Американское общество сельскохозяйственных инженеров (ASAE)
— это профессионально-техническая организация, имеющая сотрудников по всему миру,которые занимаются совершенствованием инженерных технологий для их применения в сфере сельского хозяйства, пищевого производства, и биологических систем. Стандарты ASAE — это консенсусные документы, разработанные и принятые Американским обществом сельскохозяйственных инженеров для целей стандартизации в сфере деятельности Общества; главным образом,сельскохозяйственное полевое оборудование, сельскохозяйственное оборудование и машины, структуры, управление почвенными и водными ресурсами, газонное и ландшафтное оборудование, инженерные вопросы лесного хозяйства, пищевой промышленности, электро-технические устройства, среда обитания животных и растений, удаление и переработка отходов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Стандарты, инженерно-техническая практика, и данные ASAE представлены в информационных целях и носят исключительно рекомендательный характер. Их использование в промышленности или торговле является абсолютно добровольным. ASAE не несет ответственности за результаты, связанные с использованием стандартов, инженерно-технической практики, и данных ASAE. Соответствие не гарантирует соответствие применимым нормам, действующим законам и нормативным актам. Ответственность за нарушение патентных прав несут потенциальные пользователи.
Настоящий стандарт может быть обозначен ANSI/ASAE. В таком случае данный стандарт является Американским национальным стандартом. Утверждение в качестве Американского национального стандарта требует прохождение проверки в Американском национальном институте стандартов (ANSI) на соответствие надлежащим процессуальным, консенсуальным нормам и другим критериям.Консенсус установлен, если с точки зрения Совета по стандартизации ANSI по основным вопросам достигнуто согласие между прямо и непосредственно заинтересованными сторонами. Согласие по основным вопросам не определяется простым большинством, но не требует единогласного мнения. Консенсус подразумевает рассмотрение всех мнений и возражений, а также использование согласованных усилий для принятия решения.
ВНИМАНИЕ! Если данный стандарт является стандартом ANSI/ASAE, настоящий Американский национальный стандарт может быть изменен или отменен в любой момент. В соответствии с процедурами Американского национального института стандартов (ANSI) необходимо периодически пересматривать, редактировать или отменять настоящий стандарт. Покупатели Американских государственных стандартов могут получить актуальную информацию о всех стандартах посредством устного телефонного или письменного запроса в Американский национальный институт стандартов (ANSI).
Авторское право принадлежит Американскому обществу сельскохозяйственных инженеров. Все права защищены.
ASAE-Американское общество сельскохозяйственных инженеров.
2950 Niles Rd., St. Joseph, MI 49085-9659, USA ph. 269-429-0300, fax 269-429-3852, hq@asae.org
ANSI/ASAE S436.1 DEC01
Утверждено МАЙ 1989г.; повторно утверждено СЕНТ 1992 г.; утверждена новая редакция ОКТ 1997 г.; повторно утверждено МАРТ 2001 г. — Американским национальным институтом стандартов
Методика проверки равномерности распределения воды круговыми и фронтальными дождевальными машинами с распыляющими форсунками или спринклерами
Совместная разработка Ирригационной Ассоциации и Комитета по спринклерному орошению ASAE ; утверждено Комитетом по стандартизации в сфере водных и почвенных ресурсов ASAE; принято ASAE в июне 1983 г.; повторно утверждено в декабре 1988 г.; утверждено в качестве Американского государственного стандарта в мае 1989 г.; выпущена новая редакция в июне 1989 г., повторно утверждено в 1989 г.; в декабре 1990 г.; в декабре 1991 г.; повторно утверждено ANSI в сентябре 1992 г.; повторно утверждено ASAE в декабре 1992 г., декабре 1993 г.; декабре 1994 г.; декабре 1995 г.; пересмотрено в июне 1996 г.; новая редакция утверждена ANSI в октябре 1997 г.; выпущена новая редакция в сентябре 1998 г.; повторно утверждено ASAE сроком на один год в январе 2001 г.; повторно утверждено ANSI в марте 2001 г.; повторно утверждено сроком на пять лет в декабре 2001 г.
