DAMLA SULAMADA DAİRESEL KESİTLİ BORULARIN FARKLI DAMLATICI ARALIĞINA GÖRE UZATMA MESAFELERİNİN BELİRLENMESİ Yüksel KARACA Yüksek Lisans Tezi Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Lokman DELİBAŞ 2008

DAMLA SULAMADA DAİRESEL KESİTLİ BORULARIN FARKLI DAMLATICI ARALIĞINA GÖRE UZATMA MESAFELERİNİN BELİRLENMESİ Yüksel KARACA Yüksek Lisans Tezi Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Lokman DELİBAŞ 2008 T.C. NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ DAMLA SULAMADA DAİRESEL KESİTLİ BORULARIN FARKLI DAMLATICI ARALIĞINA GÖRE UZATMA MESAFELERİNİN BELİRLENMESİ Yüksel KARACA TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI DANIŞMAN: Prof. Dr. Lokman DELİBAŞ TEKİRDAĞ–2008 Her hakkı saklıdır Prof. Dr. Lokman DELİBAŞ danışmanlığında, Yüksel KARACA tarafından hazırlanan bu çalışma 18/02/2008 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından, Tarımsal Yapılar ve SULAMA Anabilim Dalı’nda .Yüksek Lisans tezi olarak oybirliği ile kabul edilmiştir. Jüri Başkanı: Prof. Dr. Lokman DELİBAŞ İmza : Üye: Doç. Dr. Ahmet İSTANBULLUOĞLU İmza : Üye: Yrd. Doç. Dr. İlker ÇELEN İmza : Yukarıdaki sonucu onaylarım Prof. Dr. Orhan DAĞLIOĞLU Enstitü Müdürü ÖZET Yüksek Lisans Tezi DAMLA SULAMADA DA RESEL KES TL BORULARIN FARKLI DAMLATICI ARALI INA GÖRE UZATMA MESAFELER N N BEL RLENMES Yüksel KARACA Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı Danı man: Prof. Dr. Lokman DEL BA Bu çalı mada, ülkemizde yaygın olarak kullanılan in-line damlatıcıya sahip dairesel kesitli, damla sulama borusundaki en uygun lateral uzunluklarının belirlenmesi amacıyla, içine geçik labirent kanallı 20, 25, 33, 40 ve 50 cm damlatıcı aralıklı 15,2 mm (iç çap: 13,4 mm) dı çapa sahip damla sulama borusu incelenmi tir. Damlatıcı özellikleri saptanmı ve lateral boruda meydana gelen sürtünme kayıpları ölçülmü tür. Elde edilen basınç – debi verileri kullanılarak, hazırlanan bir bilgisayar programı yardımıyla 0,5, 1,0, 1,5 ve 2,0 bar çalı ma basınçları ile e imsiz ko ullarda, e su da ılımını (Cu) sa layan optimum lateral uzunlukları bulunmu tur. Ara tırma sonuçlarına göre, 4 L/h’ lik debiyi verecek i letme basıncı 1 bar oldu u ko ulda lateral uzunlukları; 20 cm damlatıcı aralı ında 31 m, 25 cm damlatıcı aralı ında 35 m, 33 cm damlatıcı aralı ında 42 m, 40 cm damlatıcı aralı ında 49 m ve 50 cm damlatıcı aralı ında 59 m olarak bulunmu tur. Anahtar kelimeler: n-line damlatıcı, lateral uzunlu u, damlatıcı aralı ı, e da ılımı, i letme basıncı, damla sulama. 2008, 64 sayfa su ABSTRACT MSc. Thesis Determination of The Effect of Pipe on the Optimum Lateral Length of Circular Drip Irrigation Pipes With the Type of Different Emitter Spacing Yüksel KARACA Namık Kemal University Graduate School of Natural and Applied Sciences Main Science Division of Agricultural farm Structure and Irrigation Department Supervisor : Prof. Lokman DEL BAS In this study, the optimum lateral length of drip irrigation pipe with the emitter which is widely used in our country was examined. For this aim, the diameter (outside: 15,2 mm and inside: 13,4 mm) having the same in-line type emitter with 20, 25, 33, 40 and 50 cm emitter spacing were used, the technical properties of the emitter were determined and the frictional loss in this lateral was calculated from measured head loss and flow rate. The experimental pressure-flow rate and frictional loss equations were used to calculate the optimum lateral lengths to provide uniformity (namely, Christiansen uniformity constant) at 0,5, 1,0, 1,5 and 2,0 bar operating pressures under flat (non-sloppy) line condition using a computer program, which were made specially for this purpose . The variations of optimum lateral lengths with the diameter of pipes under various operating conditions were determined as a percentage. As a result, it was concluded that the optimum lengths of lateral were found to be 31 m for 20 cm dripper spacing, 35 m for 25 cm dripper spacing, 42 cm for 33 cm dripper spacing, 49 m for 40 cm dripper spacing and 59 m for 50 cm dripper spacing. Keywords: In-line emitter, lateral length, emitter spacing, Christiansen uniformity constant, operating pressures, drip irrigation. 2008, 64 pages i TE EKKÜRLER Tez konumun saptayarak, her a amada tüm bilgi ve olanakları sa layan, Sayın hocam Prof. Dr. Lokman DEL BA ’a, verilerin de erlendirip düzenlenmesinde ve her türlü yardımlarından dolayı Sayın Ara . Gör. Hakan OKURSOY a abeyime, tez a amasında her türlü destekte bulunan de erli arkada larım, Serkan KAVALCIO LU, Ufuk ÇOBAN, Suat ÇATAK, Fatih TEZCANLI ve Elif ÇINAR’a ve beni bu günlere getiren ve her zaman yanımda olan A LEM’ e, sonsuz te ekkür eder saygılarımı ve ükranlarımı sunarım. Yüksel KARACA ii Ç NDEK LER Sayfa No ÖZET i ABSTRACT ii TE EKKÜRLER iii Ç NDEK LER iv S MGELER D Z N vi EK LLER D Z N viii Ç ZELGELER D Z N ix 1. G R 1 2. Kuramsal Temeller ve Kaynak Ara tırması 4 2.1. Damla sulama yöntemi 5 2.1.1. Damla sulama sisteminin unsurları 5 2.1.2. Pompa birimi 5 2.1.3. Kontrol birimi 5 2.1.4. Ana boru hattı 6 2.1.5. Manifold boru hattı 6 2.1.6. Lateral boru hattı 6 2.1.7. Damlatıcılar 6 2.1.8. Damlatıcılarda debi-basınç ili kisi 8 2.1.9. Damlama yeknesaklı ı 11 2.1.10. Christiansen yeknesaklık katsayısı 12 2.1.11. statistiksel yeknesaklık 14 2.1.12. Yapım farklılı ı katsayısı 15 2.1.13. Yük kayıplarının saptanması 18 2.1.14. Sulama yeknesaklı ının de erlendirilmesi 24 2.1.15. E su da ılım etkenleri 25 2.1.16. Optimum lateral uzunlu unun belirlenmesi 26 3. MATERYAL VE YÖNTEM 27 3.1. Materyal 27 3.1.1. Ara tırma yeri 27 3.1.2. Su kayna ı 27 3.1.3. Hidrofor ve Pompa 27 3.1.4. Test Düzene i 29 iii 3.1.5. Denetim Birimi 30 3.1.6. Damlatıcılar 31 3.1.7. Borular 31 3.2. Yöntem 32 3.2.1. Damlatıcı basınç – debi ili kisinin belirlenmesi 33 3.2.2. Yük kayıplarının laboratuar denemeleri ile ölçülmesi 34 3.2.3. Optimum lateral uzunlu unun belirlenmesi 35 4. BULGULAR VE TARTI MA 36 4.1. Damlatıcı özelliklerinin belirlenmesi 36 4.2. Damlatıcılarda debi – basınç ili kileri 37 4.3. Yapım farklılı ı katsayısı 39 4.4. Damlatıcıların sulama yeknesaklı ının de erlendirilmesi 40 4.4.1. statistiksel yeknesaklık 40 4.4.2. Damlama yeknesaklı ı 41 4.4.3. Christiansen yeknesaklık katsayısı 42 4.5. Yapım faklılı ı katsayısı ile sulama yeknesaklı ı arasındaki ili ki 43 4.6. Yapım farklılı ı katsayısı ile Christiansen yeknesaklık katsayısı arasındaki ili ki 44 4.7. Damla sulama lateralinde sürtünme kayıplarına ili kin bulgular ve tartı ma 46 4.8. Optimum Lateral Uzunlu unun Belirlenmesi 51 5. SONUÇ ve ÖNER LER 55 6. KAYNAKLAR 57 ÖZGEÇM 64 iv S MGELER D Z N % : Yüzde atm : Atmosfer basıncı bar : letme basıncı cm : Santimetre C : Hazen – Williams pürüzlülük katsayısı Cu : Christiansen e da ılım katsayısı (%) Cv : Yapım farklılık katsayısı (%) D : Boru iç çapı (m) e : Bitki ba ına damlatıcı sayısı 1 Eu : Tarla testine dayalı damlama yeknesaklı ı (%) Eu : Sistem damlama yeknesaklı ı (%) Eua : Mutlak üniformite (%) f : Darcy – Weisbach sürtünme faktörü g : Yerçekimi ivmesi (m/s2) h : Damlatıcı basıncı (m.s.s.) hf : Yan boru toplam yük kayıpları hg : Yan boru uçları arasındaki yükseklik farkı ho : Ortalama damlatıcı basıncı (damlatıcı i letme basıncı, m) K : Lateralde olu an akı rejimine ve iç çapa ba lı bir katsayı k : Damlatıcı boyutlarını karakterize eden katsayı L : Litre L : Boru uzunlu u (m) m,n : Lateraldeki akı rejimine ba lı katsayılar m : Metre mm : Milimetre n : Damlatıcı sayısı (adet) Q : Toplam damlatıcı debisi (L/h) qaı : Tüm damlatıcı debilerinin ortalaması (L/h) q : Damlatıcı debisi (L/h) ∆q 0 : Her bir damlatıcı ya da lateral giri debisinin ortalamadan olan mutlak sapmaların ortalaması q0 : Ortalama damlatıcı ya da lateral giri debisi (L/h) v ν : Suyun kinematik viskozitesi (m2/s) qmax : Maksimum damlatıcı debisi (L/h) qmin : Minimum damlatıcı debisi (L/h) qn1 : Damlatıcılardan en dü ük debili 1/4'ünün ortalaması (L/h) qort : Damlatıcıların ortalama debisi (L/h) qvar : Damlatıcı debi de i imi (%) qx : Damlatıcı debilerinin en yüksek 1/8’inin ortalaması (L/h) r : Korelasyon katsayısı Re : Reynolds sayısı S : Damlatıcı debilerindeki standart sapma Us : statistiksel yeknesaklık (%) V : Boru içindeki suyun ortalama hızı (m/s) Vq : Damlatıcı debilerindeki toplam de i im x : Damlatıcının akı rejimini karakterize eden bir katsayı (damlatıcı akı rejimi katsayısı) xi : Bir damlatıcı debisi (L/h) hf : Damlatıcılar arasında kalan lateral bölümündeki sürtünme kaybı (m.s.s.) L : Damlatıcı aralı ı (m) Vq Q : Damlatıcı debilerindeki toplam de i im : L lateral bölümündeki debi (m3/s) vi EK LLER D Z N Sayfa No 5 ekil 2.1. Damla sulama sisteminin unsurları ekil 2.2. Çe itli akı rejimlerine sahip damlatıcıların basınç-debi de i imi arasındaki ili ki 9 ekil 3.1. Ara tırmada kullanılan su deposu 28 ekil 3.2. Pompanın genel görünü ü 28 ekil 3.3. Test düzene inin genel görünümü 29 ekil 3.4. Hidroforun ana kumanda gövdesi 30 ekil 3.5. Denemede kullanılan manometre 30 ekil 3.6. Labirent kanallı damlatıcının kesiti 31 ekil 3.7. Deneme düzene i ( ematik olarak) 32 ekil 3.8. Denemede kullanılan plastik beher 33 ekil 3.9. Denemede kullanılan cam mezür 34 ekil 3.10. Denemeye alınan laterallerin yük kayıplarının ölçülmesinde kullanılan deneme düzeni 34 ekil 3.11. Hazırlanan bilgisayar programı akı eması 35 ekil 4.1. Damlatıcının basınç ile debi arasındaki korelasyon katsayısı ve analizi 37 ekil 4.2. 4 L/h’ lik debiye sahip damlatıcının basınç – debi e rileri 39 ekil 4.3. Damlatıcının basınç-yapım farklılı ı katsayısı e rileri 40 ekil 4.4. Damlatıcının çalı ma basıncı – Us e risi 41 ekil 4.5. Damlatıcının çalı ma basıncı – Eu e risi 42 ekil 4.6. Damlatıcının çalı ma basıncı – Cu e risi 43 ekil 4.7. Damlatıcının damlama yeknesaklı ı ve e da ılım katsayısı ili kisi 44 ekil 4.8. Damlatıcının yapım farklılı ı ile Christiansen yeknesaklık arasındaki ili ki 45 ekil 4.9. Lateraldeki de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen Darcy – Weisbach 48 sürtünme faktörü – Reynolds sayısı ili kisi ekil 4.10. Lateraldeki de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen Hazen – Williams pürüzlülük katsayısının ortalama akı hızına göre de i imi 50 ekil 4.11. Bilgisayar programında verilerin giri i 51 ekil 4.12. Bilgisayar programındaki sonuçlar 52 ekil 4.14.Damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında Christiansen yeknesaklık katsayısının (Cu lateral uzunlukları arasındaki ili ki 97.5 ) sa layan 54 vii Ç ZELGELER D Z N Sayfa No Çizelge 2.1. Üniformite sınıflarının de erlendirilmesi 12 Çizelge 2.2. Yapım farklılık katsayısının önerilen sınırları 17 o Çizelge 2.3. 20 C sıcaklıkla ili ki olarak de i ik debi üsleriyle, tipik uzun düz akı yollu damlatıcılar için debi düzeltme katsayıları 19 Çizelge 2.4. Reynolds Sayısı ile akı rejimleri arasındaki 21 Çizelge 3.1. Kullanılan suya ait özellikler 28 Çizelge 4.1. Deneme sonucunda elde edilen damlatıcının özellikleri 36 Çizelge 4.2.Damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında ortalama debi de erleri 38 Çizelge 4.3. Damlatıcının yapım farklılıkları (%) ve sınıflandırılması 39 Çizelge 4.4. Damlatıcının istatistiksel yeknesaklık (Us) de erleri (%) ve sınıflandırılması 41 Çizelge 4.5. Damlatıcının damlama türde li i de erleri (%) ve sınıflandırılması 42 Çizelge 4.6. Damlatıcının damlama türde li i de erleri (%) ve sınıflandırılması 43 Çizelge 4.7. Damlatıcının yapım farklılı ı katsayısı ile damlama türde li i 44 de erleri (%) Çizelge 4.8. Damlatıcının yapım farklılı ı katsayısı ile Christiansen 45 yeknesaklık katsayısı de erleri, (Cu, %) Çizelge 4.9. Lateraldeki de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen f-Re ili kileri ve ili kilerin korelasyon katsayıları (r) 46 Çizelge 4.10. Denemeye alınan damla sulama borularının sürtünme kayıp e itlikleri 47 Çizelge 4.11. De i ik damlatıcı aralı ında belirlenen sürtünme kayıp (hf) ve Hazen – Williams Pürüzlülük katsayısı (C) e itlikleri 49 Çizelge 4.12. Denemeye alınan damla sulama laterallerinde belirlenen Hazen – Williams pürüzlülük katsayısının (C) ortalama akı hızına göre (V) göre de i im de erleri 50 Çizelge 4.13. Damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu lateral uzunlukları 97.5 ) sa layan 53 viii 1. G R Damla sulama, arındırılmı suyun ve gübrenin damlatıcılar aracılı ıyla çok küçük fakat sürekli bir akı veya damlalar halinde toprak yüzeyine veya içerisine (bitki kök bölgesine) verildi i yöntemdir (Kanber 1999). Bu yöntem, sulama suyunun yüksek bir randıman uygulanarak büyük oranda su ekonomisi sa lanması, toprak neminin istenilen düzeyde tutulabilmesi ve bitki besin maddelerinin su ile birlikte verilmesine olanak sa laması nedeniyle her geçen gün artan bir kullanım alanı bulmaktadır (Tüzel 1993). Damla sulama yöntemi; yüksek sulama randımanı, su da ıtımı için dü ük basınç gereksinimi, düz olmayan alanlarda tesviye çalı maları gerekmeksizin su uygulaması, toprak suyundaki tuz kontrolü ve yüksek sulama frekansı devreleri yoluyla sürekli su verme olana ı gibi avantajları sayesinde; bitkilerin üst aksamlarının ıslatılması engellenir, hava nemi sulamadan dolayı çok fazla etkilenmez, bitki alanları arasında kalan toprak yüzeyi kuru kalır. Bu nedenle; toprakta kaymak tabakası olu umu önlenir ve buharla ma yoluyla olu an su kayıpları azalır, otomatik kontrol olana ı do ar, dü ük düzeyde i çilik gerektirir ve i letme masrafları dü ük düzeydedir. Ancak, avantajlarının yanında bazı dezavantajları da bulunmaktadır; katı kirleticiler için süzme i lemi zorunludur, özel çözülmü kimyasal kirleticiler için kimyasal su arıtma gereklidir, topraktaki suyun yatay hareket kapasitesi gereklidir, damlatıcıların olu turdu u boru a ı makineli veya hasat çalı malarını engelleyebilir ve ilk yatırım masrafı yüksektir ( ener ve ark. 1995). Damla sulama yönteminde, di er sulama yöntemlerine oranla, sulama suyu zamanında, daha denetimli ve düzgün bir da ılımla verilebilmektedir. Bu i lerin yerine getirilebilmesi, sistemin kar ıla ılan ko ullara uygun olarak tasarlanıp i letilmesine ba lıdır. Bu durum, di er sistem unsurları yanında, özellikle yan boruların damlatıcı özelliklerinin de dikkate alınmasıyla istenilen