Effluent particle removal by microirrigation system filters

La distribución del número y del volumen de partículas, y la eficiencia de eliminación de las partículas y los sólidos en suspensión de diferentes efluentes y sus filtrados, fueron analizadas para estudiar si los filtros más usuales en los sistemas de riego localizado eliminan las partículas que pueden obturar los goteros. En la mayoría de los efluentes y filtrados fue mínimo el número de partículas con diámetros superiores a 20 μm. Sin embargo, al analizar la distribución del volumen de las partículas, en los filtrados aparecieron partículas de dimensiones superiores a la luz de los filtros de anillas y malla, siendo el filtro de arena el que retuvo las partículas de mayor diámetro. La eficiencia de los filtros para retener partículas se debió más al tipo de efluente que al filtro. Se verificó también que la distribución del número de partículas sigue una relación de tipo potencial. Analizando el exponente β de la ley potencial, se halló que los filtros no modificaron significativamente la distribución del número de partículas de los efluentes.The aim of this work was to determine whether the filters used in microirrigation systems can remove potentially emitter-clogging particles. The particle size and volume distributions of different effluents and their filtrates were established, and the efficiency of the removal of these particles and total suspended solids by screen, disc and sand filters determined. In most of the effluents and filtrates, the number of particles with a diameter > 20 μm was minimal. By analysing the particle volume distribution it was found that particles larger than the disc and screen filter pores appeared in the filtrates. However, the sand filter was able to retain particles larger than the pore size. The filtration efficiency depended more on the type of effluent than on the filter. It was also found that the particle size distribution followed a potential law. Analysis of the β exponents showed that the filters did not significantly modify the particle size distribution of the effluents

Irrigation performance and gross water productivity in furrow-irrigated ornamental tree production

In the ornamental plant production region of Girona (Spain), which is one of the largest of its kind in southern Europe, most of the surface is irrigated using wide blocked-end furrows. The objectives of this paper were: (1) to evaluate the irrigation scheduling methods used by ornamental plant producers; (2) to analyse different scenarios in order to assess how they affect irrigation performance; (3) to evaluate the risk of deep percolation; and (4) to calculate gross water productivity. A two-year study in a representative commercial field, planted with Prunus cerasifera ‘Nigra’, was carried out. The irrigation dose applied by the farmers was slightly smaller than the required water dose estimated by the use of two different methods: the first based on soil water content, and the second based on evapotranspiration. Distribution uniformity and application eff iciency were high, with mean values above 87%. Soil water content measurements revealed that even at the end of the furrow, where the infiltrated water depth was greatest, more than 90% of the infiltrated water was retained in the shallowest 40 cm of the soil; accordingly, the risk of water loss due to deep percolation was minimal. Gross water productivity for ornamental tree production was € 11.70 m–3, approximately 20 times higher than that obtained with maize in the same region.En la zona de producción de planta ornamental de Girona (España), que es una de las mayores del sur de Europa, la mayor parte de la superficie es regada por surcos. Los objetivos del presente artículo son: (1) evaluar la programación de riegos que realizan los productores de planta ornamental; (2) analizar diferentes escenarios para ver como afectan la calidad del riego; (3) evaluar el riesgo de percolación profunda; (4) calcular la productividad bruta del agua. Se realizó un estudio de dos años en un campo comercial de Prunus cerasifera ‘Nigra’. La dosis de agua aplicada por los agricultores fue ligeramente inferior a la dosis de riego requerida estimada por dos métodos distintos: el primero basado en el contenido de agua en el suelo y el segundo en la evapotranspiración. La uniformidad de distribución y eficiencia de aplicación fueron altos, con valores medios por encima del 87%. Las medidas de contenido de agua en el suelo revelaron que al final del surco, donde la lámina de agua infiltrada fue mayor, más del 90% del agua infiltrada se retuvo en los primeros 40 cm del suelo; en consecuencia, el riesgo de pérdidas de aguas debido a la percolación profunda fue mínimo. La productividad bruta del agua en la producción de árboles ornamentales fue de 11,70 € m–3, aproximadamente 20 veces mayor que la obtenida en maíz en la misma región

