεδο 84 m μήκος (πλευρά δευτερεύοντος αγωγού) και 72 m πλάτος. Οι ελιές έχουν φυτευτεί σε αποστάσεις 6 x 6 m, το έδαφος είναι μέσο. Υψομετρικά το οικόπεδο βρίσκεται 12 m υψηλότερα από την πηγή άντλησης, και σε απόσταση 120 m από αυτή.
Ποσοστό διαβρεχόμενου εδάφους με βάση την καλλιέργεια Καλλιέργεια Ποσοστό διαβρεχόμενου εδάφους (p) Ανθοκηπευτικά 80-100 Δενδρώδεις 20 35 Εσπεριδοειδή 40 45 Αμπέλι 30 40
Λύση (1) Από τη στιγμή που είναι δενδρώδεις καλλιέργεια το ποσοστό διαβροχής είναι 20 με 35 %. Επιλέγουμε το μέσο, δηλαδή 27 %. Πρέπει να βρούμε τις παροχές των σταλακτήρων και την απόσταση μεταξύ τους.
Λύση (1) Από τη στιγμή που είναι δενδρώδεις καλλιέργεια το ποσοστό διαβροχής είναι 20 με 35 %. Επιλέγουμε το μέσο, δηλαδή 27 %. Πρέπει να βρούμε τις παροχές των σταλακτήρων και την απόσταση μεταξύ τους. Επιλέγουμε σταλακτήρες 8,0 l / h και 1,3 m διάμετρο διαβροχής Άρα στον δευτερεύοντα αγωγό έχουμε 84/6 = 14 τριτεύοντες και σε κάθε τριτεύοντα 72/1,3 = 55 σταλακτήρες x 8 l ο καθένας
Λύση (2) Συνολική παροχή κάθε τριτεύοντα 55 x 8 = 440 L Από νομογράφημα ψάχνουμε ΡΕ που να έχει παροχή 0,44 m3 / h
Λύση (2) Συνολική παροχή κάθε τριτεύοντα 55 x 8 = 440 L Από νομογράφημα ψάχνουμε ΡΕ που να έχει παροχή 0,44 m3 / h Φ25, 4 atm και πτώση πίεσης 1,25 m / 100 m Έχουμε 55 σταλακτήτες άρα η τιμή F είναι
Λύση (2) Συνολική παροχή κάθε τριτεύοντα 55 x 8 = 440 L Από νομογράφημα ψάχνουμε ΡΕ που να έχει παροχή 0,44 m3 / h Φ25, 4 atm και πτώση πίεσης 1,25 m / 100 m Έχουμε 55 σταλάκτες άρα η τιμή F είναι 0,342 Άρα πτώση πίεσης σε κάθε τριτεύοντα αγωγό από τους σταλάκτες: (0,342 x 1,25 ) x 72/100 = 0,308 m Πτώση πίεση από αγωγό 0,9 m Άρα από τους 14 τριτεύοντες έχουμε: Παροχή: 14 x 0,44 = 6,16 m3 / h Πτώση πίεσης : 14 x (0,308+0,9) = 16,9 m
Λύση (3) Από νομογράφημα ψάχνουμε ΡΕ που να έχει παροχή 6,16 m3 / h Φ40, 4 atm και πτώση πίεσης 12 m / 100 m Έχουμε 14 τριτεύοντες η τιμή F είναι 0,370 Πτώση πίεσης από τριτεύοντες: (0,370 x 12) x 84 / 100 = 3,729 m Πτώση πίεση δευτερεύοντος: 10,08 ΣΥΝΟΛΙΚΗ πτώση πίεση δευτερεύοντος: 13,809
Λύση (4) ΣΥΝΟΛΙΚΗ παροχή: 6,16 m3 / h Πτώση Μανομετρικού από Τριτεύοντες: 16,9 m Πτώση Μανομετρικού από Δευτερεύοντες: 13,809 m Πτώση Μανομετρικού Πρωτεύοντος (Φ40, 4 atm, 12 m / 100 m) : 14,40 m
Λύση (4) ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΠΤΩΣΗ ΠΙΕΣΗΣ Τριτεύον: 16,9 m Δευτερεύον: 13,8 m Πρωτεύον: 14,4 m Υψομετρικό: 12,0 m ΣΥΝΟΛΟ: 57,1 m ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΠΑΡΟΧΗ: 6,16 m3 / h