การออกแบบระบบรดน้ำในสวน

การออกแบบระบบรดน้ำในสวน

 ที่มา ขอบคุณครับ http://www.bloggang.com/mainblog.php?id=apichaij&month=19-11-2009&group=2&gblog=1

กระบวนการ สังเคราะห์แสงเพื่อการเจริญเติบโตนั้น พืชต้องอาศัยปัจจัยที่สำคัญคือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ โดยที่ปากใบจะเปิดในเวลากลางวัน เพื่อให้พืชดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศเข้าไปใช้ และคายน้ำออกมา เมื่อมีการสูญเสียน้ำอกไปจากพืช ก็จะเกิดแรงดูด ดึงน้ำจากดินผ่านรากและต้นขึ้นมาแทน น้ำที่อยู่ในดินก็ลดลงน้อยลง จนในที่สุดก็จะไม่เหลือพอให้พืชดูดไปใช้ พืชก็จะเหี่ยวแห้งตาย

ความสัมพันธ์ระหว่างดิน น้ำ และพืช

ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความต้องการใช้น้ำของพืชมีอยู่ 4 อย่างด้วยกันคือ แสงแดด อุณหภูมิ ความชื้น และลม

       ความ ต้องการใช้น้ำของพืชจะสูงเมื่อมีแดดจัด อุณหภูมิสูง ความชื้นต่ำ และลมแรง แต่เนื่องจากการวัดค่าของปัจจัยทางภูมิอากาศหลายๆ อย่างนั้นทำได้ยากและเสียเวลา นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดวิธีประเมินความต้องการใช้น้ำของพืช โดยอาศัยตัวแปรต่างๆ มาทำเป็นสูตรคำนวณ วิธีที่สะดวก และยอมรับกันทั่วไป คือวิธีประเมินเปรียบเทียบกับการระเหยจากถาดระเหยน้ำ ที่เรียกว่า ถาดวัดการระเหยน้ำ มาตรฐานเอ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในสถานีอุตุนิยมวิทยาทั่วไป

ค่าความต้องการใช้น้ำของพืชจึงสามารถคำนวณได้จากสูตร ความต้องการใช้น้ำของพืช = อัตราการระเหยน้ำวัดจากถาดวัดการระเหยน้ำ x ค่าสัมประสิทธิ์ของถาดวัดการระเหย x ค่าสัมปรัสิทธิ์ของพืช

       ค่า สัมประสิทธิ์ของถาดวัดการระเหยจะขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่วางถาดซึ่งเกี่ยว ข้องกับความเร็วลม ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ ตลอดจนสถานที่วางถาดวัดการระเหยว่าเป็นที่ดินว่างเปล่าหรือมีหญ้าที่ตัดสั้น ล้อมรอบ โดยปกติจะมีค่าระหว่าง 0.35 - 0.85 ในกรณีที่ไม่ทราบค่าแน่นอนมักจะใช้ 0.8

       ค่าสัมประสิทธิ์ของพืชจะแปรเปลี่ยนไปตามชนิด และช่วงระยะการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งได้จากการทดลอง เช่น พืชตามตาราง ในกรณีที่ไม่ทราบค่าแน่นอนมักจะใช้ 0.8

การออกแบบโดยการแบ่งโซนให้น้ำ

       การ ให้น้ำทีเดียวพร้อมกันทั้งแปลงเหมาะสำหรับแปลงปลูกพืชที่มีขนาดเล็ก การแบ่งแปลงขนาดใหญ่ออกเป็นแปลงย่อยๆ เรียกว่าโซน แต่ละโซนควรจะมีขนาดใกล้เคียงกัน แล้วให้น้ำทีละโซนจะลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนติดตั้งระบบให้น้ำได้มาก เนื่องจากขนาดท่อและอุปกรณ์ต่างๆ จะเล็กลงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนโซน แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่ที่รอบเวรของการให้น้ำ ระยะเวลาในการให้น้ำ จำนวนชั่วโมงในการให้น้ำแต่ละวัน ซึ่งมีความสัมพันธ์กันดังนี้

จำนวนคาบการให้น้ำต่อวัน = จำนวนชั่วโมงในการให้น้ำแต่ละวัน / ระยะเวลาในการให้น้ำแต่ละรอบเวร

จำนวนโซนที่จะแบ่ง = จำนวนคาบการให้น้ำต่อวัน x รอบเวรของการให้น้ำ

       โดยปกติมักจะให้น้ำวันละไม่เกิน 12 ช.ม. ในช่วงเช้ามืดถึงก่อนค่ำ เพื่อให้พืชมีโอกาสใช้น้ำในการสังเคราะห์แสง

       ถ้ากำหนด 1 วัน มีเวลาให้น้ำ 8 ช.ม. ระยะเวลาในการให้น้ำแต่ละรอบเวรคือ 4 ช.ม.