1 Цель и сфера применения
1.1 Целью данного стандарта является определение метода для характеристики равномерности распределения воды, подаваемой через спринклеры, установленные на круговые и фронтальные дождевальные машины. Данная методика используется для расчета коэффициента равномерности, который необходим при конструировании системы и/или ее выборе; а также может быть использован для количественной оценки некоторых характеристик системы в условиях эксплуатации в поле. Коэффициент равномерности — это лишь один фактор в оценке производительности системы. Нормы полива, поверхностный сток,ветер, объем оросительной воды, производительность насоса, а так же общее управление системой может существенно повлиять на общую производительность ирригационных систем.
1.2 Настоящий Стандарт описывает метод измерения глубины полива в поле и расчета коэффициента равномерности из данных. Стандарт применяется для оценки распределения воды, подаваемой круговыми и фронтальными дождевальными машинами, оснащенными спринклерами или разбрызгивателями. Стандарт не может быть применен к системам с разбрызгивателями, размещенными на расстоянии менее 1,5 м над поверхностью почвы, или если струи от соседних разбрызгивателей не перекрывают друг друга.
2 Нормативные ссылки
Нижеизложенный стандарт содержит положения, которые, посредством ссылок на них в тексте данного документа, составляют положения данного Стандарта. На дату публикации, указанная редакция являлась действующей. Все стандарты подлежат пересмотру, а сторонам соглашений, основанных на данном Стандарте, следует позаботиться о применении самой последней редакции Стандарта, указанного ниже. Организации по стандартизации ведут реестры действующих на данный момент стандартов.
ASAE S526.1 DEC96, Soil and Water Engineering Terminology
(Терминология инжиниринга почвенных и водных ресурсов)
3 Определения
3.1 Эффективная длина фронтальной системы: Номинальное расстояние вдоль линии, параллельной водопроводной трубе, на орошаемом участке. Рассчитывается как расстояние между терминальными устройствами (см. пункт 3.5) на концах водопроводной трубы, плюс 75% радиуса распыления каждого терминального устройства. Если участок земли под водопроводной трубой используется для системы водоснабжения, а не производства урожая, это расстояние должно быть исключено из определения эффективной длины. В таком случае, эффективная длина — это расстояние между терминальными устройствами (спринклерами или разбрызгивателями) , расположенными на каждом конце фронтальной системы, плюс 75% радиуса распыления каждого терминального устройства, минус расстояние, используемое под систему водоснабжения. Для обозначения эффективной длины может быть использовано альтернативное определение, которое должно быть четко отражено в результатах проверки.
3.2 Эффективный радиус круговой дождевальной системы: Номинальный радиус круглого орошаемого поля. Рассчитывается как расстояние от центра круговой машины до терминального устройства (спринклера или разбрызгивателя) на водопроводной трубе, плюс 75% радиуса распыления терминального устройства. Если для обозначения эффективного радиуса используется альтернативное определение, оно должно быть четко отражено в результатах проверки.
3.3 Концевой водомет: Один или несколько спринклеров, расположенных на конце круговой или фронтальной машины для увеличения площади орошения. Концевой водомет срабатывает в определенный период времени, необходимый для охвата всего поля. Спринклеры, постоянно работающие на дальних концах машины в течение цикла орошения, не считаются концевыми водометами.
3.4 Комплект спринклеров: Набор распределяющих воду устройств, расположенных в от-верстиях водопроводной трубы на круговой или фронтальной системе. Устройства могут состоять из спринклеров, спрей-насадок, шлангов, устройств контроля давления или скорости потока, дополнительного трубопровода, предназначенного для определенной модели машины или выполнения эксплуатационных параметров.
3.5 Терминальное устройство: Спринклер или разбрызгиватель на конце движущейся части круговой дождевальной машины или на одном или обоих концах фронтальной дождевальной машины. Терминальные устройства работают постоянно и не считаются концевыми водометами.
