Forrás: www.hunterindustries.com; ED001AMw.pdf
Csapadékkijuttatási ráta és az automata öntözőrendszerek
Bevezetés
Napjaink öntözőrendszer tervezői és fenntartói számos olyan problémával szembesülnek, mint a:
Növekvő vízdíjjak
Túlzott vízelfolyás az öntözött területről
Túlzott vagy éppen túl csekély vízkijuttatás
Túlöntözött foltok, melyek ellehetetlenítik a terület használatát
A látványt csúfító száraz foltok vagy kiszáradt növények
Növekvő számú kórokozók és növényi betegségek
Növekvő energiaköltség
Ezen problémák mindegyike a csapadékkijuttatási rátára vezethető vissza, ezért annak megismerése segíthet elkerülni ezeket a gyakori hibákat, ezzel javítva a tájképet és csökkentve a költségeket a jobb öntözőrendszer tervezésen és fenntartáson keresztül.
Néhány fontos tény, amit érdemes megjegyezni
E jegyzet célja, hogy megértesse az olvasóval mi is a szórófejek csapadékkijuttatási rátája és hogy miért fontos a kiegyenlített csapadékkijuttatás. A jegyzet elolvasása után Ön képes lesz…
…a csapadékkijuttatási ráta meghatározására.
…két jó indokot is felsorolni, miért fontos a csapadékkijuttatási ráta a parköntözésben.
…kétféle módon is kiszámolni a csapadékkijuttatási rátát a standard képlet vagy a Hunter csapadékkijuttatási ráta meghatározó módszer segítségével.
…kiválasztani a kiegyenlített csapadékkijuttatású szórófejeket és fúvóka kombinációkat a gyári adatok alapján.
Mi is a „csapadékkijuttatási ráta”?
Ha valakit elkapott már egy kiadós zivatar, ahol egy óra alatt lehullott 25 milliméternyi csapadék, az tudja, milyen ereje van a lehulló vízcseppeknek. Egy olyan esőzésnek, ahol egy óra alatt egy milliméternyi csapadék hullik, a csapadékkijuttatási rátája 1 mm/óra. Hasonlóképp, ha egy öntözőrendszer egy órányi működés során egy milliméternyi öntözővizet juttat ki a területre, annak az öntözőrendszernek is 1 mm/óra a csapadékkijuttatási rátája. Így a csapadékkijuttatási ráta azt a sebességet mutatja, amivel az öntözőrendszer a vizet a területre kijuttatja.
Minden csapadékkijuttatási ráta azonos?
Az öntözőrendszerek és az egyes szórófejek is igen eltérő csapadékkijuttatási rátákkal rendelkeznek. Ezek a ráták az alábbiak lehetnek:
Alacsony – 10 mm/óra vagy kevesebb
Közepes – 10 és 25 mm/óra között
Magas – 25 mm/óra fölött
Ezek a csapadékkijuttatási ráták a jellegzetes talajtípusok vízelnyelő képességét tükrözik. Magas csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófejek alkalmazása gyenge vízelvezető képességű talajokon túlzott vízelfolyáshoz vezet.
Szórófej típusok és a várható csapadékkijuttatási ráták
Bár a szórófej típusok és azok csapadékkijuttatási rátája között nincsen egyenes arányosság, az alábbi táblázat általános utalást ad a különböző szórófejeknél várható csapadékkijuttatási rátáról.
Magas csapadékkijuttatási ráta – 25 mm/óra fölött
Az ilyen csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófejeket leginkább sík, laza szerkezetű talajokon használhatjuk, melyek nagy a vízelnyelő képessége és csekély az erózió veszélye. Egyéb körülmények között csak rövid ideig üzemeltessük a szórófejeket, hogy elkerüljük az öntözővíz területről történő elfolyását és a talajeróziót.
Közepes csapadékkijuttatási ráta – 10 és 25 mm/óra között
Az ilyen szórófejeket hasonló módon kell használni, mint az előbb leírt magas csapadékkijuttatású fejeket. Ugyanakkor ezeket valamivel hosszabb ideig is lehet üzemeltetni, mint a magas csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófejeket.
Alacsony csapadékkijuttatási ráta – 10 mm/óra alatt
Ezen alacsony csapadékkijuttatású szórófejek előnye, hogy különböző lejtések és talajviszonyok között is alkalmazhatóak anélkül, hogy túlzott vízelfolyás vagy erózió jelentkezne.
„Szórófej” csapadékkijuttatási ráta és „öntözőrendszer” csapadékkijuttatási ráta
Az öntözőrendszer felépítésétől függően beszélhetünk szórófej csapadékkijuttatási rátáról, vagy öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátáról.
Szórófejek csapadékkijuttatási rátája
Egy szórófej csapadékkijuttatási rátája egy olyan rendszerre vonatkozik, melyben csak egyetlen típusú szórófej üzemel. Egyetlen szórófej csapadékkijuttatási rátáját az úgynevezett szórófej kihelyezési módszer alapján határozhatjuk meg. Ezen eljárással az azonos telepítési módon (kötésben), azonos vízkijuttatással [l/min], és azonos szórási szöggel rendelkező szórófejek csapadékkijuttatása határozható meg.
