1. SPRINKLER IRRIGATION

2. الري بالرش Sprinkler Irrigation
**هو أحد أنظمة الري الحديثة والتي تستخدم لرى المناطق الصحراوية ذات الأرض الرملية و التي لا تستطيع الإحتفاظ بالماء لمدة طويلة، هي مناسبة أيضا في ري الأراضي التي تروى بالرفع من الآبار الارتوازية.
**يعتبر الرى بالرش أحد طرق الرى غير التقليدية يتم فيها رش الماء فى الهواء لكى يسقط على سطوح النباتات والتربة ينساب الماء فى هذه الطريقة تحت ضغط من خلال ثقوب صغيرة أو رشاشات ويتم الحصول على هذا الضغط بواسطة ضخ الماء.

3. **يتم استخدام كمية المياه التى تتناسب مع معدل تسرب المياه فى التربة وبالتالى نحصل على الرى المناسب .
**عن طريق الرى بالرش يتم التحكم فى كمية المياه المضغوطة داخل المواسير وهى محاكاة للرى الطبيعى بالأمطار.
**يتم التحكم فى الضغط بحيث لا يقل الضغط عن 3 ضغط جوى حتى لا تؤدى إلى سقوط قطرات كبيرة من المياه

4. شروط الاستعمال والجدوى الاقتصادية للري بالرش
** قد يجد المزارع أن استعمال الري بالرش مفيدا في بعض المناطق ومناطق أخرى يكون غير مناسب، وهنا بعض الظروف الحقلية التي يفضل فيها استخدام الري بالرش :
1- عندما تكون الارض ضحلة ونسبة الماء الأرضي عالية.
2- عندما تكون المنحدرات شديدة والتربة سهلة التعرية .
3- في بعض الحالات لاتكون التربة بحاجة لري دائم.
4- عندما يكون نسيج التربة خشن وقدرته على الاحتفاظ بالماء قليلة جدا ، وتكون كفاءة طرق الري الأخرى متدنية.

5. 5- عندما تكون الأرض المراد ريها منحدرة وتكلفة التسوية مرتفعة ، وهناك نقص في الأيدي العاملة.
6- عندما يكون هناك شح في المصادر المائية .
7- عند زراعة النباتات ذات الحاجة المائية القليلة ، وعلى فترات متقاربة .
8- عند اختلاف طبيعة نسيج التربة في الحقل الواحد ،حيث يصعب اضافة أعماق مختلفة من الماء بالري السطحي.

6. Sprinkler System Layout
sprinkler irrigation system Components are:
1- Pump unit.
2- Main line and sub-main lines.
3- Laterals.
4- Sprinklers (impact type, defector-plate-type).

7. 1- Permanent System
Types of
Sprinkler Systems
2- Semi-permanent
System
3- Portable System

8. 1- Permanent System 2- Semi-permanent System 3- Portable System
pipes are permanently buried.
1- Permanent System
The main lines are buried in the ground, while the laterals are portable.
2- Semi-permanent
System
The mains as well as laterals are portable.
3- Portable System

9. الري بالرش النقالى اليدوي

10. الري بالرش النقالى على عجل متدحرج

12. الري بالرش النقالى بالمدفع المتنقل

13. الري بالرش الثابت

16. الري بالرش دائم الحركة

17. مميزات الرى بالرش 1- التوفير فى مساحة الارض الزراعية .
2- يمكن الاستغناء عن عمليات تسوية الأرض .
3- لا ينتج عن إستخدامه إنحراف للتربة كما هو الحال في الري بالغمر.
4- لا يحتاج إلي عمالة كثيرة.
5- إضافة الاسمدة والكيماويات بصورة منتظمة .
6- يناسب الري من الآبار الإرتوازية.
7- يوفر الماء حيث إن متوسط كفاءة الري لهذا النظام هي 75%.
8- القضاء على الحشرات والافات التى كانت تتواجد فى اماكن المساقى والمصارف الحقلية .

18. عيوب الرى بالرش 1- إرتفاع التكاليف المبدئية لإقامة الشبكة.
2- يحتاج إلي عمالة ذات خبرة خاصة في أعمال التشغيل و الصيانة.
3- ينتج عن إستخدامها تركيز الأملاح بالقطاع السطحي للأرض.
4- غير ملائم للأماكن التى تتعرض لرياح شديدة .
5- يحتاج الى طاقة كهربية كبيرة فى التشغيل .
6- يتطلب الاستعمال الاقتصادى لجهاز الرى بالرش إلى مصدر مائى ثابت كما أن الماء المستعمل يجب أن يكون نظيفاً وخالى من الرمل والشوائب .