3.6 Контрольное давление: Давление на входе, где вода подается через подводящий боковой трубопровод. Контрольное давление должно быть измерено в первом выходном отверстии ниже точки входа подводящего трубопровода.
3.7 Радиус распыления: Расстояние от центра спринклера или разбрызгивателя до самой дальней точки, где увлажнение почвы сокращается примерно до 1 мм/ч. Измерения радиуса распыления проводятся в безветренную погоду. Для этих целей радиус распыления можно рассчитать с помощью данных каталога производителя, как половина диаметра покрытия, или с помощью наблюдения за работой машины в поле.
4 Условия и оборудование для проверки
4.1 Коллекторы
4.1.1 Все коллекторы, используемые для измерения глубины полива, должны быть идентичны друг другу и иметь форму, которая не допускает проливание или выплескивание воды. Воронка коллектора должна быть симметричной и без углублений. Высота коллекторов должна быть не менее 120 мм. Диаметр входного отверстия коллектора должен быть в два раза меньше или равен высоте коллектора, но не менее 60 мм. Коллектор должен быть светлого цвета для отражения солнечной радиации и минимизации испарения.
4.1.2 Коллекторы должны быть размещены равномерно вдоль одной или двух прямых линий, перпендикулярно направлению движения машины (см. рисунок 1 и 2). Расстояние между коллекторами вдоль одной линии не должно превышать 3 м для разбрызгивателей и 5 м для спринклеров с кулачком-рефлектором. Коллекторы можно перемещать, чтобы избежать образования колесной колеи. По возможности, расстояние между коллекторами не должно быть четным, кратным или составлять долю от расстояния между разбрызгивателями или спринклерами.
4.1.3 Коллекторы должны быть размещены таким образом, чтобы препятствия, например, лиственная крона выращиваемых культур, не мешала измерению объема вносимой воды. Если препятствие выше уровня коллектора, но ниже высоты, на которой размешены форсунки, с обеих сторон рядов с коллекторами должно быть пространство без препятствий, размеры которого в два раза превышают расстояние между верхом препятствия и верхом коллектора (как показано на рис. 3). Для систем с форсунками ниже высоты лиственной кроны, с обеих сторон рядов с коллекторами должно быть пространство без препятствий, размеры которого минимум в 1,25 раза больше радиуса распыления спринклера (как показано на рис. 3).
4.1.4 Входная часть коллекторов должна быть ровной. Если скорость ветра во время проведения проверки будет превышать 2 м/с, коллекторы должны быть размещены на высоте не более 0,3 м от земли или лиственной кроны. Необходимо зафиксировать высоту размещения форсунок и коллектора. Уровень распыления форсунок должен быть минимум на 1 м выше уровня коллекторов.
4.2 Диапазон скорости ветра во время проведения проверки следует измерять с помощью крыльчатого анемометра или аналогичного устройства.
4.2.1 Направление ветра, по отношению к линии коллекторов, можно измерить с помощью флюгера, отображающего не менее 8 делений компаса.
4.2.2 Оборудование для измерения диапазона скоростей ветра должно быть размещено на высоте не менее 2 м от поверхности земли и в пределах 200 м от зоны проверки, в месте, определяющем розу ветров Рис. 2 – Расположение коллекторов для определения равномерности распределения воды для фронтальных дождевальных машин местности.
4.2.3 Анемометр должен иметь пороговую скорость ветра 0,3 м/с или менее и способен измерять фактический диапазон скорости в пределах ±10%.
4.2.4 Во время проведения проверки, скорость ветра и преобладающее направление ветра необходимо измерять и фиксировать в интервалы времени, не превышающие 15 мин.
4.2.5 Точность данной методики проверки уменьшается, если скорость ветра превышает 1 м/с. Если скорость ветра превышает 5 м/с, данная проверка может быть не достоверным средством измерения равномерности или производительности комплекта спринклеров. Любые результаты, полученные в условиях ветра ос скоростью более 5 м/с, должны быть иметь заметную маркировку «во время проведения теста, скорость ветра превышала критерии, допустимые ASAE S436».