Öntözőrendszerek csapadékkijuttatási rátája
Egy teljes „rendszer” csapadékkijuttatási rátája a benne található szórófejek csapadékkijuttatási rátájának átlagát jelenti, függetlenül azok szórási szögétől, telepítési (kötési) módjától és vízkijuttatásától. A rendszer csapadékkijuttatási rátája a Teljes Terület Módszer segítségével számolható ki. A számítás alapjául szolgáló terület általában az egy zónán lévő szórófejek által öntözött területet jelenti. Bár a területet öntöző egyes szórófejek csapadékkijuttatási rátája között lehet eltérés, a módszer az egész terület átlagos csapadékkijuttatási rátáját adja meg.
A Teljes Terület Módszer abban az esetben a leghasznosabb és a legpontosabb, amennyiben a területet öntöző szórófejek azonos csapadékkijuttatási rátával rendelkeznek. Amennyiben az egyes szórófejek csapadékkijuttatási rátája között jelentős különbség van, az átlagos csapadékkijuttatási ráta érték félrevezető lehet. Amennyiben nagymértékű eltérések találhatóak a csapadékkijuttatási ráták között, előfordulhat, hogy az „átlagos” területre az öntözőrendszer megfelelő mennyiségű öntözővizet juttatott ki, de a valóságban száraz foltok és túlöntözött területek jelentkezhetnek.
MEGJEGYZÉS: Fontos észben tartani, hogy a csapadékkijuttatási ráta és a rendszer beöntözési egyenletessége két teljesen eltérő fogalom. A számított csapadékkijuttatási ráták nem tükrözik egy rendszer beöntözési egyenletességét. A rendszer beöntözési egyenletessége egy igen fontos érték és minden esetben figyelembe kell venni a rendszer ütemezésénél, illetve a minimális öntözési igény meghatározásánál.
A csapadékkijuttatási ráták alkalmazása a parköntözésben
A csapadékkijuttatási ráta nélkülözhetetlen adat a szórófejek kiválasztásánál és a futási idő meghatározásánál.
Szórófejek kiválasztása
A szórófejek kiválasztásánál mindenképpen ügyelni kell, hogy azok csapadékkijuttatási rátája ne haladja meg a talaj vízelnyelő képességét. A talaj vízelvezető képessége függ a talaj szerkezetétől, állagától, a benne lévő növények típusától és a terület lejtésétől. Az alábbi táblázat tájékoztat ezen tényezők és a talaj vízelvezető képességének összefüggéseiről. Amennyiben nem történik meg a csapadékkijuttatási ráták korlátozása a talaj vízelvezetési képességéhez, az az öntözővíz területről történő elfolyásához és erózióhoz vezethet.
| Talaj szerkezet | Maximális csapadékkijuttatási ráta (mm/h) | |||||||
| 0 – 5% lejtés | 5 – 8% lejtés | 8 – 12% lejtés | 12% < lejtés | |||||
| Fedett | Csupasz | Fedett | Csupasz | Fedett | Csupasz | Fedett | Csupasz | |
| Homok talaj | 51 | 51 | 51 | 38 | 38 | 25 | 25 | 13 |
| Homok talaj tömörödött altalajon | 44 | 38 | 32 | 25 | 25 | 19 | 19 | 10 |
| Egyöntetű, homokos vályog | 44 | 25 | 32 | 20 | 25 | 15 | 19 | 10 |
| Homokos vályog tömörödött altalajon | 32 | 19 | 25 | 13 | 19 | 10 | 13 | 8 |
| Egyöntetű hordalék talaj | 25 | 13 | 20 | 10 | 15 | 8 | 10 | 5 |
| Hordalék talaj tömörödött altalajon | 15 | 8 | 13 | 6 | 10 | 4 | 8 | 3 |
| Agyag vagy agyagos vályog | 5 | 4 | 4 | 3 | 3 | 2 | 3 | 2 |
A szórófejek futási idejének ütemezése
A szórófejek futási idejének meghatározása anélkül, hogy tudnánk azok csapadékkijuttatási rátáját olyan, mintha azt akarnánk megbecsülni mikor érkezünk meg úti célunkhoz anélkül, hogy tudnánk haladási sebességünket. A csapadékkijuttatási ráta az öntözővíz kijuttatási sebességét fejezi ki. Ennek ismerete fontos, hiszen segítségével tudjuk meghatározni, hogy mennyi ideig tart majd a területen található növények vízigényének kielégítése. A csapadékkijuttatási ráta éppen ezért szükséges az öntözőrendszer ütemezésénél, hogy elkerülhetőek legyenek a száraz, vagy túlöntözött területek. Amennyiben a csapadékkijuttatási ráta nem ismert, általában a túlöntözés hibájába esünk, mert biztosak akarunk lenni abban, hogy a kijuttatott vízmennyiség elegendő növényeink számára.
Néha tévesen értelmezik a szórófejek futási idejét és a csapadékkijuttatási rátákat. Sokan tévesen azt hiszik, hogy alacsony csapadékkijuttatású szórófejekkel hosszabb ideig tart egy terület beöntözése. Bár az igaz, hogy az egyes szórófejeknek hosszabb ideig kell működniük, ugyanakkor több szórófejet lehet egy időben működtetni, így a teljes rendszer futási ideje azonos lesz legyen szó alacsony-, vagy magas csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófejekről.