19. Suitable Crops Suitable Slopes
Most row, field and tree crops. However, large sprinklers are not recommended for irrigation of delicate crops such as lettuce because the large water drops produced by the sprinklers may damage the crop.
Suitable Slopes
Sprinkler irrigation is adaptable to any farmable slope, whether uniform or undulating.

20. Suitable Irrigation Water
Suitable Soils
Sprinklers are best suited to sandy soils with high infiltration rates although they are adaptable to most soils.
Suitable Irrigation Water
A good clean supply of water, free of suspended sediments, is required to avoid problems of sprinkler nozzle blockage.

21. العوامل التى تؤثر فى اختيار نظام الرى بالرش
نوع مصادر المياه وصلاحيتها للرى.
مصادر الطاقه وطرق الرفع.
خواص التربه.
خواص المحاصيل التى ستزرع.
عدد الريات وكمياتها.
طبوغرافية الأرض وانحدارها.
توزيع شبكات المواسير.
المسافه المناسبه لنوع الرشاشات والضغوط المطلوبة.
أقطار المواسير النقالى والفرعيه والرئيسيه التى تناسب حالة التشغيل.
10) التخطيط السليم فى توزيع الرى.
11) حساب التكاليف الإقتصاديه لاختيار اقلها وافضلها.

22. أنواع الرشاشات 1- رشاش دوار:
يعطى قطر من 4,3م:29,3م وتصرف من 0,13م3 :15م3ويعمل عند ضغط مياه من 1,7 : 7 بار وذلك ليتناسب مع الاماكن المختلفة ويعمل بشكل خط مياه واحد يتحرك حركة دائرية.
2- رشاش نافوره:
يعطى نصف قطرمن3,7م :4,6م ويعمل عند ضغط مياه من 1,7 :3,7 بار وذلك ليتناسب مع الفيلات والاماكن الراقيه ويعمل بشكل مجموعة خطوط مياه تتحرك حركة دائرية ولا يستطيع الري لمساحة دائرة كاملة.

23.   3- رشاش دائري:
يعطى نصف قطر من 2 م : 5,2م وتصرف 1م3  ويعمل عند ضغط مياه من1 : 3 بار وذلك ليتناسب مع الاماكن الصغيره ويعمل بشكل رزاز مياه على شكل دائره بزاوية من 40^:360^.
4- رشاش شريحة:
يعطى 1,2م :2.7 م عرض و يعطى 4,2م : 5,5 م طول  وتصرف من 0,1م3 :0,45 م3 ويعمل عند ضغط مياه من 1 : 2,5 بار وذلك ليتناسب مع الاماكن الصغيره جداُ ويعمل بشكل رزاز مياه على شكل مستطيل.

24. معظم الرشاشات الزراعية تكون من النوع بطيء الدوران .
معظم الرشاشات الزراعية تكون من النوع بطيء الدوران .
تعتبر ضغط الماء والظروف المناخية خاصة الرياح عاملاً محدداً لمدى ملاءمة الرشاش للرى .
يفضل استعمال الفوهات الأكبر لتقليل مشاكل انسداد الفوهات بالمواد العالقة فى مياه الرى.
يعتبر رأس الرشاش أهم جزء فى نظام الرى بالرش .

25. أنواع رؤوس الرشاشات رؤوس رشاشات دواره ذات فوهه واحده
رؤوس رشاشات دواره ذو فوهتين

26. رشاش ذو فوهتين

27. الرشاش الزنبركى
رشاش نهاية الخط

28. الرشاش العملاق

29. نمط توزيع المياه
هو تمثيل لأعماق المياه التي تقاس في أوعية موضوعة على مسافات موزعة على قطر دائرة الرمي للرشاش.
نمط التوزيع في حالة عدم وجود رياح أو في حالة رياح خفيفة يكون متماثل تقريبا حول الرشاش وفي حالة رياح شديدة يصبح التماثل مشوها.
يوجد نمطين توزيع:
أ- يشبه تقريبا مثلث وهي صفة مميزة في أغلب الأحيان لرشاشات مكونة من فوهتين.
ب- يشبه تقريبا شبه منحرف ويمثل في أغلب الأحيان نموذج لرشاشات ذات فوهة واحدة.

30. الرشاشات ذات أنماط توزيع محددة بشكل جيد يمكن أن تحقق توزيع مياه متسق إلى حد معقول إذا كانت موضوعة على مسافات مناسبة.
أنماط توزيع المياه السابقة يمكن أن يحدث لها تشوه إذا كانت ضواغط التشغيل للرشاشات منخفضة جدا أو مرتفعة جدا.

31. التداخل والمسافات بين الرشاشات
ويراعى مايلى عند اختيار نوع الرشاشات:
ان تتداخل دوائر الرشاشات بان توضع الرشاشات على مسافه تتراوح بين 50 الى 70 % من قطر دائرة التأثير ضمانا لتوزيع كميات المياه بانتظام على التربة.
انسب انواع الرشاشات هو الطراز اللفاف ذو الضاغط المتوسط حيث يرش الماء فى دائرة يتراوح قطرها بين 20 الى 40 متر.
يوضع الرشاش اما على الماسورة النقالى او فى مستوى اعلى باستخدام قائم حسب احتياج نوع النبات وارتفاعه.
توضع الرشاشات اما على رؤوس مربعات او مستطيلات او مثلثات متساوية الساقين او متساوية الأضلاع كما موضح بالشكل وذلك لتقليل تأثير الرياح على انتظام توزيع الرذاذ وقد ثبت بالتجربة ان النظام المثلثى يعطى احسن نتائج كما بالشكل

33. كيفية إختيار المحابس
لابد من معرفة المساحة المطلوب ريها وتحديد ما يلزمها من المياه بالمتر المكعب وتقسيط الكمية علي عدد المحابس علما بأن تصريف المحبس كالتالي:
محبس 1" اقصي تصرفه يصل الي 7م3 محبس 1.5" اقصي تصرفه يصل الي 19م3 محبس 2" اقصي تصرفه يصل الي 28م3 محبس 3" اقصي تصرفه يصل الي 68 م3
ويفضل أختيار المحبس ذات لاكور لسهولة الصيانة فيما بعد كما يراعى وضع غرفة المحبس في مكان جانبي ليتمكن من يستخدمه بالفتح والغلق بدون بلله بالماء. 

34. اللاكور عبارة عن جلبة وصامولة يتم وضعه بعد المحبس مباشرة حتى يمكن فصل الأنابيب وعمل الصيانة حيث عند فك الصامولة يمكن فصل الأنابيب عن بعضها.

35. *مراعاة تركيب محابس هواء ومنظم ضغط في الخطوط ذات الاقطار الكبيرة.
*مراعاة تركيب الخط الرئيسي في شكل دائرة مغلقة ان تيسر الامر مع وضع مجموعة محابس متفرقة علي طول الخط الرئيسي وذلك للتمكن من الري في حالة اي عطل في الخط الرئيسي وذلك بغلق محبس قبل العطل والمحبس الذي بعد العطل وبهذا يعزل العطل.
*مراعاة عمل محبس طواريء كل 400 م2 في المساحات الصغيرة ويفضل ان يكون علي الخط الرئيسي.
*مراعاة انتظام توزيع المياه يجب الايقل عن 95% *مراعاة الايزيد طول الخطوط الفرعية او طول الخراطيم عن 50م مع عمل محابس غسيل عليها *مراعاة اختيار مضخة اعلي بنسبة 10% عن المطلوب وذلك للتغلب علي الاهلاك لسنوات التشغيل.

36. Design of Sprinkler Irrigation Network
1- Selection of Sprinklers.
2- Design of the Laterals.
3- Design of the Sub-main Line.
4- Design of the Main Line.
5- Design of Pump.

37. 1- Selection of Sprinklers
Where;
Qs : Sprinkler Capacity (m3/sec);
Cd : Discharge factor = ;
a: Area of sprinkler (m2);
g: Acceleration due to gravity = 9.81 m/sec2;
h: Water pressure at sprinkler (m);
By using the tables (1,2) sprinkler discharge can be determined.

39. 2- Design of the Laterals
a- Mean velocity ≤ 2.0 m/sec;
b- Diameter of laterals pipe ≥ 7.5 cm;
c- Length of lateral pipe 100m < Ll ≤ 300m;
d- Design discharge = No. of sprinklers * sprinkler discharge
e- Design pressure = sprinkler pressure + sprinkler height + the difference between the start of line and its end + 75% of friction losses.
f- Friction losses = Correction factor * friction factor* line length /100
g- Total losses in lateral / design pressure < 20%

40. Table (3): Friction Factor (for each 100m)
Discharge (l/sec)
Lateral Diameter (cm)
5.0
7.5 10
12.5 15
1.26
0.32
1.89
2.53
2.52
4.49
0.585
0.13
3.15
6.85
0.858
0.198
3.79
9.67
1.21
0.28
4.42
12.9
1.63
0.376
0.122
5.05
16.7
2.1
0.484
0.157
5.68
20.8
2.63
0.605
0.196
6.31
25.4
3.2
0.738
0.24
0.099
7.57
4.84
1.040
0.339
0.14
8.83
6.09
1.4
0.454
0.188
10.1
7.85
1.8
0.59
0.242
11.36
9.82
2.26
0.733
0.302
12.62 12
2.76
0.896
0.37
13.88
14.4
3.3
1.07
0.443
15.14
16.9
3.9
0.522
16.41
19.7
4.54
1.47
0.608
17.67
22.8
5.22
1.7
0.7
18.93
25.9
5.96
1.93
0.798
20.19
29.3
6.74
2.18
0.904
21.45
32.8
7.56
2.45
1.02
22.72
36.6
8.4
2.74
1.13
23.98
40.6
9.36
3.03
25.24
44.7
10.3
3.34
1.38
26.5
11.3
3.66
1.51
27.76
12.3
4.0
1.66
29.03
14.6
4.35
30.29
15.8
4.72
1.95
31.55
18.9
5.1
2.12
34.7
22.2
6.12
37.86
7.22
2.98
41.0
29.8
3.46
44.17
33.8
9.68
3.99
47.32
11.0
50.48
5.15

41. Table (4): Correction Factor
No of Sprinklers 1 2 3 4 5
Correction Factor
0.634
0.528
0.48
0.451 6 7 8 9 10
0.419
0.41
0.402
0.396 11 12 13 14 15
0.392
0.388
0.384
0.381
0.379 16 17 18 19 20
0.377
0.375
0.373
0.372
0.371 21 22 23 24 25
0.37
0.369
0.368
0.367
0.366 26 27 28 29
0.365
0.364
0.363
0.362

42. 3- Design of the Sub-main Line
a- Mean velocity ≤ 2.0 m/sec;
b- Design discharge = No. of laterals * lateral discharge;
c- Design pressure = design pressure of lateral + Total losses of sub-main line;
d- Total losses of sub-main line = friction losses (h) + connection losses (10% of friction losses);
h = 4* f * (L / D) * (V2 / 2g)
Where; h: Friction losses (m);
f: Friction factor (= 0.005);
L: Total length of sub-main or main line (m);
D: Diameter of sub-main or main line (m);
g: Acceleration due to gravity = 9.81 m/sec2;
V: Water velocity in the line (m/sec);
e- Total losses in sub-main line / design pressure < 20%

43. Selection of Main and Sub-main Lines Diameter

44. 4- Design of the Main Line
a- Mean velocity ≤ 2.0 m/sec;
b- Design discharge = No. of sub-main lines * sub-main line discharge;
c- Design pressure = design pressure of sub-main line + Total losses of main line;
d- Total losses of main line = friction losses (h) + connection losses (10% of friction losses);
e- Total losses in main line / design pressure < 20%

45. 5- Design of Pump HP = (Q* Htot* γ) / (75 * ηp) Pw = (HP*0.746) / (ηE)
a- Total discharge =No. of main lines*main line discharge;
b- Total pressure = 1.1* design pressure of main line + pump pressure (3m assumed);
c- Pump capability (HP) and its electric energy (Pw) are determined from these equations:
HP = (Q* Htot* γ) / (75 * ηp)
Pw = (HP*0.746) / (ηE)
Where; HP: Pump capability (horse);
Q: Discharge which is needed (m3/sec);
Htot: Total pressure (m); γ: Specific weight (kg/ m3);
ηp: Actual efficiency of the pump (75 – 85%);
Pw: Electric energy (kilowatt/hr);
ηE: Actual efficiency of the motor (85 – 95%);

46. Example
Design a half fixed sprinkler irrigation method for an area 885m*448m, if the main and sub-main lines are fixed and laterals and sprinklers are movable, where:
Diameter of effective circle = 40m;
Space between the sprinklers = 0.55 of effective circle diameter;
Sprinkler discharge = 4.3 m3/hr;
Equivalent irrigation depth = 7.0 mm/hr;
Total pressure of sprinkler =32m of water;
Required water depth = 30 mm/irrigation;
Irrigation period = 4 days/irrigation;
Irrigation efficiency = 75%;

47. 885
448
Pump

48. Solution steps:
1- Space between sprinklers on lateral = 0.55 * 40 = 22m;
2- Actual irrigation depth = required water depth / irrigation efficiency
= 30 / 0.75 = 40 mm/irrigation;
3- Space between laterals = sprinkler discharge / (equivalent irrigation depth * Space between sprinklers) = 4.3 *1000 /(7*22) = 28m;
4- The lateral can make two movements in the day (space between laterals =28m, the total space = 28 * 2 * 4 = 224m in one irrigation (4days));

49. 885 28
224
448
Pump

50. 5- Assume no. of sprinklers on the lateral = 10 sprinklers;
6- The lateral length = 9 * = 209m, and irrigate 220m;
7- No. of laterals = Total area / the area which irrigated by the lateral = (885*448)/(224*220) = 8, as shown in this figure:

51. 220
885
224
448
Pump

52. 8- Sprinkler design:
Qs = Cd*a*(2*g*h) 0.5
4.3 /(60*60) = 0.95 * a (2*9.81*32) 0.5
a (π r2) = cm2, r= 0.4 cm sprinkler opening diameter = 0.8 cm = 8 mm
4.3 m3/hr = 1.19l/sec
From the table (1), we the largest open for the sprinkler with one opening is cm, thus we must select the sprinkler with two openings.
From table (2), we select the sprinkler with two openings 7.14mm *3.2mm which gives discharge = l/sec, pressure =3.2 kg/cm2 =32 m of water height.

53. 9- Design of the laterals
The length of lateral = 209m;
The discharge of lateral = (4.3/60*60)*1000 * 10 sprinklers = l/sec;
Select the lateral diameter = 10cm;
From tables (3), (4): the friction factor = 2.5 m for 100 m of lateral length, and correction factor = 0.396;
The total losses = 2.5 * * 209 /100 = 2.07 m;
Design pressure = sprinkler pressure + sprinkler height + the difference between the start of line and its end + 75% of friction losses = *2.07 = m.
Total losses in lateral / design pressure = 2.07/34.25 = 0.06 < 20%

54. 10- Design of the sub-main line
Sub-main line length = 448m
Design discharge = No. of laterals*lateral discharge =11.9* 4 =47.76 l/sec = m3/hr
The mean velocity = 1.5m/sec < 2.0 m/sec
From chart 1 Q=171.94, v=1.5m/sec D=8in=0.2m
Total losses of sub-main line= h + 10% *h = 4 * f * (L/D) * (V2/2g) + 10%*h = 4*0.005*(448/0.2)*((1.5)2/(2*9.81)) + 10%*h = *5.14 = 5.7 m
Design pressure = design pressure of lateral + Total losses of sub-main line = = 40 m
Total losses in sub-main line / design pressure = 5.7 / 40 = 0.14 < 20 %

55. 11- Design of the main line
Main line length = 220 m
Design discharge = discharge of one sub-main line = l/sec= m3/hr
Select diameter of main line = 8 in = 20 cm
From chart 1, the mean velocity = 1.5m/sec < 2.0 m/sec
Total losses of main line = h + 10% *h = 4 * f * (L/D) * (V2/2g) + 10%*h = 4*0.005*(220/0.2)*((1.5)2/(2*9.81)) + 10%*h = *2.52 = 2.77 m
Design pressure = design pressure of sub-main line + Total losses of main line = = 42.8 m
Total losses in sub-main line/design pressure = 2.77/42.8 = 0.06 < 20 %

56. 12- Design of pump
HP = (Q* Htot* γ) / (75 * ηp)
The pump pressure = 3.0m of water depth (assumed)
Total pressure = 1.1* design pressure of main line + pump pressure = 1.1 * = 50 m
Total discharge = No. of main lines * main line discharge = 2 * = m3/hr = m3/sec
Take efficiency of the pump75% and efficiency of the motor 85%
HP = (Q* Htot* γ) / (75 * ηp) = (0.096 * 50 *1000) / (75 * 0.75) = 85.3 horse
Pw = (HP*0.746) / (η E) = (85.3 * 0.746) / (0.85) = 75 kilowatt/hr

57. Thank you