4.3 Проверку рекомендуется проводить в часы, когда испарение минимально, например, в ночное время или в ранние утренние часы. Температура сухого термометра и параметры влажности (температура влажного термометра, относительная влажность, температура точки росы) измеряются с наветренной стороны машины и фиксируются незадолго до начала и в конце проверки. Время измерения должно быть зафиксировано.
4.3.1 Для уменьшения влияния испарения из коллекторов во время проведения проверки, необходимо измерять и фиксировать объем воды в каждом коллекторе непосредственно после орошения. Если необходим подсчет объема воды в каждом коллекторе с учетом потерь на испарение, необходимо рассчитать период времени, в течение которого каждый коллектор сохраняет воду, например, с момента, когда вода попадает в коллектор и до момента измерения объема воды в коллекторе.
4.3.2 Для корректировки собранных данных на испарение из коллекторов, для отслеживания и определения скорости испарения должны быть использованы, как минимум, три контрольных коллектора, содержащих предполагаемый уровень собранной воды и размещенных на участке проведения проверки. Контрольные коллекторы должны быть размещены таким образом, чтобы работа машины не оказывала существенного влияния на их микроклимат. Необходимо фиксировать время измерения коллекторов.
4.3.3 В качестве альтернативы для уменьшения испарения, используются замедлители испарения или коллекторы с особой конструкцией. Необходимо фиксировать методы подавления испарения.
4.4 Проверку следует проводить на участке с перепадом высот, предусмотренных техническими условиями проекта и соответствующим комплектом спринклеров. Перепады высот следует измерять инструментом с точностью в пределах 6 0.2 м на участке длиной в 50 м. К результатам проверки необходимо приложить чертеж профиля местности вдоль каждого ряда коллекторов.
5 Методика проверки
5.1 Общая характеристика
5.1.1 Перед проведением проверки необходимо убедиться, что установленный комплект спринклеров соответствует техническим условиям проекта. В случае обнаружения несоответствия, необходима корректировка до начала проверки.
5.1.2 До начала проверки следует установить необходимое контрольное давление. Для соответствия различным условиям заданное контрольное давление должно соответствовать давлению, использованному при проектировании комплекта спринклеров на машину. Контрольное давление необходимо зафиксировать и поддерживать во время проведения проверки на заданном уровне с точностью в пределах 6 5 % от заданного контрольного давления. Устройство для измерения давления должно иметь точность 6 2 % от заданного контрольного давления.
5.1.3 Машина должна двигаться с такой скоростью, чтобы средняя глубина полива составляла не менее 15 мм. Система орошения должна работать достаточное время, чтобы все коллекторы полностью попали в схему распределения воды.
5.1.4 Данные о глубине полива должны быть зафиксированы с помощью измерения объема или массы воды, собранной коллекторами. Устройство для измерения должно иметь точность в пределах 6 3 % от среднего количества собранной воды.
5.1.5 Явно ошибочные результаты наблюдений, вызванные протеканием или наклоном контейнеров, или другими объяснимыми причинами, могут быть исключены из данных для анализа распределения воды. Количество исключенных данных не должно превышать 3% от общего числа измерений глубины. Все наблюдения должны быть зафиксированы. Количество явно ошибочных наблюдений и причин их исключения должно быть зафиксировано.
5.1.6 Наблюдения вне эффективного радиуса или длины машины должны быть исключены из анализа.
5.1.7 Комплект спринклеров может быть спроектирован как с учетом работающего концевого водомета, так и без учета работы концевого водомета. При проведении проверки рабочий режим концевого водомета должен совпадать с режимом при проектировании. Количество распределяющих воду устройств должно оставаться постоянным на весь период проведения проверки. При необходимости, проверку можно также провести с концевым водометом, работающем в альтернативном режиме, для оценки распределения воды в других условиях.