       ดังนั้น ใน 1 วัน มีเวลาให้น้ำ = 8 / 4 = 2 คาบ

       ถ้ารอบเวรของการให้น้ำเท่ากับ 3 วันต่อครั้ง ดังนั้น จำนวนโซนของพื้นที่ที่จะแบ่งได้ = 2 x 3 = 6 โซน

       เมื่อ ได้จำนวนโซนที่จะแบ่งแล้ว จะต้องพิจารณาถึงลำดับของการให้น้ำที่ทำให้ผู้ใช้มีความสะดวกในการปฏิบัติ งาน เช่น การเรียงลำดับประตูน้ำที่ควบคุมโซนให้อยู่ใกล้กัน ทำให้สามารถเปิดปิดได้ง่าย ไม่ต้องเสียเวลาเดินไปไกล นอกจากนั้นพื้นที่ ของแต่ละโซนควรจะมีความเหมือนกันมากที่สุด พื้นที่ที่แตกต่างออกไปมากควรแยกเป็นโซนพิเศษ ถ้าเป็นไปได้ควรจะแบ่งโซนให้มีรูปสมมาตรกัน เพื่อความสะดวกในการเดินท่อ และการติดตั้งอุปกรณ์ สำหรับข้อดีอีกประการหนึ่งที่สำคัญนั้น ก็คือเมื่อมีน้ำจำกัด แหล่งน้ำไม่สามารถผลิตน้ำในอัตราที่พอเพียงสำหรับการให้น้ำได้ครั้งเดียว ในโซนเดียว

       ระบบให้น้ำแบบฉีดฝอยขนาดเล็ก

       ระบบ ให้น้ำแบบฉีดฝอยขนาดเล็กเป็นการให้น้ำแก่พืชเป็นวง หรือหลายวงบนผิวดินบริเวณเขตรากพืช โดยมีการควบคุมปริมาณน้ำตามความต้องการของพืช น้ำจะถูกพ่นออกจากหัวฉีดฝอยที่ติดตั้งอยู่บนท่อแขนง ซึ่งจะรับน้ำมาจากท่อประธานที่ต่อมาจากเครื่องสูบน้ำ การให้น้ำแบบนี้จึงไม่มีการสูญเสียน้ำระหว่างการส่งน้ำ การสูญเสียของน้ำที่ไหลเลยเขตรากพืช หรือไหลนองไปตามผิวดินก็มีน้อย นอกจากนั้นยังสามารถใส่ปุ๋ย หรือสารเคมีลงไปในน้ำระหว่างการให้น้ำพร้อมกันได้ จึงถือว่าเป็นการให้น้ำแก่พืชที่มีประสิทธิภาพระบบหนึ่ง

       หัวฉีดฝอยขนาดเล็กมีให้เลือกใช้หลายชนิดขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของการออกแบบให้พ่นน้ำออกมา

       มิสสเปรย์ เป็นหัวฉีดที่ให้ละอองน้ำขนาดเล็กมาก ฟุ้งกระจายได้ง่าย จึงไม่เหมาะที่จะนำไปใช้ในที่โล่งแจ้ง และลมแรง

       ไมโค รเจ๊ท หรือเจ็ทสเปรย์ หรือไมโครส เปรย์ มีรัศมีพ่นน้ำแคบเหมาะสำหรับพืชที่ปลูกระยะชิดหรือต้นไม้ที่ยังมีทรงพุ่มขนาดเล็ก

       มินิสปริงเกอร์ หรือไมโครส ปริงเกอร์ เหมาะสำหรับต้นพืชที่มีทรงพุ่มกว้างและระยะปลูกห่าง โดยปกติ หัวสปริงเก อร์ ชนิดนี้จะพ่นน้ำออกมาสู่บริเวณรอบๆ หัวในปริมาณที่มาก และลดน้อยลงเมื่อระยะห่างออกไป

       ส่วนการติดตั้งใช้งาน ระบบนี้นั้น ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของการใช้งานโดยอาจจะเป็นแบบวางบนพื้น ที่ทั้งหัวฉีดและท่อแขนงอยู่บนพื้นดิน แบบเหนือต้นไม้ ที่หัวฉีดอยู่สูงกว่าต้นไม้ แบบแขวนที่หัวฉีดและท่อแขนงยึดติดอยู่กับเส้นลวดเหนือพื้นดิน หรือแบบฝังดินที่ท่อแขวนถูกฝังอยู่ในดิน แต่หัวฉีดฝอยอยู่บนพื้นดิน

      ตัวอย่างที่ 1 ถ้าจะปลูกส้มที่กำแพงเพชร เดือนมีนาคม ควรจะให้น้ำเมื่อใด และจะต้องให้เท่าไร โดยกำหนดให้ดินที่ปลูกเป็นดินร่วนปนทราย

       จากตารางที่ 2 ดินร่วนปนทราย มีน้ำที่พืชจะนำไปใช้ได้ 0.75 - 1.15   ม.ม . น้ำ/ซม.ดิน   เฉลี่ย = 0.95 ม.ม. น้ำ/ซม.ดิน

       จากตารางที่ 3 อัตราการระเหยน้ำวัดจากถาดวัดระเหยน้ำ = 5 ม.ม. / วัน

       ค่าสัมประสิทธิ์ของถาดวัดการระเหย = 0.8

       จากตารางที่ 4 ค่าสัมประสิทธิ์ของส้ม  = 0.75

       ดังนั้น ความต้องการใช้น้ำของพืช = 5 x 0.8 x 0.75 = 3 ม.ม. / วัน

       จาก ตารางที่ 5 ส้มมีระบบรากลึก = 120 ซม. แต่พืชใช้น้ำส่วนใหญ่ 40 % จากเขตรากที่นับจากผิวดินลงไป โดยอาศัยรากพืชส่วนบนที่ยาว 1/4 ของความยาวทั้งหมด

       สมมติว่าส้มทนแล้งหรือการตอบสนอง ต่อการเครียดน้ำพอสมควร ดังนั้น จึงกำหนดว่าจะยอมให้พืชเอาไปใช้ได้ 50 % ก่อนที่จะให้น้ำครั้งต่อไป

       ดังนั้น ความชื้นที่ยอมให้พืชนำไปใช้ได้ = 1/4 x 120 x 0.95 x 0.5 = 14.25 ม.ม.

