Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
�������������
��������������
������������������
���������������������
����������������������
����������
������ !�""�
#����$�%#�%
��������
SAFR/AGLW/DOC/005
����������������&����'���������(����%�����)��&*
!��+$�����&��������������!������������)!��$*
,������-..-
���������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������
�� ��!"#$#%"&'(#")
����������������*������������������+���������,���+����������-������������������������,-���
����,���������������,����+������,���-�����������-�,���������-�������������������������-
���������������������,���������������������������
.����������/��&!!&
0��������1�����2����������3����������4�+������-�5�����-�6�,+�+��
4������+�2�4�7��"�-�1��4�����-�8�������
��
���������������,��������������������������������,�����������������+����������������,���
���������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������-����������-�������������������
����������-����������������������,��������������������������+�������
��������
����������������������������������8�����������+��������($$!������������,��+������9�,�������������������:�4��;���
/��3?=6�8=@A=!!%B*��������������������������������������������������������;���(*��������������
�������������������������������������������,���+������*�
�������������,����������������������6�,+�+������,��-��������+���,�������������������������������������+"������*
���������������������,��-����������������������������������������*������������������������,��������������
��������������,������������+�����������������������>/��3?&���������������,,�����������������������������������
�������������6�,+�+��-����������������������������������������������+��������($$%-������������,��+�����
9����������������������>/��3?:����;����/��3?=6�8=$(=!!AB*����������������������+����
����������,��������������������������-��������������������������������,,���������,��>/��3?'*��������������
�����������������������������������������������������+������*
���($$A-�����������+"��������������������3����������������������
���� ���� ��� ���������� ��� ���� ������� ������ �������+�� ����8�����-� ����,�������� ��� +��������� �����(%�,����-
����������������������2
8�����(2 �����������������,���2���,����������������
8�����&2 ������������������,���
8�����'2 ������,�����������������������������������
8�����%2 F������������G����,��������������������������
8�����A2 �������������,����������
8�����)2 >�����������������������������������������������
8�����#2 ����������������������,2���������-�����-��������������,����������
8�����@2 �����C������������������,2���������-�����-��������������,����������
8�����$2 1����������������������,2���������-�����-��������������,�����������
8�����(!2 ������������G���,��������������������,
8�����((2 ������������������,�����������������������������;���
8�����(&2 >����������������������������������������,���
8�����('2 F����������������������������,�
8�����(%2 8�������������������������������������������,�������������������������,�
�����������������+��������������������������������������������������������������,�����2����������*����,����������������������
������������������+����������������������������������������*
H����������C�����C�
������+"/��������/������������
����3���������������������
Irrigation manual
��
�������������
�����/
0����'�����������!������
�����������
&�����������������
0��������+�
������������
D�����/�������0������,�������8�����,�����������
������+"/�������������������3���������������������
��������+������������
I������8�0�8�-���������������������3�������-�6�,+�+��
I������/3�I3�-�D�����/�������0������,�������8�����,�����������-����"���/
1�����/�H�8D3-���������������������3�������-�6�,+�+��
5�����-�&!!&
��1����������
������������������� ������������������� ���������������8������ ����� �����������������E���+"/��������������� ����3�����
����������������
2�����
������� ���
��C�������,��� ��
1������������
1��������+�� �
1�������++��������� ��
�����������������+�� ��
(* ���/�0�F���� (
(*(* ������������������������������� &
(*&* 0�������������������������������� &
&* 4/31�8���/J�03��>����34� '
&*(* F������������G����,��� '
&*&* �������������G����,��� %
&*'* 1����������G����,��� A
&*%* 4�������������������� )
&*A* ��,+�������,��������������������,������������ #
&*)* ��������������G���������������� $
&*#* 3,�������������� $
&*#*(* ���������,����� ((
&*#*&* 0������������������������������� (&
&*#*'* 8�����������E������������������������� (&
&*#*%* ��,��������������������������������� ('
&*#*A* 3,������������������� ('
&*@* 0������,�����������,��� (%
&*$* ������+������������������� (%
'* ����1�03��>����34����/���4����"���/F3�0/�4��//�>�������J��38���/����
��0�H�0��1�F�883/F��1���/8� (#
'*(* 4������������,������� (@
'*(*(* 1������ (@
'*(*&* 8������ &(
'*(*'* 8������� &(
'*(*%* ����������� &'
'*&* ������������G����,��� &'
'*&*(* �������������������������� &'
'*&*&* ���������,������ &'
'*'* 4�������G����,��� &'
'*%* �������K�������� &%
%* 03��>�������4����"���/F3�0/�4��//�>�������J��38���/��8�115�103/�
��/83/�� &A
%*(* F��������������������������G����,��� &A
%*&* 1����������G����,��� &A
%*'* 4�������������������� &A
%*%* ��,+�������,���������������� &A
%*A* ��������������G���������������� &)
%*)* 3,�������������� &)
���
%*#* ������+������������������� '!
%*@* 1������������������,�����������,������������,�� '!
%*$* 4������������,������� '!
%*$*(* 1������ '!
%*$*&* 8������ '&
%*$*'* 8������� '&
%*$*%* ����������� ''
%*(!* ������������G����,��� ''
%*((* 4�������G����,��� ''
%*(&* ������������������ ''
A* 03��>�������1��3"���/F3�0/�4��//�>�������J��38���/��8�115�103/�
��/83/� 'A
A*(* F���������-��������������������������G����,��� 'A
A*&* 4�������������������� 'A
A*'* ��������������G���������������� 'A
A*%* 3,�������������� 'A
A*A* ������+������������������� '$
A*)* 4������������,������� '$
A*)*(* 1������ '$
A*)*&* 8������ '$
A*)*'* 8������� %(
A*)*%* ����������� %(
A*#* ������������G����,��� %(
A*@* 4�������G����,��� %(
)* 0/�4��//�>�������J��38�4�D3/30� J����/3�013�4�84 %'
#* ����1�03��>����34����/���8�F/���4/�J��//�>�������J��38���/����
��0�H�0��1�F�883/F��1���/8� %#
#*(* F���������-��������������������������G����,��� %#
#*&* 4�������������������� %#
#*'* ��������������G���������������� %#
#*%* ������+������������������� A!