Efecto de la modificación de la tubería de salida en filtros de arena con brazos colectores

Los filtros presurizados de arena utilizados para proteger de las obturaciones las instalaciones de riego por goteo se pueden dividir en tres zonas en función de su comportamiento hidráulico: 1) entrada del agua, 2) lecho de arena, y 3) salida del agua. Estudios anteriores realizados para optimizar el funcionamiento hidráulico de este tipo de filtros se centraron en la zona de entrada y en el lecho de arena, proponiendo distintos cambios en el diseño tanto del difusor en la zona de entrada como del drenaje del lecho de arena. En el presente trabajo se analizan las consecuencias de modificar la zona de salida del agua de un filtro comercial de arena con brazos colectores sin variar su sistema de drenaje. El sistema original de salida del agua consistía en una tubería horizontal conectada a 10 brazos horizontales. Cinco diseños alternativos que diferían en su área transversal (original o doble), orientación (horizontal o vertical) y número (simple o doble) fueron numéricamente estudiados mediante dinámica de fluidos computacional en cuatro condiciones distintas de operación (dos alturas de lecho (160 y 260 mm) y dos caudales (6 y 12 m3 h-1)). La comparación de estos diseños con el comercial indicó que: 1) una tubería de salida con el doble del área transversal redujo la caída de presión total del filtro un 12% e incrementó la uniformidad del flujo del agua entre brazos colectores; 2) una doble tubería de salida conllevó un comportamiento simétrico del caudal respecto el brazo central pero no impidió que por el brazo central continuará circulando menor cantidad de agua que por los otros brazos colectores; y 3) una salida de agua vertical de igual diámetro que la comercial causó una caída de presión similar pero, en cambio, aumentó considerablemente la uniformidad del flujo entre los distintos brazos

Comportamiento hidráulico de un filtro de arena con brazos colectores para instalaciones de riego por goteo. Póster

La dinámica de fluidos computacional (CFD) permite estudiar hidrodinámicamente distintos equipos de riego como los filtros. Objetivo: analizar el comportamiento de un filtro de arena con drenaje de brazos colectores mediante CFD para identificar mejoras de diseño

Simulación numérica de la dinámica del agua en el suelo. Aplicación al diseño de sistemas de riego LAF

