Performance and radial distribution profiles of a variable flow rate sprinkler developed for precision irrigation

Variable rate sprinklers (VRS) have been developed to promote localized water application of irrigated areas. In Precision Irrigation, VRS permits better control of flow adjustment and, at the same time, provides satisfactory radial distribution profiles for various pressures and flow rates are really necessary. The objective of this work was to evaluate the performance and radial distribution profiles of a developed VRS which varies the nozzle cross sectional area by moving a pin in or out using a stepper motor. Field tests were performed under different conditions of service pressure, rotation angles imposed on the pin and flow rate which resulted in maximal water throw radiuses ranging from 7.30 to 10.38 m. In the experiments in which the service pressure remained constant, the maximal throw radius varied from 7.96 to 8.91 m. Averages were used of repetitions performed under conditions without wind or with winds less than 1.3 m s-1. The VRS with the four stream deflector resulted in greater water application throw radius compared to the six stream deflector. However, the six stream deflector had greater precipitation intensities, as well as better distribution. Thus, selection of the deflector to be utilized should be based on project requirements, respecting the difference in the obtained results. With a small opening of the nozzle, the VRS produced small water droplets that visually presented applicability for foliar chemigation. Regarding the comparison between the estimated and observed flow rates, the stepper motor produced excellent results

Global mapping of volumetric water retention at 100, 330 and 15 000 cm suction using the WoSIS database

Present global maps of soil water retention (SWR) are mostly derived from pedotransfer functions (PTFs) applied to maps of other basic soil properties. As an alternative, ‘point-based’ mapping of soil water content can improve global soil data availability and quality. We developed point-based global maps with estimated uncertainty of the volumetric SWR at 100, 330 and 15 000 cm suction using measured SWR data extracted from the WoSIS Soil Profile Database together with data estimated by a random forest PTF (PTF-RF). The point data was combined with around 200 environmental covariates describing vegetation, terrain morphology, climate, geology, and hydrology using DSM. In total, we used 7292, 33 192 and 42 016 SWR point observations at 100, 330 and 15 000 cm, respectively, and complemented the dataset with 436 108 estimated values at each suction. Tenfold cross-validation yielded a Root Mean Square Error (RMSE) of 6.380, 7.112 and 6.485 10−2cm3cm−3, and a Model Efficiency Coefficient (MEC) of 0.430, 0.386, and 0.471, respectively, for 100, 330 and 15 000 cm. The results were also compared to three published global maps of SWR to evaluate differences between point-based and map-based mapping approaches. Point-based mapping performed better than the three map-based mapping approaches for 330 and 15 000 cm, while for 100 cm results were similar, possibly due to the limited number of SWR observations for 100 cm. Major sources or uncertainty identified included the geographical clustering of the data and the limitation of the covariates to represent the naturally high variation of SWR

Development and analysis of the Soil Water Infiltration Global database

In this paper, we present and analyze a novel global database of soil infiltration measurements, the Soil Water Infiltration Global (SWIG) database. In total, 5023 infiltration curves were collected across all continents in the SWIG database. These data were either provided and quality checked by the scientists who performed the experiments or they were digitized from published articles. Data from 54 different countries were included in the database with major contributions from Iran, China, and the USA. In addition to its extensive geographical coverage, the collected infiltration curves cover research from 1976 to late 2017. Basic information on measurement location and method, soil properties, and land use was gathered along with the infiltration data, making the database valuable for the development of pedotransfer functions (PTFs) for estimating soil hydraulic properties, for the evaluation of infiltration measurement methods, and for developing and validating infiltration models. Soil textural information (clay, silt, and sand content) is available for 3842 out of 5023 infiltration measurements ( ∼ 76%) covering nearly all soil USDA textural classes except for the sandy clay and silt classes. Information on land use is available for 76% of the experimental sites with agricultural land use as the dominant type ( ∼ 40%). We are convinced that the SWIG database will allow for a better parameterization of the infiltration process in land surface models and for testing infiltration models. All collected data and related soil characteristics are provided online in *.xlsx and *.csv formats for reference, and we add a disclaimer that the database is for public domain use only and can be copied freely by referencing it. Supplementary data are available at https://doi.org/10.1594/PANGAEA.885492 (Rahmati et al., 2018). Data quality assessment is strongly advised prior to any use of this database. Finally, we would like to encourage scientists to extend and update the SWIG database by uploading new data to it

Performance and durability assessment of the pulverization system components Notliada