düzeyde e bir su da ılımını verecek biçimde boyutlandırılmasıyla gerçekle ir. Ancak, bu yöntemde de tam anlamıyla e bir su da ılımının sa lanması henüz olası de ildir. Bunun ba lıca nedeni, damlatıcılara su ileten yan borularda olu an yük kayıpları ve sulama alanının e ime ba lı olarak, yan borular boyunca damlatıcı basınç verdisinin de i mesidir (Korukçu ve Yıldırım 1984). deal bir damla sulama, bütün damlatıcılardan e it miktarda su çıkı ının sa lanmasıyla mümkün olmaktadır. Böylece, sulama periyodu boyunca her bitkiye mümkün oldu unca e it miktarda suyun ula ması sa lanmaktadır. Damla sulamada e su da ılımının yüksek olması, kök bölgesinden derine sızacak su miktarını da azaltmakta ve bitkinin 1 gereksinim duydu u miktardaki suyun kök bölgesine verilmesini sa lamaktadır. E su da ılımının dü ük olması durumunda ise aynı alanı sulamak için daha fazla sulama suyu gerekmektedir. Ayrıca her bitkiye dü en su miktarı farklı olaca ından, verimde de farklılıklar ortaya çıkacaktır. Uygun ekilde projelendirilen bir damla sulama sistemi sayesinde, lateraller suyun e it da ılımını gerçekle tirmekte ve bu da di er sulama yöntemlerine göre önemli avantajlar sa lamaktadır. Damla sulama sisteminde, lateral iç çapı, lateral iç yüzeylerinin pürüzlülü ü, damlatıcıların lateral içinde kalan kısımlarının kesit daralmasına etkisi, akı kesit alanının lateral boyunca aynı olmaması, lateral e imi gibi nedenlere ba lı olarak olu an sürtünme kayıpları, lateral boyunca basıncın, dolayısıyla damlatıcı debilerinin de i mesine neden olmaktadır. Bu nedenle hat boyunca e bir su da ılımı sa lanamamaktadır (Demir 1991, Korukçu 1980, Tüzel 1993). Damla sulama sisteminin etkin bir ekilde kullanılması ancak sistemin do ru olarak planlanmasıyla gerçekle tirilebilir. Sisteminin randımanlı çalı masında önemli etkiye sahip olan damlatıcılar, sistemin en önemli unsurlarıdır. Çünkü damla sulama sistemlerinde sulama randımanı damlatıcılardan çıkan debinin e de li ine ba lıdır. deal olarak, bir sistemde bulunan tüm damlatıcılar e it miktarda su da ıtmalıdırlar (Özekici ve Bozkurt 1996). Damlatıcı debilerinin de i imi birçok etmenden kaynaklanmaktadır. Hidrolik de i im ile damlatıcı performansının de i imi temel etmenlerden ikisidir. Hidrolik de i im, yan ana boru ve lateral hatlarındaki arazi e imi, boru çapı ve uzunlu a ba lı olarak damlatıcıların de i ik basınçlar altında çalı ması sonucu ortaya çıkar. Damlatıcı performansının de i imi, damlatıcılar arasındaki yapımcı farklılıkları, damlatıcılardaki tıkanıklılık, su sıcaklı ındaki de i meler ve damlatıcıların yıpranmaları sonucudur. Bu nedenle, damla sulama sistemlerinden de sistem performansının en önemli göstergesi olan sulama yeknesaklı ının belirlenmesinde anılan, her iki de i imin de bilinmesi gerekmektedir (Tüzel 1993). Sistem performansı üzerine önemli etkiye sahip olan damlatıcı yapım farklılıkları, özünde e it debilere sahip olması gereken damlatıcılar arasındaki debi farklılıklarının görülmesine yol açan önemli bir etmendir (Özekici ve Bozkurt 1996). Damlatıcı akı de i imine neden olan etmenlerden yapım farklılıkları dı ındaki di er faktörler uygulayıcılar tarafından alınacak bazı önlemlerle kontrol altına alınabilir. Buna kar ın, damlatıcı yapım farklılıkları ise damlatıcının üretimi sırasında meydana gelen yapım hataları olup, bunun kontrolü veya düzeltilme olana ı bulunmamaktadır. Bu nedenle, uygulayıcılar kullanacakları damlatıcıların yapım farklılıklarını dikkate alarak projeleme 2 yapmalıdırlar. Yapım farklılıkları dikkate alınmadan projelenen sistemlerde tüm etkenler optimum düzeyde sa lansa bile, sistemin su da ılım türde li i dü ük de erlerle sonuçlanabilir. Buna ba lı olarak da arazideki bazı bitkilere gere inden az, bazılarına ise gere inden çok su uygulanmı olur (Bozkurt 1996). Bu çalı mada, çiftçiler tarafından yaygın olarak kullanılmakta olan yerli yapım hat içi (in–line) damlatıcılarda, üretimden kaynaklanan yapım farklılıklarının, damlatıcıların sulama performanslarına olan etkileri ara tırılmı , dairesel kesitli sulama borularının farklı damlatıcı aralıklarına göre uzatma mesafelerinin belirlenmesi amaçlanmı tır. 3 2. Kuramsal Temeller ve Kaynak Ara tırması 2.1. Damla sulama yöntemi Damla sulama yönteminde temel ilke, sık aralıkla ve her defasında az miktarda sulama suyu uygulamaktır. Yüksek toprak nemi düzeyinde sulamaya ba lanır. Böylece, yeti tirilen bitkide, topraktaki nem eksikli inden kaynaklanan bir gerilim yaratılmaz. Yalnızca, yeterli düzeyde bitki köklerinin geli mesini sa layacak ortama su verilir. Bu yöntemde genellikle, bitkinin günlük ya da birkaç günlük su gereksinimi kar ılanır. Kaynaktan alınan sulama suyu, bir kontrol biriminde, kum, sediment, yüzücü cisimler ve çok küçük parçacıklardan arındırılır. Gerekti inde bitki besin elementleri sulama suyuna karı tırılır. Ayrıca, sistem debisi ve sistem basıncı denetlenir. Sulama suyu, basınçlı boru a ıyla bitki yakınına yerle tirilen damlatıcılara kadar iletilir. Dü ük basınç altında ve dü ük debide damlalar biçiminde toprak yüzeyine verilen su, buradan infiltrasyonla toprak içerisine girer, yerçekimi ve kapilar kuvvetlerin etkisi ile da ılır ve bitki kılcal köklerinin geli ti i toprak hacmi ıslatılır. Genellikle, bitki sıraları boyunca ıslak erit elde edilir ve sıralar arasında ıslatılmayan kuru alan kalır. yi bir tasarım ve uygulama ile derine sızma ya da yüzey akı ı söz konusu olmaz. Böylece, mevcut su kayna ından etkin biçimde yararlanılır (Yıldırım 1996). Tipik bir damla sulama sistemini olu turan temel unsurlar, bitkiden su kayna ına do ru, sırasıyla, damlatıcılar, lateral boru hatları, manifold boru hatları, ana boru hattı, kontrol birimi ve pompa birimidir. Kontrol birimi, pompadan ana boru hattına do ru olmak üzere, sırasıyla, hidrosiklon (kum ayıracı), kum–çakıl filtre tankı, gübre tankı, elek filtre ve basınç düzenleyiciden (basınç regülatörü) olu ur. Ayrıca, çekvalf, vana, manometre, su sayacı, gübre enjeksiyon pompası gibi özel parçalar ve bu elemanları birbirine ba layan, nipel, T, dirsek gibi ba lantı elemanları bulunur. Damla sulama yönteminde, akarsu, keson ya da derin kuyu gibi her türlü su kayna ından yararlanılabilir. Sulama suyu bazen gölet, bent, havuz gibi su depolama yapılarından, alan içerisindeki sulama kanalları ya da basınçlı boru hatlarından (örne in basınçlı su da ıtım a ı üzerinde bulunan ve o i letme için ayrılmı olan hidrattan) alınabilir. Ancak, suyun fazla miktarda sediment, yüzücü cisim gibi organik ve inorganik madde içermemesi gerekir. Sediment sorununa, akarsularda ve özellikle ilkbahar aylarında rastlanabilir. 4 2.1.1. Damla sulama sisteminin unsurları Bir damla sulama sistemi sırasıyla, su kayna ı, pompa birimi, kontrol birimi, ana boru hattı, manifold boru hatları, lateral boru hatları ve damlatıcılardan olu ur ( ekil 2.1). Damla sulama yönteminde her türlü su kayna ından yararlanılabilir. Ancak suyun fazla miktarda kum, sediment ve yüzücü cisim içermemesi gerekir. Ayrıca, fazla miktarda kalsiyum ve magnezyum bile ikleri ile demir bile ikleri içeren sular da damla sulama yöntemi için uygun de ildir (Yıldırım 1996). 2.1.2. Pompa birimi Su kayna ının yeteri kadar yüksekte olmadı ı ko ullarda, gerekli i letme basıncı pompa birimi ile sa lanır. Su kayna ının tipine ba lı olarak santrifüj, derin kuyu ya da dalgıç tipi pompalardan biri kullanılabilir. Pompanın elektrik motoru ile çalı tırılması tercih edilir. 2.1.3. Kontrol birimi Damla sulamada, suyun çok iyi süzüldükten sonra sisteme verilmesi gerekir. Aksi durumda damlatıcıların tıkanması sorunuyla kar ıla ılır. Bunun sonucunda, damlatıcıların üniform bir ekilde çalı ması imkansız hale gelir. Kontrol biriminde; hidrosiklon, kum–çakıl filtre tankı, gübre tankı, elek filtre, basınç regülatörü, su ölçüm araçları, manometreler ve vanalar bulunur. Üç yollu manometre Elek filtre Su kayna ı Pompa Hidrosiklon Kum çakıl filtre tankı Gübre tankı Basınç düzenleyici Ana boru hattı Manifold boru hattı Lateral boru hattı Damlatıcılar ekil 2.1. Damla sulama sisteminin unsurları 5 2.1.4. Ana boru hattı Suyu, kontrol biriminden manifold boru hatlarına iletir. Ana boru hattı tek hat olabildi i gibi, kollara da ayrılabilir (dallı ana boru hattı). Genellikle gömülüdür ve 6 atm i letme basınçlı sert PVC borulardan olu turulur. 2.1.5. Manifold boru hattı Bir i letme biriminde belirli sayıdaki lateral boruya, aynı anda su veren boru hattına manifold denir. Damla sulama sistemlerinde, her i letme birimine genellikle bir manifold boru hattı hizmet eder. Bu boru hatları, toprak yüzeyine serilebildi i gibi toprak altına da dö enebilir (Yıldırım 1996). 2.1.6. Lateral boru hattı Bitki sıraları boyunca dö enen ve üzerinde damlatıcılar bulunan boru hatlarıdır. Ço unlukla toprak yüzeyine serilirler ya da özellikle ba larda oldu u gibi, bitki sıraları boyunca tesis edilen direkler üzerindeki en alt tele ba lanırlar. Lateral boru hatları, genellikle, 4 atm i letme basınçlı, güne in ultraviyole ı ınlarına dayanıklı esnek (yumu ak) PE borulardan olu turulur. Boru dı çapları, 12–32 mm arasında de i ebilir. Çok yaygın kullanılanları 16 mm ve 20 mm dı çaplı borulardır. Lateral boru hatlarının ba langıcında T, dirsek ve nipel, sonunda ise kör tapa gibi sert PE’den yapılmı ba lantı elemanları kullanılır. Bu ba lantı elemanları, boru içerisine geçen yivli tipte olabildi i gibi, boruyu dı tan sıkarak ba layan kilit ya da kaplin tipte de olabilir. Lateral boru hatlarının periyodik olarak yıkanmasına olanak sa laması açısından, hat sonlarına yerle tirilen kör tapaların kolaylıkla sökülüp takılabilen özellikte olması istenir. Kör tapanın en basit biçimi, lateral boruyu bükerek ba lamaktır. Lateral boru hatlarında kullanılmak üzere üretilen borular genellikle 16 mm ve 20 mm dı çapa sahip borulardır. 2.1.7. Damlatıcılar Damla sulama sistemlerinin en önemli unsuru olan damlatıcılar, da ıtım sistemlerinde belirli bir basınç altında bulunan suyun toprak yüzeyine, atmosfer basıncına e it bir basınçla akı ını sa layan araçlardır. Lateral boru hattı üzerine yerle tirilerek, suyu lateral boru hattından toprak yüzeyine verirler. Damlatıcılar, damla sulama sisteminin etkinli inin belirlenmesi ve sistemde çok sayıda yer alması (ço unlukla 200 – 2000 adet/da) nedeniyle sistem maliyetinde oldukça yüksek paya sahip oldu undan, sistemin dikkatle seçilmesi 6 gereken unsurudur. Damlatıcılarda aranan en önemli özellikler unlardır (Howell ve Hiller 1974); 1. Küçük basınç farklılıklarında, önemli düzeyde de i meyen sabit ve dü ük bir debiye sahip olmalı, 2. Tıkanmaların azaltılması bakımından, akı yolu kesit alanı nispeten büyük olmalı, 3. Ucuz ve sa lam olmalıdır. Olanaklar ölçüsünde kesit alanı büyük olan, labirent ya da zigzag biçimindeki, uzun akı yollu damlatıcılar tercih edilmeli ve bu damlatıcılar zorunlu olmadıkça, en az 1 bar i letme basıncında çalı tırılmalıdırlar. Bu ko ullarda, akı yolu boyunca yüksek akı hızı elde edilmekte ve böylelikle akı rejimi laminardan çok kısmi türbülanslı ya da tam türbülanslı akım olmakta, bunların sonucunda da özellikle kimyasal madde birikimi veya organik materyal olu umunun neden oldu u tıkanma sorunu azalmakta; öte yandan akı yolu boyunca suyun basıncı kırıldı ı için damla damla toprak yüzeyine verilmesi sa lanarak, yüzey akı ı ve erozyon sorunu ortadan kaldırılmaktadır (Yıldırım 1996). Damlatıcıların seçiminde, ASAE (2002)’de belirtildi i gibi yapımcı farklılı ının ifadesinde kullanılan varyasyon katsayısı (Cv) en dü ük olan damlatıcı tercih edilmelidir. Böylece damlatıcıların yapımından kaynaklanan kötü e su da ılımı minimum düzeye indirilebilecektir. Damlatıcılar, içindeki akı yolu boyunca ilerleyen suyun enerjisini sürtünme ile kırarak suyun damlalar halinde çok küçük debilerle topra a infiltre olmasını sa layan araçlardır. Damlatıcılar kullanı larına göre iki gruba ayrılır (Keller ve Karmeli 1975; Dasberg ve Bresler 1985); 1 – Boruya içten geçik (in–line) damlatıcılar, 2 – Boruya üsten geçik (on–line) damlatıcılardır. Laterale boyuna geçik (in–line) damlatıcılar, ço unlukla üretim sırasında lateral içine sabit olacak biçimde yerle tirilir. Lateral üzerine geçik (on–line) damlatıcılarda ise boru, belirlenen damlatıcı aralı ında, özel araçla delinir ve damlatıcı giri kısmı delik üzerine yerle tirilerek, bu kısım boru çeperine geçinceye kadar bastırılır. n–line damlatıcılar, son yıllarda en yaygın biçimde kullanılan damlatıcı çe ididir. n–line damlatıcılarda suyun bir kısmı, damlatıcının içinden geçerek topra a ula maktadır. n–line damlatıcılar; çiçek, sebze, meyve bahçeleri, sera ve ba sulamaları için idealdir. 7 Lateral üzerine geçik damlatıcılar ise, damlatıcı giri i lateral içinde, gövde ise borunun dı ındadır. Bu tip damlatıcılar orifis giri li ve genellikle kısa akı yolludur. Suyun enerjisi, giri teki orifis ve akı yolu boyunca kırılmaktadır. 2.1.8. Damlatıcılarda debi–basınç ili kisi Howell ve ark. (1983), damlatıcı debilerinin çalı ma basıncının bir fonksiyonu oldu unu ve damlatıcı özelliklerinin (damlatıcı parametreleri, yapım farklılı ı vb.) deneysel çalı malarla en iyi ekilde ortaya konulabilece ini belirtmi lerdir. Genel olarak damlatıcıların giri basıncı ile damlatıcı debisi arasındaki ili ki; q = k ⋅ hx (1) e itli i ile ifade edilir (Howell ve Hiller 1974). E itlikte; q = Damlatıcı debisi (L/h), k = Damlatıcı boyutlarını karakterize eden katsayı, h = Damlatıcı basıncı (m.s.s.), x = Damlatıcının akı rejimini karakterize eden bir katsayı (damlatıcı akı rejimi katsayısı)’dır. Belirtilen, k ve x katsayıları, iki tarafı logaritmik bir ka ıt üzerinde q ve h de erlerinin kar ılıklı olarak i aretlenmesi ile belirlenebilir. Elde edilen do runun e imi x de erini, do runun birim (h) de erine (h=1) kar ılık dü ey ekseni kesti i nokta k de erini verir (Ya ar ve Anaç 1989). Kapda lı ve ark.