Az alábbi példában két egyforma nagyságú terület egyikét magas, míg a másikat alacsony csapadékkijuttatású szórófejekkel öntözzük, a teljes futási idők azonban megegyeznek. A rendelkezésre álló vízmennyiség 120 l/min és a területen lévő növények vízigénye 6 mm/óra.
A magas csapadékkijuttatású ráta példában két mágnesszelepre volt szükség és mindegyik szelep 15 percig üzemelt, hogy a szükséges 6 mm vízmennyiséget kijuttassák a szórófejek. A rendszer teljes futási ideje 30 perc lett.
Az alacsony csapadékkijuttatási ráta példában az alacsonyabb vízhozamú szórófejeknek köszönhetően a területen lévő összes szórófejet egyetlen mágnesszeleppel tudtuk működtetni. Az alacsonyabb csapadékkijuttatási rátának köszönhetően a szórófejeket 30 percig kell üzemeltetni, de mivel az összes fej egy zónára került, a rendszer teljes futási ideje megegyezik a magas csapadékkijuttatási ráta példában szereplővel.
Alacsony és magas csapadékkijuttatási rátával rendelkező öntözőrendszerek esetében a teljes futási idő egyaránt az adott vízforrás vízhozamának (l/min vagy m³/óra), nem pedig az öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátájának a függvénye.
Az öntözőrendszer költsége és a csapadékkijuttatási ráta közötti összefüggés
Az alacsony csapadékkijuttatási rátával rendelkező öntöző rendszerek telepítési költsége gyakran alacsonyabb, mint a magas csapadékkijuttatási rátájúaké. Ez azért lehetséges, mert az alacsony csapadékkijuttatású szórófejek területegységre jutó vízfogyasztása (l/min) alacsonyabb, mint a magas csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófejeké. Ez kevesebb mágnesszelepet, kisebb vezérlőt jelent, ami alacsonyabb telepítési költséget von maga után.
A csapadékkijuttatási ráták meghatározása
Ahogy már korábban említettük, két alapvető módszer létezik a csapadékkijuttatási ráta meghatározására: ezek a Szórófej Kihelyezési Módszer és a Teljes Terület Módszer.
A szórófej kihelyezési módszer
Ezt a módszert egyetlen szórófej csapadékkijuttatási rátájának meghatározására használják. A ráta kiszámításánál feltételezzük, hogy a szórófej vele azonos típusú szórófejekkel működik egyszerre (pl.: azonos szórási szög, vízhozam vagy kihelyezési mód). Ezzel a módszerrel az azonos típusú szórófejek csapadékkijuttatási rátáit lehet összehasonlítani. Régebben az alábbi képletet használták a szórófej kihelyezési módszerként:
| Pr | a csapadékkijuttatási ráta mm/óra mértékegységgel |
| 60; 1000 | az átváltáshoz szükséges konstans liter/perc és milliméter/óra, valamint m³/óra és mm/óra között |
| l/perc vagy m³/óra | a teljes kört öntöző szórófej vízfogyasztása |
| szomszédos szórófej távolsága | az azonos sorban lévő szórófejek közötti távolság méterben (lásd a következő ábrán) |
| szomszédos sor távolsága | a szórófejek által alkotott sorok közötti távolság (lásd a következő ábrán) |
Bár az előző képletet évek óta használják, szükséges volt egy kiegészítő számítás a 360º-nál kisebb spray szórófejek esetében. Az eljárás egyszerűsítése érdekében módosítottuk a Szórófej Kihelyezési Módszert, mely így már bármilyen szórási szögű szórófej esetében érvényes. A módosított képlet, melynek alkalmazását javasoljuk ezentúl, az alábbi:
ahol:
| Pr | a csapadékkijuttatási ráta mm/óra mértékegységgel |
| 21.600; 360.000 | az átváltáshoz szükséges konstans liter/perc és milliméter/óra, valamint m3/óra és mm/óra között, bármilyen szórási szögű szórófej esetén. Származtatása: 60 l/óra osztva 1000 l/m³, szorozva 1000 mm/méter * 360º |
| l/perc vagy m³/óra | a szórófej vízfogyasztása, függetlenül annak szórási szögétől |
| szomszédos szórófej távolsága | az azonos sorban lévő szórófejek közötti távolság méterben |
| szomszédos sor távolsága | a szórófejek által alkotott sorok közötti távolság |
A kép egy teljes kört öntöző szórófejet ábrázol 12 méteres öntözési átmérővel (6 méteres sugárral), amely 18.9 l/min (1.11 m³/óra) vízmennyiséget juttat ki az általa öntözött kör területre. A gyártó ajánlása szerint a szórófejeket 6 méteres távolságra érdemes telepíteni négyszög kötésben.
