Design and management optimization of trickle irrigation systems using non-linear programming

A non-linear model is presented which optimizes the lay-out, as well as the design and management of trickle irrigation systems, to achieve maximum net benefit. The model consists of an objective function that maximizes profit at the farm level, subject to appropriate geometric and hydraulic constraints. It can be applied to rectangular shaped fields, with uniform or zero slope. The software used is the Gams-Minos package. The basic inputs are the crop-water-production function, the cost function and cost of system components, and design variables. The main outputs are the annual net benefit and pipe diameters and lengths. To illustrate the capability of the model, a sensitivity analysis of the annual net benefit for a citrus field is evaluated with respect to irrigated area, ground slope, micro-sprinkler discharge and shape of the field. The sensitivity analysis suggests that the greatest benefit is obtained with the smallest microsprinkler discharge, the greatest area, a square field and zero ground slope. The costs of the investment and energy are the components of the objective function that had the greatest effect in the 120 situations evaluated. (C) 1996 Academic Press Limited

Relationship between citrus productivity and indicators of uniformity in trickle irrigation system

In trickle irrigation systems, the design is based on the pre-established emission uniformity (EU) which is the combined result of the equipment characteristics and its hydraulic configuration. However, this desired value of the EU may not be confirmed by the final project (in field conditions) and neither by the yield uniformity. The hypotheses of this research were: a) the EU of a trickle irrigation system at field conditions is equal to the emission uniformity pre-established in the its design; b) EU has always the lowest value when compared with other indicators of uniformity; c) the discharge variation coefficient (VC) is not equal to production variation coefficient in the operational unit; d) the difference between the discharge variation coefficient and the productivity variation coefficient depends on the water depth applied. This study aimed to evaluate the relationship between EU used in the irrigation system design and the final yield uniformity. The uniformity indicators evaluated were: EU, distribution uniformity (UD) and the index proposed by Barragan & Wu (2005). They were compared estimating the performance of a trickle irrigation system applied in a citrus orchard with dimensions of 400m x 600m. The design of the irrigation system was optimized by a Linear Programming model. The tree rows were leveled in the larger direction and the spacing adopted in the orchard was 7m x 4m. The manifold line was always operating on a slope condition. The sensitivity analysis involved different slopes, 0, 3, 6, 9 and 12%, and different values of emission uniformity, 60, 70, 75, 80, 85, 90 and 94%. The citrus yield uniformity was evaluated by the variation coefficient. The emission uniformity (EU) after design differed from the EU pre-established, more sharply in the initial values lower than 90%. Comparing the uniformity indexes, the EU always generated lower values when compared with the UD and with the index proposed by Barragan. The emitter variation coefficient was always lower than the productivity variation coefficient. To obtain uniformity of production, it is necessary to consider the irrigation system uniformity and mainly the water depth to be applied.

Model to increase the lateral line length of drip irrigation systems

Non-pressure compensating drip hose is widely used for irrigation of vegetables and orchards. One limitation is that the lateral line length must be short to maintain uniformity due to head loss and slope. Any procedure to increase the length is appropriate because it represents low initial cost of the irrigation system. The hypothesis of this research is that it is possible to increase the lateral line length combining two points: using a larger spacing between emitters at the beginning of the lateral line and a smaller one after a certain distance; and allowing a higher pressure variation along the lateral line under an acceptable value of distribution uniformity. To evaluate this hypothesis, a nonlinear programming model (NLP) was developed. The input data are: diameter, roughness coefficient, pressure variation, emitter operational pressure, relationship between emitter discharge and pressure. The output data are: line length, discharge and length of the each section with different spacing between drippers, total discharge in the lateral line, multiple outlet adjustment coefficient, head losses, localized head loss, pressure variation, number of emitters, spacing between emitters, discharge in each emitter, and discharge per linear meter. The mathematical model developed was compared with the lateral line length obtained with the algebraic solution generated by the Darcy-Weisbach equation. The NLP model showed the best results since it generated the greater gain in the lateral line length, maintaining the uniformity and the flow variation under acceptable standards. It had also the lower flow variation, so its adoption is feasible and recommended.