(1997) k ve x katsayılarının bulunmasına ili kin olarak benzer bir yol izleyerek a a ıdaki hesaplama yöntemini saptamı lardır. h1 ve h2 basınçlarında elde edilen debiler sırasıyla q1 ve q2 olacaktır. Bu durumda e itlik 1’e göre; q 1 = k ⋅ h 1x (2) q 2 = k ⋅ h 2x (3) ve yazılabilir. E itliklerde, iki tarafın logaritması alınarak e itlikler tekrar yazılırsa E itlik 4 ve E itlik 5 elde edilir. log q 1 = log k + x ⋅ log h 1 (4) log q 2 = log k + x ⋅ log h 2 (5) 8 Her iki denklem birbirinden çıkarılarak elde edilen sonuç x’e göre çözülürse u e itlik bulunur; x= log q 1 − log q 2 log h 1 − log h 2 (6) Burada x de eri, damlatıcılara ba lı olarak 0 ile 1 arasında de i ebilir ve x katsayısının de eri, su uygulama yeknesaklı ında büyük rol oynadı ı için önemlidir. Bu de er ne kadar küçük ise basınç düzenleme özelli i de o derece yüksektir. Örne in tam basınç düzenleyicili bir damlatıcıda x sıfıra e ittir ve debi i letme basıncındaki de i imlere kar ın, sabittir. Bu durumda teorik olarak sistem üniformitesi mükemmel düzeyde olacaktır. ayet damlatıcılarda basınç düzenleme özelli i yoksa x de eri akı cinsine ve damlatıcının yapısına ba lı olarak de i ik de erler alabilir (Baswell 1985). Farklı akı taki damlatıcılarda debi– basınç ili kileri Keller ve Karmeli (1975) ile Bralts (1986) tarafından ekil 2.2’deki gibi verilmi tir. Karmeli (1977), Zur ve Tal (1981), Von Bernuth ve Solomon (1986), Bralts ve ark. (1987), Warrick ve Yitayew (1988 ), x de erinin laminar akı rejimli damlatıcılarda 0,5 – 1,0 arasında, tam türbülans rejimli damlatıcılarda 0,5 ve damlatıcı akı kesit alanının basınca göre de i ti i yani basınç düzenleyicili damlatıcılarda, basınç düzenleme durumuna göre 0,0 – 0,5 arasında oldu unu belirtmi lerdir (Tüzel 1990). 30 Laminar x=1,0 x=0,8 Debideki de i im (%) 20 10 Türbülans x=0,5 Basıncın Tümüyle dengelenmesi x = 0,0 0 -10 -20 -30 x=0,5 x=0,8 x=1,0 -20 -10 0 10 20 30 Basınçtaki de i im (%) ekil 2.2. Çe itli akı rejimlerine sahip damlatıcıların basınç–debi de i im arasındaki ili ki 9 Korukçu ve Yıldırım (1984), damlatıcılarda akı yolunun biçimine ba lı olarak akı rejiminin uzun akı yollu mikro tüplerde laminar, labirent ya da zigzag biçimindeki uzun akı yollu damlatıcılarda kısmi türbülanslı (laminara yakın), kısa akı yollu orifis damlatıcılarda türbülanslı veya kısmi türbülanslı (türbülanslıya yakın) olabilece ini belirtmi lerdir. Teorik olarak x de eri, laminar akımda 1,0 ve türbülanslı akımda 0,5’dir. Damlatıcı basınç–debi ili kisi, laboratuar denemeleri ile farklı i letme basınçlarında damlatıcı debileri ölçülerek saptanmaktadır. Laboratuarlarda deneysel olarak elde edilen gerçek de erler, ço unlukla orifis damlatıcılarda 0,56–0,81 arasında de i mektedir. Basınç de i imlerindeki debi farklılı ı, x de erinin 1,0’e yakla ma düzeyi ile orantılı olarak artmaktadır. Bu nedenle, damlatıcılarda, x de erinin 0,5’e yakın olması istenen bir özelliktir (Yıldırım 1996). Howell ve ark. (1983), damlatıcı debilerinin çalı ma basıncının bir fonksiyonu oldu unu ve damlatıcı özelliklerinin (damlatıcı parametreleri, yapım farklılı ı gibi) deneysel çalı malarla en iyi ekilde ortaya konulabilece ini belirtmi lerdir. Solomon (1979), damlatıcı yapımı esnasında kullanılan ekipmanlar ile malzemenin, çe itli çalı ma faktörleri (kalıpların özellikleri, sıcaklık, yapım basıncı ve hızı, malzemenin so uma hızı vb. gibi faktörler) tarafından etkilenmesi nedeniyle damlatıcıların, hacim, a ırlık, uzunluk ve yüzey ekli olarak de i im gösterece ini ileri sürmü tür. Bu nedenlerle aynı teknoloji ile üretilen iki damlatıcının sabit basınç ve sıcaklıkta debilerinin farklı olaca ını bildirmi tir. Wu ve ark. (1986), damlatıcı akı rejimine ba lı katsayının x = 0,5 olması durumunda, orifis tip damlatıcılar için basınç de i imi % 20 iken damlatıcı debi de i iminin % 10 oldu unu belirtmi lerdir. Çamo lu (2004), her bir damlatıcı için elde edilen debi de erlerinden yararlanılarak; akı rejimi, akı rejimine ba lı katsayı (x), akı katsayısı (k), korelasyon katsayısı (r), damlama türde li i (Eu), Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu), istatistiksel yeknesaklık katsayısı (Us) ve yapım farklılı ı katsayısı (Cv) de erleri hesaplamı tır. Bu de erlerin basınca kar ı de i imleri ve yapım farklılı ı katsayısı ile sulama yeknesaklı ı de erlendirme yöntemleri arasındaki ili kiyi irdelemi tir. Denemeye aldı ı 17 damlatıcının debileri basınçla artmı ve tam logaritmik do rusal ili ki göstermi tir. Ele alınan hat içi damlatıcılardan yabancı yapım olanların x de erleri 0,4322 – 0,5339 arasında, k katsayıları 2,6053 – 2,8327 arasında ve korelasyon katsayıları da 0,9845 – 0,9977 arasında; yerli yapım damlatıcıların x 10 de erleri 0,4058 – 0,6276, k katsayıları 2,7166 – 3,2561 arasında, r de erleri 0,9908 – 0,9989 bulunmu tur. 2.1.9. Damlama yeknesaklı ı (Eu) Damlama yeknesaklı ı, sabit basınç altında damlatıcılar arasındaki debi de i iminin ifadesinde kullanılmaktadır (Bozkurt 1996). ki ekilde hesaplanabilmektedir. Bunlardan ilki mevcut bir sistem için tarla ölçümlerinden elde edilen verilerden yararlanarak, di eri ise sistem projelemesinin tahmin edilmesinden bulunabilmektedir (Keller ve Karmeli 1975). Tarla testine dayalı damlama yeknesaklı ı (Euı), tarla verilerinden elde edilen en dü ük debili damlatıcıların 1/4'ünün ortalamasının, tüm damlatıcı debilerinin ortalamasına oranı olarak ifade edilir ve a a ıdaki e itlik yardımıyla bulunur (Keller ve Karmeli 1975). Euı = 100 qn ı qa ı (7) E itlikte; Euı = Tarla testine dayalı damlama yeknesaklı ı (%), qnı = Damlatıcılardan en dü ük debili 1/4'ünün ortalaması (L/h), qaı = Tüm damlatıcı debilerinin ortalaması (L/h)’dır. Bu e itlik, yapım farklılık katsayısını (Cv) ve bitki ba ına damlatıcı sayısını da içine alacak ekilde düzenlenmi ve tekrar tanımlanı tır. Böylece, bir damla sulama sistemi tesisinde damlama yeknesaklı ını tahmin etmek için a a ıdaki e itlik kullanılabilmektedir (Bralts 1986). Eu = 100 (1 – 1,27Cv q min ) qo e 0,5 (8) E itlikte; Eu = Sistem damlama yeknesaklı ı (%), Cv = Yapım farklılık katsayısı (%), e = Bitki ba ına damlatıcı sayısı, qmin = Minimum basınçta elde edilen minimum debi (L/h), qo = Damlatıcıların ortalama debisi (L/h)’dir. Kapar (1991)’a göre bu e itlik ile belirli yeknesaklık ve yapım farklılı ı katsayısına göre izin verilebilir basınç de i imlerinin bulunmasında da kullanılabilece ini belirtmi tir. 11 Keller ve Karmeli (1975) ve Bralts (1986) E itlik 8’i de i tirerek E itlik 9’u geli tirmi lerdir. Tarla üniformite tahmininde kullanılan bu e itlik a a ıdaki gibidir. Eua = 100 ( q min qo 1 + ) q ort q x 2 (9) E itlikte; Eua = Mutlak üniformite (%), qx = Damlatıcı debilerinin en yüksek 1/8’inin ortalaması (L/h)’dır. Kapda lı ve ark. (1997), ASAE standartlarını göz önüne alarak istatistiksel yeknesaklık (Us) ile damlama yeknesaklı ının (Eu) kar ıla tırmalı de erlerini Çizelge 2.1’de ki gibi vermi lerdir. Çizelge 2.1. Üniformite sınıflarının de erlendirilmesi Kabul edilen sınıf Us (%) Eu (%) 100 – 95 100 – 94 yi 90 – 85 87 – 81 Orta 80 – 75 75 – 68 Zayıf 70 – 65 62 – 56 < 60 < 50 Mükemmel Kabul edilemez 2.1.10. Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu) Korukçu ve Yıldırım (1984), lateral ve manifold boru hatlarında, yalnızca boru hattının uç noktaları arasındaki basınç yükleri arasındaki farklılı ı (dolayısıyla uç noktalardaki debiler arasındaki farklılı ı) dikkate alma yerine, boru hattı boyunca tüm damlatıcı ya da lateral giri debileri arasındaki de i imi dikkate almak ve e su da ılımı bakımından, bu de i im düzeyini kabul edilebilir sınırlar içerisinde kalacak biçimde projelemenin yapılmasının uygun olaca ını ve bu amaçla da yaygın olarak, Christiansen e da ılım katsayısından yararlanıldı ını belirtmi lerdir. Bu katsayı u e itlik yardımıyla hesaplanır: Cu = 100 1 − ∆q 0 q0 (10) E itlikte; Cu = Christiansen e da ılım katsayısı (%), 12 ∆q 0 = Her bir damlatıcı ya da lateral giri debisinin ortalamadan olan mutlak sapmaların ortalaması, qo = Ortalama damlatıcı ya da lateral giri debisi (L/h)’dır. Ya murlama sulama sistemlerinde e bir su da ılımının sa lanması yönünden Cu katsayısının alt sınırı % 84 olarak belirlenmi tir (Korukçu ve Yıldırım 1981). Wu ve Gitlin (1973a,b, 1974a,b) damla sulama lateralleri için Cu % 95 de erinin uygun olaca ını belirtmi lerdir. Bunun nedeni yan boru üzerinde en yüksek ve en dü ük damlatıcı debileri arasındaki farkın, ortalama debinin % 20’sine e de er oldu unda e da ılım katsayısının yakla ık Cu = 95 de erini almasıdır (Korukçu ve Yıldırım 1984). Buna kar ın, damla sulama yönteminin yaygın olarak topraktaki nem eksikli ine duyarlı bitkilerin sulanmasında kullanılması ve bitki besin maddelerinin sulama suyuna karı tırılarak uygulanması nedeniyle bu ko ulun lateral boyunca yeterli düzeyde e sa lanamayaca ını savunan Perold (1977) Cu su da ılımı % 98 ve Korukçu (1980) Cu % 97,5 ko ullarını önermi lerdir (Yıldırım ve Apaydın 1999). Bunun nedeni de yine aynı ara tırıcılar tarafından belirtildi i gibi, en yüksek ve en dü ük damlatıcı debileri arasındaki farkın ortalama debinin % 10’u oldu unda, e da ılım katsayısının Cu % 97,5 olmasıdır. Wu ve Gitlin (1974) lateral hattı boyunca tam anlamıyla e bir su da ılımının, yani tüm damlatıcı debilerinin e it olma olasılı ının çok zor oldu unu belirtmi lerdir. Aynı ara tırıcılar, lateral üzerindeki tüm damlatıcı debilerini dikkate alarak Christiansen üniformluluk katsayısının 0,95 ve üzerinde olması durumunda lateral uzunlu unca yeterli düzeyde e su da ılımının elde edilece ini belirtmi lerdir. Ara tırmacılar, geli tirdikleri bilgisayar programından yararlanarak H/H ve Hı/H boyutsuz parametrelerinin de i ik kombinasyonları için lateral çapı, lateral uzunlu u, lateral giri basıncı ve lateral giri debisinin bir i levi olarak, Cu e da ılım katsayısının do rudan bulunabilece i grafiksel bir yöntem kullanmı lardır. Yöntemin geli tirilmesinde damlatıcı akı rejimine ili kin katsayıyı 0,5 almı lar ve lateral boyunca toplam sürtünme kayıplarını, damlatıcı debilerinin lateral ba ındaki damlatıcı debisine e it oldu u varsayımından yararlanarak hesaplamı lardır. O uzer ve Yılmaz (1991) yaptıkları bir ara tırmada, denemeye alınan damlatıcıların % 33’ünde Cu 97,5 ko ulunun sa landı ını ve geriye kalan damlatıcıların ise yalnızca yapımcı farklılı ından dolayı bu ko ulun sa lanamadı ını belirtmi lerdir. Ayrıca lateral üzerindeki en yüksek ve en dü ük damlatıcı debilerini alarak qmax / qmin ile Cu’nun de i ik de erleri arasındaki ili kiyi grafiksel olarak göstermi lerdir. Lateral 13 uzunluklarının belirlenmesinde debi de i imleri göz önüne alındı ında, Cu de erinin 98 veya daha yüksek olmasını teklif etmi ler ve bunun da qmax / qmin oranında % 10’dan daha az bir de ere kar ılık geldi ini bildirmi lerdir. Ayrıca qmax / qmin de i iminin % 20’ den büyük de erleri veya Cu katsayısının 95’den küçük de erlerinin kabul edilemeyece ini, 95–98 arasındaki Cu de erlerinin ise kabul edilebilir oldu unu ifade etmi lerdir. Korukçu (1980), 14 mm iç çaplı laterallerde maksimum ve minimum damlatıcı debilerinin ortalama damlatıcı debisine oranı yani (qmax–qmin)/qo boyutsuz parametresi ile Cu arasındaki ili kiyi ortaya koymu tur. Ara tırıcı (qmax–qmin)/qo = 0.10 de erinin Cu = 97,5 de erine kar ılık geldi ini göstermi ve lateral uzunluklarının belirlenmesinde Cu katsayısına ili kin alt sınırın Cu = 97,5 alınmasını önermi tir. Ayrıca ele aldı ı lateralin sonundaki damlatıcı basıncı ve damlatıcı aralı ı ile e imin de i ik de erlerinde Cu ≥ 97,5 ko ulunu sa layan lateral uzunluklarını belirlemi tir. Tüzel (1990), lateral üzerindeki tüm damlatıcı debilerinin ortalamadan sapmalarına dayalı Cu katsayısını esas alarak, basınç dengeleyicisiz yerli yapım bir damlatıcının de i ik aralıklarla yerle tirildi i laterallerin, farklı e im dereceleri ve giri basınçları için Cu ≥ 97,5 ko ulunu sa layan lateral uzunluklarının belirlenebilece i grafikler hazırlamı tır. Çamo lu ve Yavuz (2004) yaptıkları bir ara tırmada, denemeye alınan yabancı yapım damlatıcıların Cu 97,41 ve yerli yapım damlatıcılara ait Cu 97,62 olarak bulmu lardır. 2.1.11. statistiksel yeknesaklık (Us) statistiksel yeknesaklık yakla ımı, bir damla sulama sisteminde damlatıcı debilerinin belirlenerek, debilere ili kin de i im katsayısının saptanmasına dayanmaktadır (Tüzel 1993). statistiksel yeknesaklık kavramı, ilk olarak Wilkon ve Sulares tarafından ya murlama sulama sistemlerinin de erlendirilmesi amacıyla tanımlanmı ve bu yakla ım daha sonra damla sulama sistemlerinin de erlendirilmesinde de kullanılmı tır (Bralts ve Edwards 1986). Bu yakla ımın kullanılması ile damlatıcı debi yeknesaklı ı üzerine etkili olan hidrolik de i im ve damlatıcı performansının de i imi ayrı ayrı de erlendirilebilmekte ve de i ime ili kin güven sınırları belirlenebilmektedir (Bralts ve ark. 1985). statistiksel yeknesaklık Bralts ve Kesner (1983) tarafından a a ıdaki e itlik ile tanımlanmı tır; 14 Us = 100 (1– Vq) = 100 (1– S ) qo (11) E itlikte; Us = statiksel yeknesaklık (%), Vq = Damlatıcı debilerindeki toplam de i im, S = Damlatıcı debilerinin standart sapması, qo = Ortalama damlatıcı debisi (L/h)’dır. statistiksel i lemlerin kullanımıyla damlatıcı yapım farklılı ı, lateral hattı sürtünmeleri, kot farklılıkları ve damlatıcı tıkanıklı ı gibi de i ik etkenlerin tümü istatistiksel yeknesaklık kavramı içinde de erlendirilmi olur (Bozkurt 1996). Bralts ve ark. (1985), damla sulama sistemlerinin de erlendirilmesinde kabul edilen yeknesaklık katsayısı sınırlarını % 90 ve yukarısı için çok iyi, % 80–90 iyi, % 70–80 orta, % 60–70 zayıf, % 60 ve daha dü ük de erler için kabul edilemez eklinde kabul etmi lerdir. ASAE (1994) ise bu sınırları; % 95–100 mükemmel, % 85–90 iyi, % 75–80 orta, % 65–70 çok kötü, % 60 ve a a ısı kabul edilemez eklinde bildirmi tir. Bozkurt (1996), yaptı ı bir ara tırmada 12 damlatıcıyı ele almı ve bunlar üzerinde deneysel bir çalı ma yürütmü tür. Test edilen damlatıcıların sadece birinin US de eri % 85–90 sınırı arasında kalarak iyi sınıfa girmi , di erleri ise % 95 ve üzeri ile mükemmel sınıfa girmi tir. 2.1.12. Yapım farklılı ı katsayısı (Cv) Yapım farklılık katsayısı, debideki standart sapmanın ortalama debiye oranı olarak tanımlanır (Solomon, 1979). Bu katsayı, damlatıcıların herhangi bir yerde kullanılmadan önce aynı büyüklük ve tipte olan damlatıcılarda olu an debi de i ikli ini ifade etmekte kullanılır ve a a ıdaki e itlik yardımıyla bulunur (ASAE 2002); Cv = S qo (12) E itlikte; qo = Ortalama damlatıcı debisi (L/h), S = Damlatıcı