A módosított Szórófej Kihelyezési Módszert alkalmazva, az alábbiak szerint határozhatjuk meg a szórófej csapadékkijuttatási rátáját:
| Pr = | 21.600 * l/min (bármilyen szórási szögű szórófejre vonatkozóan) |
| szórási szög * szomszédos szórófej távolsága * szomszédos sor távolsága |
| = | 21.600 * 20 l/min |
| 360 * 6 m * 6 m |
| = | 432.000 l/min |
| 12.960 |
= 33 mm/óra
Ez a képlet hasonlóképen működik bármilyen szórási szögű szórófej esetében:
Ebben a példában a kiválasztott szórófej félkört öntöz (180º-os szórási szöggel) 6 méteres sugárral és 10 l/min vízkijuttatással. A gyártó ajánlása szerint a szórófejeket 6 méteres távolságra érdemes telepíteni négyszög kötésben. A módosított Szórófej Kihelyezési Módszert alkalmazva, az alábbiak szerint határozhatjuk meg a szórófej csapadékkijuttatási rátáját:
| Pr = | 21.600 * l/min (bármilyen szórási szögű szórófejre vonatkozóan) |
| szórási szög * szomszédos szórófej távolsága * szomszédos sor távolsága |
| = | 21.600 * 10 l/min |
| 180 * 6 m * 6 m |
| = | 216.000 l/min |
| 6.480 |
= 33 mm/óra
Látható, hogy mind a teljes kört öntöző, mind a félkört öntöző szórófej csapadékkijuttatási rátája 33 mm/óra. Ez azért lehetséges, mert a félkört öntöző szórófej pontosan fele akkora területet öntöz be,és fele annyi öntözővizet juttat ki, mint a teljes kört öntöző szórófej.
A teljes terület módszer
Ezzel a számítással lehet a legkönnyebben meghatározni egy öntözőrendszer átlagos csapadékkijuttatási rátáját, vagy az öntözőrendszer egy zónájának csapadékkijuttatási rátáját, melyben a szórófejek szórási szöge, vízkijuttatása és a szórófejek közötti távolság is változó. A Teljes Terület Módszerhez tartozó képlet az alábbi:
| Pr = | 60 * teljes vízkijuttatás l/min |
| teljes terület (m²) |
| Pr = | 1.000 * teljes vízkijuttatás m³/óra |
| teljes terület (m²) |
ahol:
| Pr | a csapadékkijuttatási ráta mm/óra mértékegységgel |
| 60; 1.000 | az átváltáshoz szükséges konstans liter/perc és milliméter/óra, valamint m³/óra és mm/óra között |
| l/perc vagy m³/óra | a teljes kört öntöző szórófej vízfogyasztása. |
| teljes terület | az öntözött terület nagysága, négyzetméterben |
Jelen példában a vizsgált területen 12 darab szórófej található, melyek szórási szöge 90º és 360º között, vízfogyasztásuk pedig 7.5 és 30 l/min között változik.
A Teljes Terület Módszer segítségével az alábbiak szerint határozható meg a csapadékkijuttatási ráta:
| Pr = | 60 * teljes vízhozam (l/min) |
| teljes terület (m²) |
| = | 60 * 180 l/min |
| 216 m² |
= 50 mm/óra
Egy szórófej vagy egy öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátája egyenesen arányos a szórófej vízhozamával (l/min). Mivel a csapadékkijuttatási ráta a vízkijuttatás sebességét mutatja, ha a szórófejek telepítési távolsága változatlan marad, a szórófej növekvő vízkijuttatása a csapadékkijuttatási ráta emelkedéséhez vezet és ugyan így, a szórófej csökkenő vízhozama a csapadékkijuttatási ráta csökkenését eredményezi.
Vegyük például, hogy a szórófej vízkijuttatását megduplázzuk (a szórófej vagy a fúvóka cseréjével), ekkor a csapadékkijuttatási ráta szintén a duplájára emelkedik, ahogy az az alábbi számításokból jól látható.
Egy 180º-ot öntöző, 10 l/min vízfogyasztású szórófej csapadékkijuttatási rátája egy 6m x 6m négyszög kötésben:
| Pr = | 21.600 * l/min (bármilyen szórási szögű szórófejre vonatkozóan) |
| szórási szög * szomszédos szórófej távolsága * szomszédos sor távolsága |
| = | 21.600 * 10 l/min |
| 180 * 6 m * 6 m |
| = | 216.000 l/min |
| 6.480 |
= 33 mm/óra
Egy 180º-ot öntöző, 20 l/min vízfogyasztású szórófej csapadékkijuttatási rátája egy 6m x 6m négyszög kötésben:
| Pr = | 21.600 * l/min (bármilyen szórási szögű szórófejre vonatkozóan) |
| szórási szög * szomszédos szórófej távolsága * szomszédos sor távolsága |
| = | 21.600 * 20 l/min |
| 180 * 6 m * 6 m |
| = | 432.000 l/min |
| 6.480 |
= 66 mm/óra
A szórófejek kötési távolságának hatása a csapadékkijuttatási rátára
Egy szórófej vagy öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátája fordítottan arányos a szórófejek kötési távolságával. Amennyiben a szórófej vízkijuttatása változatlan marad, a növekvő kötéstávolság csökkenti a csapadékkijuttatási rátát, viszont a csökkenő kötési távolság növeli a csapadékkijuttatási rátát.
Például, ha az egy sorban lévő szórófejek telepítési távolságát a felére csökkentjük (6 méterről 3 méterre), a csapadékkijuttatási ráta a kétszeresére növekszik, amint azt az alábbi számításból is láthatjuk.