5.1.8 Данный стандарт не подходит для проверки равномерности полива крыла дополива углов, когда работает только эта часть системы. Проверка может быть проведена, когда крыло дополива углов максимально расправлено и все спринклеры или разбрызгиватели работают. Однако, показатели равномерности полива, полученные при проверке максимально расправленного крыла дополива углов, не является показателем равномерности полива для всего поля. Если необходимо получить данные о равномерности полива всего поля, необходим сбор дополнительных данных или применение дополнительных оценочных факторов, или возможно использование имитационного моделирования.
5.2 Круговые машины
5.2.1 Коллекторы следует размещать вдоль радиальных линий, исходящих от центра системы. Если ряды коллекторов расположены слишком далеко друг от друга, время проведения проверки увеличивается, а климатические условия и топографические особенности могут изменится. Поэтому расстояние между концами радиальных линий не должно превышать 50 м (см. Рис. 1).
5.2.2 По согласованию с клиентом, коллекторы не требуются для 20% внутренней площади эффективного радиуса круговой машины.
5.2.3 Любые прочие условия, указанные в пунктах 4 и 5.1, должны быть соблюдены.
5.3 Фронтальные машины
5.3.1 Ряды коллекторов должны быть размещены параллельно водопроводной трубе. Ряды коллекторов должны проходить вдоль эффективной длины машины, а расстояние между рядами не должно превышать 50 м (см. Рис. 2). Максимальное расстояние в 50 м позволяет избежать неоправданно долгих проверок и минимизирует изменения климата или топографии во время проведения проверки.
5.3.2 Любые прочие условия, указанные в пунктах 4 и 5.1, должны быть соблюдены.
6 Анализ данных
6.1 Коэффициент равномерности круговых дождевальных машин будет высчитываться по измененной формуле Хеермана и Хайна:
Рассчитывается как:
(2)
6.2 Коэффициент равномерности для фронтальных машин
рассчитывается с использованием формулы Кристиансена:
Рис. 5 – Образец листа записи результатов проверки
6.3 CU H или CU C , в зависимости от ситуации, рассчитывается для каждого ряда коллекторов. Сводный коэффициент равномерности рассчитывается из объемов обоих рядов коллекторов.
6.4 Другие измерения равномерности, такие как равномерность распределения, также может быть зафиксирована наравне с показателями CU H или CU C если предоставлены уравнения для подсчета измерений.
Рис. 6 – Лист подведения итогов проверки
6.5 В случае проверки машины с концевым водометом, используйте метод, указанный в пункте 5.1 для измерения коэффициента равномерности при включенном концевом водомете, и по желанию, при выключенном. Опишите работу концевого водомета, фиксируя (см. Рис. 4) приблизительную площадь поля, которая орошается при работающей пушке и площадь поля, которая орошается, когда пушка выключена.
6.6 Необходимо подготовить график, отображающий взаимосвязь глубины собранной воды в каждом коллекторе и расстояния коллектора от центра круговой или фронтальной машины. Данные каждого ряда коллекторов должны быть отображены отдельно.
ASAE STANDARDS 2003 937
Коэффициент равномерности меньший, чем в проектной документации, может указывать на износ, поломку или неисправность распределяющих воду устройств (спринклеров, разбрызгивателей).
7.3 График глубины полива вдоль фронтальной машины может выявить эксплуатационные проблемы машины. В местах, где глубина полива больше или меньше средне арифметической глубины на 10%, необходимо проведение исследований для выявление причины отклонения.
8 Отчетность
8.1 Данные, полученные с помощью данного стандарта, необходимо зафиксировать в формах, аналогичных Формам отображения данных стандарта, показанных на Рис. 4 и 5 и Листе подведения итогов проверки на Рис. 6. Должны быть указаны специальные договоренности между клиентом и проводящим проверку. Целесообразность удаления данных из анализа должна быть указана на формах с данными. Дополнительные данные, не предусмотренные данным Стандартом, должны быть включены в результаты проверки, если эти данные помогут охарактеризовать равномерность.