       ดังนั้น รอบเวรของการให้น้ำ = ความชื้นที่ยอมให้พืชนำไปใช้ได้ / ความต้องการใช้น้ำของพืช    = 14.25 / 3 = 4.75 หรือ 5 วัน

       ทั้งนี้หมายความว่าจะต้องให้น้ำแก่ส้มทุก 5 วัน

       ในกรณีนี้สมมติว่าเลือกมินิสปริงเกอร์ ซึ่งมีประสิทธิภาพ 80 % มาใช้งาน

       การที่ได้รอบเวรของให้น้ำ 5 วันครั้ง และความต้องการใช้น้ำของส้ม 3 ม.ม ./ วัน

       ดังนั้น ปริมาณน้ำที่จะให้ในแต่ละรอบเวร = ( 5 x 3) / 80% = 18.75 ม.ม.

       ถ้าระยะปลูกส้ม = 5 x 5 ม. โดยที่ควรจะให้น้ำครอบคลุมพื้นที่ 80 % ของต้น

       ดังนั้น พื้นที่วงเปียก     = ¶r 2 x 0.8

                               = 3.14 x 2.5 กำลัง 2 x 0.8

                               = 15.7 ตารางเมตร

       ดังนั้น ปริมาณน้ำที่ต้องการให้ต่อรอบเวร = พื้นที่วงเปียก x ปริมาณน้ำที่จะให้ในแต่ละรอบเวร

                                               = 15.7 x 18.75

                                               =  294.4 ลิตร

       ดังนั้น รัศมีวงเปียกที่ครอบคลุมพื้นที่ 80% ของต้น = √ 15.7 / 3.14            

                                                        = 2.2 ม.

       หลัง จากนั้นจึงตรวจสอบจาก แคตตาล็ อกของบริษัทผู้ผลิตจำหน่ายมินิสปริง เกอร์ ยี่ห้อต่างๆ   สมมติว่าเลือกใช้มินิสปริง เกอร์ ยี่ห้อ ก. ที่มีอัตราการให้น้ำ 120 ลิตรต่อชั่วโมง รัศมีวงเปียก 2.2 ม. ความดันใช้งาน 1 บาร์ ( 1 บาร์ มีค่าเท่ากับ 10 ม. ) โดยที่อัตราการให้น้ำที่เลือกใช้นี้ ถ้าคำนวณให้เป็นหน่วย ม.ม. / ซม. ก็จะได้ดังนี้

                อัตราการให้น้ำของมินิสปริง เกอร์       =   120 ลิตร / ซม. ÷ พื้นที่วงเปียก

                                                       =   0.12 ม 3 / ซม. ÷ 15.7 ม 2

                                                       = 7.6 ม.ม. / ซม.

       อัตรา การให้น้ำนี้มีค่าต่ำกว่าอัตราการซึมน้ำของดิน 10 ม.ม . / ซม.   (ตารางที่ 1 ) ซึ่งแสดงว่าจะไม่เกิดน้ำไหลมาชะล้างหน้าดิน

                ดังนั้น หลักการที่ได้ดำเนินมาถือว่าใช้ได้  

                ส่วนระยะเวลาในการให้น้ำ                   = 294.4 ÷ 120

                                                            = 2.45 ชม.

       ทั้ง นี้หมายความว่า เมื่อเลือกใช้มินิสปริง เกอร์ ยี่ห้อ ก แล้วจะต้องให้น้ำนาน 2.45 ชม. หรือประมาณ   2.5 ซ.ม. จึงจะได้น้ำ   294.4 ลิตร

                ถ้ากำหนดให้ 1 วัน มีเวลาให้น้ำ 8 ช.ม.

                ดังนั้น จำนวนคาบการให้น้ำต่อวัน         = 8 ÷ 2.5   = 3.2 หรือ 3

       ซึ่งกล่าวได้ว่าใน 1 วัน จะให้น้ำครบ (หรือ ครั้งๆ ) ละ 2.5   ชม. และจะมีการให้น้ำ ทุกๆ 5 วัน

                ดังนั้น จำนวนโซนที่จะแบ่งได้              =  3   ครั้ง / วัน x 5 วัน / ครั้ง

                                                         = 15

       การให้น้ำทุกๆ 5 วัน ให้ครบ 15 โซน หมายความว่าจะต้องมีการให้น้ำวันละ 15 ÷ 5 = 3 โซน  

       ถ้าสมมติว่าทีพื้นที่ปลูกส้ม 45 ไร่

                ดังนั้น ขนาดของแปลงที่จะไห้น้ำต่อโซน = 45 / 15 = 3 ไร่

       ดัง นั้นจึงควรจะเริ่มต้นให้น้ำวันละ 3 โซน ๆ ละ 2.5 ช.ม. หรือ 3 ไร่ ทุกๆ   2.5   ช.ม. เป็นเช่นนี้ไปจนครบ 5 วัน ได้พื้นที่ 45 ไร่ แล้วก็จะวนกลับมาเริ่มต้นให้น้ำที่ 3 โซนแรก อีกครั้ง เป็นเช่นนี้เรื่อยไป