6 x 6 méteres kötési távolság esetén a csapadékkijuttatási ráta:
| Pr = | 21.600 * l/min (bármilyen szórási szögű szórófejre vonatkozóan) |
| szórási szög * szomszédos szórófej távolsága * szomszédos sor távolsága |
| = | 21.600 * 10 l/min |
| 180 * 6 m * 6 m |
| = | 216.000 l/min |
| 6.480 |
= 33 mm/óra
Amennyiben az egy sorban lévő szórófejek telepítési távolságát 3 méterre csökkentjük, a csapadékkijuttatási ráta az alábbiak szerint változik:
| Pr = | 21.600 * l/min (bármilyen szórási szögű szórófejre vonatkozóan) |
| szórási szög * szomszédos szórófej távolsága * szomszédos sor távolsága |
| = | 21.600 * 10 l/min |
| 180 * 3 m * 6 m |
| = | 216.000 l/min |
| 3.240 |
= 66 mm/óra
Amint már említettük, a kötési távolság csökkentése növeli a csapadékkijuttatási rátát, míg a kötési távolság növelése csökkenti a csapadékkijuttatási rátát.
Az öntözési sugár csökkentésének hatása a csapadékkijuttatási rátára és a beöntözési egyenletességre
A szórófejek öntözési sugarának csökkentésére általában kétféle eljárás létezik. Az első megoldásnál a szórófejen belül módosítjuk a nyomást és a vízhozamot (l/min); ezáltal csökkentve a szórási távolságot. Ez a spray vagy rotator fúvókák tetején lévő sugártörő csavar betekerésével érhetjük el.
A másik megoldásnál az öntöző vízsugarat a fúvókán kívül módosítjuk, anélkül, hogy a vízhozam változna. Ez a rotoros és a kalapácsos szórófejekre jellemző, ahol is egy csavar segítségével módosítjuk a fúvókából kilépő vízsugarat.
Fontos felismerni, hogy a sugártörő csavar alkalmazásának jelentős hatása van a szórófej vízkijuttatási egyenletességére. Ezen egyenletesség vizsgálatának az egyik módszere az úgynevezett beöntözési egyenletesség. A beöntözési egyenletesség módszerének segítségével határozható meg, hogy mennyire egyenletesen jut ki a víz az öntözött területre. A tökéletes beöntözési egyenletesség azt jelentené, hogy a terület minden egyes pontja pontosan ugyanannyi öntözővizet kap. Bár kívánatos lenne, a gyakorlatban ezt lehetetlen elérni.
A gyártó cégek úgy tervezik szórófejeiket, hogy azok egy adott öntözési távolságnál a lehető legjobb teljesítményt nyújtsák. A szórási sugár ezen optimális érték alá szorítása a beöntözési egyenletesség csökkenését vonja maga után, melynek eredményeként száraz és túlöntözött foltok jelennek meg a területen. Hogy megértsük, milyen hatással van a sugártörő csavar alkalmazása a csapadékkijuttatási rátára és a beöntözési egyenletességre, figyelembe kell venni, hogy a csapadékkijuttatási ráta a területre történő öntözővíz kijuttatásának átlagos sebességét jelöli és nem függvénye a beöntözési egyenletességnek. Példaként vegyünk két öntözőrendszert, melyek csapadékkijuttatási rátája 38 mm/óra; a csapadékkijuttatási ráta mindkét esetben azonos, de az általuk öntözött területeket nem feltétlenül ugyanolyan beöntözési egyenletességgel látják el.
Az öntözési sugár csökkentése
Egy extrém példaként feltételezzük, hogy egy zónánk kalapácsos szórófejekből áll, átlagosnak nevezhető, 12 méteres öntözési sugárral, melyek kötési távolsága 13 méter. Csökkentsük le az öntözési távolságot 12 méterről 6 méterre. Mivel a kötési távolság nem változott, és a szórási távolság csökkentése nincsen hatással a kalapácsos szórófejek vízhozamára (l/min), a csapadékkijuttatási ráta változatlan marad, de a beöntözési egyenletesség sokkal rosszabb, mint az öntözési sugár csökkentése előtt. A csapadékkijuttatási ráta nem változott, mivel a vízhozam és a kötési távolság ugyan az maradt. Ugyanakkor a beöntözési egyenletesség sokkal rosszabb lett, mivel így néhány területre egyáltalán nem jut öntözővíz.
Egy másik példában használjunk fix szórási képű spray szórófejeket 4 méteres öntözési sugárral és 4 méteres kötési távolsággal. Az öntözési sugarat 4 méterről csökkentsük le 2 méterre. Fix szórásképű spray fúvókák esetében ez a vízhozamot is lecsökkenti. Ebben az esetben, a csapadékkijuttatási ráta lecsökken, mivel a vízkijuttatás (l/min) is le lett csökkentve (ugyanakkor a kötési távolság nem változott). Bár a kötési távolság nem változott, a beöntözési egyenletesség nem lesz olyan jó, mint a sugár csökkentése előtt.