debilerindeki standart sapmadır. Standart sapma ise u ekilde hesaplanabilir; Σ n (x − x ) S = i =1 i n −1 2 1/ 2 (13) 15 E itlikte; xi = Bir damlatıcı debisi (L/h), n = Damlatıcı sayısı (adet)’dır. E er çizgi kaynaklı damlatıcılar kullanılırsa, damlatıcı lateralinin bir metrelik veya belirtilen uzunlukta olu an bireysel debileri kullanılır (ASAE, 2002). Her bir damlatıcı belli bir debiye sahip olmasına kar ın, i letme basıncı ve yapım farklılık katsayısı tarafından etkilenmektedir. Yapım farklılı ı katsayısı, spiral uzun yollu damlatıcılar için 0,02’a kadar de i ebilmektedir. Bu katsayının, damla sulama sisteminde sulama randımanı üzerine önemli bir etkiye sahip oldu u bilinmektedir (Dasberg ve Bresler 1985). Damlatıcılar imal edilirken basıncın ve ısının sabit tutulamaması, kullanılan maddelerin düzgün karı amaması gibi nedenlerden dolayı, aynı model iki damlatıcı arasında yapım farklılıkları görülür. Damla sulama sistemlerinde küçük debilerin kullanıldı ı göz önüne alınırsa, her ne kadar damlatıcıların kritik iç akı yolu boyutlarında olabilecek de i me küçük olsa da bunun debilerde büyük bir sapmaya yol açaca ı açıktır (Özekici ve Bozkurt 1996). Damlatıcıların sabit debilere sahip olabilmeleri için kullanım ömürleri süresince fiziksel özelliklerini korumaları ve do a ko ullarına dayanıklı olmaları gerekir. Basınç düzenleyicili damlatıcıların içinde basıncı düzenlemek ve içerisinde biriken maddeleri dı arıya atabilmek için elastromeric maddeler kullanılır. Bu parçaların sabit boyutlarda imalatının zor olmasının yanı sıra kullanıldıkça yıpranmaları yüzünden basınç de i mese bile debilerinde bir de i me görülür (Özekici ve Sneed 1995). Yapım farklılıklarından dolayı aynı model damlatıcılar aynı basınç ve sıcaklıkta test edildi inde debilerinde farklılık olabilir. Bu farklılıklar ortalama debi de erleri çevresinde normal da ılım gösterir ve yapım farklılı ı katsayısı ile ifade edilir (Özekici ve Sneed 1995). Bu de er rastgele seçilen önceden kullanılmamı 50 adet damlatıcının aynı sıcaklık ve basınçta elde edilen debi de erlerinden yararlanılarak hesaplanır ve Çizelge 2.2’deki gibi sınıflandırılır (Decroix ve Malavel 1985). Kapar (1991), yaptı ı bir çalı mada, Ege Bölgesinde kullanımı yaygın olan yerli ve yabancı yapım olmak üzere toplam 8 damlatıcı ele almı ve bunların teknik özellikleri ile birlikte Cv de erinin aralıklarını belirleyerek sınıflandırmaya tabi tutmu tur. Buna göre, tüm damlatıcıların Cv de i im de erleri 0,015 ile 0,088 aralı ında bulunmu tur. Ayrıca ASAE (2002)’ye göre yapılan sınıflandırmada 4 damlatıcının iyi, 2 damlatıcının iyi–orta, 2 damlatıcının da orta sınıfa girdi i tespit edilmi tir. 16 Çizelge 2.2. Yapım farklılık katsayısının önerilen sınırları Damlatıcı Tipi Cv Aralı ı Sınıflandırma <0,05 Nokta Kaynaklı Mükemmel 0,05 – 0,07 yi 0,07 – 0,11 Sınırda 0,11 – 0,15 Çok kötü >0,15 Çizgi Kaynaklı Kabul edilemez < 0,10 yi 0,10 – 0,20 Orta >0,20 Orta – Kabul edilebilir Demir ve Yürdem (2000)’in, ülkemizde üretilen ve yaygın olarak kullanılan farklı yapım özelliklerine sahip damlatıcıların teknik özellikleri ve yapım farklılıklarını belirlemek amacıyla yapmı oldukları bir ara tırmada, 32 adet damlatıcıyı ele almı lar ve kar ıla tırmalı de erler vermi lerdir. Bu çalı maya göre en yüksek Cv de eri 0,210 ve en dü ük Cv de eri 0,010 bulunmu tur. Yapım farklılı ı yönünden yapılan sınıflandırmada, yerli yapım olan 6 adet damlatıcının mükemmel sınıfa, 2 adet damlatıcının orta ve 1 adet damlatıcının da çok kötü sınıfında oldu u görülmü tür. Ayyıldız ve Yaralı (1985) ya murlama ba lıklarında, yapımcı farklılıklarının e su da ılım düzeyine etkisini belirlemek amacıyla, yapımcı firmaların üretimlerinden tesadüfi ve yapımcı firmayı temsil edebilecek biçimde 10 adet ya murlama ba lı ı almı ve bunları farklı meme çapı ile i letme kombinasyonlarında teste tutmu lardır. Elde ettikleri sonuçlarda lateral boyunca ba lık verdileri arasındaki farklılı ın, yük kayıplarından çok yapımcı farklılı ından kaynaklandı ını görmü lerdir. Sonuç olarak da, bu çalı ma ile ülkemizde üretilen ya murlama ba lıklarında yapımcı farklılı ı nedeni ile önemli debi de i iklikleri oldu unu, bu debi de i ikliklerinin lateral boyunca toprak yüzeyine verilen suyun e da ılım düzeyini önemli ölçüde dü ürdü ünü saptamı lardır. Pitts ve ark. (1986) 14 farklı tip damlatıcı ile yaptıkları çalı mada, bu damlatıcıların basınç–debi ili kilerini ve yapım farklılı ı katsayılarını belirlemi lerdir. Mizyed ve Kruse (1989) damlatıcı basınç–debi ili kilerini ve yapım farklılıklarını belirlemek için laboratuar çalı maları yapmı lardır. Denemelerde 9 m uzunlu unda lateral kullanmı lar ve bunun da nedenini, ele alınan uzunluk boyunca olu acak sürtünme 17 kayıplarının çok dü ük olması nedeniyle uygulanan basınçta % 1’den daha az de i im meydana gelece i eklinde açıklamı lardır. Bu durumun, ölçümlerde sonuçları önemli derecede etkilemeyece ini belirtmi lerdir. 2.1.13. Yük kayıplarının saptanması Yan borularda, ele alınan damlatıcı aralıklarına ili kin yük kayıplarının geli tirilmesinde; ilk a amada Darcy–Weisbach f sürtünme faktörü ile Reynolds sayıları (Re) arasındaki ili kilere (f=aReb) ait e itlikler belirlenmi tir. Darcy–Weisbach f sürtünme faktörünün de erleri, f= 2g ⋅ h f ⋅ D L ⋅ V2 (14) ve Hazen–Williams e itli i; 5,038 V 1,852 h f = 1,852 L 1,852 C D (15) e itli inden yararlanarak hesaplanmı tır. E itlikte; f = Darcy–Weisbach sürtünme faktörü, hf = Hazen–Williams sürtünme kayıp e itli i (m), L = Boru uzunlu u (m), D = Boru iç çapı (m), V = Boru içindeki ortalama akım hızı (m/s), g = Yerçekimi ivmesi (m/s2), C = Hazen–Williams sürtünme faktörüdür. Reynolds sayısı de erleri 21 numaralı e itlikte hesaplanmı tır. Hesaplamalarda boru iç çapı, denemeye alınan lateral borunun iç çapı olan D = 0,0134 m alınmı tır. Kinematik viskozite de erleri ise, deneme düzeninde ölçülen su aralıklarına göre Çizelge 2.3’de verilen de erlerden elde edilmi tir. Ölçülen su sıcaklıkları cetvelde verilen de erler arasında kaldı ında, kinematik viskozite de erleri enterpolasyonla bulunmu tur. Keller ve Karmeli (1975)’ye göre, e er su sıcaklı ı 10 oC’den 40 oC’ye çıkarsa aynı basınç de erinde debideki artı iki katına çıkar. Böyle bir sistemde su sıcaklı ı oldukça önemlidir. Birçok uzun yollu damlatıcılar 20 oC civarındaki su sıcaklı ı için kalibre edilir. 18 Çizelge 2.3. De i ik su sıcaklıklarında farklı akı katsayılarına göre viskozite de erleri Sıcaklık Düzeltme o C x = 1,0 x = 0,8 x = 0,6 5 0,63 0,87 0,94 10 0,75 0,92 0,95 15 0,87 0,95 0,98 20 1,00 1,00 1,00 25 1,13 1,05 1,02 30 1,28 1,10 1,04 35 1,43 1,14 1,06 40 1,56 1,19 1,08 45 1,70 1,24 1,10 50 1,85 1,29 1,12 kinci a amada, Darcy – Weicbach f sürtünme faktörleri ile Reynolds sayısı arasında belirli damlatıcı aralı ı için elde edilen; f=aReb = a ( VD b ) ν (16) ili kisi 16 numaralı Darcy – Weisbach e itli inde yerine yazılarak; hf = a VbDb L V 2 ν b D 2g (17) a V 2+ b hf = L 2gν b D1− b (18) a = K1 =sabit (20 0C su sıcaklı ı için) b 2 gν 2+b = m 1–b=n hf = K 1 L Vm Dn (19) yük kaybı e itli i elde edilmi tir (Wu ve Gitlin 1973 b). Genel kayıp e itli i; ∆h f = K∆L ∆Q m D 2+ m ∆h f = K∆L Vm Dn (20) 19 E itlikte; hf = Damlatıcılar arasında kalan lateral bölümündeki sürtünme kaybı (m.s.s.), K = Lateralde olu an akı rejimine ve iç çapa ba lı bir katsayı, L = Damlatıcı aralı ı (m), V = Su hızı (m/s), Q = L lateral bölümündeki debi (m3/s), D = Lateral iç çapı (m), Q = Toplam damlatıcı debisi (L/h), a,b = Sürtünme akı katsayıları m,n = Lateraldeki akı rejimine ba lı katsayılardır. Yan borulardaki akı , lateral borularda oldu u gibi hidrolik yönden kararlı olup boru uzunlu unca giderek azalmaktadır. Suyun yan borudan laterallere geçi i boru uzunlu unca olu an basınç da ılımının etkisindedir. Basınç da ılımı da boruda sürtünme kayıpları sonucu olu an enerji azalması ve borunun topo rafik e imine ba lı olarak kazanılan veya kaybedilen enerji tarafından kontrol edilir. Bu nedenle, yeknesak sulama yönünden yan boru, boru uzunlu unca olu an basınç de i iminin belirli bir sınır içerisinde kalmasını sa layacak büyüklükte olmalıdır. Yan boruda izin verilebilir basınç de i imine ili kin olarak, ara tırmacılar tarafından farklı sınır de erleri kabul edilmekle birlikte de i imin, yan boru giri basıncının % 20’sini a maması gerekti i belirtilmektedir (Tüzel 1994). Damlatıcılarda debi–basınç ili kisinde kullanılan E itlik 1’deki akı rejimine ba lı katsayının (x) küçük de erlere sahip olmasıyla olası basınç de i imlerinde debideki de i im en az düzeyde olmaktadır. Tam türbülanslı akı ta x = 0,5, laminar akı ta x = 1,0 ve basınç düzenleyicili damlatıcılarda x = 0 olmaktadır. Bu durumda, akı rejiminin bilinmesi debi de i im düzeyinin tahmin edilmesi açısından önemlidir. Akı rejimi, atalet kuvvetinin viskoz kuvvetine oranı olan Reynolds sayısı (Re) ile karakterize edilir ve a a ıdaki e itlikle tanımlanır (Von Bernuth ve Solomon 1986); Re = V⋅D ν (21) E itlikte; D = Borunun iç çapı (m), V = Hız (m/s), ν = Suyun kinematik viskozitesi (m2/s)’dir. Reynolds sayısından yararlanılarak akı rejimi Çizelge 2.4’de verilmi tir. 20 Çizelge 2.4. Reynolds sayısı ile akı rejimleri arasındaki ili ki Akı rejimi Reynolds sayısı (Re) Laminar Re Düzensiz 2000 < Re 4000 Kısmi Türbülans 4000 < Re 10000 Tam Türbülans 2000 Re > 10000 Karmeli (1977)’ye göre; laminar akı ko ullarında, sürtünme kayıpları ile Re ters orantılıdır. Yani Re artarken kayıplar azalır. Lateral ya da manifold borular içinde akan suyun sıcaklı ının de i mesinden suyun viskozitesi etkilendi inden Reynolds (Re) sayısı da de i ir. Düzensiz akı ko ullarında sürtünme ve debi de erleri de düzensiz olmaktadır. Reynolds sayısının bu sınırlar arasındaki sürtünme katsayıları tam olarak kestirilemez. Bu katsayı, akı yolu çeperlerinde mineral depolaması ve tortular nedeniyle sertli in de i mesiyle hissedilebilir bir ekilde de i ebilir. Kısmi türbülanslı akı ko ullarında Reynolds sayısının de i imi dü üktür ve neredeyse sıcaklıktan ba ımsızdır. Sürtünme katsayısı kullanılan borunun sertli ine ba lıdır. Bu durum Reynolds de eri 4000 ve 8000 arasında oldu unda daha belirgindir. Tam türbülanslı akı rejiminde sürtünme katsayısı, kullanılan borunun sertlik de eri ile ilgili bir katsayıdır ve Re’den ba ımsızdır (Bozkurt 1996). Damla sulama sistemlerinde, lateral hattı hidroli ini temel alan damlatıcı debi de i imi u e itlik ile bulunabilir (Bralts ve ark. 1985); qde q min ) q max i im = 100 (1– i im = Damlatıcı debi de i imi (%), (22) E itlikte; qde qmax = Maksimum damlatıcı debisi (L/h), qmin = Minimum damlatıcı debisi (L/h)’dir. Damlatıcı debileri, su sıcaklı ı ile de i ebilmektedir. Damlatıcı içerisindeki akı yolunda laminar akım oldu unda, debinin su sıcaklı ına göre de i imi, oldukça önemli boyutlardadır. Ancak, kısmi türbülanslı veya tam türbülanslı akım ko ullarında, su sıcaklı ının her 1 oC de i mesine kar ılık, debideki de i im % 1’i pek geçmemektedir. Bu nedenle, damlatıcı içerisindeki kısmi ya da tam türbülanslı akım ko ullarında, damlatıcı 21 debisinin su sıcaklı ına göre de i imi, damla sulama sistemlerinin tasarımında ihmal edilmektedir. Belirli i letme basıncındaki damlatıcı debisi, 20 o C su sıcaklı ı için verilmektedir (Korukçu ve Yıldırım 1984). Lateral boru hattı özellikle güne teyse borudaki su ile havadaki su sıcaklı ı farklı olmakta ve sistem boyunca hareket halinde ve sıcaklık de i iyorsa, laminar akımlı damlatıcı debisinin üniformitesi etkilenebilmektedir (Keller ve Karmeli 1975). Parchomchuk (1976), sıcaklı ın debi de i imine etkisini belirlemek amacıyla yaptı ı çalı mada, mikro tüplerde akı türbülans oluncaya kadar 1 oC sıcaklık farkında % 1,4’lük bir debi de i ikli inin oldu unu ve bundan sonraki sıcaklık artı ının akı ı etkilemedi ini tespit etmi tir. Ayrıca spiral uzun yollu damlatıcılarda 29 oC’ye kadar % 1,2 oC arttı ını, sıcaklı ın daha da yükselmesiyle debinin derece derece azaldı ını (% 0,7 oC) görmü tür. Orifis tipli bir damlatıcı debisinin teorik olarak sıcaklıktan etkilenmedi i, fakat de i ik tipleri için 7–38 oC sıcaklık aralı ında debideki artı ın % 1–4 arasında oldu unu belirtmi tir. Aynı ara tırmacı vorteks tipli damlatıcılar üzerine yaptı ı çalı mada, 8–38 oC sıcaklık aralı ında sıcaklık artı ına kar ın debide % 8’lik bir azalmanın oldu unu görmü tür. Bu azalmanın, viskozite azaldı ında, vorteks hareketinin artmasıyla meydana geldi ini belirlemi tir Dasberg ve Bresler (1985), sıcaklı ın lateral boru boyuna etkilerini ara tırmak için yaptıkları çalı mada; güne li bir günde, 20–90 m uzunlu unda bir lateralin sonu ile ba ı arasındaki sıcaklık farkının 16 oC oldu unu bildirmi lerdir. Aynı ara tırıcılar, böyle bir farklılı ın, spiral uzun yollu damlatıcılarda % 11, mikro tüplerde % 22’lik bir debi artı ına sebep oldu unu belirtmi lerdir. Howell ve Hiler (1974), Hazen–Williams pürüzlülük katsayısını belirlemek amacıyla 30,48 m uzunlu unda, 14,7 ve 15,8 mm iç çapı olan iki farklı lateralde laboratuar denemeleri yapmı lardır. Denemelerde lateralin ba ından ve sonundan 6,096 m bırakarak, arada kalan 18,288 m’lik bölümünde civalı diferansiyel manometre yardımıyla de i ik akı ko ulları için sürtünme kayıplarını ölçmü lerdir. Sonuç olarak, Hazen–Williams pürüzlülük katsayısını her iki lateral çapı için sırasıyla 129 ve 130 olarak bulmu lar ve projeleme için yapılacak hesaplamalarda Hazen–Williams pürüzlülük katsayısı (C) için 130 de erinin alınmasının daha uygun olaca ını bildirmi lerdir. Korukçu (1980), 20 m uzunlu unda 14 mm iç çapa sahip PE düz boruda ve 1,50, 1,25, 1,00, 0,75, 0,50 m aralıklarda damlatıcı bulunan laterallerde meydana gelen sürtünme kayıplarını belirlemek amacıyla laborutuvar denemeleri yapmı lardır. Ara tırıcı, damlatıcı 22 aralı ına göre 4,50 ve 5,00 m aralıklarda olmak üzere 4 noktadaki basınç yüksekliklerini mekanik manometre yardımıyla ölçmü ve sürtünme kayıp e itliklerini çıkarmı tır. Ayrıca üç farklı tip damlatıcıda basınç–debi ili kilerini de belirlemi tir. Çalı mada, C katsayısının düz borularda 120 oldu unu, boru üzerine damlatıcı yerle tirilmesi halinde lateral iç pürüzlülü ünün artması nedeniyle C de erinin azaldı ını ve her damlatıcı aralı ı için