       การวางผังเดินท่อ

       จำนวน โซนที่แบ่งได้จะเป็นแนวทางในการวางผังเดินท่อ โดยปกติท่อประธานจะถูกวางอยู่ระหว่างกลางของทุกโซน แล้วต่อท่อรองประธานออกไปพร้อมกับติดตั้งประตูน้ำคุมโซนไว้ เพื่ออำนวยความสะดวกในการเปิดปิด ให้น้ำ ท่อประธานควรจะอยู่ในแนวตรงและสั้นที่สุด ส่วนท่อแขนงที่นำน้ำไปสู่พืชนั้นจะต้องถูกวางให้ตามแนวระดับของพื้นที่ ไม่ควรวางไปตามแนวลาดเอียงของพื้นที่ เพราะอาจจะทำให้ความดันของน้ำในท่อมีความแตกต่างกันมาก ทำให้ต้นพืชได้รับน้ำไม่เท่ากัน  

       สำหรับท่อ ที่ใช้ในการให้น้ำนั้น ปัจจุบันนิยมใช้ท่อ พีวีซี และท่อพีอี ซึ่งแต่ละชนิดต่างก็มีความเหมาะสมที่จะนำมาใช้งาน

       ท่อพีวีซี มีราคาต่ำ หาซื้อง่าย น้ำหนักเบา เชื่อมต่อได้ง่ายโดยใช้กาวและข้อต่อเกลียว โดยสามารถต่อเชื่อมกับท่อชนิดอื่นได้ด้วย นอกจากนี้ยังไม่เป็นสนิม และทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี แต่มีข้อเสียที่แตกหักง่าย ถ้ามีน้ำหนักมากๆ กดทับ ท่อพีวีซี ผลิตขึ้นมายาวท่อละ 4 เมตร และมี 3 ระดับชั้นความดัน (หรือสามารถทนความดันได้) คือ ชั้น 5 , 8.5 , และ 13.5 เมกาพาสคัล ( 1 เมกาพาสคัล มีค่าเท่ากับ 10 ม. )   มีขนาด 1/2 นิ้ว – 16 นิ้ว ( 18 – 600 ม.ม. ) โดยปกติชนิดสีฟ้าเท่านั้นที่เหมาะสมสำหรับระบบให้น้ำ เพราะท่อสีอื่นมีความบางกว่า ทำให้ไม่สามารถทนความดันน้ำได้สูง

       ข้อ ต่อพีวีซี ก็เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของท่อ เพราะท่อที่ผลิตจะมีความยาวที่เหมาะสมแก่การขนส่ง เช่น 4 ม.   ดังนั้น เมื่อจะต่อท่อให้เป็นท่อยาวๆ จึงต้องอาศัยข้อต่อมายึดเข้าด้วยกัน ข้อต่อดังกล่าวทีหลายแบบ เช่น สามตา หรือสามทาง สี่ทาง ข้องอ ข้อลด ข้อเพิ่ม ฝาอุดปลายท่อ

       ท่อพีอี เป็นท่อสีดำที่ผลิตขึ้นมาเพื่อใช้ในการเกษตร โดยมีราคาถูกกว่าท่อ พีวีซี การตัดต่อทำได้ง่าย มีน้ำหนักเบา และสามารถขดเป็นม้วนได้ ทำให้สะดวกในการขนส่ง และเคลื่อนย้าย ตลอดจนการวางท่อ นอกจากนี้ยังผลิตให้มีความยาวถึง 50 หรือ 100 เมตร ทำให้จำนวนข้อต่อที่ใช้ลดลง และการรั่วที่เกิดจากข้อต่อก็จะลดลงตาม ข้อดีของท่อ พีอี คือมีความยืดหยุ่นตัวสูงกว่า สามารถรับน้ำหนักกดทับได้โดยไม่แตกหัก นอกจากนั้นผิวภายในท่อยังเรียบทำให้การเสียพลังงานเนื่องจากความฝืดมีค่าต่ำ ขนาดของท่อพีอีทีตั้งแต่ขนาด 16 ม.ม. ถึง 400 ม.ม. โดยมีชั้นความดัน 5 ชั้น ได้แก่ 2.5 , 4 , 6.3 , 10 และ   16 บาร์

       เนื่อง จากมาตรฐานการผลิตท่อพีอีแตกต่างกัน ข้อต่อพีอี จึงมีรูปแบบที่แตกต่างกัน ดังนั้น การเลือกใช้ท่อในระบบให้น้ำ จึงต้องพิจารณาเลือกใช้ท่อที่ทีข้อต่อที่สามารถต่อท่อทั้งสองชนิดเข้าด้วย กันได้ด้วย ความแตกต่างของข้อต่อเพียง 0.5 หรือ 1 ม.ม. สามารถทำให้น้ำรั่วได้ เพราะในท่อมีความดัน ดังนั้นในการเลือกใช้ท่อจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงข้อต่อพิเศษ ซึ่งราคาอาจจะสูง หรือหากจะเปลี่ยนท่อใหม่ก็จะหาข้อต่อได้ยาก