En aquesta tesi doctoral es desenvolupa un model de simulació de la dinàmica de l'aigua en el sòl amb la finalitat de servir de base al disseny de sistemes de reg localitzat d'alta freqüència i ajudar a la presa de decisions en el maneig d'aquests sistemes de reg. Es proposa també una metodologia per al disseny agronòmic. El conjunt model-diseny s'implementa en una sèrie de programes informàtics de fàcil utilització per a l'usuari.Per al desenvolupament del procediment numèric s'utilitza la teoria de fluix d'aigua en condicions de no saturació i sense contemplar l'efecte histéretic. Es resol l'equació de fluix axisimètric sense i amb extracció d'aigua per la planta. Aquesta equació no lineal es resol a partir de la definició d'un cilindre de sòl i el seu discretització. Mitjançant l'aplicació del principi de conservació de masses i de la llei de Darcy en els elements definits en el cilindre es determinen els continguts d'aigua en el sòl per a un determinat temps, a partir d'uns continguts d'aigua del sòl inicials. Es van considerar els distints horitzons del sòl, amb propietats físiques i hidràuliques distintes, i per a la simulació del terme extracció d'aigua pel conreu es va utilitzar una aproximació macroscòpica. Per a la realització dels càlculs es necessita la corba característica d'aigua del sòl i la funció conductivitat hidràulica. Per a l'obtenció d'aquestes 2 funcions, igual que per a altres paràmetres que són necessaris per a l'execució del model, es possibilita l'elecció de distints mètodes. La transpiració de la planta es va estimar mitjançant factors climàtics i determinades característiques de la planta. La verificació del model es va realitzar a partir de la comparança dels resultats de diverses simulacions amb els resultats de proves de camp dissenyades a aquest efecte. Es va concloure que els resultats de la simulació van ser satisfactoris en l'execució del model sense conreu però no en el model amb planta. Es posa de manifest la dificultat de verificació en camp d'aquest tipus de models per les deficiències que inevitablement tenen lloc en la realització de les proves experimentals. Per altra banda, el model es va mostrar sensible a la conductivitat hidràulica del sòl, al contingut inicial d'aigua del sòl, al cabal d'emissió i quan es contempla l'extracció d'aigua per la planta a les dimensions del sistema radicular.Finalment, es presenta una aplicació al disseny de sistemes rlaf, on les variables del disseny agronòmic es determinen per a unes determinades condicions de clima, sòl i planta. Igualment es determinen l'aigua acumulada en profunditat i lateralment, a distints temps de l'inici del reg, el front humit o zona d'influència del degotador i les corbes de isocontingut d'aigua del sòl. Aquest conjunt d'aplicacions es presenten informatitzades per al seu fàcil i ràpida execució.En esta tesis doctoral se desarrolla un modelo de simulación de la dinámica del agua en el suelo con la finalidad de servir de base al diseño de sistemas de riego localizado de alta frecuencia y ayudar a la toma de decisiones en el manejo de estos sistemas de riego. Sepropone también una metodología para el diseño agronómico. El conjunto modelo-diseño se implementa en una serie de programas informáticos de fácil utilización para el usuario.Para el desarrollo del procedimiento numérico se utiliza la teoría de flujo de agua en condiciones de no saturación y sin contemplar el efecto histéretico. Se resuelve la ecuación de flujo axisimétrico sin y con extracción de agua por la planta. Esta ecuación no lineal se resuelve a partir de la definición de un cilindro de suelo y su discretización. Mediante la aplicación del principio de conservación de masas y de la ley de Darcy en los elementos definidos en el cilindro se determinan los contenidos de agua en el suelo para un determinado tiempo, a partir de unos contenidos de agua del suelo iniciales. Se consideraron los distintos horizontes del suelo, con propiedades físicas e hidráulicas distintas, y para la simulación del término extracción de agua por el cultivo se utilizó una aproximación macroscópica. Para la realización de los cálculos se necesita la curva característica de agua del suelo y la función conductividad hidráulica. Para la obtención de estas 2 funciones, al igual que para otros parámetros que son necesarios para la ejecución del modelo, se posibilita la elección de distintos métodos. La transpiración de la planta se estimó mediante factores climáticos y determinadas características de la planta.La verificación del modelo se realizó a partir de la comparación de los resultados de diversas simulaciones con los resultados de pruebas de campo diseñadas al efecto. Se concluyó que los resultados de la simulación fueron satisfactorios en la ejecución del modelo sin cultivo pero no en el modelo con planta. Se pone de manifiesto la dificultad de verificación en campo de este tipo de modelos por las deficiencias que inevitablemente tienen lugar en la realización de las pruebas experimentales. Por otra parte, el modelo se mostró sensible a la conductividad hidráulica del suelo, al contenido inicial de agua del suelo, al caudal de emisión y cuando se contempla la extracción de agua por la planta a las dimensiones del sistema radicular.Finalmente, se presenta una aplicación al diseño de sistemas rlaf, donde las variables del diseño agronómico se determinan para unas determinadas condiciones de clima, suelo y planta. Igualmente se determinan el agua acumulada en profundidad y lateralmente, a distintos tiempos del inicio del riego, el frente húmedo o zona de influencia del gotero y las curvas de isocontenido de agua del suelo. Este conjunto de aplicaciones se presentan informatizadas para su fácil y rápida ejecución

Evaluation of markets for irrigation water in the internal river basins of Catalonia, Spain