Az öntözési sugár növelése
Amennyiben az öntözési sugár növelése nem jár a vízhozam növekedésével és nem eredményez az öntözendő terület határain túlra történő vízkijuttatást, úgy az öntözési sugár növelése változatlan kötési távolság mellett nem változtatja meg a csapadékkijuttatási rátát.
Összefoglalás: Az öntözési sugár csökkentésének hatása a csapadékkijuttatási rátára és a beöntözési egyenletességre
Az öntözési sugár változtatása csak abban az esetben lesz hatással a rendszer csapadékkijuttatási rátájára, ha:
a szórófejek kötési távolságát megváltoztatjuk
változik a vízhozam (szórófej típustól függő)
Az öntözővíz egy része, mely korábban a gyepes felületre jutott, most szilárd burkolatra, vagy az öntözendő terület határain kívülre kerül (ez az aktuális csapadékkijuttatási ráta csekély mértékű csökkenését eredményezi a rendszer szélső határvonalán).
A szórófej öntözési távolságának megváltoztatása a szórásképet is rossz irányban befolyásolja és gyenge beöntözési egyenletességet eredményez, valamint a rendszer hatásfokát csökkenti.
Egyenletes csapadékkijuttatási ráták (MPR)
Egy öntözőrendszert vagy egy adott zónát, ahol minden szórófejben közel azonos csapadékkijuttatású szórófejek vannak egyenletes csapadékkijuttatású (MPR) rendszernek vagy zónának hívunk. Egyetlen szórófej önmagában nem rendelkezik egyenletes csapadékkijuttatással. Társaival együtt biztosít egyenletes csapadékkijuttatást az öntözendő területre, amennyiben azoknak is hasonló a csapadékkijuttatásuk. Öntözőrendszerek tervezésekor az egyenletes csapadékkijuttatás a biztosíték arra, hogy elkerüljük a száraz vagy túlöntözött foltokat, illetve a túlzott öntözési időket, melyek magasabb vízszámlához, megemelkedett szivattyúzási költségekhez, vagy ezek mindegyikéhez vezetnek.
Az eltérő csapadékkijuttatási rátával történő öntözővíz kijuttatás egyaránt okozhat száraz és túlöntözött foltokat. Azon a területen, melyet alacsony csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófej öntöz száraz folt alakul ki, az a terület, ahol magas csapadékkijuttatású szórófej öntöz, pedig túl sok vizet kap. Amennyiben olyan szórófejeket kell elhelyezni a területen, melyek csapadékkijuttatása jelentősen eltér a többitől, azokat minden esetben külön öntözési zónára kell kötni. A különálló öntözési körök (zónák) ütemezésének segítségével megoldható, hogy az alacsonyabb csapadékkijuttatású szórófejek hosszabb ideig üzemeljenek, így egyenlítve ki a területre juttatott vízmennyiséget.
Az egyenletes csapadékkijuttatási ráta elérése
Ahogy már korábban említettük, a szórófejek kötési távolsága befolyásolja a csapadékkijuttatási rátát. Van másik két tényező is, amelyek szintén módosítják a csapadékkijuttatási rátát: a szórófej öntözési szöge és a szórófej vízfogyasztása (l/min). (Ebben a fejezetben feltételezzük, hogy a kötési távolság változatlan marad.)
Az ábra egyenletes csapadékkijuttatású szórófejeket mutat.
Egyenletes csapadékkijuttatású szórófejek esetében, az öntözési szög növekedésével arányosan növekszik a vízkijuttatás is. Az előző ábrán a fél kört öntöző szórófej kétszer akkora területet öntöz, mint a negyed kört öntöző szórófejek, de vízkijuttatása is kétszer akkora, mint a negyed kört öntözőé. A teljes kört öntöző szórófej kétszer akkora területet öntöz, mint a fél kört öntöző és négyszer akkorát, mint a negyed kört öntöző, vízkijuttatása pedig kétszer akkora, mint a félkört öntözőé és négyszer nagyobb, mint a negyed kört öntöző szórófejé.
Amennyiben a példában szereplő szórófejek mindegyike 3 méteres sugárral rendelkezik, az öntözési szög, a lefedett terület és a vízhozam az alábbiak szerint alakul:
| Öntözési szög | A szórófej által lefedett terület | Vízhozam |
| 90º | 7.5 m² | 4 l/min |
| 180º | 15 m² | 8 l/min |
| 360º | 30 m² | 16 l/min |
Spray fúvókák esetében, az öntözési szög kétszeresére növelésével a vízhozam is a kétszeresére emelkedik. Ily módon gyorsan le lehet ellenőrizni, hogy két szórófej egyenletes csapadékkijuttatással rendelkezik-e. Egy félkört öntöző szórófej vízkijuttatása kétszer akkora kell legyen, mint egy negyed kört öntöző szórófejé, valamint egy teljes kört öntöző szórófej vízkijuttatása kétszer akkora kell legyen, mint egy félkört öntözőé (azonos szórási sugár esetében).A gyártó cégek a fúvókák műszaki táblázatában kifejezetten duplázódó öntözési szögek mellett adják meg fúvókáik vízfogyasztását, ezzel is mutatva, hogy azok csapadékkijuttatási rátája egyenletes. (Az ideális az lenne, ha a óz öntözési szög kétszerezésével a vízfogyasztás is kétszeresére emelkedne, de ±10% eltéréssel még egyenletesnek tekintjük a fúvókák vízfogyasztását.)