#*A* 1�������������,�������������,�����������������,������� A!
#*A*(* 1������ A!
#*A*&* 8������ A&
#*A*'* 8������� A&
#*A*%* ����������� A&
#*)* ������������G����,��� A&
#*#* 4�������G����,��� A'
@* �11����K�������3����/�1�F�1�630��//�>�������J��38� AA
@*(* 4�������������� AA
@*(*(* �4HF���������������� AA
@*(*&* 43���������������� A)
@*&* ������������G���,�������������������������������, A#
@*&*(* F���������� A#
@*&*&* ���������������,������������������������������������������������ A$
@*'* �������K�������� A$
@*'*(* 1�������G���,���2�4����"������������������������,�������������������� A$
@*'*&* 1�������G���,���2�4����"������������������������,�����,������������,�� )(
@*'*'* 1�������G���,���2�1���"������������������������,�����,������������,�� )&
Irrigation manual
����
@*'*%* 1�������G���,���2�8������������������������,�������������������� )%
@*%* 1�+�������������,������� )%
$* 38���3/�F1�>>��>���0�D��3/��/3��83�� )A
$*(* F��������������� )A
$*&* D����������,�������������������������������, )A
$*&*(* ���������� ))
$*&*&* �����,����������,������������������ )@
$*&*'* ����������������������� )$
$*&*%* F����������� )$
$*&*A* F��,�������;����������, )$
$*'* F�������� #!
(!* �3/��>��������/�1�F�1�630��//�>����� #(
(!*(* ���������������+���������������� #&
(!*&* ��������������������� #&
(!*'* ����������������,,������� #&
(!*'*(* F�������������������������������������������� #&
(!*'*&* ����+�������������������������� #'
(!*%* ��������������,+����������������������������� #%
(!*A* ���������������, #%
((* �43/��������0�8����3���F3����1�F�1�630��//�>�������J��38� ##
((*(* F���C����������,���,������ ##
((*&* ��C"����������,������������������������������������� ##
((*'* F���C������������������ ##
((*%* �����������,�����������,������������� ##
((*A* F����������� #@
((*)* ���������,��� #@
((*#* 4������������������������������� #@
((*@* 4��������������������������� #@
((*$* ����+��������� #@
/3�3/3�F3� @(
��
0������������
(*� ��������������������,���������������������������, (
&*� �����,���,������������������������� &
'*� 4���������,���������������������� @
%*� 0������������������,����� (!
A*� F��"�������������������������������,����� ((
)*� ��"����������"������,����� ((
#*� 3,���������������������������������������+��+������������������,���� ('
@*� 1�������������������������������������������,�� (#
$*� 5������������������������������� ($
(!*� 1������������������,�����������������������������������������������������,�� &!
((*� ���������������������������4HF������������ &&
(&*� �������������+��������������,��������������
0����������
(*� H��������I��������+����������������� '
&*� 8���,�,����,��,�,����������3������������������ A
'*� �����������+�������,������������������������� )
%*� 3��,���������������+����%����������,����������������������������������������� #
A*� /���,,��������������������,�����������E��������������������������F� ('
)*� /���,,�������������������,�����������,���� (%
#*� /��������������������������,������������������� (@
@*� ����������������������������,����������������������������"������������������������,� &@
$*� ����������������������������,���������������������������"������������������������, ')
(!*� 4�����,�������+������,���������-�+�����&!��,��+���������������-�����')!L�����������+����� %@
((*� �4HF�����������������������������C����������������� AA
(&*� 1043�������0���@!#&�M�����'&E A#
('*� 5043�����������()(=(����0���M�����A!E A#
(%*� �������K������������������������������������������"������������������������,�������������������� )(
(A*� �������K������������������������������������������"������������������������,�����,������������,�� )&
()*� �������K�����������������������������������������"������������������������,�����,������������,�� )'
(#*� �������K�������������������������������������,������������������������,�������������������� )%
(@*� �������������������G����������������������������������������������������������, )A
($*� ������������������������������������������������,�����,+�� ))
&!*� ���������������,������������������� )@
&(*� ������������������������������������������������������� #'
&&*� ����+������������������� #'
&'*� 4��+��,��������������������������������������������������������������,� #$
��
0�����������������
��
�����������+�������,�����
�F �+����F�,���
���3 �,�������������������������������3�������
54 ��C�������
�K �������G�������
F /������������������
F�
F�����������������������
0 0��,����
�5 ������+�������������������
3�
���������������������������
3F�
3�������������������������������������������������
3F�
3���������������������������������������������
3��
/�������������������������������
3�����
F���������������������
3�����"���
F�������������������������+����������������������������������
3� F��������������������������������,������������������������
3� 0������,�����������,���
� F���������E������������������������������,+������������
�F �����F�������
� ��������������������������
>F >����������
�� ��������������G�����
�/�
>����������������G����,���
�/�
�����������������G����,���
��� ��������������������������������������������
5 3,����������������������
5043 5����������������������
51 5�����
I�
F����������
I�
>��������������������������
C4� I��������
CD C�������
1 1�����
1043 1���������������������
��� ��������������
�� ��������������
1/ 1����������G����,���
1/�
1����������G����,�����������������������������
��
��,+�������,���������������
���
4 ������+���,���������������
4�
D���������,����
43 4�����������
4HF 4����������������
4D4 4��,������D�������4����
K 0�������
G 3,�������������
/ /�������
/60 3�����������������������
��
3,������������
��N D�����������,�����
��
0�������+�����������������������������
��
/���������
�� � �������������� ���������������
��
0����������������������������
�05 ������0���,���5��
�0/ ��,���������0��������/����������
�4HF �����������������������������
�H ������������
D D�������,����
J�
/������������
6��F 6�,+�+�������������������������F�����
����
(��������������
���
Length1 inch (in) 0.0254 m1 foot (ft) 0.3048 m1 yard (yd) 0.9144 m1 mile 1609.344 m1 metre (m) 39.37 inches (in)1 metre (m) 3.28 feet (ft)1 metre (m) 1.094 yards (yd)1 kilometre (km) 0.62 miles
Area1 square inch (in2) 6.4516 x 10-2 m2
1 square foot (ft2) 0.0929 m2
1 square yard (yd2) 0.8361 m2
1 acre 4046.86 m2
1 acre 0.4046 ha1 square centimetre (cm2) 0.155 square inches (in2)1 square metre (m2) 10.76 square feet (ft2)1 square metre (m2) 1.196 square yard (yd2)1 square metre (m2) 0.00024 acres1 hectare (ha) 2.47 acres
Volume1 cubic inch (in3) 1.6387 x 10-5 m3
1 cubic foot (ft3) 0.0283 m3
1 cubic yard (yd3) 0.7646 m3
1 cubic centimetre (cm3) 0.061 cubic inches (in3)1 cubic metre (m3) 35.315 cubic feet (ft3)1 cubic metre (m3) 1.308 cubic yards (yd3)
Capacity1. imperial gallon 0.0045 m3
1. US gallon 0.0037 m3
1. imperial barrel 0.1639 m3
1. US. barrel 0.1190 m3
1 pint 0.5681 l1 US gallon (dry) 0.0044 m3
1 litre (l) 0.22 imp. gallon1 litre (l) 0.264 U.S. gallon1 litre (l) 0.0061 imperial barrel1 hectolitre (hl) 100 litres
= 0.61 imperial barrel = 0.84 US barrel
1 litre (l) 1.760 pints1 cubic metre of water (m3) 1000 l
= 227 U.S. gallon (dry)1 imperial barrel 164 litres
Mass1 ounce 28.3286 g1 pound 0.4535 kg1 long ton 1016.05 kg1 short ton 907.185 kg1 gram (g) 0.0353 ounces (oz)1 kilogram (kg) 1000 g = 2.20462 pounds1 ton 1000 kg = 0.984 long ton
= 1.102 short ton
Pressure1 pound force/in2 6894.76 N/m2
1 pound force/in2 51.7 mm Hg1 Pascal (PA) 1 N/m2
= 0.000145 pound force /in2
1 atmosphere 760 mm Hg = 14.7 pound force/in2(lbf/in2)
1 atmosphere 1 bar1 bar 10 metres1 bar 100 kpa
Energy1 B.t.u. 1055.966 J1 foot pound-force 1.3559 J1 B.t.u. 0.25188 Kcalorie1 B.t.u. 0.0002930 KWh1 Joule (J) 0.000947 B.t.u.1 Joule (J) 0.7375 foot pound-force (ft.lbf)1 kilocalorie (Kcal) 4185.5 J = 3.97 B.t.u.1 kilowatte-hour (kWh) 3600000 J = 3412 B.t.u.
Power1 Joule/sec 0.7376 foot pound/sec1 foot pound/sec 1.3557 watt1 cheval-vapor 0.9861 hp1 Kcal/h 0.001162 kW1 watt (W) 1 Joule/sec
= 0.7376 foot pound/sec (ft lbf/s)1 horsepower (hp) 745.7 watt 550 ft lbf/s1 horsepower (hp) 1.014 cheval-vapor (ch)1 kilowatt (kW) 860 Kcal/h
= 1.34 horsepower
Temperature0C (Celsius or centigrade-degree) 0C = 5/9 x (0F - 32) 0F (Fahrenheit degree) 0F = 1.8 x 0C + 0FK (Kelvin) K = 0C + 273.15
�
1��������������������������������������������������������
������������,�����������������������,�����-����������
�����������������������������������������*�������������
������������������������������,����2����-�,����";��-����
C����� �� ;��� ����-� ��� ,����"����C���� ����������*� ���
��������� ����������� ���,� ������ ��� �� ��,����� ����-� �
�����������-�,��������+",��������-�������������,��"
���*��������(��������������������������������������������
���,�����,��������*
���� �������������-� ��� ��,��,�������� ��������-�,���
���������������,�������������������������,���������,
����������������������,��������,�*�����,���,������
������������������������,�����+����������������*
2������3
����������
Figure 1Typical layout of a smallholder drip irrigation system
Connection point to the farm Connection to the irrigation blocks
Irrigation block
Secondary line
Mai
n lin
e ou
tsid
e th
e fa
rm
Manifold
Fertigation unit
Manifold
Secondary line
Mai
n lin
e
Water meter
Pumping unit
Control headMain line
Farm plots 0.5 ha each
Dripline or lateral with emitters
����������������
���� ����������� ���� ��� ������ ,���,���� ��� ���� ���� ����
������������������������������������������,���,����,���
����� ���� ������������� ���� ��� ������������ ����������� ��
�����������G����,������������������������+��*��������������
��������� ��G����,���� ����������� ��� ��������� ����������� ��
���������,�������������������������������F������*�
- 3 2����������4��������
3��,������ ���� ���������� ����� ������������������ F����@!O������+�������������,�����
����*
I��������� �������
�����+������,��������������������,������>����������
���� ,��� �����������-� �������� ������� +�� I������ ��
������*� 5������-� ���� ���������� +������� ���� ��������
,���������,���*
�����������,����������������������G����,���-������,�
��������������+���������������,�����+��,�����+�����
�������+�������
- 5 0��������4��������
1�������� ����������-�+���������������,���� ���� ��������
���G���������������-�C������������������������������������
������ ��� �� ,���,�,*� ���-� ��,+���� ����� ���������
��������-�����C���������������������������������������������
��,��������,���������������������������������������������
�����*� ���� �� ���� ����� �+������ ����� ���� ����������
���,� ����� ����� G������� ������ ���� �������+��� ������
�����������+����������������������������,����*
������������,�����,���-����������������������������������
������������������������
Irrigation manual
Example 3
Assuming that the citrus (orange) orchard ofExample 1 will be irrigated with water of ECw = 2dS/m, what would be the relative yield?
Using Equation 5 and the data from Table 2:
Yr =8 -2
8 - 1.7= 0.95
Therefore, the expected yield using this water for theirrigation of orange trees under a drip irrigationsystem would be 95% of what could be expected ifthe water had an ECw value equal or less that theminECe value.
�����������,����������������������������,���������G�����
����������-����,�������$AO���������������������������-�I�����
��� �������
Table 4Estimated areas wetted by a 4 lph drip emitteroperating under various field conditions (Source:Keller and Bliesner, 1990)
Soil or root Degree of soil stratification2 anddepth and equivalent wetted soil area3soil texture1 (m x m)
homogeneous stratified layered4
Se' x W Se' x W Se' x W
Depth 0.75 m:Coarse 0.4 x 0.5 0.6 x 0.8 0.9 x 1.1Medium 0.7 x 0.9 1.0 x 1.2 1.2 x 1.5Fine 0.9 x 1.1 1.2 x 1.5 1.5 x 1.8
Depth 1.50 m:Coarse 0.6 x 0.8 1.1 x 1.4 1.4 x 1.8Medium 1.0 x 1.2 1.7 x 2.1 2.2 x 2.7Fine 1.2 x 1.5 1.6 x 2.0 2.0 x 2.4
1) Coarse includes coarse to medium sands; medium includes loamysand to loam; fine includes sandy clay to loam to clay (if clays arecracked, treat like coarse to medium soils).
2) Almost all soils are stratified or layered. Stratified refers to relativelyuniform texture but having some particle orientation or somecompaction layering, which gives higher vertical than horizontalpermeability. Layered refers to changes in texture with depth as well asparticle orientation and moderate compaction.
3) W, the long area dimension, is equal to the wetted diameter; Se', thewetted area dimension, is equal to 0.8 x W.
4) For soils that have extreme layering and compaction that causesextensive stratification, the Se' and W may be as much as twice aslarge.
- 7 %�����������������������
�������������
���� ��,+��� ��� ���� �,������ ��G����� ���� ������ �
���+�������������2
Equation 8
Emitters per plant =Area per plant x Pw
Aw
Area per plant (m2)Pw = Percentage wetted area/100 (%/100)Aw = Area wetted by one emitter (m2)
/��������������+���'-��������,����������������+��%�,
&
Equation 10
Pw =100 x Np x Se x W
Sp x Sr
Where:W = wetted width or width of wetted strip along
lateral with emitters (m)Sr = distance between plant rows or row spacing
(m)
������,����� ��� ���������� ����� ���� +�� ���������� ����
3G�������((2
Equation 11
Aw =� x D2
4
Where:Aw = area wetted by one emitter (m2)D = diameter of wetted area (m)
������ ���� ����� ������ +�� ���� �,������
- 8 ������������4�������������
��������-�������������,������������,������������,���
���G����� ����������*� ���� ������� ���� ��� ��� ����� ���� ���
,������� ��������� �����*� ���� ���������� ��,���
�,�������� ���� ������ ��� ������������ ���� ����������
���G������������C��,��*
Example 6
What is the irrigation frequency at peak demand,using the different data generated in the previousexamples, as well as considering the following:
� Effective rooting depth (RZD) = 1 m� Available soil moisture = 120 mm/m � Moisture depletion for a drip system = 20%
Net irrigation requirement (IRn) = 6.04 mm/dayNet irrigation requirement per tree = (6.04/1000) x 6 x 6= 0.217 m3 or 217 l/day per treeTree spacing = 6 x 6 mArea of wetted soil = Sp x Sr x Pw = 6 x 6 x 0.6 = 21.6 m2
Available soil moisture per tree = 120 mm/m = (120/1000) x 21.6 = 2.592 m3 or 2 592 l/treeReadily available moisture for drip system to bereplenished by irrigation = 2592 x 0.2 = 518 l/treeIrrigation frequency at peak demand = 518/217 = 2.39 days, say 2 days
Since irrigation will be done every two days, the netamount of water to be applied should be 2 x 217 = 434 litres per tree.
5������-��������������������+���,���������������,�
����������G������������C��,��*����� �,�������������
,����������������,���+���������������*
��� ����� ��� ,�������� ������+��� �����,���� ���-� ���
��������������,������+���������������������������
���+��-�+�������������������$!O����������,��������+��
����,���������&&�������������
Irrigation manual
��
Figure 4Different types of emitters
Exit orifice
a. Long-path emitter b. Orifice emitter
Inner orifice
Secondarychamber
Mainchamber
d. Labyrinth type molder emitters
Individual filter inlet
Symmetric structure
Strongcylinderstructure
Three outlet holeslocated at 120°configuration
Double filter inletsat 180° configuration
Labyrinth for self-cleaning byvortex and turbulent flow action
Dripper structure advantages
Symmetric structure
Cylinderconfiguration Double filter inlets
at 180° position
Three outlet holesat 120° position
c. In-line labyrinth with vortex and filter inlets
� �������+�����������������
� ���������,��������������������������������������
- 9 3 :��������������
������,��������,������,����������������������������-
�,������ ���� +�� ��� ���� ����"����� ����-� ���� �������
- 9 - ���������������������������������
�������������������������������������������,���������
+��������+�����������������G������2
Equation 13
q = Kd x Hx
Where:q = emitter discharge (lph)Kd = discharge coefficient that
characterizes each emitterH = emitter operating pressure (m)x = emitter discharge exponent
���� �,������ �������� �������� <B� �� �� ,������ ��� ���
������������G�
Equation 17
Cvs = Cv / �n
Where:Cvs = system coefficient of manufacturing
variationCv = manufacturer’s coefficient of variationn = number of emitters per plant
��+��� A� ������� ���� ����,,���� ������������� ��
���������������,����������������������*
Table 5Recommended classification of manufacturer’scoefficient of variation Cv (Source: ASAE, 1990)
Emitter type Cv Range Classification
Point-source < 0.05 excellent0.05 to 0.07 average0.07 to 0.11 marginal0.11 to 0.15 poor
> 0.15 unacceptable
Line-source < 0.10 good0.10 to 0.2 average
> 0.2 marginal to unacceptable
Note: While some literature differentiates between ‘point-source’ and ‘line-source’, based on the distance between the emitters, in this Modulethe difference is based on the material used for the dripline or lateral.The thick wall material is considered as being ‘point-source’, whilethe tape type of material is considered as being ‘line-source’.
- 9 6 :�����������������������������������
������,����������������������������������������������������
���,�����������,��������*�D���������������������������
������-�������,������������������+���������*������������
��� ��,��������� ������ ���� �������� ��� �����-� �����+�
�����������������������������"������,�����*�����������"
������,������������P�!*@-��������������������������(O
����������&LF��������������,��������*��������������"����
�,������������P�!*)���������������������������+����(O
���� ������ %LF� �������� ��� ��,��������*� �� �� ����-� �����
������,�����������������������������������������������
��,��������*� ����,���
- < ���������������������
���3�
Example 9
Assuming that an emitter with the following characteristics, provided by the manufacturer, is considered for use: q =4 lph, H = 10 m, Cv = 0.07 and x = 0.42. What is the allowable pressure variation?
Through the application of Equation 15, qa = 4.32 lph at Ha = 12 m is calculated. From Table 6, for citrus grown onfairly level ground, spaced at 6 x 6 m, the range of design EU is 90-95%. We can adopt 90% for our conditions.
As we have calculated earlier, the number of emitters per tree Np = 6. The next step is to calculate the Ha and Hmcorresponding respectively to the qa and qm that would provide the EU = 90%.
90 x 4.32qm =100 [1.0 - 1.27 x 0.07 / �6]
= 4.03 lph
Using Equation 20:
Hm = 12 [4.03
]1/0.42 = 10.2 m4.32
The allowable pressure variation (�Hs) would then be:
�Hs = 2.5 [12 - 10.2 ] = 4.5 m
This means that in the design process provisions should be made so that the head losses and elevation differencewithin each hydraulic unit do not exceed the 4.5 m.
If it was opted to aim for a higher EU value (95%), then the �Hs would be small:
95 x 4.32qm =100 [1.0 - 1.27 x 0.07 / �6]
= 4.26 lph
Hm = 12 [4.26
]1/0.42 = 11.6 m4.32
and therefore:
�Hs = 2.5 [12 - 11.6 ] = 1.0 m
�
Module 9: Localized irrigation: planning, design, operation and maintenance
Irrigation manual
�
��
���� �������� ������ ���� ������ ����� ���� ���� �� �����
���������������������������������������������,,������
���,*��������@������������������,���������������������
����������������,����������'!!�,��(A!�,*�
2������5
���������������������+�������������������������
�������������������������
Figure 8Layout of a citrus orchard for an individual farmer
108.0
150 m field width
107.5
108.0
107.0
106.5
106.0
105.5
107.5
107.0
106.5
106.0
105.5
Road
105.0Source of water
105.0
300
m fi
eld
leng
th
Not to scale– Tree spacing 6 m x 6 m– 50 rows of trees– 25 trees per row
Pumping station Elevation
100 m
��,�������������%���������������������������������(&�,,����������+�2
HL = 0.28 x 148 x 0.358 = 14.84 m
����������������������+���������%*A�,�������+����������+"
����-� +������� ���,��� ����� ���� ��,��� ����� ���� ������
��������� ���� ��� ������ ����� ������� ���� �+"����� ��
�������������������*��������()�,,���������-������������
��������+�2
HL = 0.049 x 148 x 0.358 = 2.60 m
���� �� +����� ���� ��,��*� 5������-� �� ���� ��������� ���
����������+�����������������������������F����(A!-�+�����
��� ������ ,����� ��������� ����� ������� ��� ����� ���
������������ ��� ���� ������� �������� ���� �������-� ��
�������� ��� ���� ��������� ���� ����� +�� ��������� �
,���������������*�������"������,�����-��������G�����������
Irrigation manual
��
�
Module 9: Localized irrigation: planning, design, operation and maintenance
40
32
25
20
16
12
Figure 9Head losses in soft polyethylene pipes10
0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Head loss %
0.1
.2.3
.4.5
.6.7
.8.9
12
34
56
78
910
2030
40
50
100
Dis
char
ge m
3/ h
r
J =
KD
-bx
Va
Wor
king
pre
ssur
e4
kg /
cm2
6 kg
/ cm
2
Irrigation manual
��
Figure 10Layout of a drip system and pipe sizing for a citrus orchard for an individual farmer
Manifold 4Q = 7.8 m3/hrL = 72 mD = 50 mm PVC (4)
Manifold 3Q = 8.42 m3/hrL = 78 mD = 63 mm uPVC (4)
Manifold 2Q = 7.8 m3/hrL = 72 mD = 50 mm uPVC (4)
Manifold 1Q = 8.42 m3/hrL = 78 mD = 50 mm uPVC (4)
2 drip lines per tree rowDrip lines:Q = 0.324 m3/hrL = 148 mD = 16 mm Polyethylene (4)
Supply lineQ = 162 m3/hrL = 25 mD = 75 mm uPVC (4)
NOT TO SCALE
CONTROL HEAD
Elevation100 m Pumpingunit
Pressure control point
Main line 1Q = 16.2 m3/hrL = 150 mD = 75 mm uPVC (4)
Main line 2Q = 7.8 m3/hrL = 78 mD = 63 mm uPVC (4)
Pressure controlpoint and gatevalves
Pressure control point
Pressure control pointand gate valves
108.0
107.5
108.0
107.0
106.5
106.0
105.5
107.5
107.0
106.5
106.0
105.5
105.0 Water source
105.0
��
Module 9: Localized irrigation: planning, design, operation and maintenance
!*&&�,����������������()�,,������������������*��������
������+��+�
Irrigation manual
��
Figure 11Friction loss chart for rigid PVC pressure pipes (Source: South African Bureau of Standards, 1976)
Frictional head-metres per 100 metres of pipe (on hydraulic gradient x 100)
Frictional head-metres per 100 metres of pipe (on hydraulic gradient x 100)
������������������������
���������� �����,������������C�� ����� ����+������������ ���
,�������-�����������������,�������������+�������������G����
�������������,������*
Q = 7.78 m3/hrL = 13 x 6 = 78 m (distance between 1st
and 2nd manifold)D = 75 mm uPVC class 4HL = 0.005 x 78 = 0.39 m
��������������������������������������,�������������
���������-������������������,����������+��������������
���*
5 3 6 !����0��
���������������������������,�����������������,���������2
Q = 16.20 m3/hrL = 25 mD = 75 m uPVCHL = 0.016 x 25 = 0.40 m
5 - :���������4�������
���� ������ ���� ��G����,���� ��� ���� ����������� ���,� ���
��,������2
� ���������������
� ������������������������������
� �������������������������������
� ��������������������,�������
� ��������������������,������
� ��������������������������������������
� ����������E�����������������
� ���������������������������+�������������������������
���������������������������
� (!O����������������������������
��,���������������������������&�,��������������������
����������+���������������������������������������������
���������
��,�����������������&!O-��������������8�����A-����
��������G����,���������+�2
Power requirements = 3.2 x 1.2 = 3.8 kWPower requirements = 4.2 x 1.2 = 5.0 BHP
5 6 =�
��>��������
������ ���� ������� ����� ����� +���� ��,�����-� ��������
������� ����� +�� �������� +��� ��������� ���� ���� ��
K��������� ���� +�� �������*� ���� ������ ���� ������ �
�����������F�������@*
Irrigation manual
��
�
������������������������������������,�����,��������
���,��-�����������������������������������������������
�� ������ ��� ��������� ������+������ ���� ���� ��� ��
,����������� ��� ���� ����������� �G���,���*� ���� ���� +�
�����������+���������������,������������������,����
������+��������������G���,�����������������-�������������
��� ���� ,��������� ����C���� ��,���� ���8����� @*� ���
�������� ����� ���,���� �� ���� ��� ��������� ��
������+�����*�������������������,�����+������*�
���������,���-����������������������������������,����
@�,������������,�����������,����������������������
������������������,,����������,�����������������������
���-����������������������,��������������!*'�,��������
����� ���� ��,���� ����� ���� 4������ +�� (!!O*�D����
��,����� ���� ������ ��� +�-� ���� �,�� 4���� (!!O� �
�������+��-��������������������������������,������������(*@
,������*
6 7 ������������4�������������
����� ���� �,�� ��������� ������ ��� 3�,���� )-� ���
����������� ���G������ ��� ���C� �,��� �� ���������� �
������2
Net irrigation requirement (IRn)= 4.09 mm/day or 4.09 x 0.9 x 0.3 = 1.10 l/day per plant
Crop spacing = 0.9 m x 0.3 m
Effective rooting depth (RZD) = 0.5 m
Area of wetted soil = Sp x Sr x Pw= 0.9 x 0.3 x 1 = 0.27 m2
Available soil moisture = 120mm/m or 120/1000 x 0.5 x 0.27 x 1000 = 16.2 l/plant
Moisture depletion for drip irrigation system = 20%
Readily available moisture to be replenished byirrigation
= 16.2 x 0.2 = 3.24 litres per plant
Irrigation frequency at peak demand = 3.24/1.10 = 2.95 days, say 3 days
�������������������-�������������������������,������
�������������������������(A"&!��+�����������+��-������
,�������������������������������;���+������������������*
5����-����������������������+��������������������*
����������+��-�������������������G������������������G����
���G�������������������������������-� ��� ������+�������
���� ���,� �������� ������ ����,�� ����*� �������������-
����,����������+�������*�5������-���������������+��
����,�����������������������������������*
���������������������G����,�����������������C��,��
����������A*(%�,,����A*(%��!*$��!*'�P�(*'$��=������
�����*������,����������������������*������3G�������(&-
��������������������������,����������������������2
Ta = 1.39/(8x0.5) = 0.35 hours for the 8 lph emitterTa = 1.39/(6x0.5) = 0.46 hours for the 6 lph emitterTa = 1.39/(4x0.5) = 0.70 hours for the 4 lph emitterTa = 1.39/(2x0.5) = 1.40 hours for the 2 lph emitter
6 8 ��������������
�������������(!�����-�������+���������������������������
+�������������+�����(*&�,�����������!*'�,���������
+������� +�*� ���� �������,���� ����������� +�����
,���,���� ��� ��������� ���� ��������� ��������� ��������-
�������������������*����-���������������������+�������������
���� ����� �� ������ ��� ���� ��,�������� �����
�+���������*� ���� ����� ����� ���������� +�� +��� ��� ���
��������*� ���� ����� ��������� ������� ����� ���,��E� ����
���+��������������������+"����-�����������������,�����
������������������������������������������*���,������
�������������(&���������������������������������������+"
������������,����������,�-���������������,���������������
�����+������������������+�����������������*�
����
�������������������-�����,+�����������������������
�����+�������������������������+���@�����������(&-
+������������������(*A�,�+������������������!*'�,
+������������,�����������������������2
� ������������(-�&����'2��������,��E���������#&�,�
#& ,�������������������+"����*�����������������
�+"�������
��
Module 9: Localized irrigation: planning, design, operation and maintenance
Figure 12Alternative subdivisions of the smallholder plots (four, three and six sub-units per plot)
72 m
72 m
72 m
72 m 72 m
72 m
Six sub-units per plot(Alternatives 7, 8 and 9)
Four sub-units per plot(Alternatives 1, 2 and 3)
Three sub-units per plot(Alternatives 4, 5 and 6)
Drip
line
(8 d
rip li
nes
per s
ub-u
nit)
Drip
line
(12
drip
line
s pe
r sub
-uni
t)
Drip
line
(16
drip
line
s pe
r sub
-uni
t)
Irrigation manual
��
Tabl
e 8
Alte
rnat
ive
optio
ns fo
r th
e em
itter
sel
ectio
n fo
r th
e po
int-s
ourc
e dr
ip ir
rigat
ion
syst
em
Alte
rnat
ive
No.
of s
ub-
Wid
th o
f N
o. o
f N
o. o
f N
o. o
f Em
itter
N
o. o
f D
urat
ion
Dai
ly a
t N
o. o
f sub
-Sy
stem
un
its p
er
one
sub-
late
rals
em
itter
sem
itter
s flo
wro
tatio
n of
eac
h op
erat
ion
units
ope
ratin
gca
paci
tyfa
rmer
’s
unit
(m)
per
per
late
ral
per
sub-
(lph)
shift
ssh
iftpe
ak
at th
e sa
me
(m3 /
hr)
plot
sub-
unit
unit
T a(h
rs)
(hrs
)tim
e(1
)(2
)=72
/(1)
(3)=
(2)/1
.5(4
)=72
/0.3
(5)=
(3)x
(4)
(6)
(7)
(8)
(9)=
(1)x
(7)x
(8)
(10)
*(1
1)=(
5)x(
6)x(
10)
1.•
Four
sub
-uni
ts p
er fa
rmer
418
1224
02
880
81
0.35
1.40
818
4•
All
farm
ers
irrig
ate
at th
e4
1812
240
2 88
06
10.
461.
848
138
sam
e tim
e4
1812
240
2 88
04
10.
702.
808
92•
Eac
h fa
rmer
irrig
ates
one
418
1224
02
880
21
1.40
5.60
846
sub-
unit
at a
tim
e
2.•
Four
sub
-uni
ts p
er fa
rmer
418
1224
02
880
82
0.35
2.80
492
•Fo
ur fa
rmer
s irr
igat
e at
the
418
1224
02
880
62
0.46
3.68
469
sam
e tim
e4
1812
240
2 88
04
20.
705.
604
46•
Eac
h fa
rmer
irrig
ates
one
418
1224
02
880
22
1.40
11.2
423
sub-
unit
at a
tim
e
3.•
Four
sub
-uni
ts p
er fa
rmer
418
1224
02
880
84
0.35
5.60
246
•Tw
o fa
rmer
s irr
igat
e at
the
418
1224
02
880
64
0.46
7.36
235
sam
e tim
e4
1812
240
2 88
04
40.
7011
.22
23•
Eac
h fa
rmer
irrig
ates
one
418
1224
02
880
24
1.40
22.4
212
sub-
unit
at a
tim
e
4.•
Thre
e su
b-un
its p
er fa
rmer
324
1624
03
840
81
0.35
1.05
824
6•
All
farm
ers
irrig
ate
at th
e3
2416
240
3 84
06
10.
461.
388
184
sam
e tim
e3
2416
240
3 84
04
10.
702.
108
123
•E
ach
farm
er ir
rigat
es o
ne3
2416
240
3 84
02
11.
404.
608
61su
b-un
it at
a ti
me
5.•
Thre
e su
b-un
its p
er fa
rmer
324
1624
03
840
82
0.35
2.10
412
3•
Four
farm
ers
irrig
ate
at th
e3
2416
240
3 84
06
20.
462.
764
92sa
me
time
324
1624
03
840
42
0.70
4.20
461
•E
ach
farm
er ir
rigat
es o
ne3
2416
240
3 84
02
21.
408.
404
31su
b-un
it at
a ti
me
6.•
Thre
e su
b-un
its p
er fa
rmer
324
1624
03
840
84
0.35
4.20
261
•Tw
o fa
rmer
s irr
igat
e at
the
324
1624
03
840
64
0.46
5.52
246
sam
e tim
e3
2416
240
3 84
04
40.
708.
402
31•
Eac
h fa
rmer
irrig
ates
one
324
1624
03
840
24
1.40
16.8
215
sub-
unit
at a
tim
e
7.•
Six
sub
-uni
ts p
er fa
rmer
612
824
01
920
81
0.35
2.10
812
3•
All
farm
ers
irrig
ate
at th
e6
128
240
1 92
06
10.
462.
768
92sa
me
time
612
824
01
920
41
0.70
4.20
861
•E
ach
farm
er ir
rigat
es o
ne6
128
240
1 92
02
11.
408.
408
31su
b-un
it at
a ti
me
8.•
Six
sub
-uni
ts p
er fa
rmer
612
824
01
920
82
0.35
4.20
461
•Fo
ur fa
rmer
s irr
igat
e at
the
612
824
01
920
62
0.46
5.52
446
sam
e tim
e6
128
240
1 92
04
20.
708.
404
31•
Eac
h fa
rmer
irrig
ates
one
612
824
01
920
22
1.40
16.8
415
sub-
unit
at a
tim
e
9.•
Six
sub
-uni
ts p
er fa
rmer
612
824
01
920
84
0.35
8.40
231
•Tw
o fa
rmer
s irr
igat
e at
the
612
824
01
920
64
0.46
11.2
223
sam
e tim
e6
128
240
1 92
04
40.
7016
.82
15•
Eac
h fa
rmer
irrig
ates
one
612
824
01
920
24
1.40
33.6
28
sub-
unit
at a
tim
e
*(1
0) =
num
ber o
f far
mer
s irr
igat
ing
at th
e sa
me
time
�
Module 9: Localized irrigation: planning, design, operation and maintenance
���������� ����� ��� ���� �������-� ���� �,�� ������� �� ��� ��
�����������������������������,������������������������
������������������������������������2
Alternative 2: 240 x 2 = 480 lph = 0.48 m3/hrAlternative 3: 240 x 4 = 960 lph = 0.96 m3/hrAlternative 9: 240 x 6 = 1 440 lph = 1.44 m3/hr
�������,���-�,������ ����,������������������+����"��
�,��������,�������������&������,����������*�������-���
�����+���������+��������������,�����������������������,�
��,�*���������,�C���������������������*����������������
������������#����������&�����������*�5������-�������������
���,� ������������ ����� +�� ������ ��� @*%� ����� ��
���������� ���� ��� ��� ���� ���,� ��������� ����� +�
�����������'(�,'=��-����������������������������������*
���������������������������
����������,+�����������C�
��������G����������������������������������������������-
����������������������������������������,*�����������
+�������������������&����������������#������ ����������+�
+������������G������������������+��������������������
������+�����*� ������������ ��� ���� ������� �����������-� ���
����+����,�������������������������������������������2
qa = 2 lph, Ha = 10m, Cv = 0.03 and x = 0.5
��������+���%-���F����� ��������!*!A������������
��������*����� �� ���������������������������,����������
F� P�!*!'*�D�������������������,���������������������
-� ���+������ ����� �� ������ �������+��-� ������ �������� ��
P�!*A*
6 9 �
���������������������
/��������� ���3G�������($-�5����5
,�����+��C����
+����������������+�������������������������������*�D����
5��� ������� +�� ���� ,�����������-� ��������� ����� ���
������������G�-�����G
,�������������������3��������
������������5,�����+�����������*
���,���+��� )-� ���� ����,,����3�� ���� �� �����"�����
�,�����-� ������ ���� �,������ �� ����� ��� ����� %� ,� ��
������,� ���������������� ��������T&O-� ��@A"$!O*� ��
���� ��,���-� ���� �� ����� ��� 3�� ��� $!O*� ����� ���
����������3G�������(@-�����,���,�,�������+����������
G,����+��������������������2
90 x 2 180qm =100 x [1.0 - 1.27(0.03 / �0.5)]
=94.6
= 1.90 lph
�����3G�������&!2
Hm = 10 [1.90
]1/0.5 = 9.03 m2
���������-������3G�������($2�
�Hs = 2.5(10 - 9.03) = 2.43 m
���-� ���� ������+��� ������� ����������������� �� ��������
�������������������&*%'�,*
6 < 0�����������������������������
���
������������
��,���������������������&���������-���������������+�
�������� �� ����� ����������('-� ��C���� ����� �������� ���
����� ����� ���������� ��������������� ����������� �����������
��
Module 9: Localized irrigation: planning, design, operation and maintenance
Figure 13Point-source drip system layout and pipe sizing for eight smallholders
Sub-unit 1
Sub-unit 1
Sub-unit 1
Sub-unit 1
Sub-unit 2
Sub-unit 2
Sub-unit 2
Sub-unit 2
Sub-unit 3
Sub-unit 3
Sub-unit 3
Sub-unit 3
Sub-unit 4
Sub-unit 4
Sub-unit 4
Sub-unit 4
108.0
107.5
108.0
107.0
106.5
106.0
105.5
107.5
107.0
106.5
106.0
105.5
4 m road
105.0 Water source
Pumping un
it
Elevation 10
0 m
105.0
150 m162 m
72 mCONTROL HEAD
PLOT 1
MAIN LINE 330
0 m
312
m
MAIN LINE 1
MAIN LINE 2
SUPPLY LINE
MAIN LINE 4
Q = 23 m3/hrL = 100 mD = 90 mm PVC (4)
Q = 23 m3/hrL = 54 mD = 90 mm PVC (4)
Q = 17.24 m3/hrL = 78 mD = 75 mm PVC (4)
ManifoldQ = 5.76 m3/hrL = 24 mD = 40 mm PVC (4)
Q = 11.48 m3/hrL = 72 mD = 75 mm PVC (4)
Q = 5.76 m3/hrL = 78 mD = 63 mm PVC (4)
Sub-plot control headFertilizer injector Pressure control valve Gate valve Di