Últimamente se ha puesto en duda el papel económico del regadío en Europa, debido al elevado consumo de agua que representa, así como a su aparente baja eficiencia de uso. Al mismo tiempo, las políticas tradicionales de gestión de aguas están en entredicho, surgiendo nuevos planteamientos, destacando entre ellos el uso de instrumentos económicos como los mercados de aguas. Este artículo analiza el impacto sobre la producción agrícola de la instauración de mercados de aguas en un área de riego comunitario ubicada en las cuencas internas de Cataluña (España). Esta zona presenta ciertas particularidades que hacen que su estudio sea especialmente interesante: se trata de un área con una elevada competencia intersectorial por el uso del recurso (agricultura-consumo urbano-usos recreativos), recientes periodos de insuficiencia en el suministro y conflictos entre regantes como resultado de las medidas tomadas por la administración hidráulica en caso de sequía. Los resultados obtenidos muestran que los mercados garantizan una reasignación óptima del recurso en situaciones de restricción del suministro, y aunque globalmente no generan una ganancia económica muy elevada respecto a la situación sin mercado, sí podrían evitar conflictos entre regantes. Sin embargo, existen dudas sobre su aceptación práctica por parte de dichos regantes

Effluent particle removal by microirrigation system filters

The aim of this work was to determine whether the filters used in microirrigation systems can remove potentially emitter-clogging particles. The particle size and volume distributions of different effluents and their filtrates were established, and the efficiency of the removal of these particles and total suspended solids by screen, disc and sand filters determined. In most of the effluents and filtrates, the number of particles with a diameter > 20 μm was minimal. By analysing the particle volume distribution it was found that particles larger than the disc and screen filter pores appeared in the filtrates. However, the sand filter was able to retain particles larger than the pore size. The filtration efficiency depended more on the type of effluent than on the filter. It was also found that the particle size distribution followed a potential law. Analysis of the β exponents showed that the filters did not significantly modify the particle size distribution of the effluentsLa distribución del número y del volumen de partículas, y la eficiencia de eliminación de las partículas y los sólidos en suspensión de diferentes efluentes y sus filtrados, fueron analizadas para estudiar si los filtros más usuales en los sistemas de riego localizado eliminan las partículas que pueden obturar los goteros. En la mayoría de los efluentes y filtrados fue mínimo el número de partículas con diámetros superiores a 20 μm. Sin embargo, al analizar la distribución del volumen de las partículas, en los filtrados aparecieron partículas de dimensiones superiores a la luz de los filtros de anillas y malla, siendo el filtro de arena el que retuvo las partículas de mayor diámetro. La eficiencia de los filtros para retener partículas se debió más al tipo de efluente que al filtro. Se verificó también que la distribución del número de partículas sigue una relación de tipo potencial. Analizando el exponente β de la ley potencial, se halló que los filtros no modificaron significativamente la distribución del número de partículas de los efluente

Evaluation of markets for irrigation water in the internal river basins of Catalonia, Spain

Irrigated agriculture has come under close scrutiny in Europe recently because of its high share of total water consumption and its apparent inefficiency. Several water policies have been advocated, in particular the use of economic instruments such as water markets. This paper simulates the impact of a policy based upon water markets on agricultural production in the internal river basins of Catalonia (Spain). This zone presents certain particularities that make it very interesting to study: competition between sectors for the resource (agriculture-urban consumption-recreational uses), recent periods of resource insufficiency and conflicts between irrigators as a result of the measures taken by the hydraulic administration in drought situations. The results show that these markets would guarantee an optimal reassignment of the resource in situations of supply restrictions, and although compared to the situation without markets they would not mean higher economic profits for the irrigators, they could prevent conflicts between them. Nevertheless, doubts exist about their acceptance by irrigatorsÚltimamente se ha puesto en duda el papel económico del regadío en Europa, debido al elevado consumo de agua que representa, así como a su aparente baja eficiencia de uso. Al mismo tiempo, las políticas tradicionales de gestión de aguas están en entredicho, surgiendo nuevos planteamientos, destacando entre ellos el uso de instrumentos económicos como los mercados de aguas. Este artículo analiza el impacto sobre la producción agrícola de la instauración de mercados de aguas en un área de riego comunitario ubicada en las cuencas internas de Cataluña (España). Esta zona presenta ciertas particularidades que hacen que su estudio sea especialmente interesante: se trata de un área con una elevada competencia intersectorial por el uso del recurso (agricultura-consumo urbano-usos recreativos), recientes periodos de insuficiencia en el suministro y conflictos entre regantes como resultado de las medidas tomadas por la administración hidráulica en caso de sequía. Los resultados obtenidos muestran que los mercados garantizan una reasignación óptima del recurso en situaciones de restricción del suministro, y aunque globalmente no generan una ganancia económica muy elevada respecto a la situación sin mercado, sí podrían evitar conflictos entre regantes. Sin embargo, existen dudas sobre su aceptación práctica por parte de dichos regante