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho e a durabilidade do sistema de pulverização acoplado a pivô central, Notliada. Os testes foram realizados em um protótipo do sistema montando em uma área anexa ao Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural (LER) pertencente à Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP. Os resultados obtidos mostraram que não houve alteração significativa da vazão dos quatro tipos de emissores testados em 505 horas intermitentes de avaliação. O circuito eletroeletrônico, a válvula solenóide, a tubulação de material PVC soldável e os demais dispositivos da barra de pulverização operaram de maneira satisfatória no mesmo período de avaliação. As modelagens dos desvios relativos existentes entre as vazões estimadas e observadas em função da frequência de operação da válvula solenóide apresentaram excelentes índices de precisão e exatidão. Encontrou-se um tempo mínimo de 1s em que a válvula solenóide deve permanecer ligada para os emissores preto, vermelho e laranja. Para o emissor azul, esse tempo mínimo encontrado foi de 1,4s. A mesma válvula pode permanecer desligada durante qualquer tempo compreendido entre 3 e 9s para todos os emissores testados. Os emissores preto e laranja apresentaram excelentes índices de uniformidade estatística de aplicação para um tempo de ligamento da válvula solenóide maior que 0,7s. Os emissores vermelho e azul apresentaram excelentes índices de uniformidade estatística de aplicação para qualquer intervalo de tempo utilizado. Todos os emissores apresentaram excelentes índices de uniformidade estatística de aplicação para qualquer tempo de desligamento utilizado na válvula solenóide.The aim of this work was to evaluate the performance and durability of the pulverization system components Notliada. This work was carried out in the Hydraulic Laboratory/Rural Engineer Department - "Luiz de Queiroz" College of Agriculture (University of Sao Paulo). The results showed that it was not significant the changes in flow rate for four emitters used during 505 hours of evaluation. The electro-electronic circuit, solenoid valve, PVC plain pipe and other components worked satisfactorily at the same evaluation period. The proposed models showed excellent precision and accuracy indexes. It was found a minimum time of 1s for the solenoid valve to remain "on" for the black, orange and red emitters. For the blue emitter the time found was 1.4s. The solenoid valve can remain off during any time between 3 and 9 seconds. The black and orange emitters had unacceptable indexes of statistical application uniformity for the "on" time less than 0.7s. The red and blue emitters showed excellent statistical uniformity indexes of evaluation for any time interval used. All emitters had excellent statistical uniformity indexes for all "off" times used of the solenoid valve

Flow rate sprinkler development for the site specific irrigation

Devido à limitação dos recursos hídricos que está cada vez mais perto do limite, a utilização da água na agricultura precisa ser mais eficiente visando à manutenção dos níveis atuais de produtividade aliada a expansão da área irrigada. A eficiência dos sistemas de irrigação quanto ao uso da água pode ser aumentada adequando-se a quantidade aplicada de água às condições específicas do solo e da cultura, as quais variam dentro da lavoura. É notória a necessidade de equipamentos que sejam capazes de aplicar variadas lâminas de irrigação a fim de sanar a necessidade hídrica do solo levando-se em conta a variabilidade espacial e temporal. Assim, neste trabalho, teve-se por objetivo desenvolver e avaliar um aspersor de taxa variada para a utilização em pivôs-centrais e/ou sistemas lineares de irrigação com potencialidade de utilização em projetos de irrigação de precisão. Dois protótipos foram desenvolvidos realizandose em laboratório suas referidas calibrações bem como o ajuste de seus coeficientes de descarga. Realizou-se com êxito uma modelagem para se estabelecer uma equação para predição de vazão em aspersores de taxa variada. A calibração do protótipo do aspersor de taxa variada I apresentou resultados estatísticos satisfatórios, entretanto resultados técnicos questionáveis. Já o processo de calibração do protótipo do aspersor de taxa variada II apresentou resultados estatísticos e técnicos satisfatórios, sendo o protótipo escolhido para realização de ensaios de campo e posteriormente sua automação. Em ensaios de campo, determinaram-se perfis radiais de distribuição para o segundo protótipo, seguindo as recomendações da norma técnica da ASABE, encontrando-se os alcances correspondentes as diversas vazões ensaiadas e com os dois defletores rotativos de quatro e seis jatos testados em campo. A automação desse protótipo foi realizada por meio do acionamento de um motor de passo utilizando-se a comunicação de porta paralela de um microcomputador controlada por um software desenvolvido em linguagem pascal em ambiente Delphi. Os resultados foram considerados satisfatórios proporcionando a viabilidade técnica da idéia de construção de um aspersor de taxa variada a ser utilizado em projetos de irrigação de precisão.Due to depletion of hydric resources which are nearing limits, water use in agriculture requires more efficient to maintain current levels of yield in the expansion of irrigated areas. The efficiency of irrigation systems as for water use can be increased adjusting the amount of water applied to the specific conditions of soil and crop, which vary in the field. It is evident the need for equipment capable of applying different irrigation levels in order to supply the water requirement of the soil taking into account the spatial and temporal variability. So, this work aims to develop and evaluate a flow rate sprinkler to be used in center pivots or linear moving irrigation systems with the potential for utilization in scheduling irrigation. Two prototypes were developed. Their calibrations and discharge coefficient adjustments were carried out in a laboratory. To predict flow rate, it was established a successful model that represents flow rate sprinklers operation. The calibration of the flow rate sprinkler prototype I showed good statistical results, however questionable technical results. As for the calibration process of flow rate sprinkler prototype II showed satisfactory statistical and technical results. This prototype was chosen to be implemented in field-testing and to be automated. In field tests, it was determined radial distribution profiles for the second prototype, following recommendations of ASABE technical standard. Sprinkler radius of throw was determined by different flow rates tested and two types of rotating deflectors: four and six jets. The automation of the prototype was obtained through driving a step motor using the communication of parallel door of a microcomputer which was controlled by a software program developed for this purpose. Results were considered satisfactory and provided technical feasibility to build a flow rate sprinkler to be used in precision irrigation

