Tipp zum Bewässerungsdesign: Berechnung von Niederschlagsraten

Die Niederschlagsrate der Regner, die Sie für das Projekt ausgewählt haben, sollte berechnet werden, um erstens zu bestimmen, ob die Rate die Aufnahmefähigkeit des Bodens übersteigt (was sie nicht sollte), und zweitens, ob die Rate während annehmbarer Betriebszeiten genügend Wasser aufbringt, um die Bewässerungsanforderung zu erfüllen (was sie sollte).

Die durchschnittliche Niederschlagsrate wird in Millimeter (Zoll) pro Stunde angegeben.

Zur Berechnung der Niederschlagsraten für Regner wird eine einfache Formel verwendet, bei der die Fläche innerhalb des Regnerabstands und die auf diese Fläche aufgebrachten Kubikmeter pro Stunde (Gallonen pro Minute) verwendet werden.

Die Formel sieht folgendermaßen aus:

Die Konstante von 1.000 (96,30) wird wie folgt abgeleitet:
1 Gallone Wasser = 231 Zoll³  1 Fuß² = 144 Zoll²

(1000 mm = 1 m)

Frage:  Wenn eine Gallone Wasser auf 1 Fuß aufgebracht wurde,² wie tief wäre das Wasser in Zoll?

231 Zoll³/gal  =  1.604 Zoll tief
144 Zoll²/ft²

Einer der Multiplikatoren in der oberen Hälfte der Gleichung sind die von den Regnern aufgebrachten Gallonen pro Minute. Um dies in Gallonen pro Stunde umzurechnen, müssen wir mit 60 Minuten multiplizieren. Um dies in die Konstante einzubringen, multiplizieren wir 1.604 Zoll x 60 Min. und erhalten die 96,3 für die Formel. (In der Version der Formel mit internationalen Systemeinheiten brauchen Sie die 1000 vor der Verwendung in der Formel nicht umzurechnen, da die Multiplikatoren bereits in Kubikmeter pro Stunde angegeben sind.)

Beispiel für vier Vollkreis-Impulsregner

Schauen wir uns ein Beispiel für eine Berechnung der Niederschlagsrate für vier Vollkreis-Impulsregner an. Alle Regner haben eine Wurfweite von 12 m (40 ft) bei 3 bar (40 psi), eine Wasserabgabe von 1 m3/h (4,4 gpm) und sind im Viereckverband mit einem Abstand von 12 m (40 ft) angeordnet. 

Jeder Vollkreisregner gibt nur 1/4 seines Durchflusses in den Bereich zwischen den vier Regnern ab. Die übrigen 3/4 des Rotationsmusters jedes Regners befinden sich außerhalb des Bereichs. Bei insgesamt 1 m3/h (4,4 gpm) pro Regner werden nur 0,25 m3/h (1,1 gpm) pro Regner in den Bereich zwischen den Regnern abgegeben. Vier Regner, die jeweils 0,25 m3/h (1,1 gpm) abgeben, entsprechen zusammen einem Vollkreisregner oder 1 m3/h (4,4 gpm). Bei Vollkreisregnern können Sie für die Formel der Niederschlagsrate das Äquivalent für die Wasserabgabe eines Regners als Kubikmeter pro Stunde (Gallonen pro Minute) verwenden.

Die Formel für dieses Beispiel würde folgendermaßen aussehen:

Aus der obigen Berechnung geht hervor, dass die Regner in diesem Abstand bei erforderlichem Druck Wasser mit etwas mehr als 6,9 mm (1/4 Zoll) pro Stunde aufbringen. 

Beispiel für vier Halbkreis-Impulsregner

Sehen wir uns unter Verwendung desselben Abstands von 12 x 12 m (40 x 40 Fuß), den wir zuvor verwendet haben, dieselben Regner in einer Halbkreiskonfiguration an.

Mit den gleichen Leistungsdaten von 1 m3/h (4,4 gpm) pro Regner und allen jetzt auf Halbkreis eingestellten Regnern lautet die Formel: 

Obwohl in der Abbildung acht Regner zu sehen sind, interessieren wir uns nur für den Bereich zwischen vier benachbarten Regnern. Die 2 m3/h³wurden bestimmt, indem die Wasserabgabeanteile aller Regner, die sie jeweils in die Zone einbrachten, addiert wurden. Bei jedem Regner in der Halbkreiseinstellung wurde die eine Hälfte seines Durchflusses in das quadratische Muster verteilt, während die andere Hälfte in das benachbarte Muster ging. Die Durchflussmenge pro Regner betrug demnach 0,5 m3/h,³mit vier Regner multipliziert eine Gesamtmenge von 2 m3/h³ergab. 