Increasing the lateral line length of drip irrigation systems

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Distribuição de fósforo no bulbo molhado, aplicado via fertirrigação por gotejamento com ácido fosfórico

Foram investigados a distribuição do fósforo, o pH e a umidade do solo no bulbo molhado em um Latossolo sem vegetação, após fertirrigação com ácido fosfórico, durante 21 dias. O experimento foi instalado na UNESP/Jaboticabal - SP, em blocos casualizados, com cinco repetições. Os tratamentos foram 0; 30; 60; 90 e 120 kg ha-1 de P2O5, dividindo-se as doses em quatro aplicações semanais, via fertirrigação. Após a última aplicação, foram abertas trincheiras nos bulbos molhados e coletadas amostras de solo em quadrículas de 100 cm². O ácido fosfórico provocou aumento da acidez e elevados teores de fósforo no bulbo, principalmente até 30 cm de distância lateral e até 40 cm de profundidade, em relação ao ponto de gotejamento. O aumento da dose de ácido fosfórico (90 e 120 kg ha-1 de P2O5) provocou maiores teores de fósforo e maior acidificação do solo até 30 cm de distância lateral e até 40 cm de profundidade. A distribuição do fósforo e seu efeito no pH no volume de solo molhado não seguiram a distribuição de umidade no mesmo.

Uniformidade de distribuição do potássio e do nitrogênio em sistema de irrigação por gotejamento

O uso da fertirrigação possibilita a obtenção de bons resultados, todavia é notada a necessidade de trabalhos que venham possibilitar a adoção correta da técnica. Dessa forma ,o presente trabalho buscou comparar a uniformidade de distribuição do potássio e do nitrogênio em sistema de irrigação por gotejamento. A solução de fertilizantes foi injetada durante 25 minutos, sendo recolhidas amostras de solução em diferentes momentos, durante e após ter sido finalizada a operação de injeção, tendo sido especificado o tempo de 35 minutos após o início da operação de injeção da solução de fertilizantes, como tempo-limite para a coleta da última amostra. As amostras coletadas tiveram os teores de potássio (K+) e nitrogênio (NO3- + NH4+) determinados. Com os resultados obtidos, concluiu-se que não houve variação significativa da uniformidade de distribuição de nitrogênio e de potássio no sistema de irrigação por gotejamento; maiores tempos de funcionamento de sistemas de irrigação, quando em operação de fertirrigação, possibilitam melhores uniformidades de distribuição do fertilizante, e deve-se calcular o tempo de lavagem do sistema de irrigação, pois é uma forma de melhorar a uniformidade de distribuição do fertilizante no campo.

ADJUSTED F FACTOR FOR MULTIPLE-OUTLET PIPES.

An adjusted F factor to compute pressure head loss in pipes having multiple, equally spaced outlets is derived for any given distance from the first outlet to the beginning of the pipe. The proposed factor is dependent on the number of outlets and is expressed as a function of the J. E. Christiansen's F factor. It may be useful to irrigation engineers to estimate friction in sprinkle and trickle irrigation laterals and manifolds, as well as gated pipes.

Relação entre uniformidade da produtividade e indicadores de uniformidade da irrigação em sistema de irrigação por microaspersão em citros

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desempenho de gotejadores com uso de efluente de esgoto doméstico tratado

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Dinâmica de entupimento de gotejadores em função da aplicação de água rica em ferro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uniformidade de distribuição temporal e espacial do KCL na fertirrigação, em um sistema de irrigação por gotejamento

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fungigação por irrigação localizada e pulverização convencional, para controle do mofo cinzento (Botrytis cinerea Pers.: Fr.) em plantas de lisianthus (Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn.)

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Comparação econômica entre critérios de dimensionamento de sistemas de irrigação por microaspersão utilizando modelos de programação linear

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Modelo matemático para estimativa do tempo de fertirrigação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação técnica de tubos emissores para irrigação localizada

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA