Abstract
Energy is required for pumping water in the irrigation pipe distribution networks. The need for
this energy and its cost are continuously increasing due to the on-going expansion of the Arab
countries in general and the Gulf countries in particular in using modern irrigation systems in
their agricultural irrigation projects. Most pumped pipe-networks designed on hydraulic basis
only without paying attention to the cost of power, thus huge loss in energy and capital needed
for projects operation occur Sometimes. The design is based on economical basis without taking
hydraulic aspects into consideration which results in low performance efficiency of the system
or damage to the pipe network and consequently high maintenance costs.
The paper presents computerized mathematical model for optimal design of main pipe
distribution networks of sprinkler irrigation system using linear programming. The pressure
head at the inlet of the pipe distribution network is assumed unknown, thus the objective is to
minimize the sum of the initial cost of the pipe network and the cost of energy for pumping.
The constraints included the minimum and maximum pressure head at all points along the
pipes of the network in addition to the flow rates requirements within the network and at the
inlet of each farm .
The study revealed that using the proposed model in the design assuming unknown inlet
pressure head to system has resulted in 9.32% saving in the total cost of the network compared
to the existing design which is based on known inlet pressure head for a selected irrigation
sector inside a large planned irrigation project near Mosul city, northern Iraq.
this energy and its cost are continuously increasing due to the on-going expansion of the Arab
countries in general and the Gulf countries in particular in using modern irrigation systems in
their agricultural irrigation projects. Most pumped pipe-networks designed on hydraulic basis
only without paying attention to the cost of power, thus huge loss in energy and capital needed
for projects operation occur Sometimes. The design is based on economical basis without taking
hydraulic aspects into consideration which results in low performance efficiency of the system
or damage to the pipe network and consequently high maintenance costs.
The paper presents computerized mathematical model for optimal design of main pipe
distribution networks of sprinkler irrigation system using linear programming. The pressure
head at the inlet of the pipe distribution network is assumed unknown, thus the objective is to
minimize the sum of the initial cost of the pipe network and the cost of energy for pumping.
The constraints included the minimum and maximum pressure head at all points along the
pipes of the network in addition to the flow rates requirements within the network and at the
inlet of each farm .
The study revealed that using the proposed model in the design assuming unknown inlet
pressure head to system has resulted in 9.32% saving in the total cost of the network compared
to the existing design which is based on known inlet pressure head for a selected irrigation
sector inside a large planned irrigation project near Mosul city, northern Iraq.
Keywords
Irrigation Pipe Network
Optimal Economical Design
Abstract
تحتاج شبكات أنابيب الري إلى الطاقة لضخ الماء فيها وان هذه الحاجة إلى الطاقة وكلفتها في تزايد مستمر تبعا لازدياد التوسع القائم حاليا في الدول العربية عامة ودول الخليج العربي خاصة باعتماد نظم الري الحديثة في المشاريع الزراعية الأروائية. تصمم معظم أنابيب الضخ في هذه المنظومات على أسس هيدروليكية فقط دون الالتفات إلى تكاليف الطاقة اللازمة للضخ مما ينجم عنه هدر كبير في الطاقة والأموال اللازمة لتشغيل المشاريع. وفي بعض الأحيان يتم التصميم على أسس اقتصادية دون أخذ النواحي الهيدروليكية بنظر الاعتبار مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة أداء المنظومة أو تلف أنابيب الشبكة وبالتالي ارتفاع تكاليف الصيانة.يقدم البحث الحالي أنموذجا رياضياتيا أمثل لتصميم شبكة الأنابيب الرئيسة للري بالرش باستخدام أحد أساليب البرمجة الخطية وبفرض عدم معرفة مقدار الشحنة الديناميكية الكلية في بداية الشبكة ( عند محطة الضخ ) مع الأخذ بنظر الاعتبار مختلف ظروف الحقل مثل التغير في مناسيب الأرض داخل المشروع والعوارض المحتملة فضلا عن متطلبات التشغيل مثل التصاريف و شحنة الضغط المطلوب توفرها عند كل منفذ حقلي في الشبكة.وقد بينت الدراسة أن استخدام هذا الأنموذج في التصميم أدى إلى توفير في الكلفة الكلية للشبكة بنسبة 9.32% مقارنة بالتصميم المعد في حالة معرفة الشحنة الديناميكية الكلية في بداية الشبكة لأحد القطاعات في مشروع إروائي كبير قرب مدينة الموصل ولكنه لم ينفذ لحد الآن .الكلمات المفتاحية: التصميم الاقتصادي الأمثل،شبكة أنابيب الري.
Keywords
التصمیم الاقتصادي الأمثل،شبكة أنابیب الري