C katsayılarının sırasıyla 115, 112, 105, 102 ve 97 de erlerini aldı ını bildirmi tir. Ara tırıcı, her bir C de erinin ortalama akı hızına göre önemli boyutlarda de i ti ini belirtmi ve bir damla sulama lateralerinde ortalama akı hızının lateral sonuna do ru azalması nedeniyle sürtünme kayıplarının hesaplanmasında sabit bir C pürüzlülük katsayısı alarak, Hazen– Williams e itli inin kullanımının sa lıklı olmayaca ı sonucuna varmı tır. Bu nedenle sürtünme kayıp e itliklerinin denemelerle geli tirilmesi gerekti ini belirtmi tir. Howell ve Barinas (1980), damla sulama sistemlerinde akı yolu üzerinde bulunan ba lantıların olu turdu u kayıpların önemsiz olarak kabul edildi ini, fakat sistemlerde birçok ba lantı kullanıldı ını, bu nedenle önemsiz olarak kabul edilen kayıpların önemli hale geldi ini belirtmi lerdir. Buradan hareketle düz borularda ve damlatıcıların lateral üzerinde bulundu unda olu an sürtünme kayıplarını belirlemek amacıyla laboratuar çalı maları yapmı lardır. Çalı mada altı farklı üzerine geçik ve bir de boylamasına geçik tip damlatıcı ele almı lardır. Ara tırıcılar, plastik borulardan olu an sistemlerin planlanmasında normal olarak suyun 1,5 m/s’lik hızı a madı ını, bu nedenle Hazen–Williams e itli inde C = 150 kabul ederek denemelerde elde ettikleri sonuçlara göre, her bir damlatıcı tipi için, debi ile damlatıcı aralı ındaki uzunluk e itli i arasındaki ili kileri belirlemi lerdir. Buradan sürtünme ve damlatıcı ba lantısı sonucu olu an kayıpların ayrı ayrı hesaplandı ı e itlikler geli tirmi lerdir. Zoldoske ve Norum (1985), damla sulama laterallerinde sürtünme kayıplarının belirlenmesinde klasik hidrolik formüllerin kullanıldı ını fakat bunların kullanımı ile yapılacak de erlendirilmelerden do ru sonuç alınamayaca ını bildirmi lerdir. Bu nedenle, standart testlerin yapılarak deneysel sonuçların elde edilmesi gerekti ini ifade etmi lerdir. Örnek olarak genellikle C’nin 150 alındı ını, fakat 15,75 mm iç çapa sahip düz laterallerde yaptıkları çalı mada C’nin hıza ba lı olarak 133 ile 145 arasında de erler aldı ını göstermi lerdir. Aynı ekilde, Blasius e itli inin türbülanslı akı rejimi bölgesini en iyi ekilde karakterize etti ini fakat yüzey pürüzlülü ünü dikkate almaması nedeniyle uygun tasarım ko ullarının olu turulamayaca ını belirtmi lerdir. Bütün bu nedenlerden dolayı, damlatıcıların laterale ba lantısı halinde, damlatıcıların geometrisine ve damlatıcı aralı ına 23 ba lı olarak meydana getirecekleri sürtünme kayıplarının deneysel çalı malarla belirlenmesi gerekti ini bildirmi lerdir. 2.1.14. Sulama yeknesaklı ının de erlendirilmesi Üniform bir bitki geli imini sa lamak için yeterli bir su uygulama yeknesaklı ı gerekir (Howell ve ark. 1986). Damla sulama sistemlerinin de erlendirilmesi, sistem tasarımı ve i letiminin ne ölçüde yeterli oldu unun ve sistemde onarılması veya yenileriyle de i tirilmesi gereken sistem unsurlarının saptanması amacıyla gerek mühendis, gerekse sistemi kullananlar yönünden önemlidir (Bralts ve ark. 1987). Su da ılım yeknesaklı ı, hemen hemen tüm sulama sistemlerinde projeleme kıstası olarak kullanılmaktadır. Yüzey sulama sistemleri için karık boyunca olu an toplam infiltrasyonun yeknesaklı ı, ya murlama sulama sistemleri için örnek kaplarda toplanan suyun üniformitesi ve mikro sulama sistemlerde damlatıcı debilerinin yeknesaklı ı en genel ölçümlerdir. Projelenen sulama sistemlerinin amacı, tarlaya uygulanan sulama suyunun yeknesak bir ekilde da ılımını sa lamaktır (Wu ve Baragan 2000). Aynı ara tırmacılar, su uygulama yeknesaklı ının gösterilmesinde birçok yöntemin bulundu unu ifade etmi lerdir. Bunlardan ortalama sapmayı ve istatistiksel terimi de erlendiren üniformite katsayı (Cu) (Christiansen 1942) ve standart sapmayı de erlendiren varyasyon katsayısı (Cv) üniformitenin ifadesinde kullanılan en genel olanlarıdır. Hem Cu’nun hem de Cv’nin hesaplanmasında seçilmi bazı örneklere ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlardan ba ka sıkça kullanılan “Da ılım Üniformitesi” (Us) (Merriam ve Keller 1978) ve damlama e da ılımı (Eu) (Keller ve Karmeli 1974)’dır. Damlatıcı akı oranı (qr), minimum damlatıcı debisinin maksimum damlatıcı debisine oranı (qmin/ qmax) (Howell ve Hiler 1974) ve damlatıcı debi de i imi qde i im (1– qmin/ qmax) (Wu ve Gitlin 1974) gibi maksimum ve minimum de erleri temel olan daha basit formları da kullanılmaktadır. deal bir damla sulama sisteminde yeknesak su da ılımının sa lanabilmesi için sistemde bulunan bütün damlatıcıların e it miktarda su vermesi istenir. Fakat lateral boyunca su basıncında meydana gelen de i imler ile boru ve damlatıcıların yapım farklılıkları nedeniyle damlatıcı debilerinin etkilenmesi sonucunda yeknesak sulama iste inin gerçekle mesi mümkün olmamaktadır. Bu nedenle lateraller, hat boyunca damlatıcı debilerindeki de i imin veya yeknesaklı ın belirli bir sınırı a maması kuralına göre boyutlandırılırlar. Damlatıcı debilerinin yeknesaklı ı ise lateral boyunca su basıncının 24 da ılımına ba lıdır. Basınç de i imleri ise lateral hattın enerji ili kilerinin de erlendirilmesi ile belirlenebilir. Lateral boyunca meydana gelen sürtünme, enerji (basınç) kaybına neden olurken lateral hattın e imi yukarıya do ru oldu unda enerji (basınç) kaybına ve a a ıya do ru oldu undan enerji (basınç) artı ına sebep olmaktadır (Wu, Gitlin, Solomon ve Saruwatari 1986). 2.1.15. E su da ılım etkenleri Damla sulama yönteminin di er yöntemlere kıyasla en önemli avantajlarından olan suyun araziye yeknesak olarak da ılımının sa lanabilmesi, damlatıcılardan çıkan suyun e de li ine ba lıdır. Uygulanan suyun yeknesaklı ının sa lanması ile sulama periyodu süresince suyun bitkilere e it miktarlarda verilmesine olanak sa lanacaktır. Yeknesak bir su da ılımının sa lanamamasına neden olan faktörler de i ik ara tırıcılar tarafından ortaya konmu tur. Genel olarak bu faktörleri, damlatıcı faktörleri ve hidrolik sistem faktörleri olu turmaktadır. Damlatıcı faktörlerinin kapsamı; basınca ve su sıcaklı ına kar ılık damlatıcı debisinin de i imi, damlatıcı yapımının üniform olmaması, damlatıcı konstrüksiyonu ve montajdaki de i im, damlatıcıların kısmen veya tamamen tıkanması ile kurulan tesiste yer alan damlatıcı sayısı olarak belirtilmektedir (Bralts ve ark. 1981; Giay ve Zelenka 1986; Pitts ve ark. 1986; Solomon 1977). Benzer ekilde suyun yeknesak da ılımını etkileyen bazı damlatıcı özellikleri Keller ve Karmeli (1975) tarafından maddeler halinde sıralanmı tır. 1. Yapımcı toleransı nedeniyle debideki de i imler, 2. Tasarım özelliklerine ba lı olarak basınç de i imlerindeki debi de i imleri, 3. Akı rejimine ba lı katsayı, 4. Uygun i letme basıncı aralı ı, 5. Damlatıcıların laterallere ba lantısından kaynaklanan basınç kayıpları, 6. Tıkanmaya, siltasyona veya kimyasal madde birikimine olan hassasiyet, 7. Uzun periyotta debi–basınç dengesi. Yine aynı ara tırıcılar tarafından; bir lateral hattaki sürtünme kayıplarının olu turdu u de i imler, basınç düzenleyiciler, ana hattaki akı , laterallerin e imi, lateralden laterale geçi teki basınç de i imleri ve su sıcaklı ındaki de i imlerin sebep oldu u faktörlerin hidrolik sistem faktörlerinin kapsamına girdi i belirtilmektedir. 25 2.1.16. Optimum lateral uzunlu unun belirlenmesi Howell ve Hiler (1972), Darcy–Weisbach e itli inin türbülans akı rejiminden laminar akı rejimine kadar bütün akı ko ulları için kullanılabilece i bildirmi ler ve uygun lateral uzunluklarını belirlemek için bir bilgisayar programı geli tirmi lerdir. Programda Darcy– Weisbach e itli ini kullanan ara tırıcılar, lateral sonundaki basınçtan ba layarak her lateral bölümündeki basınç de i imlerini adımlama yoluyla hesaplamak suretiyle uygun lateral uzunluklarını belirlemi lerdir. Demir ve Yürdem (2002)’de yaptıkları çalı mada, aynı damlatıcının yer aldı ı farklı çaplı damla sulama borularındaki en uygun lateral uzunluklarını incelenmi lerdir. Bu amaçla, içine geçik uzun akı yollu, 20, 25, 33, 40, 50, 60 ve 75 cm damlatıcı aralıklı, 14,8 mm (iç çap: 13,0 m) ve 15,8 mm (iç çap: 14,0 mm) dı çapa sahip iki farklı damla sulama borusu ele almı lardır. Ara tırmada, damlatıcı özellikleri belirlenmi ve lateral borularda meydana gelen sürtünme kayıpları ölçülmü tür. Elde edilen basınç–debi ve sürtünme kayıp e itlikleri kullanılarak, hazırlanan bir bilgisayar programı yardımıyla 1,0 ve 1,5 bar çalı ma basınçları ile çe itli e im ko ullarında, e su da ılımı sa layan lateral uzunluklarını ortaya koymu lardır. Her iki çap için, çe itli çalı ma ko ullarındaki en uygun lateral uzunluklarındaki sapmaları yüzde olarak belirlemi lerdir. Ara tırma sonuçlarına göre; aynı tip damlatıcının küçük çaplı boruda kullanılması durumunda çe itli çalı ma ko ullarında damlatıcı aralı ına ba lı olarak lateral uzunlu unun % 3,07 – % 9,92 arasında daha kısa olaca ını saptamı lardır. 26 3. MATERYAL VE YÖNTEM Bu bölümde, ara tırmada kullanılan materyal ile laboratuar ve büro çalı malarında uygulanan metotlar açıklanmı tır. Ara tırmada, ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılmakta olan aynı özelliklere sahip hat içi (in–line) damlatıcının, yapım farklılıklarının e su da ılımına etkilerini belirlemek ve dairesel kesitli damla sulama borusunun, hazırlanan bir bilgisayar programı aracılı ı ile farklı damlatıcı aralıklarına ve i letme basınçlarına göre uzatma mesafelerinin belirlenmesi amacıyla yapılan bu çalı ma, 2006 – 2007 yıllarında yürütülmü tür. 3.1. Materyal Bu kısımda, çalı manın yürütüldü ü yer, su kayna ı, pompa birimi, test düzene i, denetim birimi, üzerinde damlatıcıların bulundu u borular ile laboratuar denemelerinde yararlanılan araçların özellikleri verilmi tir. 3.1.1. Ara tırma yeri Bu ara tırma, Namık Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü Hidrolik Laboratuarında kurulan damla sulama test düzene inde yapılmı tır. 3.1.2. Su kayna ı Deneme süresince, damlatıcıların tıkanmaması için ehir ebeke suyu kullanılmı tır. Kullanılan suya ait bazı fiziksel ve kimyasal özellikler Tekirda belediyesinden alınmı olup, Çizelge 3.1’de verilmi tir. Hidrolik laboratuarında bulunan ehir ebeke suyu sa layan musluktan 25 mm’lik çapa sahip sert PE boru aracılı ıyla alınan su 2 ton kapasiteli su deposuna iletilmi ( ekil 3.1) buradan pompa yardımıyla kurulan test düzene ine verilmi tir. 3.1.3. Hidrofor ve Pompa Sistem için gerekli olan su, depo ile lateral boru hattı arasına yerle tirilmi hidroforlu pompa ile sa lanmı tır. Pompa 1,5 HP gücünde ve 4 m3/h maksimum debiye sahip olup, 48 mss manometrik yüksekli e su basabilmektedir ( ekil 3.2). Hidrofor, dijital panolu frekans konvektörü basınç ve frekans ayarlı özelliklere sahiptir. 27 Çizelge 3.1. Kullanılan suya ait özellikler Özellik Miktar Özellik Miktar Tortu Yok EC micromhos/mm 240 pH 8,50 Sulama suyu sınıfı T1 A1 Renk 0,03 Na 81,70 me/L Sertlik 10,0 Bor Yok Krom <2 Kur un ekil 3.1. Ara tırmada kullanılan su deposu ekil 3.2. Pompanın genel görünü ü 28 <2 3.1.4. Test Düzene i Test düzene i; 32 mm dı çapa sahip 150 cm uzunlu unda bir ana boru hattı, damlatıcıların üzerinde bulundu u laterallerden ve e imsiz olarak yerle tirilen tu lalardan olu maktadır ( ekil 3.3). Test düzene inde, 20 x 30 cm boyutlarında delikli tu lalar kullanılmı tır. Tu lalar e imsiz ekilde zemine yerle tirilmi tir. Üst deliklerinin arasından borular geçirilerek, laterallerin e imsiz olması sa lanmı ve damlatıcılardan çıkan damlaların boru üzerinden süzülerek di er damlatıcılarla birle mesi önlenmi tir. Ana boru hattı üzerinde, lateral hatların kontrolünde kullanılan vanalar ve sistem denetiminde kullanılan basınç ölçerler bulunmaktadır. Lateral boru hatları ise ana boru hattına nipel vasıtasıyla ba lanmı tır. Ayrıca, ba lantı noktalarında yüksek basınç de i imlerinden dolayı olu abilecek su çıkı larını önlemek amacıyla da teflon bant ve kelepçeler kullanılmı tır. ekil 3.3. Test düzene inin genel görünümü 29 3.1.5. Denetim Birimi Denetim birimi olarak, ayarlanabilen basınç de i imli elektrikli hidrofor kullanılmı tır. letme basıncını ayarlamak için dijital pano kullanılmı ve 0,001 bar hassas ayarlı basınç debi düzenleyici düzene i kullanılmı tır ( ekil 3.4). ekil 3.4. Hidroforun ana kumanda gövdesi Basınç ölçümlerinde 3 adet basınçölçer kullanılmı , bunlardan ikisi yan boru hattı giri i ve çıkı ına di eri ise gezici olarak lateral hatların sonuna yerle tirilmi tir. Denemede kullanılan basınç ölçerler Pakkens marka ve 0 – 6 bar kapasiteye sahiptir ( ekil 3.5). ekil 3.5. Denemede kullanılan manometre 30 3.1.6. Damlatıcılar Denemede ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılan hat içi (in–line) damlatıcı tipi ele alınmı tır. Denemede bir adet yerli yapım hat içi damlatıcı kullanılmı tır. Kullanımı yaygın oldu undan 4 L/h’lik debiye sahip hat içi damlatıcı tercih edilmi tir. Lateralin iç duvarını saracak ekilde imalat esnasında laterale sıkıca monte edilen damlatıcı, tek parça olup üç kısımdan olu maktadır. Damlatıcıya suyun giri i gövde üzerinde yer alan ve üzerinde süzgeç görevini yapan iki farklı su giri i sa layan toplam 12 adet küçük kanallardan olmakta ve bu bölge birinci kısmı olu turmaktadır. kinci kısım, gövde üzerinde enine olacak ekilde su geçi ine izin veren labirent kanallar, üçüncü kısım ise damlatıcı su çıkı odacı ının bulundu u bölgedir. Su çıkı odacı ı üzerinde, lateral çevresine e it aralıklarla açılmı dört adet su çıkı deli i yer almaktadır. Bu delikler yardımıyla lateralden su çıkı ı sa lanmaktadır. Bu damlatıcıda su çıkı bölümü su giri inin yanından olmaktadır ( ekil 3.6). 3.1.7. Borular Denemede, damla sulama yan borularında kullanılan yerli yapım 15,2 mm dı çapında, 0,9 mm et kalınlı ında, iç çapı 13,4 mm olan bükülebilir PE (polietilen) borular kullanılmı tır. Denemede yalnızca bu boruların tercih edilmesinin nedeni, damla sulama yan borularında geni bir kullanım alanı bulması ve fabrika satı bilgilerine göre en çok talep edilen borulardan olmasıdır. Su akı yönü Labirent kanal Su çıkı ı Su giri i Lateral duvarı Su çıkı odacı ı Su çıkı ı ekil 3.6. Labirent kanallı damlatıcının kesiti 31 3.2. Yöntem Bu bölümde, denemeye alınan 15,2 mm dı çaplı PE borularda, çalı manın ilk a aması olarak ele alınan damlatıcının 30 adedinin debileri, 0,5, 1,0, 1,5 ve 2,0 bar çalı ma basınçlarında üç tekrarlı olarak ölçülmesi için test düzene i hazırlanmı tır ( ekil 3.7). Ölçümlerin her bölümünde, rejim te ekkülü ve basıncın sabitlenmesi için 2–5 dakika serbest akı beklendikten sonra ölçümlere ba lanmı tır (Kapda lı ve ark. 1997). Damlatıcılardan 300 saniyelik bir süreyle su akıtılmı ve bu sürenin sonunda damlatıcıların altında bulunan kaplarda biriken su hacimleri ölçülmü tür. Daha sonra belirli bir deneme basıncındaki her damlatıcının debisi hacimsel olarak hesaplanmı tır (Korukçu 1980). Her bir damlatıcı için elde edilen debi de erlerinden yararlanılarak, E itlik 1 yardımıyla; akı rejimine ba lı katsayı (x), akı katsayısı (k), korelasyon katsayısı (r) E itlik 7 yardımıyla; damlama türde li i (Eu) E itlik 10 yardımıyla; Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu) E itlik 11 yardımıyla; istatistiksel yeknesaklık katsayısı (Us) ve E itlik 12 yardımıyla yapım farklılı ı katsayısı (Cv) de erleri; E itlik 12 ile yük kayıpları katsayıları ve e itliklerini, E itlik 19 yardımıyla hesaplanmı tır. Bu de erlerin basınca kar ı de i imleri ve yapım farklılı ı katsayısı ile sulama yeknesaklı ı de erlendirme yöntemleri arasındaki ili kiler irdelenmi tir. Hidrofor Ana vana Pompa Manometre Damlatıcı Depo Ölçüm kapları ekil 3.7. Deneme düzene i ( ematik olarak) 32 Manometre 3.2.1. Damlatıcı basınç – debi ili kisinin belirlenmesi Damlatıcı basınç–debi ili kisinin belirlenmesi amacıyla her bir damlatıcı tipi için 30 adet damlatıcı seçilmi ve 3 tekrarlı olarak debileri ölçülmü tür (Decroix ve Malavel 1985). Elde edilen debi ve basınç de erlerinin logaritmaları ile Excel programında do rusal regresyon analizi yapılmı ve elde edilen do runun e imi x üs de erini, do runun birim (h) de erine (h=l) kar ılık dü ey ekseni kesti i noktada k de erini vermi tir. Ayrıca regresyon katsayısı da yine aynı program vasıtasıyla bulunmu tur. Damlatıcı debilerinin ölçülmesi için damlatıcıların altına gelecek ekilde her birinde 2000 ml lik effaf plastik debi ölçme kapları yerle tirilmi tir ( ekil 3.8). Sistemde istenilen i letme basıncı sabit kaldıktan sonra, damlatıcıların altına ölçü kapları kaydırılmı tır. Belirli bir basınç altında damlatıcılardan 300 saniye süre ile suyun akı ı sa lanmı ve süre bitiminde kaplar geri çekilerek 500 ml ±2,5 ml hacimli kapasiteye sahip cam mezür yardımıyla ölçülmü tür ( ekil 3.9). Çalı ma anındaki su sıcaklı ı da termometre ile belirlenmi tir. Debi ölçüm denemeleri 0,5 bar basınçtan ba layarak 0,5 bar’lık artı larla, 2,0 bara gelinceye kadar 4 farklı (0,5, 1,0, 1,5 ve 2,0 bar) basınçta yapılmı ve her bir basınçtaki ölçümler 3 kez tekrarlanmı tır. Her bir çalı ma basıncında aynı damlatıcı için yapılan 3 tekrardan elde edilen debi de erleri hazırlanan bilgisayar programına girilerek; damlatıcı debilerinin ayrı ayrı ortalamaları, 30 damlatıcı için elde edilen bu ortalama debilerin de ortalaması (qo), en dü ük (qmin) ve en yüksek (qmax) damlatıcı debileri (q), debilerin standart sapması (S) ve bu de erlerden yararlanarak varyasyon katsayıları hesaplanmı tır. ekil 3.8. Denemede kullanılan plastik beher 33 ekil 3.9. Denemede kullanılan cam mezür 3.2.2. Yük kayıplarının laboratuar denemeleri ile ölçülmesi Denemeye alınan 15,2 mm dı çaplı PE borularda olu an yük kayıplarına ili kin deneysel verilerin elde edilmesi amacıyla ekil 3.10’da görülen deneme düzeninden yararlanılmı tır. Test düzene inde, denemeye alınan, 0,20 m damlatıcı aralı ı için 6 m, 0,25 m için 7,5 m, 0,33 m için 10 m, 0,40 m için 12 m ve 0,50 m için ise 15 m lateral boru kullanılmı tır. Bu suretle, farklı damlatıcı aralıklarına sahip olan laterallerin üzerindeki damlatıcı sayısı 30 adet olması sa lanmı tır. Su akı hızını belirlemek için lateral sonundan akan su miktarını ölçmek amacıyla lateral sonuna 10 litrelik kap yerle tirilmi tir (Demir 1991). Basınç ölçüm noktalarına, lateral üzerine manometreler yerle tirilmi tir. Her debideki ilk ve son ölçüm noktalarında olu an basınç de erleri manometreler sayesinde sürtünme kayıpları ölçülmü tür. Ana vana Hidrofor Pompa Damlatıcı Manometre Depo Manometre Debi ölçüm kabı (10 L) ekil 3.10. Denemeye alınan laterallerin yük kayıplarının ölçülmesinde kullanılan deneme düzeni 34 Denemelerde basınç de erleri ölçümü, 10 de i ik i letme ko ulunda yapılmı tır. Her su miktarı (debi), 10 litrelik kabın dolma zamanı kronometre ile ölçülerek belirlenmi , akı hızları (V) ve Reynolds sayıları (Re) hesaplanmı tır. lk ve son basınç de erleri arasındaki fark hesaplanarak ele alınan lateral bölümündeki sürtünme kaybı ( h f ) belirlenmi tir. Reynolds sayıları E itlik 21 yardımıyla bulunup sürtünme kayıp e itlikleri elde edilmi tir. Ayrıca, her denemenin ortasında, boru sonundaki su sıcaklı ı termometre ile ölçülmü tür. 3.2.3. Optimum lateral uzunlu unun belirlenmesi Optimum lateral uzunlu unun saptanabilmesi için Cu 97,5 ko ulunu sa layan sonuç en uygun lateral uzunlu u (optimum uzatma mesafesi) olarak belirlenmi tir (Korukçu 1980). Bu amaçla ekil 3.10’da akı adımlama yoluyla hesaplanmı eması verilen bir bilgisayar programı hazırlanarak olup, bilgisayar çıktılarından yararlanılarak Cu 97,5 ko ulunu sa ladı ı anda i leme son verilmi ve farklı damlatıcı aralıklarında ve de i ik i letme basınçlarında optimum lateral uzunlukları saptanmı tır. Bilgisayar programının akı emasından görülece i gibi farklı damlatıcı aralıklarına sahip lateraller ölçüm yapılarak Cu 97,5 de erine yakla an ilk uzunluk alınmı , daha sonra damlatıcı debilerinden yararlanılarak e su da ılım katsayıları (Cu) hesaplanmı tır. Programda belirlenen lateral uzunluklarında Cu 97,5 de erini sa lamadı ı takdirde, adımlama yöntemiyle 1’er metre kısaltılarak tekrar ölçüm yapılmı ve Cu de erini sa layana kadar lateral boruları kısaltılmı ve ölçümler üç tekerrürlü olarak yapılarak, ortalamalarından Cu 97,5 ve üzeri bir de er bulundu unda denemeye son verilmi tir. BA LA Veri giri i Damlatıcı debileri Hayır Hesaplama Cu 97,5 Uygun lateral uzunlu u Sonuç ekil 3.10. Hazırlanan bilgisayar programı akı 35 eması 4. BULGULAR VE TARTI MA Bu kısımda, denemeye alınan boruların, yapım farklılı ı katsayısı, damlama e da ılımı ve Christiansen yeknesaklık katsayıları ile arasındaki ili ki belirlenmi tir. Ayrıca, sürtünme kayıpları ve e itlikleri hesaplanmı olup, hazırlanan bir bilgisayar programı aracılı ı ile farklı damlatıcı aralıklarına ve i letme ko ullarına göre uzatma mesafeleri saptanmı tır. 4.1. Damlatıcı özelliklerinin belirlenmesi Basınç ile debinin birlikte de i im ölçüsü olan korelasyon katsayısı –1 ile +1 arasında de er almaktadır. Burada r olarak gösterilen korelasyon katsayısının i areti ili kinin yönünü belirlemektedir. Pozitif korelasyon katsayısı basınç artı ına kar ılık debi de erinin de arttı ını, negatif korelasyon katsayısı basıncın artmasına kar ılık debinin azaldı ını gösterir. r = 0 oldu unda bu iki de i ken arasında bir ili kinin olmadı ı anla ılır (Püskülcü ve kiz 1986). Denemeye alınan damlatıcıların test sonucu elde edilen akı cinsi, x, k ve r de erleri Çizelge 4.1’de özetlenmi tir. Anılan de erlerin bulunması amacıyla da basınç ile debi arasında korelasyon analizleri yapılmı ve ekil 4.1’de verilmi tir. Çizelge 4.1. Deneme sonucunda elde edilen damlatıcının özellikleri Çalı ma basıncı h (bar) Ortalama damlatıcı debisi q (L/h) 0,5 2,67 1,0 3,98 1,5 4,20 2,0 5,17 Damlatıcı parametreleri (q = khx) k x 3,6483 0,4504 r Yapım farklılı ı katsayısı Cv 0,98 0,035 Korelasyon katsayısı Bir popülasyona veya bir örne e ait x veya y ile gösterilen iki özellik arasındaki ili kinin derecesi, yönü ve istatistik açıdan önemli olup olmadı ı, korelasyon katsayısı ve korelasyon analizi yardımıyla bulunur (Güne ve Arıkan 1988). Çizelgeden görüldü ü gibi x de eri 0,4504, k katsayısı 3,6483 ve korelasyon katsayısı (r) 0,98 bulunmu tur. x de eri 0,5’e çok yakın oldu undan akı cinsi tam türbülanslı olarak kabul edilmi tir. 36 0,8 y = 0,4504x + 0,1205 2 R = 0,9608 0,7 log qort (L/h) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 log h (m) ekil 4.1. Damlatıcının basınç ile debi arasındaki korelasyon katsayısı ve analizi ekil 4.1’in incelenmesinden görülece i gibi denemeye alınan damlatıcının debileri basınçla artmakta ve tam logaritmik do rusal ili ki göstermektedir. Karmeli (1977), Von Bernuth ve Solomon (1986), damlatıcı debilerinin çalı ma basıncına ba lı olarak tam logaritmik bir ili ki içerisinde artmasını, birçok ara tırıcı tarafından da belirtilmi lerdir (Kapar 1991). 4.2. Damlatıcılarda debi – basınç ili kileri Denemeye alınan damlatıcının farklı damlatıcı aralıklarındaki debileri 4 farklı basınçta 3 tekrarlı olarak ölçülmü ve ortalamaları Çizelge 4.2 ve birbirleriyle ili kileri ekil 4.2’de verilmi tir. Elde edilen debi de erleri lateral boyunca geli i güzel seçilen 30 adet damlatıcıdan 3 tekrarlı olarak alınan verilerle bulunmu tur. Çizelge 4.2 ve ekil 4.2’den görülece i gibi farklı damlatıcı aralıklarına sahip boru hattında de i ik i letme basınçlarında elde edilen debi de erleri arasında bir fark görülmemi tir. Bu sonuçlara göre, yapımcı verileriyle test sonucu elde edilen veriler kar ıla tırıldı ında her hangi bir fark görülememi tir. 37 Çizelge 4.2. Damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında ortalama debi de erleri Çalı ma Ortalama damlatıcı Damlatıcı basıncı debisi aralı ı h qo L (bar) (L/h) (cm) 20 25 33 40 50 0,5 3,14 1,0 4,04 1,5 4,78 2,0 5,56 0,5 2,85 1,0 4,06 1,5 4,44 2,0 5,21 0,5 2,72 1,0 3,97 1,5 4,60 2,0 5,36 0,5 3,04 1,0 3,96 1,5 4,60 2,0 5,37 0,5 3,17 1,0 3,85 1,5 4,76 2,0 5,56 38 6 5,6 20 cm damlatıcı aralı ı 25 cm damlatıcı aralı ı 33 cm damlatıcı aralı ı 40 cm damlatıcı aralı ı 50 cm damlatıcı aralı ı 5,2 qort (L/h) 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 h (bar) ekil 4.2. 4 L/h’lik debiye sahip damlatıcının basınç–debi e rileri 4.3. Yapım farklılı ı katsayısı (Cv) Test sonucunda elde edilen yapım farklılı ı katsayıları e itlik 19 yardımıyla hesaplanmı ve sonuçlar Çizelge 4.3’de verilmi tir. Çizelgenin incelenmesinden de anla ılaca ı gibi basınçla birlikte Cv de erlerinin de i im oranları çok dü ük bir düzeyde (% 1 civarında) kalmı tır. Damlatıcıda basınçla birlikte yapım farklılı ı katsayılarının de i im oranları önemsenmeyecek düzeydedir. Bozkurt (1996), yaptı ı çalı mada Cv de erlerinin basınçla birlikte de i ti ini, ancak basınç gideren damlatıcıların de i im oranlarının gidermeyenlere göre daha fazla oldu unu tespit etmi tir. Benzer ekilde basınç düzenleyicisiz damlatıcılarda Cv de i im aralıklarını % 1 civarında bulmu tur. Çizelge 4.3. Damlatıcının yapım farklılıkları ve sınıflandırılması Yapım farklılı ı Basınç katsayısı h Cv Sınıfı (bar) (%) 0,5 3,05 Mükemmel 1,0 3,02 Mükemmel 1,5 3,04 Mükemmel 2,0 3,05 Mükemmel 39 Yapım farklılı ı katsayısı, Cv, (%) 3,2 3,15 3,1 3,05 3 0 0,5 1 1,5 2 h (bar) ekil 4.3. Damlatıcının basınç–yapım farklılı ı katsayısı e rileri Buna göre damlatıcının Cv katsayıları basınçla birlikte istikrarlı bir yol izlemi tir. Damlatıcının % 5’lik sınır çizgisinin çok altında kalarak “mükemmel” sınıfa girdi i görülmektedir. 4.4. Damlatıcıların sulama yeknesaklı ının de erlendirilmesi Denemeye alınan damlatıcının de erlendirilmeleri yöntem kısmında açıklandı ı ekilde yapılmı tır. Bu kısımda test edilen damlatıcıya ait istatistiksel yeknesaklık (Us), damlatıcı e da ılımı (Eu) ve Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu) de erleri saptanmı tır. Önerilen i letme basıncında (1,0 bar) elde edilen istatistiksel yeknesaklık de erlerine göre ASAE (1994)’nin önerdi i % 95 de erinin üzerinde kalarak “mükemmel” sınıfında yer almı tır. 4.4.1. statistiksel yeknesaklık (Us) Damlatıcıya ait Us de erleri e itlik 11 yardımıyla belirlenmi tir. Bulunan de erler Çizelge 4.4’de verilmi tir. Çizelgeden görülece i gibi damlatıcının basınçla birlikte Us de erlerindeki de i im yüzdeleri % 0,1’in altında kalarak önemli bir de i iklik göstermedi i görülmektedir. ekil 4.4’ün incelenmesiyle damlatıcının istikrarlı bir yol izleyerek tüm basınç de erlerinde neredeyse sabit kaldı ı görülmektedir. 40 statistiksel yeknesaklık, Us, (%) Çizelge 4.4. Damlatıcının istatistiksel yeknesaklık de erleri ve sınıflandırılması Basınç (bar) Us (%) Sınıfı 0,5 96,94 Mükemmel 1,0 96,97 Mükemmel 1,5 96,96 Mükemmel 2,0 96,96 Mükemmel 100 99 98 97 96 95 94 93 92 0 0,5 1 1,5 2 h (bar) ekil 4.4. Damlatıcının çalı ma basıncı – Us e risi Sonuçta damlatıcının % 95 seviyesinin üzerinde kalarak “mükemmel” sınıfa girdi i görülmektedir. Bu de erler Bozkurt (1996) yaptı ı çalı mada, ele aldı ı 12 adet hat içi damlatıcıdan sadece biri dı ında di erlerinin istatistiksel yeknesaklık katsayılarını % 95’in üzerinde bulmasıyla örtü mektedir. 4.4.2. Damlama yeknesaklı ı (Eu) E itlik 7 ile elde edilen damlama yeknesaklı ı Çizelge 4.5’de verilmi tir. Bu de erlere göre 0,5 atm basınçtan 2,0 atm basınç de erine kadar Eu de erlerinde hiçbir fark görülmemi tir ve kalite olarak mükemmel sınıfındadır. Bozkurt (1996) yaptı ı çalı mada basınç düzenleyicisiz damlatıcılarda basınca kar ılık Eu’daki de i im oranının % 1 civarında oldu unu belirtmi tir. Benzer sonuçlar bu çalı mada elde edilmi tir. 41 Çizelge 4.5. Damlatıcının damlama türde li i de erleri ve sınıflandırılması Basınç (bar) Eu (%) Sınıfı 0,5 99,32 Mükemmel 1,0 99,34 Mükemmel 1,5 99,33 Mükemmel 2,0 99,32 Mükemmel statistiksel yeknesaklık katsayısı Eu (%) 100 99 98 0 0,5 1 1,5 2 h (bar) ekil 4.5. Damlatıcının çalı ma basıncı – Eu e risi ekil 4.5’in farklı basınçlardaki damlama yeknesaklı ı (Eu) de i imleri aralıkları incelendi inde damlatıcının istikrarlı bir yol izleyerek tüm basınç de erlerinde % 1’i de i im oranını geçmemi tir. 4.4.3. Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu) Yapılan çalı mada damlatıcıya ait elde edilen Christiansen yeknesaklık katsayıları (Cu) Çizelge 4.6 ve grafiksel ifadesi ekil 4.6’da verilmi tir. Çizelge 4.6’den görülece i gibi damlatıcının basınçla birlikte Cu de erleride yakla ık % 1’lik de i imler göstermi ve mükemmel sınıfına girmi tir. ekil 4.5 incelendi inde damlatıcının istikrarlı bir yol izleyerek tüm basınç de erlerinde sabit kaldı ı görülmektedir. Çamo lu (2004), yaptı ı ara tırmada 2 L/h debiye sahip damlatıcıya ait de i ik basınçla birlikte, Cu de erlerinde yakla ık % 1’lik de i imler gösterdi ini bulmu tur. 42 Çizelge 4.6. Damlatıcının damlama türde li i de erleri ve sınıflandırılması Basınç (bar) Cu (%) Sınıfı 0,5 97,56 Mükemmel 1,0 97,58 Mükemmel 1,5 97,57 Mükemmel 2,0 97,56 Mükemmel Christiansen yeknesaklık katsayısı Cu (%) 99 97 95 0 0,5 1 1,5 2 h (bar) ekil 4.6. Damlatıcının çalı ma basıncı – Cu e risi 4.5. Yapım faklılı ı katsayısı ile sulama yeknesaklı ı arasındaki ili ki Bu kısımda, damlatıcıya ait yapım farklılı ı katsayısı ile e su da ılımını belirleme yöntemlerindeki ili kiler belirlenmi olup Eu ve Cv arasında korelasyon analizi yapılmı ve arasındaki ili kiyi gösteren e itlikler bulunmu tur (Çizelge 4.7). Çizelgeden görülece i gibi de i ik basınçlarda yapım farklılı ı katsayısı en dü ük % 1 de eriyle artar iken Eu de erleri de do ru orantılı ekilde ilerlemi tir. Cv ile Eu arasındaki ili ki düzeyini belirlenerek ekil 4.7’de gösterilmi tir. Korelasyon analizi sonucunda a a ıda verilen e itlik elde edilmi tir. Cv = –1,4545 Eu + 147,52 Korelasyon katsayısı 0,9697 olarak bulunmu ve aralarında kuvvetli bir ili kinin oldu u kanısına varılmı tır. Çamo lu (2004) yaptı ı ara tırmada korelasyon katsayısını 0,9933 olarak bulmu ve aralarında kuvvetli bir ili kinin oldu u kanısına varmı tır. 43 Çizelge 4.7. Damlatıcının yapım farklılı ı katsayısı ile damlama türde li i de erleri Basınç (bar) Cv (%) Eu (%) 0,5 3,05 99,32 1,0 3,02 99,34 1,5 3,04 99,33 2,0 3,05 99,32 Yapım faklılı ı katsayısı, Cv (%) 3,06 3,05 y = -1,4545x + 147,52 2 R = 0,9697 3,04 3,03 3,02 99,2 99,25 99,3 99,35 99,4 99,45 99,5 Damlama türde li i, Eu (%) ekil 4.7. Damlatıcının damlama yeknesaklı ı ve e da ılım katsayısı ili kisi Sonuç olarak, yukarıdaki e itlik kullanılarak damlama türde li inin % 94’den büyük olması ko ulunun sa lanabilmesi için Cv de erinin % 5’den küçük olması gerekti i ortaya çıkmı tır. Bu de er, ASAE (2002)’nin belirledi i, mükemmellik alt sınırıdır. 4.6. Yapım farklılı ı katsayısı ile Christiansen yeknesaklık katsayısı arasındaki ili ki Yapım faklılı ı katsayısı ile Christiansen yeknesaklık katsayısı arasındaki ili kiyi belirlemek amacıyla damlatıcıların tüm basınçlardaki Cv ve Cu de erleri Çizelge 4.8’de verilmi tir. Ayrıca aralarındaki ili ki düzeyini belirlemek için korelasyon analizi yapılmı ve ekil 4.8’de gösterilmi tir. Çizelge incelendi inde de i ik i letme ko ullarında yapım farklılı ı katsayısı en dü ük % 1 de eriyle artar iken Cu de erleri de do ru orantılı ekilde sabit kalmı tır. Cv ile Cu arasındaki ili ki düzeyini belirlenerek ekil 4.8’de gösterilmi tir. Korelasyon analizi sonucunda a a ıda verilen e itlik elde edilmi tir. 44 Cv = –1,4545 Cu + 144,96 Korelasyon katsayısı 0,9697 olarak bulunmu ve aralarında kuvvetli bir ili kinin oldu u kanısına varılmı tır. E itli e göre, Cu ≥ % 97,5 ko ulunun sa lanabilmesi için Cv de erinin alt sınırının % 3,12 olması gerekti i ortaya çıkmaktadır. Çizelge 4.8. Damlatıcının yapım farklılı ı katsayısı ile Christiansen yeknesaklık katsayısı Yapım farklılı ı katsayısı, Cv (%) de erleri Basınç (bar) Cv (%) Cu (%) 0,5 3,05 97,56 1,0 3,02 97,58 1,5 3,04 97,57 2,0 3,05 97,56 3,06 3,05 y = -1,4545x + 144,96 R2 = 0,9697 3,04 3,03 3,02 97,5 97,52 97,54 97,56 97,58 97,6 Christiansen yeknesaklık katsayısı, Cu (%) ekil 4.8. Damlatıcının yapım farklılı ı ile Christiansen yeknesaklık arasındaki ili ki Buna göre Korukçu (1980)’nun önerdi i bu ko ulunun sa lanabilmesi için üretici firmaların damlatıcı yapımında bunu dikkate alarak üretim yapmaları gerekti i anla ılmaktadır. Benzer ekilde Yılmaz (1988) yaptı ı ara tırmada, Cv ≤ 0,03 ko ulunu sa layacak ekilde damlatıcı üretimine yönelinmesi gerekti ini belirtmi tir. 45 4.7. Damla sulama lateralinde sürtünme kayıplarına ili kin sonuçlar Ülkemizde yaygın olarak kullanılan in–line (hat içi) damlatıcının bulundu u dairesel kesitli boru seçilerek, farklı damlatıcı aralıklarındaki laterallerde yapılmı tır. Her denemeye ili kin Darcy–Weisbach sürtünme faktörleri (f) ile Reynolds sayıları (Re), yöntem bölümünde açıklandı ı ekilde hesaplanmı tır. Reynolds sayıları E itlik 21 nolu e itlik yardımıyla 10 de i ik akı hızı için hesaplanmı tır. Ayrıca sürtünme kayıpları hesaplanmı ve bunların Reynolds katsayıları ile ili kileri Çizelge 4.9’da verilmi tir. Buna ba lı olarak elde edilen katsayılar ve sürtünme kayıp e itliklerine ba lı katsayılar Çizelge 4.10’da verilmi tir. Hesaplamalarda boru iç çapı (D) olarak ölçüm yapılan lateralin iç çapı ele alınmı tır. Kinematik viskozite de erleri ise denemelerde ölçülen su sıcaklı ına göre Çizelge 2.3’de verilen de erlerden alınarak yapılmı tır. Önceden belirlenen genel sürtünme kayıp e itli i ile Hazen–Williams sürtünme kayıp e itli i birbiri ile kar ıla tırılarak, denemeye alınan damlatıcının yer aldı ı lateralde, de i ik damlatıcı aralıklarına ait Hazen–Williams pürüzlülük katsayıları (C) belirlenerek Çizelge 4.11’de verilmi tir. Ayrıca bu ili kiler bir grafik üzerinde gösterilerek aralarındaki ili kiler belirlenmi tir ( ekil 4.9). Çizelge 4.9’un incelenmesinden de anla ılaca ı gibi her aynı çapta kullanılan farklı damlatıcı aralı ı de erleri için farklı regresyon e itlikleri elde edilmi tir. Lateral içine geçik damlatıcı ile yapılan çalı mada elde edilen sonuçlar, Demir (1991)’in aynı ko ullar için yaptı ı çalı mada elde etti i sonuçlar (örne in 16 mm lik 30 cm damlatıcı aralı ında; f = 0,9642 Re -0,3114 ) ile benzerlik göstermektedir. Çizelge 4.9. Lateraldeki de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen f–Re ili kileri ve ili kilerin korelasyon katsayıları Damlatıcı f – Re aralı ı ili kisi (m) (f = aReb) Korelasyon katsayısı 0,20 f = 0,8514 Re -0,2772 0,958 0,25 f = 0,8005 Re -0,2743 0,980 0,33 f = 0,7885 Re -0,2819 0,963 0,40 f = 0,4529 Re -0,2350 0,975 0,50 f = 0,4570 Re -0,2470 0,975 Çizelge 4.10’da farklı damlatıcı aralıklarına sahip damla sulama borularının, sürtünme kayıp e itlikleri belirlenmi tir. 46 Çizelge 4.10. Denemeye alınan damla sulama borularının sürtünme kayıp e itlikleri Dı Damlatıcı Sürtünme kayıp e itlikleri f–Re li kisi (iç) aralı ı Vm (f = aReb) çap L ∆h f = K∆L n , ∆h f = K 1Q m D (mm) (m) a b r K m n K1 15,2 (13,4) 0,20 0,8514 -0,2772 0,96 9,4500x10-4 1,7228 1,2772 6,2337x10-7 0,25 0,8005 -0,2743 0,98 9,2480x10-4 1,7257 1,2743 7,3817x10-7 0,33 0,7885 -0,2819 0,96 8,2020x10-4 1,7181 1,2819 9,4106x10-7 0,40 0,4529 -0,2350 0,97 9,0015x10-4 1,7650 1,2350 7,3964x10-7 0,50 0,4570 -0,2470 0,97 7,6963x10-4 1,7353 1,2470 9,0443x10-7 Denemeye alınan in–line damlatıcının bulundu u lateral için f–Re ili kilerinin ekil 4.9’dan izlenece i gibi f–Re do rularının birbirlerine göre paralel olmadıkları ve farklı e im de erlerinde oldukları görülmektedir. Bu durum, Watters ve Keller (1978), Zoldoske ve Norum (1985) ve Tüzel (1990)’in belirtti i gibi damlatıcının lateral içinde kalan kısımların imalat esnasında lateral iç yüzeyinde meydana gelen küçük hacimli çeper bo luklarının, lateral boyunca de i ik bölümlerde farklı seviyede pürüzlülük yaratması ve akı kesit alanının lateral eksen çizgisinden sapma göstermesi ile açıklanabilir. Ayrıca farklı damlatıcı aralıklarında sürtünme faktörleri birbirinden farklı bulunmu tur. Bunun nedeni ise damlatıcı aralıklarının artmasıyla sürtünme katsayısının azalması olarak de erlendirilmektedir. De i ik damlatıcı aralıkları için belirlenen pürüzlülük faktörleri arasındaki farklılıkların ise, damlatıcı yapımına ba lı olarak lateral içinde kalan kısımların farklı pürüzlülük yaratması ve lateral iç çapları ile laterallerin yapım farklılıklardan ortaya çıktı ına varılmı tır. Korukçu (1980) yaptı ı çalı mada benzer sonuçlar elde etmi tir. Denemelerden elde edilen Hazen–Williams pürüzlülük katsayılarının ortalama akı hızına ba lı olarak farklı de erler alması, Korukçu (1980) ve Tüzel (1990)’in de açıkladı ı gibi, denemelerde belirlenen ve Çizelge 4.10’da verilen sürtünme kayıp e itli indeki üs (m) de erlerinin (en yüksek m = 1,7650 ve en dü ük m = 1,7181), birbirinden farklı olması ile açıklanabilir. 47 20 cm damlatıcı Darcy-Weisbach sürtünme faktörü (f) 0,065 25 cm damlatıcı 33 cm damlatıcı 0,06 40 cm damlatıcı 0,055 50 cm damlatıcı 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 Reynolds sayısı (Re) ekil 4.9. Lateraldeki de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen Darcy – Weisbach sürtünme faktörü–Reynolds sayısı ili kisi Damlatıcıların de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen sürtünme kayıp (hf) ve Hazen–Williams pürüzlülük katsayısı (C) e itlikleri Çizelge 4.11’de verilmi tir. Çizelgede ki verilen e itliklerin incelenmesinden de görülece i gibi Hazen–Williams pürüzlülük katsayıları, damlatıcı aralı ına ba lı olarak farklı de erler almı tır. Elde edilen e itlikler Demir (1991)’in, yaptı ı çalı madaki sonuçlarla benzerlik göstermektedir. Çizelge 4.12’de verilen Hazen–Williams pürüzlülük katsayıları e itlikler yardımıyla, lateralin de i ik ortalama akı hızlarında (0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 ve 3,0 m/s) hesaplanmı tır. Bu de erlerden pürüzlülük katsayısı ile hız arasındaki ili kiler belirlenmi ve elde edilen bulgular ekil 4.10’da verilmi tir. eklin incelenmesinden de görülece i gibi damlatıcı aralı ı azaldıkça, lateral boruda olu an yük kayıpları artmakta ve do al olarak C sürtünme faktörü de erleri de azalmaktadır. Denemeye alınan damlatıcının belirli aralıklarda pürüzlülük katsayıları ortalama akı hızına göre çok az bir artı göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, Demir (1991) ve Korukçu (1980)’nunda yaptıkları çalı malardaki sonuçlarla benzerlik göstermektedir. 48 Çizelge 4.11. De i ik damlatıcı aralı ında belirlenen sürtünme kayıp (hf) ve Hazen – Williams Pürüzlülük katsayısı (C) e itlikleri Damlatıcı Sürtünme kayıp e itlikleri (hf) Hazen – Williams aralı ı L (m) Genel (hf = K L (V m / D n)) Damlatıcı aralı ında debiye ba lı olarak (Q=L/h) pürüzlülük katsayısı (C) e itli i 0,20 hf = 9,4500.10-4L (V1,7228/D1,2772) hf = 6,2337x10-7Q 1,7228 C = 93,67 V 0,069 0,25 hf = 9,2480.10-4L (V1,7257/D1,2743) hf = 7,3817x10-7Q 1,7257 C = 95,18 V 0,068 0,33 hf = 8,2020.10-4L (V1,7181/D1,2819) hf = 9,4106x10-7Q 1,7181 C = 99,82 V 0,072 0,40 hf = 9,0015.10-4L (V1,7650/D1,2350) hf = 7,3964x10-7Q 1,7650 C = 105,74 V 0,047 0,50 hf = 7,6963.10-4L (V1,7530/D1,2470) hf = 9,0443x10-7Q 1,7530 C = 112,13 V 0,053 49 Çizelge 4.12. Denemeye alınan damla sulama laterallerinde belirlenen Hazen – Williams Damlatıcı aralı ı pürüzlülük katsayısının (C) ortalama akı hızına göre (V) göre de i im de erleri Ortalama akı hızları için pürüzlülük katsayıları (C) Hazen – Williams pürüzlülük Ortalama akı hızı (m/s) katsayısı (m) e itli i 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 20 C = 93,67 V 0,069 89,30 93,67 96,33 98,26 99,78 101,05 25 C = 95,18 V 0,068 90,80 95,18 97,84 99,77 101,30 102,56 33 C = 99,82 V 0,072 94,96 99,82 102,78 104,93 106,63 108,04 40 C = 105,74 V 0,047 102,35 105,74 107,77 109,24 110,39 111,34 50 C = 112,13 V 0,053 108,09 112,13 114,57 116,33 117,71 118,85 20 cm damlatıcı Hazen-Williams pürüzlülük katsayısı C 130 25 cm damlatıcı 33 cm damlatıcı 120 40 cm damlatıcı 50 cm damlatıcı 110 100 90 80 70 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Ortalama akı hızı V (m/s) ekil 4.10. Lateraldeki de i ik damlatıcı aralıklarında belirlenen Hazen–Williams pürüzlülük katsayısının ortalama akı hızına göre de i imi 50 4.8. Optimum Lateral Uzunlu unun Belirlenmesi Optimum lateral uzunlu unun saptanabilmesi için Cu 97,5 ko ulunu sa layan sonuç en uygun lateral uzunlu u olarak belirlenmi tir (Korukçu 1980). Bu amaçla, yöntemde açıklandı ı gibi hazırlanan bilgisayar programı sayesinde e imsiz ko ullarda optimum lateral uzatma mesafeleri saptanmı tır. Örnek te kil etmesi amacıyla, 20 cm damlatıcı aralı ına sahip lateralde, 3 tekerrürlü olacak ekilde ölçülen debi de erleri bilgisayar programına yazılmı olup ekil 4.11 ve sonuçları ekil 4.11’de verilmi tir. ekil 4.11 incelendi inde 3 tekrarlı olarak girilen debi de erlerinden faydalanılarak hesaplanan veriler ekil 4.12’de görülmektedir. Sonuçta, hazırlanan bilgisayar programından faydalanılarak, de i ik damlatıcı aralıklarına sahip borularda Cu 97,5 de erini sa layan optimum uzatma mesafeleri belirlenmi tir. De i ik damlatıcı aralıklarında ve farklı basınçlarda ölçülen laterallerin uzatma mesafeleri ve Cu katsayıları Çizelge 4.13’de verilmi tir. Bunların kendi aralarındaki ili kileri grafiksel olarak ekil 4.14’de verilmi tir. ekil 4.11. Bilgisayar programında verilerin giri i 51 ekil 4.12. Bilgisayar programındaki sonuçlar 52 Çizelge 4.13. Damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında Christiansen yeknesaklık katsayısı (Cu 97,5 ) sa layan lateral uzunlukları Damlatıcı aralı ı, L (cm) 20 25 33 40 50 Çalı ma basıncı, h Lateral uzunlu u Cu (bar) (m) (%) 0,5 30,0 97,56 1,0 31,0 97,58 1,5 31,0 97,57 2,0 31,0 97,56 0,5 34,0 97,56 1,0 35,0 97,56 1,5 35,0 97,56 2,0 36,0 97,56 0,5 41,0 97,56 1,0 42,0 97,54 1,5 43,0 97,55 2,0 43,0 97,55 0,5 48,0 97,55 1,0 49,0 97,54 1,5 49,0 97,55 2,0 50,0 97,54 0,5 58,0 97,55 1,0 59,0 97,53 1,5 59,0 97,52 2,0 59,0 97,54 Çizelgeden görülece i gibi, bilgisayar programının çıktılarından yararlanılarak elde edilen lateral uzunlukları, damlatıcı aralı ına göre farklılık göstermektedir. ekil 4.14’den görülece i gibi damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında Christiansen yeknesaklık katsayısını (Cu 97,5) sa layan lateral uzunlukları birbirlerine paralel bir yol izlemekte ve damlatıcı aralı ı arttıkça uzatma mesafeleri artmaktadır. ekilden görülü ü gibi 15,2 mm dı çapa sahip boruda örne in 1 bar basınç altında, 20, 25, 33, 40 ve 50 cm damlatıcı aralıklarında Cu 97,5 ko ulunda optimum uzatma mesafeleri sırasıyla 31, 35, 42, 49 ve 59 m olarak bulunmu tur. Bulunan bu sonuçlar Demir ve Yürdem (2002)’in, aynı damlatıcının kullanıldı ı damla sulama borularında buldukları Uzatma mesafeleri, m sonuçlarla benzerlik göstermektedir. 20 cm damlatıcı 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 25 cm damlatcı 33 cm damlatıcı 40 cm damlatıcı 50 cm damlatıcı 0 0,5 1 1,5 2 2,5 letme basıncı, bar ekil 4.14. Damla sulama borusunun farklı damlatıcı aralıklarındaki de i ik i letme ko ullarında Christiansen yeknesaklık katsayısını (Cu uzunlukları arasındaki ili ki 54 97,5 ) sa layan lateral 5. SONUÇ ve ÖNER LER Denemeye alınan damlatıcının yapım farklılıklarının, e su da ılımına etkisi, yük kayıplarının saptanması ve optimum lateral uzunlu unun belirlenmesi amacıyla yapılan çalı maya ait sonuçlar a a ıdaki gibi sıralanmı tır. Yapımcı firmadan alınan debi de erleriyle, deneme sonucu elde edilen veriler kar ıla tırıldı ında, önemli düzeyde farka rastlanılmamı tır. Damlatıcıların basınçla birlikte yapım farklılı ı katsayısı (Cv) de erlerinin de i im oranları çok dü ük bir düzeyde (%1 civarında) kalmı tır. Damlatıcıda basınçla birlikte yapım farklılı ı katsayılarının de i im oranları önemsenmeyecek düzeyde oldu u saptanmı tır. Damlatıcının istatistiksel yeknesaklık (Us) de erleri incelendi inde % 95 seviyesinin üzerinde kalarak “mükemmel” sınıfa girdi i görülmektedir. Farklı basınçlardaki damlama yeknesaklı ı (Eu) de i imleri aralıkları incelendi inde damlatıcının istikrarlı bir yol izleyerek tüm basınç de erlerinde % 1 de i im oranını geçmemi tir. Damlatıcının basınçla birlikte Christiansen yeknesaklık (Cu) de erleri, % 1’lik de i im göstermi ve mükemmel sınıfına girmi tir. Hazen–Williams pürüzlülük katsayısı (C) damlatıcı aralı ına göre farklı de erler almı tır. C de erleri farklı damlatıcı aralı ına göre artmaktadır. Bunun nedeni ise damlatıcı sayısının ve lateraldeki sürtünme kayıplarının azalmasının neden oldu u gözlenmi tir. De i ik damlatıcı aralıkları için belirlenen pürüzlülük faktörleri arasındaki farklılıkların, damlatıcı yapımına ba lı olarak, lateral içinde kalan kısımların farklı pürüzlülük yaratması ve laterallerin yapım farklılıklardan dolayı ortaya çıktı ı saptanmı tır. Damlatıcıdan istenilen 4 L/h lik debiyi elde edebilmek için 1 bar i letme ko ulunda çalı tırılması gerekti i saptanmı tır. Hazırlanan bilgisayar programı sonuçlarından faydalanılarak, de i ik i letme ko ullarında farklı damlatıcı aralıklarına sahip laterallerin e imsiz ko ullarda optimum uzatma mesafeleri belirlenmi tir. Buna göre, 1 bar i letme ko ulunda, 20, 25, 33, 40 ve 50 cm 55 damlatıcı aralıklarında Cu 97,5 ko ulunu sa layan optimum uzatma mesafeleri sırasıyla 31, 35, 42, 49 ve 59 m olarak bulunmu tur. Arazideki bazı bitkilere gere inden az, bazılarına ise gere inden çok su uygulanmı olma olasılı ı göz önünde bulundurulursa, damla sulama sistemi kurulmadan ve i letilmeden önce firmaların ürettikleri damlatıcı ve boruların karakteristik özellikleri, mutlaka üniversitelerin ilgili anabilim dallarında test edilmelidir. Bu suretle, merdiven altı diye tabir edilen i letmelerin sayısının azalaca ı ve damla sulama üretimi ve i letiminde kalitenin yükselece i açıktır. 56 6. KAYNAKLAR ASAE (1994). Design and Installation of Microirrigation Systems. ASAE EP405.1 Dec.93, p.724–727. ASAE (2002). Design and Installation of Microirrigation Systems. ASAE EP405.1 Dec.01, p.903–907. Ayyıldız M, Yaralı E (1985). Ya murlama Ba lıklarında Yapımcı Farklılıklarının E Su Da ılım Düzeyine Etkisi. Do a Bilim Dergisi, Seri: D2, Cilt: 9, Sayı: 2, s.204–211, Ankara. Baswell MJ (1985). Design characteristics of line–source drip tubes. Proc. Third. Inter’l. Drip/Trickle Irrig. Cong., Drip/Trickle Irrigation in Action, ASAE St.Joseph, Michigan, p.307–308. Bozkurt S (1996). çten Geçik (In–Line) Damlatıcılarda Yapım Farklılıklarının E Su Da ılımına Etkileri. Ç.Ü. Fen Bil. Ens. Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, s.20, Adana. Bralts VF, Wu IP (1979). Emitter Flow Variation and Uniformity for Drip Irrigation. ASAE Paper No.79–2099. ASAE, St.Joseph, Michigan, 49085. Bralts VF, Wu IP, Gitlin HM (1981). Manufacturing Variation and Drip Irrigation Uniformity. Transactions of the ASAE 24(1), p.113–119. Bralts VF, Kesner CD (1983). Drip Irrigation Field Uniformity Estimation. Transactions of the ASAE 26(5), p.1369–1374. Bralts VF, Edwards DM, Kesner CD (1985). Field Evaluation of Drip/Trickle Irrigation Submain Units. Third International Drip/Trickle Irrigation Congress, Fresno California, U.S.A., p.274–280. Bralts VF (1986). Operational Principles–Field Performance and Evaluation In: Trickle Irrigation for Crop Production (ed. F. S. Nakayama, D. A. Bucks), Elsevier Science Publisher, B. V. The Netherlands, p.216–223. 57 Bralts VF, Edwards DM (1986). Field Evaluation of Drip Irrigation Subnain Units, Transactions of the ASAE 29(6), p.1659–1664. Bralts V, Edwards DM, Wu IP (1987). Drip Irrigation Design and Evaluation Based on the Statistical Uniformity Concept. Advaces in Irrigation, Vol. 4, p.72. Christiansen JE (1942). Hydraulic of Springling Systems for Irrigation. Trans. ASCE 107, p.221–239. Çamo lu G (2004). Farklı Yapımcı Ve Yapım Özelliklerine Sahip Damlatıcılarda E Su Da ılımının ncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale 18 Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Çamo lu G, Yavuz MY (2004). Yerli ve Yabancı Yapım Damlatıcıların Sulama Performansları Yönünden Kar ıla tırılması. Uluda Ün. Ziraat Fakültesi Dergisi, Cilt No:18, Sayı:1, Bursa Dasberg S, Bresler E (1985). Irrigation engineering. International irrigation information center (IIIC), P.O.B. 49, Volcani Center, 50250 Bet Dagan, Israil, p.17–21, 20–26. Decroix M, Malavel A (1985). Laboratory Evaluation of Trickle Irrigation Equipment for Field system Design. Proc.Third.Inter’l.Drip/Trickle Irrig.Cong., Drip/Trickle Irrigation in Action, ASAE St. Joseph, Michigan, p.325. Demir V (1991). Türkiye’de Kullanımı Yaygın Olan Damla Sulama Boruları ve Damlatıcıların letme Karakteristikleri Üzerinde Bir Ara tırma. Ege Ün. Fen Bil. Ens. Tarımsal Mekanizasyon Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, s.4, zmir. Demir V, Yürdem H (2000). Türkiye’de Üretilen ve Yaygın Olarak Kullanılan Farklı Yapım Özelliklerine Sahip Damlatıcıların Teknik Özellikleri ve Yapım Farklılıkları. Ege Ün. Ziraat Fak. Der. Cilt:37, No:2–3, s.85–92, zmir. Demir V, Yürdem H (2002). Aynı Damlatıcıya Sahip Damla Sulama Borularında Boru Çapının En Uygun Boru Uzunlu una Etkisi. Ege Ün. Ziraat Fak. Der. 39 (3):120– 127 ISSN 1018–8851 58 Giay MA, Zelenka RF (1986). Uniformity of Discharge of Different Types of Emitters in Comparison to the Pressure Compensated HB–Emitter. In: Petrasovits, I., Ligetvari, Güne T, Arıkan R (1988). Tarım Ekonomisi statisti i. A.Ü.Z.F. Yayın No: 1049, Ders Kitabı: 305, s.203, Ankara. Howell TA, Hiler EA (1972). Trickle Irrigation System Design. ASAE Paper No.72–221. ASAE, St. Joseph, Michigan, 49085. Howell TA, Hiler EA (1974). Trickle irrigation system design. Transactions of ASAE 15 (4): 902–908. Howell TA, Barinas FA (1980). Pressure Losses Across Trickle Irrigation Fittings and Emitters. Transactions of the ASAE 23(4): 928–933. Howell TA, Aljibury FK, Gitlin HM, Wu IP, Warrick AW, Raats PAC (1983). Designing and operation of trickle (drip) systems. In:Jensen, M.E.(Ed.), design and operation of farm irrigation systems. ASAE Monograph No.3, 2950 Niles Road, St. Joseph, Michigan, 49085, U.S.A. Howell TA, Bucks DA, Goldhamer DA, Lima JM (1986). Management Principles–Irrigation Scheduling In: Trickle Irrigation for Crop Production (ed. F. S. Nakayama, D. A. Bucks), Elsevier Science Publisher, B. V. The Netherlands. Kanber R (1999). Sulama. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları. Genel yayın no: 174. 530 s. ADANA. Kapar A (1991). Ege Bölgesinde Uygulanan Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Damlatıcıların Bazı Teknik Özellikleri Üzerine Bir Ara tırma. Ege Ün. Fen Bil. Ens. Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, s.5–7, 21–24, zmir. Kapda lı S, Mutlu T, Fer (1997). Marmara Plastik Damla Sulaması Boruları Hidrolik Deneyleri. .T.Ü. n aat Fak. Yayınları, Cilt 1, stanbul. Karmeli D (1977). Classification and Flow Regime Analysis of Drippers. Journal of Agricultural Engineering Research, Vol.22, p.168. 59 Keller J, Karmeli D (1974). Trickle Irrigation Design Parameters. Transactions of the ASAE 17(4), p.678–684. Keller J, Karmeli D (1975). Trickle irrigation design. Rain Bird sprinkler manufacturing corporation glendora, California, U.S.A. p.1–5, 17–18, 46–49. Korukçu A (1980). Damla Sulamasında Yan Boru Uzunluklarının Saptanması Üzerinde Bir Ara tırma. A.Ü.Ziraat Fakültesi Yayınları: 742, Bilimsel Ara tırma ve ncelemeler: 432, A.Ü.Basımevi, Ankara. Korukçu A, Yıldırım O (1981). Ya murlama Sistemlerinin Projelenmesi. Toprak Su Yayınları, s.69–132, Ankara. Korukçu A, Yıldırım O (1984). Damla Sulamasında Su Da ılımı Açısından Yan Boru Uzunluklarının Saptanması. I.Ulusal Kültürteknik Kongresi, Ç.Ü.Z.F, s.16–39, Adana. Merriam JL, Keller J (1978). Farm Irrigation System Evaluation, 3rd Ed. Logan, Utah: Agricultural and Irrigation Eng. Dept., Utah State University. Mizyed N, Kruse EG (1989). Emitter Discharge Evaluation of Subsurface Trickle Irrigation Systems. Transactions of the ASAE 17 (2): 282–285. O uzer V, Yılmaz E (1991). Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Yerli ve Yabancı Kökenli Bazı Damlatıcıların Hidrolik Özellikleri Üzerine Bir Çalı ma. Do a Bilim Dergisi, Cilt: 15, Sayı: 1, s.121–128, Ankara. Özekici B, Sneed RE (1995). Manufacturing Variation for Various Trickle Irrigation On–Line Emitters. Applied Engineering in Agriculture 11(2), p.235–240. Özekici B, Bozkurt S (1996). Boru çi (In–Line) Damlatıcıların Hidrolik Performanslarının Belirlenmesi.Tr. J. of Agriculture and Forestry 23 (1999) Ek Sayı 1, s.19–24, Tübitak. Parchomchuk P (1976). Water Temperature Effect on Emitter Discharge Rates. Transactions of the 19, p.690–692. 60 Perold RP (1977). Design of Irrigation Pipe Laterals. Journal of the Irrigation Drainage Division, ASCE, Vol.103, No. IR2, Proc. Paper 12978, p.179–195. Pitts DJ, Ferguson JA, Wright RE (1986). Trickle Irrigation Lateral Line Design by Computer Analysis. Transactions of the ASAE 29(5), p.1320–1324. Püskülcü H, kiz F (1986). statisti e Giri . Ege Ün. Mühendislik Fak. Ders Kitapları Yayın No: 1, s.234, zmir. Solomon K (1977). Manufacturing Variation of Emitters in Trickle Irrigation Systems. ASAE Paper No: 77–2009. ASAE, St.Joseph, Michigan, 49085. Solomon K (1979). Manufacturing Variation of Trickle Emitters. Transactions of the ASAE 22(5), p.1034–1043. ener S, Erta R, Ö retir K, Aran A (1995). Türkiye de Sulanan Bitkilerin Sulama Teknikler,. Köy Hizmetleri Hen. Müd. APK Daire Ba k. Toprak ve Su Kaynakları Ara tırma b.Müd. Yayını No: 89. Menemen– zmir. Tüzel H (1990). Yerli Yapım Damla ve Dü ük Basınçlı Ya murlama Sistemlerinin Bazı Teknik Özellikleri ve Projelendirme Kriterleri Üzerinde Bir Ara tırma. Ege Ün. Fen Bil. Ens. Kültürteknik Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, s.3–17, zmir. Tüzel H (1993). Damla Sulama Sistemlerinde Sulama Yeknesaklı ının De erlendirilmesi. Ege Ün. Ziraat Fak. Der. Cilt: 30, No: 1–2, s.119–126, zmir. Tüzel H (1994). Damla Sulama Sistemlerinde Yan Ana Boru Büyüklüklerinin Belirlenmesi Üzerine Bir Ara tırma. Ege Ün. Ziraat Fak. Der. Cilt: 31, No: 1, s.121–128, zmir. Von Bernuth RD, Solomon KH (1986). Design Principles–Emitter Construction In: Trickle Irrigation for Crop Production (ed. F. S. Nakayama, D. A. Bucks), Elsevier Science Publisher, B. V. The Netherlands, p.27–52. Warrick AW, Yitayew M (1988). Trickle Lateral Hydraulics. I:Analytical Solution. Journal of Irrigation and Drainage Division, ASCE, Vol. 114, No.2, p231. 61 Watters GZ, Keller J (1978). Trickle Irrigation Tubing Hydraulics. ASAE Paper No. 782015. ASAE, St. Joseph, Michigan, 49085. Wu IP, Gitlin HM (1973a). Hydraulics and Uniformity for Drip Irrigation. Journal of the Irrigation Drainage Division, ASCE, Vol. 99, No. IR2, Proc. Paper 9786, p.157–168. Wu IP, Gitlin HM (1973b). Design of Pressure, Length of a Drip Irrigatin Line. ASAE, Paper, No. PR 73–10, St. Joseph, Michigan 49085, p.21. Wu IP, Gitlin HM (1974). Drip Irrigation Design Based on Uniformity. Transactions of the ASAE 17 (3): 429–432. Wu IP, Gitlin HM (1974a). Drip Irrigation Design Based on Uniformity. Transactions of the ASAE 17(3), p.157–168. Wu IP, Gitlin HM (1974b). Design of Drip Irrigation Lines. Hawaii Agricultural Experiment Station, Technical Bulletin No. 96, University of Hawaii, p.29. Wu IP, Gitlin HM, Solomon KH, Saruwatari CA (1986). Design Principles–System Design. In: Nakayama, F.S. and D.A.Bucks (Ed.), Trickle Irrigation for Crop Production. Elsevier Science Publishers B.V., P.O.Box 211, 1000 AE Amsterdam, Netherland. Wu IP, Barragan J (2000). Design Criteria for Microirrigation Systems. Transactions of the ASAE 43(5), p.1145–1154. Ya ar S, Anaç S (1989). Damla sulama sistemlerinin hidroli i. E.Ü. Ziraat Fakültesi Dergi, Cilt. 26, No.2, s.253, ZM R. Yıldırım O (1996). Sulama Sistemleri II. A.Ü. Ziraat Fakültesi, Yayın No: 1449, Ders Kitabı: 429, s.229–239, Ankara. Yıldırım O, Apaydın H (1999). Damla Sulamada Lateral ve Manifold Boru Çaplarının Belirlenmesinde Grafiksel Yöntem. A.Ü.Z.F. Tarım Bilimleri Dergisi, Cilt: 5,Sayı:1, s.24–32, Ankara. 62 Yılmaz E (1988). Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Yerli ve Yabancı Kökenli Damlatıcıların Özellikleri Üzerine Bir Çalı ma. Ç.Ü. Fen Bil. Ens. Kültürteknik Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, s.19–26, Adana. Zoldoske DF, Norum EM (1985). Drip Irrigation Systems Component Performance Standards. Proc. Third. Inter’l. Drip/Trickle Irrig. Cong., Drip/Trickle Irrigation in Action, ASAE St.Joseph, Michigan, p.315. Zur B, Tal S (1981). Emitter Discharge. Sensivity to Pressure and Temperature Journal of the Irrigation and Drainage Division, ASCE Vol. 107, No.IR1, p.2. 63 ÖZGEÇM 1979 yılında, Erzincan–Refahiye ilçesinde do du. lk, orta ve lise ö renimini stanbul’da tamamladı. 2000 yılında Trakya Üniversitesi Tekirda Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümünde e itimime devam edip, 2004 yılında mezun oldu. 2005 yılında yüksek lisans e itimine ba ladı. Halen stanbul’da özel bir damla sulama firmasında proje mühendisi ve pazarlama müdürü olarak çalı maktadır. 64