IMPORTÂNCIA DAS FUNÇÕES DE PEDOTRANSFERÊNCIA NO ESTUDO DAS PROPRIEDADES E FUNÇÕES HIDRÁULICAS DOS SOLOS DO BRASIL

Alguns estudos que envolvem tópicos da dinâmica da água no sistema solo-planta-atmosfera, tais como: disponibilidade de água para as culturas, infiltração, ascensão capilar e movimento de solutos no solo, geralmente, necessitam do conhecimento do conteúdo de água e dos seus potenciais exercidos na matriz do solo. Essa relação pode ser descrita pela curva de retenção de água no solo (CRA), quantificada por modelos, como o de van Genuchten (1980), que correlaciona a umidade volumétrica com seu potencial de retenção na matriz solo. No entanto, em muitas situações sua completa determinação torna-se difícil, devido ao elevado tempo e custo necessários.  Uma alternativa indireta para obtenção da CRA é a utilização de sua correlação com parâmetros físicos do solo, obtendo-se assim uma função de pedotransferência (FPT). As FPT’s podem ser definidas como funções utilizadas para quantificação de variáveis edáficas de difícil obtenção, valendo-se de outras medidas rotineiramente, com maior facilidade e menor custo. A fim de se contribuir ao tema, neste trabalho, teve-se por objetivo, apresentar o estado-da-arte das FPT’s desenvolvidas para solos do Brasil e do risco gerado na predição das propriedades e funções hidráulicas a partir de modelos de regressão gerados com dados provenientes de solo, manejo e condições climáticas distintas dos locais de aplicação. Destaca-se ainda a importância da revisão das FPT’s em base classe, pontual e paramétrica, bem como dos softwares utilizados na obtenção das propriedades e funções hidráulicas do solo, a partir do uso das FTP’s

Durabilidade e desempenho dos componentes de um sistema de pulverização acoplado ao pivô central1

This work aimed to evaluate the durability and performance of the pulverization system prototype (NOTLIADA) attached to center pivot irrigation system. The flow emission sets, electronic actuation, solenoid valve and the adaptation of a polyvinyl chloride (PVC) pipe were evaluated. Tests were performed on a prototype system, riding in the Laboratório de Hidráulica of the Departamento de Engenharia de Biossistemas, belonging to the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ /USP. The results showed no change, 5% significance level, in the flow of the four different emission sets tested in intermittent evaluation and also, no significant variation of the emitters diameters. The circuit electronics, solenoid valve, pipe and other devices of the spray bar operated satisfactorily during the same period of evaluation confirmed the reliability of the pulverization system developed.Neste trabalho, teve-se por objetivo avaliar a durabilidade e o desempenho de um protótipo de sistema de pulverização (NOTLIADA), acoplado ao sistema de irrigação pivô central, quanto ao conjunto de emissão; ao conjunto eletro-eletrônico de acionamento; a válvula solenóide; e a adaptação de uma tubulação de cloreto de polivinila (PVC), de instalação predial soldável. Os testes foram realizados em um protótipo do sistema, montando em uma área anexa ao Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural (LER), pertencente à Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” - ESALQ/USP. Os resultados obtidos evidenciaram que não houve alteração, a 5% de significância, da vazão dos quatro tipos de conjuntos de emissão testados em 505 horas intermitentes de avaliação. Também a 5% de significância, não houve variação dos diâmetros dos emissores. O circuito eletro-eletrônico, a válvula solenóide, a tubulação de material PVC (cloreto de polivinila) soldável e os demais dispositivos da barra de pulverização operaram satisfatoriamente no mesmo período de avaliação confirmando a confiabilidade do sistema de pulverização desenvolvido

Cultivo de Stenachaenium megapotamicum em diferentes regimes de irrigação

O uso racional da água para a irrigação de jardins é uma preocupação constante em face de seu desperdício, pois pesquisas têm demonstrado que ela corresponde de 40 a 70% do consumo doméstico. Uma das estratégias empregadas para evitar este desperdício é o plantio de jardins com plantas resistentes à deficiência hídrica. Nesta pesquisa, avaliou-se o crescimento de Stenachaenium megapotamicum, uma planta subarbustiva, com potencial ornamental, nativa da Região do Sul do Brasil, que foi cultivada sob diferentes regimes de irrigação. Foram efetuados dois experimentos: a) na primavera, as plantas foram mantidas sob três turnos de rega: diário, a cada dois dias e a cada três dias; b) no outono/ inverno, as plantas foram mantidas sob quatro turnos de rega: diário, cada cinco, sete e nove dias. Os resultados obtidos demonstraram que S. megapotamicum é uma planta anual de verão adequada para projetos de paisagismo, focando no uso eficiente da água