       การ เลือกใช้ขนาดและชนิดของท่อนั้น บางครั้งก็อาจจะมรการติดตั้งใช้งานท่อทั้งสองชนิดร่วมกัน เช่น ท่อเมนซึ่งเป็นท่อที่มีความดันตลอดเวลาเป็นท่อพีวีซี ท่อแขนงเป็นท่อพีอีซึ่งมีความดันก็ต่อเมื่อมีการใช้น้ำ อย่างไรก็ตามก็ควรคำนึงความสะดวกในการหาซื้อท่อชนิดนั้นๆ และการซ่อมแซมในภายหลัง

                สำหรับการเดินท่อนั้น ก็ควรจะอาศัยหลักการ ดังนี้

                1 . เดินท่อในแนวตรงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

                2. หลีกเลี่ยงการเดินท่อหัดมุม ซึ่งจะก่อให้เกิดแรงเสียดทานและสูญเสียความดัน โดยออกแบบให้มีการต่อท่อแขนงหลายๆ ท่อ ออกจากท่อประธาน

                3. ถ้าเป็นไปได้ ควรหลีกเลี่ยงการเดินท่อผ่านทางเดิน หรือถนน

       นอก จากข้อต่อแล้ว การเดินท่อยังต้องอาศัย อุปกรณ์ควบคุมต้นทาง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ต่างๆ ที่ต่อจากท่อส่งของเครื่องสูบน้ำ ซึ่งช่วยให้การทำงานของระบบให้น้ำเป็นไปด้วยดี   อุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วย

       วาล์วกันกลับ เป็นวาล์วที่จะปล่อยให้น้ำไหลไปในทิศทางที่ต้องการ ไม่มีการย้อนหลัง โดยทั่วไปมี 2 แบบคือ แบบสปริงและแบบบานเหวี่ยง ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้น้ำในท่อไหลย้อนกลับเมื่อหยุดเครื่องสูบน้ำ

       ประตูน้ำ ใช้เปิดและปิดในขณะเริ่มและหยุดใช้งานเครื่องสูบน้ำ เพื่อลดการเกิดกระแทกของน้ำ ซึ่งจะทำความเสียหายแก่ท่อและอุปกรณ์ต่างๆ

       กรอง ทำหน้าที่ดักสิ่งปลอมปนไม่ให้เข้าไปในระบบน้ำ จนเกิดอุดตันที่หัวฉีดฝอยหรือกีดขวางทางเดินของน้ำ

       มาตรวัดน้ำ นอกจากจะใช้ในการบอกปริมาณน้ำที่ให้แต่ละครั้งและยังเป็นตัวบ่งชี้ได้ในกรณีมีท่อรั่วหรือแตกในที่ลับตา

       มาตรวัดแรงดัน ใช้เป็นตัวชี้ว่าแรงดันที่ส่งน้ำออกไปสู่ระบบตรงกับที่คำนวณไว้หรือไม่ กรองอยู่ในสภาพปกติหรือจะต้องทำความสะอาด

       วาล์วไล่ลม เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ระบายอากาศที่อยู่ในท่อก่อนจะเดินเครื่องสูบน้ำให้ ออกไปจากท่อเพื่อให้น้ำสามารถเข้ามาแทนที่ได้เต็ม ปราศจากฟองอากาศ ทำให้น้ำไหลสะดวก

      ลิ้นหัวกะโหลก หรือฟุตวาล์ว เป็นวาล์วกันกลับที่ได้รับการออกแบบมาใช้สำหรับทางด้านดูดของเครื่องสูบน้ำ เพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับ และทำให้มีน้ำป้อนทางท่อดูดตลอดเวลา โดยจะติดตั้งอยู่กับส่วนตอนปลายของท่อทางด้านดูดที่จุ่มน้ำอยู่ในน้ำ และมีกรองติดอยู่ด้วย เพื่อป้องกันเศษหญ้าหรือวัตถุแปลกปลอมต่างๆ ไม่ให้เข้าไปในระบบน้ำ

การคำนวณหาขนาดท่อและความดันสูญเสีย

       เกณฑ์ ที่ใช้กำหนดขนาดและความยาวของท่อ คือ เกณฑ์ 20 % ซึ่งกล่าวว่า การแปรผันของความดันในท่อแขนง ซึ่งประกอบด้วยความดันสูญเสียและความแตกต่างของระดับ จะต้องไม่เกิน 20 % ของความดันของหัวจ่ายที่เลือกใช้ ในกรณีที่เกิน 20 % ต้องกำหนดขนาดท่อให้ใหญ่ขึ้น หรือ ลดความยาวของท่อลง การที่ความดันของหัวสปริงเกอร์ต้องแตกต่างกันไม่เกิน 20 % ก็เพื่อทำให้อัตราการไหลของน้ำที่ออกจากหัวสปริงเกอร์ต้องแตกต่างกันไม่เกิน 10 % ซึ่งจะทำให้น้ำมึความสม่ำเสมอ

       น้ำ ที่ไหลผ่านท่อจะเกิดการสูญเสียความดัน ความดันของน้ำต้นทางจะสูงกว่าปลายทางเสมอ ดังนั้น หัวสปริงเกอร์ที่อยู่ใกล้กับปากท่อก็จะมีความดันสูงกว่าปลายทาง ในกรณีที่มีหัวสปริงเกอร์หรือจุดที่น้ำออกมากกว่า 2 หัว มักจะใช้ตัวคูณ คูณกับความดันสูญเสียที่คำนวณได้ กล่าวคือ

       ถ้ามีจุดที่น้ำออก 2 จุด ตัวคูณ = 0.5

       ถ้ามีจุดที่น้ำออกมากกว่า 2 จุด ตัวคูณ = 0.4

       สำหรับ การคำนวณหาความดันสูญเสียนั้น มักจะใช้สูตรซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดและชนิดของท่อ รวมทั้งอัตราของน้ำที่ไหลผ่านท่อ แต่เพื่อความสะดวกก็สามารถหาได้จาก ตารางต่อไปนี้

       ตารางแสดง ความดันสูญเสียของน้ำที่ไหลในท่อพีวีซี ชั้น 8.5 ขนาด 1/2 , 3/4,1,1 1/4 นิ้ว

       ตารางแสดง ความดันสูญเสียของน้ำที่ไหลในท่อแอลดีพีอี ชั้น 2.5 ขนาด 16, 20, 25 ม.ม.