Private micro-irrigation costs using reclaimed water

The cost of reusing water in micro-irrigation at the field level has not been studied in depth although the use of effluents in agriculture is a viable alternative in areas where water is scarce or there is intense competition for its use. The aim of the present study is to analyse the private costs of water reuse in micro-irrigation in an experimental plot. This analysis is intended to provide information about the decision a farmer would make when the choice to use conventional or reclaimed water is guided by cost criteria. The components of the total costs of different combinations of four types of filters and five emitters that can be installed in micro-irrigation systems using reclaimed water have been studied with the data obtained from an experimental plot in conditions similar to those of fruit orchards. Different scenarios that compared the costs of using conventional or reclaimed water in terms of water price and nutrient content were also studied. The results show that a proper combination of filters and emitters can save up to 33% in irrigation costs. Capital costs and maintenance costs were the most variable among the different combinations. Scenario analysis showed that the greater price of reclaimed water could be compensated by high nutrient contents, which would reduce fertilizer costs

Private micro-irrigation costs using reclaimed water

The cost of reusing water in micro-irrigation at the field level has not been studied in depth although the use of effluents in agriculture is a viable alternative in areas where water is scarce or there is intense competition for its use. The aim of the present study is to analyse the private costs of water reuse in micro-irrigation in an experimental plot. This analysis is intended to provide information about the decision a farmer would make when the choice to use conventional or reclaimed water is guided by cost criteria. The components of the total costs of different combinations of four types of filters and five emitters that can be installed in micro-irrigation systems using reclaimed water have been studied with the data obtained from an experimental plot in conditions similar to those of fruit orchards. Different scenarios that compared the costs of using conventional or reclaimed water in terms of water price and nutrient content were also studied. The results show that a proper combination of filters and emitters can save up to 33% in irrigation costs. Capital costs and maintenance costs were the most variable among the different combinations. Scenario analysis showed that the greater price of reclaimed water could be compensated by high nutrient contents, which would reduce fertilizer costsEl coste de la reutilización de agua en sistemas de riego por goteo a nivel de parcela no se ha estudiado en profundidad aunque la utilización de aguas residuales en agricultura es una alternativa viable en áreas con escasos recursos hídricos o con fuerte competencia por su uso. El objetivo del presente trabajo ha sido analizar los costes privados del uso del agua regenerada del riego por goteo en una parcela experimental. Se pretende que este análisis aporte información sobre cual sería la elección del regante según un criterio de costes si pudiera optar entre utilizar agua convencional o regenerada. Para ello, se analizaron los distintos componentes de los costes totales de diferentes combinaciones de cuatro tipos de filtros y cinco emisores comerciales, partiendo de los datos obtenidos en una parcela experimental en condiciones similares a las de una plantación de frutales. Se estudiaron también distintos escenarios en los que se comparaban los costes del uso de agua convencional o regenerada en función del precio de la misma y del contenido en nutrientes. Los resultados obtenidos indican que una correcta combinación de filtro y emisor puede ahorrar hasta un 33% de los costes de riego. Los costes de inversión y los de mantenimiento fueron los que más variaron entre las distintas combinaciones. El análisis de escenarios evidenció que el mayor precio del agua regenerada podría compensarse con una aportación elevada de nutrientes por parte de la misma, lo que permitiría reducir los costes de fertilizació