Ez az alapelv fúvóka és szórófej választásnál egyaránt alkalmazható. Amennyiben egy szórófejhez számos, különböző vízkijuttatású fúvóka tartozik, az egyenletes csapadékkijuttatást úgy lehet biztosítani, hogy a rendszer tervezője, illetve telepítője betartja azt a szabályt, hogy az öntözési szög növekedésével arányosan növeli a vízkijuttatást.
Egyenletes csapadékkijuttatási ráta nélküli öntözőrendszer
Az alábbi képen három szórófejet ábrázolunk, azonos vízfogyasztással és három eltérő öntözési szöggel. (Ez abban az esetben fordulhat elő, ha mindegyik szórófejbe ugyanaz a fúvóka kerül, függetlenül a szórófej öntözési szögétől.)
A 90º-os körcikket öntöző szórófej által öntözött terület négyszer annyi vizet kap, mint a teljes kört öntöző szórófej által beöntözött terület. Amennyiben ezek a szórófejek ugyan azon a zónán működnének, a 90º-os szórási szögű szórófej által öntözött terület túlöntözött lenne, vagy a teljes kört öntöző szórófej által öntözött terület maradna túlságosan száraz. Olyan szórófejek egyazon zónán történő működtetése, melyek csapadékkijuttatási rátája jelentősen eltér egymástól, gyenge beöntözési egyenletességet és alacsony rendszer hatékonyságot eredményez.
Az egyenletes csapadékkijuttatási rátával rendelkező (MPR) szórófejek megfelelő alkalmazása
Az egyenletes csapadékkijuttatási rátával rendelkező szórófejek használata megkönnyíti a tervezés folyamatát, azáltal, hogy nem kell külön zónákra osztani a negyed kört, a félkört vagy a teljes kört öntöző szórófejeket. Az alábbi ábra jól mutatja, hogyan lehet a különböző szórási szögű vagy vízkijuttatású szórófejeket azonos zónára kötni, amennyiben azok csapadékkijuttatási rátája egyenletes.
A száraz folt határozza meg a rendszer egészét
Amikor olyan szórófejek működnek egyazon zónán, melyek csapadékkijuttatási rátája nem azonos, száraz foltok keletkeznek az öntözött területen, mely arra kényszeríti az üzemeltetőt, hogy megnövelje a szórófejek futási idejét. Mivel a legtöbb tulajdonos nem szeretne kihalt, száraz foltot látni a gyepén, ezért az egész területet hosszabb ideig öntözi, ezáltal biztosítva, hogy az eddig száraz foltra is megfelelő mennyiségű öntözővíz jusson.
A fenti ábrán az egyik szórófej csapadékkijuttatási rátája eltér (kisebb) a többiétől, melynek következtében száraz folt alakul ki körülötte. Az öntözött terület többi része megfelelő, a szükséges legkisebb mennyiségű öntözővizet kapja.
Annak érdekében, hogy a száraz foltra is megfelelő öntözővíz mennyiség kerüljön, a terület többi része túlöntözött lesz.
Egyenletes csapadékkijuttatási ráta elérése megfelelő fúvóka választás segítségével
Az első szórófejek, melyek területegységre vonatkoztatva egyenletes csapadékkijuttatással rendelkeztek, a fix szórásképű spray fúvókával szerelt spray szórófejek voltak. Ahogy az egyenletes csapadékkijuttatás fontossága egyre inkább előtérbe került, ez a fogalom a rotoros szórófejeknél is megjelent, a megfelelő fúvóka készletek használatával. Ezen fúvóka készletek használatával a tervező kiválaszthatja azt a fúvóka kombinációt, ami az adott szórófej kiosztásnak a leginkább megfelel, miközben biztosítja a területegységre vonatkoztatott egyenletes csapadékkijuttatást.
Az egyenletes csapadékkijuttatás elérése ugyanazt az alapelvet követi, mit amit a fix szórásképű spray fúvókával szerelt szórófejek esetében tárgyaltunk. Azonos szórási sugár mellett, a szórási szög növekedésével arányosan a fúvóka vízfogyasztásának is növekednie kell (negyed körcikket öntöző szórófejbe 3,4 l/min vízfogyasztású fúvóka, félkört öntöző szórófejbe 7,6 l/min vízfogyasztású fúvóka és így tovább).
Az oldalt található fúvókatáblázat alapján egyenletes csapadékkijuttatási ráta a táblázatban jelölt fúvókaválasztással érhető el.