       ความ เร็วของน้ำในท่อ ไม่ควรเกิน 2 เมตร/วินาที ถ้าเกินจะเป็นการไหลแบบอลหม่าน ซึ่งจะเกิดการสูญเสียความดันมาก ดังนั้น จึงกำหนดความเร็วสำหรับการคำนวณไว้ดังนี้

       1.5 เมตร/วินาที สำหรับความยาวท่อไม่เกิน 1,000 ม.

       1 เมตร/วินาที สำหรับความยาวเกิน 1,000 ม.

       การ คำนวณหาขนาดของท่อ และความดันสูญสีย จะต้องเริามจากหัวสปริงเกอร์หัวสุดท้ายที่อยู่ในแปลงที่ไกลที่สุด โดยการคำนวณหาขนาดท่อแขนง ท่อเขาควาย ท่อรองประธาน ท่อประธาน กลับไปสู่จุดติดตั้งเครื่องสูบน้ำ จึงจะสามารถกำหนดความดันและอัตราการไหลของเครื่องสูบน้ำที่ต้องการใช้ได้

       โดย ปกติ การสูญเสียความดันที่เกิดขึ้นจากท่อเนื่องจากน้ำไหลผ่าน จะมีความสำคัญมากกว่าการสูญเสียความดันเนื่องจากน้ำไหลผ่านอุปกรณ์ต่อท่อ ต่างๆ ดังนั้น ในการคำนวณจึงมักจะไม่คำนึงถึงการสูญเสียความดันในอุปกรณ์ต่อท่อ โดยมักจะตัดทิ้งไป แต่ถ้าหากว่าเป็นการไหลของน้ำในระบบท่อสั้นๆ และมีอุปกรณ์ต่อท่อมาก การสูญเสียความดันในอุปกรณ์ต่อท่อนี้จะมีความสำคัญขึ้นมา และเป็นตัวแปรที่จะต้องนำค่าเหล่านี้มาคำนวณ เพื่อหาการสูญเสียความดันทั้งหมดที่เกิดขึ้นของระบบท่อด้วย

       ตัวอย่างที่ 2

       สมมติ ว่าได้วางผังเดินท่อโดยแบ่งเป็น 4 โซล เท่าๆ กัน แต่ละโซนคุมด้วยประตูน้ำ 1 ตัว จงหาขนาดของท่อแขนง ก - ข ท่อเขาควาย ข - ค ท่อรองประธาน ค - ง ท่อประธาน ง - จ , จ - ฉ และความดันที่จุดต่างๆ โดยกำหนดให้พื้นที่ราบเรียบ ไม่มีความลาดเอียง

       การหาขนาดท่อแขนง ก - ข

       จากแผนผังในรูปที่ 3 อัตราไหลของน้ำในท่อแขนง ก - ข = 5 x 120 = 600 ลิตร / ซ.ม. = 0.6 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม.

       ความยาวท่อแขนง ก - ข =(5x4) + 2 = 22 ม.

       ถ้า กำหนดให้ความดันใช้งานของหัวสปริงเกอร์ 10 ม. และความดันของสปริงเกอร์ในแปลงแตกต่างกันไม่เกิน 20 % เพื่อทำให้อัตราให้น้ำมีความสม่ำเสมอ ซึ่งก็คือไม่ควรเกิน (10x20)/100 = 2 เมตร

       เมื่ออัตราการไหล = 0.6 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม. ความยาวท่อ 22 เมตร

       1. ถ้าเลือกใช้ท่อพีอี เส้นผ่าศูนย์กลาง 16 มิลลิเมตร จากตารางที่ 7 จะเกิดความดันสูญเสีย 15.2 % ความเร็ว 1.2 ม. / วินาที

       ดัวนั้น ความดันสูญเสีย = (15.2 x 22) / 100 = 3.34 ม.

       แต่มีจุดที่น้ำออกหรือหัวสปริงเกอร์มากกว่า 2 จุด ตัวคูณ = 0.4

       ความดันสูญเสียที่เกิดจริง = 3.34 x 0.4 = 1.34 เมตร

       2. ถ้าเลือกใช้ท่อพีอี เส้นผ่าศูนย์กลาง 20 มิลลิเมตร จากตารางที่ 7 จะเกิดความดันสูญเสีย 4.8 % ความเร็ว 0.7 ม. / วินาที

       ดังนั้น ความดันสูญเสีย = (4.8x22) / 100 = 1.06 ม.

       ความดันสูญเสียที่เกิดจริง = 1.06 x 0.4 = 0.42 ม.