Beispiel für vier Regner (Ecke)

Sprühregner haben feste Sprühbereiche und einige haben angeglichene Niederschlagsraten. Sehen wir uns mit diesen Statistiken eine Berechnung der durchschnittlichen Niederschlagsrate für vier Sprühregner in der Ecke einer Rasenfläche an:
 

Das Abstandsmuster könnte wie folgt aussehen:

Die Gesamtwassermenge, die durch diese Sprühregner mit angeglichener Niederschlagsrate auf den Bereich aufgebracht wird, beträgt:
 

Bei der Berechnung der Rate für dieses Beispiel würde die Formel lauten: 

Sie wissen jetzt, dass Sie eine Niederschlagsrate von 47 mm/h (1,75 Zoll/h) erwarten können. 

Berechnen des Regnerabstands im Dreieckverband

Im Dreieckverband angeordnete Abstände lassen sich bei der Berechnung der Niederschlagsrate ebenso einfach verarbeiten wie die im Viereck- oder Rechteckverband. Der Hauptunterschied besteht in der Berechnung der Höhe des Musters, bevor es als eine der Größenordnungen in der Formel verwendet wird.
In diesem Beispiel sind großformatige Regner in einem Dreieck-Muster im Abstand von 21 m (70 ft) gegeneinander angeordnet. Die Kubikmeter pro Sekunde (Gallonen pro Minute) aus jedem dieser Vollkreisregner beträgt 6,33 m3/h (27,9).

Das Muster würde wie folgt aussehen:

Ein gutes Beispiel für die Anwendung der Gleitmuster-Methode ist der Regnerabstand, der oft für das Außenfeld eines Baseballfeldes verwendet wird. Der Designer kann mit Abständen im Rechteckverband hinter der dritten Base beginnen und sich nach und nach, während er der Außenkurve der Sandfläche der Baselines folgt, durch die Parallelogramm-Muster bis zum Dreieck hinter der zweiten Base vorarbeiten und dann den Mustern zurück folgen, um hinter der ersten Base wieder zum rechteckigen Muster zurückzukehren. Diese gleitende Methode der Abstandsänderung der Regner würde sich bis zu den Teilkreisregnern entlang des Außenzauns fortsetzen.

Eine Größenordnung im Abstandsmuster beträgt 21 m (70 ft), der Abstand zwischen den Regnern. Die andere Größenordnung ist die Höhe des Musters, der Abstand zwischen den Regnerreihen. 

Diese Abstandshöhe wird mit 0,866 multipliziert.

In diesem Fall sieht unsere Berechnung folgendermaßen aus:
21 m x 0,866 = 18,19 m (70 ft x 0,866 = 60,62 ft)

Die Abmessungen, die in der Formal für die durchschnittliche Niederschlagsrate für diese Situation verwendet werden, sind 21 x 18,19 m (70 x 60,62 ft). 

Die einfachste Methode, die durchschnittliche Niederschlagsrate für Dreiecksmuster zu berechnen, besteht darin, sie als Parallelogramme zu behandeln und vier statt drei Regner zu verwenden. Wenn Sie das Muster als Parallelogramm näher betrachten, können Sie sehen, dass zwei der Regner einen kleineren Sprühbereich (und damit einen kleineren Teil ihres Durchflusses in der Zone) beisteuern als die beiden anderen. Die beiden anderen steuern jedoch proportional größere Durchflüsse bei, so dass der Gesamtdurchfluss dem von vier Regnern in einem rechteckigen Muster entspricht.

        
Die Formel für die durchschnittliche Niederschlagsrate dieses Beispiels würde folgendermaßen aussehen:

Nun, da Sie die Berechnung von Niederschlagsraten kennengelernt haben, können Sie einige Beispielprobleme lösen, die sich auf Punkte beziehen, die in diesem Bewässerungstipp behandelt wurden. Übungen dazu finden Sie auf Seite 47 von Rain Birds Handbuch für Bewässerungsdesign, vergleichen Sie dann Ihre Antworten mit denen im Abschnitt „Lösungen“ auf Seite 90.

Dieser Tipp ist ein Auszug aus dem Handbuch für Bewässerungsdesign