Ezzel fúvókaválasztással, a ±10%-os tűrésen belül maradunk, ami az egy zónán üzemelő szórófejek (fúvókák) csapadékkijuttatási rátái közötti eltérésben megengedett.
| 9 méteres kötéstávolság, 3,4 bar üzeni nyomás | ||
| Negyed körcikk | Félkör | Teljes kör |
| #2 fúvóka | #5 fúvóka | #8 fúvóka |
| 12 méteres kötéstávolság, 3,4 bar üzemi nyomás | ||
| Negyed körcikk | Félkör | Teljes kör |
| #4 fúvóka | #7 fúvóka | #10 fúvóka |
Fúvóka választás eltérő szórási szögű szórófejekhez
A többfúvókás fúvókakészlet segítségével lehetőség van arra, hogy egymástól nagyon eltérő öntözési szögű szórófejek csapadékkijuttatási rátája is egyenletes legyen. Vegyünk egy példát teljes kört (360º) öntöző Hunter PGP szórófejekkel, 8-as fúvókával, 10,7 méter telepítési távolsággal, 3,4 bar nyomáson, 15,9 l/min vízkijuttatással. Erre a zónára még rá kellene tenni egy 270º-os szórási szögű szórófejet. Az alábbi lépéseket követve határozzuk meg, milyen fúvóka szükséges az említett szórófejbe.
Ahhoz, hogy egy szórófej csapadékkijuttatási rátája egy másikéval azonos legyen, mindenekelőtt az alábbi képlet segítségével határozzuk meg az adott szórási szöghöz szükséges vízkijuttatási értéket:
| l/minx | = | (szórási szögx / szórási szöga) x l/mina |
ahol
| l/minx | az új szórófej vízfogyasztása [l/min] |
| szórási szögx | az új szórófej szórási szöge fokokban kifejezve |
| szórási szöga | a meglévő szórófej szórási szöge fokokban kifejezve |
| l/mina | a meglévő szórófej vízfogyasztása [l/min] |
Az előző példára a számítás az alábbiak szerint néz ki:
| l/minx | = | (szórási szögx / szórási szöga) x l/mina |
| (270º/360º) x 15,9 l/min | ||
| 0,75 x 15,9 l/min | ||
| 11,9 l/min |
Most, hogy tudjuk a szükséges vízfogyasztást (11.9 l/min), a fúvókatáblázatból kiválasztjuk azt a fúvókát, amelyiknek a vízfogyasztása a legközelebb esik a kívánt értékhez. Ebben az esetben, a 7-es számú fúvóka a megfelelő, a maga 12,9 l/min vízfogyasztásával, 3,4 bar nyomás mellett. Bár ez nem egyezik meg pontosan a keresett vízfogyasztással, de így a 270º-ban öntöző szórófej 9 mm/h csapadékkijuttatással rendelkezik, szemben a teljes kört öntöző szórófej 8 mm/h csapadékkijuttatásával. Ez a csapadékkijuttatási ráta érték még a ±10%-os tűrésen belül marad.
Összefoglalás
Csapadékkijuttatási ráta
Az öntözővíz kijuttatásának sebessége, milliméter/óra mértékegységben.
Időegység alatt kijuttatott öntözővíz mennyiség, általában [mm/h] mértékegységben kifejezve.
Szórófej csapadékkijuttatási rátája
Amikor egyetlen szórófej csapadékkijuttatási rátáját adják meg, az mindig egy csoport szórófejre vonatkozik, melyek egyszerre működnek, azonos szórási sugárral rendelkeznek, azonos a kötéstávolságuk és a vízhozamuk is [l/min].
Öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátája
Egy öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátája egy adott területen lévő szórófejek csapadékkijuttatási rátájának átlaga, függetlenül ezen szórófejek szórási szögétől, kötéstávolságától, vagy vízhozamától.
A csapadékkijuttatási ráta alkalmazása a parköntözésben
Fúvóka kiválasztásnál
A szórófejek futási idejének meghatározásánál
A fúvóka vízfogyasztásának hatása a csapadékkijuttatási rátára
Egy szórófej vagy egy öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátája a szórófej vízfogyasztásának (l/min) változásával egyenes arányban változik. Amennyiben a szórófejek kötéstávolsága változatlan marad, a növekvő vízhozam (l/min), növeli a csapadékkijuttatási rátát, és fordítva, amennyiben csökken a fúvóka vízkijuttatása (l/min), csökken a csapadékkijuttatási ráta is.
A szórófejek kötési távolságának hatása a csapadékkijuttatási rátára
Egy szórófej vagy egy öntözőrendszer csapadékkijuttatási rátája fordított arányban áll a szórófejek kötési távolságával. Amennyiben a szórófej vízhozama (l/min) változatlan marad, a csökkenő kötéstávolság növeli a csapadékkijuttatási rátát, míg a szórófejek kötéstávolságának növelése csökkenti azt.
A szórási sugár csökkentésének hatása a csapadékkijuttatást rátára
A sugártörő csavar használata, vagyis a szórófej öntözési sugarának csökkentése csak abban az esetben lesz hatással a csapadékkijuttatási rátára, amennyiben az alábbiak közül valamelyik teljesül: (1) A szórófejek kötési távolsága megváltozik, (2) A fúvóka vízhozama megváltozik (ez a szórófej és a fúvóka kialakításától függ), vagy (3) Az a vízmennyiség, ami korábban az öntözendő gyepfelületre hullott, a sugár módosítása után burkolt felületre, vagy az öntözendő területen kívülre jut (járdára, kocsi beállóra…)
Egyenletes csapadékkijuttatási ráta
Annak az öntözőrendszernek vagy öntözési körnek (zónának) egyenletes a csapadékkijuttatási rátája, amelyben az összes szórófejnek azonos a csapadékkijuttatási rátája.