       ใน กรณีที่ความดันสูญเสียไม่เกิน 2 เมตร และความเร็วของน้ำในท่อไม่เกิน 1.5 ม./วินาที ก็สามารถเลือกใช้ท่อได้ทั้ง 2 ขนาด ในที่นี้สมมติว่าเลือกใช้ ท่อแขนง ก - ข เป็นท่อพีอี เส้นผ่าศูนย์กลาง 20 มิลลิเมตร ความดันสูญเสีย = 0.42 ม.

       การหาขนาดของท่อเขาควาย ข - ค

       เมื่อท่อแขนง ก - ข สูญเสียความดันไปแล้ว 0.4 เมตร

       ดังนั้น ท่อเขาควาย ข - ค ควรมีความดันสูญเสียไม่เกิน = 2 - 0.42 = 1.58 เมตร

       จากแผนผังในรูปที่ 3 ความยาวท่อเขาควาย ข - ค = (3x5) + 2.5 = 17.5 ม. โดยส่งน้ำให้ท่อแขนง 4 ท่อ

       ดังนั้น อัตราการไหลในท่อเขาควาย ข - ค = 0.6 x 4 = 2.4 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม.

       1. ถ้าเลือกใช้ท่อ เป็น พีวีซี เส้าผ่าศูนย์กลาง 3/4 นิ้ว จากตารางที่ 6 ความดันสูญเสีย = 17.7 % ความเร็ว 1.8 ม./วินาที โดยมีจุดที่น้ำออกมากกว่า 2 จุด

       ดังนั้น ความดันสูญเสีย = (17.7 x 17.5) / 100 x 0.4 = 1.24 ม.

       2. ถ้าเลือกท่อ เป็นพีวีซีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 นิ้ว จากตารางที่ 6 ความดันสูญเสีย = 3.9% ความเร็ว 0.9 ม./วินาที โดยมีจุที่น้ำออกมากกว่า 2 จุด

       ดังนั้น ความดันสูญเสีย = (3.9 x 17.5) / 100 x0.4 = 0.27 ม.

       ดัง นั้น จึงควรเลือกใช้ท่อ พีวีซี เส้นผ่าศูนย์กลาง 1 นิ้ว เพราะความดันสูญเสีย = 0.27 ม. ไม่เกิน 1.58 ม. และความเร็วไม่เกิน 1.5 ม./วินาที

       ดังนั้น ความดันที่จุด ค. = ความดันของมินิสปริงเกอร์ที่ ก. + ความดันสูญเสียในท่อ ก - ข + ความดันสูญเสียในท่อ ข - ค

                              = 10 + 0.42 + 0.27

                              = 10.69 ม.

       การหาขนาดของท่อรองประธาน ค - ง

       จากแผนผังในรูปที่ 3 ท่อรองประธาน ค - ง ยาว 2 เมตร ส่งน้ำให้ท่อเขาควาย 2 ท่อ คือ ข - ค 1 ท่อ และด้านล่างอีก 1 ท่อ

       ดังนั้น อัตราการไหล = 2400 x 2 = 4800 ลิตร / ซ.ม. = 4.8 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม.

       1. ถ้าเลือกใช้ท่อ พีวีซี เส้นผ่าศูนย์กลาง 1 นิ้ว ความดันสูญเสีย = 14.1 % ความเร็ว 1.9 ม./วินาที

       2. ถ้าเลือกใช้ท่อ พีวีซี เส้นผ่าศูนย์กลาง 1 1/4 นิ้ว ความดันสูญเสีญ = 4.5 % ความเร็ว 1.2 ม. / วินาที

       ในกรณีนี้ควรเลือกใช้ท่อ พีวีซี ขนาด 1 1/4 เพราะความเร็ว ไม่เกิน 1.5 ม. /วินาที

       ดังนั้น ความดันสูญเสีย = (4.5 x 2) / 100 = 0.09 ม.

       การหาขนาดของท่อประธาน ง - จ

       จากแผนผังในรูปที่ 3 ท่อ ง - จ ยาว 40 เมตร อัตราการไหล = 4.8 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม.

       1. ถ้าเลือกใช้ท่อ พีวีซี ขนาด 1นิ้ว ความดันสูญเสีย = 14.1 % ความเร็ว 1.9 ม. / วินาที

       2. ถ้าเลือกใช้อท่อ พีวีซี ขนาด 1 1/4 นิ้ว ความดันสูญเสีย = 4.5 % ความเร็ว 1.2 ม. / วินาที

       ดังนั้น ความดันสูญเสีย = (4.5 x 40) / 100 = 1.8 ม.

       ในกรณีนี้ ควรเลือกใช้ท่อพีวีซี ขนาด 1 1/4 นิ้ว เพราะความเร็ว ไม่เกิน 1.5 ม./ วินาที

       ดังนั้น ความดันที่จุด จ = 10.69 + 0.09 + 1.8 = 12.58 ม.

       การหาขนาดของท่อประธาน จ - ฉ

       จากแผนผังในรูปที่ 3 ท่อ จ - ฉ ยาว 27.5 อัตราการไหล = 4.8 ลูกบาศก์ / ซ.ม.

       1. ถ้าเลือกใช้ท่อพีวีซี ขนาด 1 นิ้ว ความดันสูญเสีย = 14.1 % ความเร็ว 1.9 ม. / วินาที

       2. ถ้าเลือกใช้ท่อ พีวีซี 1 1/4 นิ้ว ความดันสูญเสีย = 4.5 % ความเร็ว 1.2 ม. / วินาที

       ดังนั้น ความดันสูญเสีย = (4.5 x 27.5) / 100 = 1.24 ม.

       ในกรณีนี้ ควรเลือกใช้ท่อ พีวีซี ขนาด 1 1/4 นิ้ว เพราะความเร็ว ไม่เกิน 1.5 ม. / วินาที

       ดังนั้น ความดันที่จุด ฉ = 12.58 + 1.24 = 13.82 ม.

       สำหรับโซนอื่นๆ ที่เหลืออีก 3 โซนนั้น ท่อแขนง ท่อเขาควาย และท่อรองประธาน ก็จะมีขนาดเท่ากับท่อ ก - ข , ข - ค และ ค - ง

       การเลือกใช้เครื่องสูบน้ำ

       การ เลือกใช้เครื่องสูบน้ำต้องคำนึงถึงอัตราการไหลสูงสุด และหัวน้ำสูงสุด เมื่อคำนวณหาอัตราหารไหลได้แล้ว ควรจะเพิ่มค่ามากขึ้นไปอีก 10% เพราะอัตราการไหลของน้ำที่ผ่านหัวจ่ายน้ำอาจจะมีความผันแปรเนื่องจากการผลิต สำหรับความดันสูงสุดนั้นคือผลรวมในหน่วย เมตร ของสิ่งต่างๆ ดังนี้

       1. ระยะจากผิวน้ำถึงจุดที่สูงที่สุดของระบบให้น้ำ       

       2. ความดันของหัวจ่ายน้ำ

       3. ความดันสูญเสียเนื่องจากความฝืดในท่อต่างๆ ได้แก่ ท่อแขนง ท่อเขาควาย ท่อรองประธาน และท่อประธานที่มีความสูญเสียมากที่สุด

       4. ความดันสูญเสียของข้อต่อต่างๆ (ประมาณ 10 % ของความดันสูญเสียในข้อ 3

       5. อุปกรณ์ควบคุมต้นทาง (ประมาณ 5 - 10 ม. ขึ้นอยู่กับจำนวนและขนาดของอุปกรณ์ที่ใช้) ซึ่งประกอบด้วยกรอง เครื่องฉีดปุ๋ย ประตูน้ำ มาตรวัดน้ำ มาตรวัดความดัน เป็นต้น

       ดังนั้น ตัวอย่างที่ 2 และอาศัยหลักการเลือกใช้เครื่องสูบน้ำจึงสรุปได้ว่า

       อัตราการไหลสูงสุดของน้ำในระบบ        = 4.8 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม. + 10 %

                                                = 5.28 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม.

       สำหรับ ข้อ 1 นั้นได้จากการวัดในแนวดิ่งจากผิวน้ำถึงจุดที่สูงที่สุดของระบบน้ำ ซึ่งอาจจะเป็นส่วนปลายของหัวสปริงเกอร์ที่ติดตั้งอยู่บนท่อแขนงก็ได้

       ข้อ 2 ความดันของหัวมินิสปริงเกอร์ = 10 ม.

       ข้อ 3 ความดันสูญเสียที่เกิดจากน้ำที่ไหลผ่านท่อ ก - ฉ = 13.82 ม.

       ข้อ 4 ความดันสูญเสียของข้อต่อต่างๆ = 13.82 x 10 %   = 1.38 ม.

       ข้อ 5 อุปกรณ์ควบคุมต้นทาง = 5 ม.

             ดังนั้น ความดันสูงสุด = 8 + 10 + 13.82 +1.38 + 5

                                  = 38.2 ม.

       ดัง นั้น การเลือกซื้อเครื่องสูบน้ำมาใช้ก็ควรจะตรวจสอบจากแคตตาล๊อกของบริษัทผู้ผลิต เครื่องสูบน้ำหลายๆ รายว่า ยี่ห้อไหน รุ่นไหน มีอัตราการไหล 5.28 ลูกบาศก์เมตร / ซ.ม. และความดันสูงสุด 38.2 ม. ตามความต้องการ ซึ่งในระบบน้ำมักเรียกว่าน้ำ 5.28 คิว และเฮด 38.2 ม. ถ้ามีซ้ำกันหลายยี่ห้อ หรือหลายรุ่นก็ควรจะเลือกใช้เครื่องสูบน้ำยี่ห้อมี่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด อย่างไรก็ตามไม่ควรจะเลือกใช้เครื่องสูบน้ำที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า 50 % นอกจากนั้น สิ่งที่ควรนำมาพิจารณาในการเลือกใช้ด้วยก็คือ ยี่ และชื่อเสียงของบริษัทผู้ผลิต ซึ่งจะทำให้ผู้ซื้อมั่นใจได้ว่าจะได้รับบริการหลังการขายตลอดระยะเวลาใช้งาน ของเครื่องสูบน้ำนั้นๆ กล่าวคือถ้าเกิดมีปัญหาใดๆ ขึ้นมากับเครื่องสูบน้ำ ก็จะได้รับการดูแล ซ่อมแซมอย่างรวดเร็ว เพราะมีอะไหล่และช่างไว้พร้อม นอกจากนั้น เครื่องสูบน้ำที่ได้รับมาตรฐาน เช่น ISO ก็ให้ความมั่นใจในการเลือกใช้เพิ่มขึ้นอีก

       ดิน เป็นฐานให้พืชใช้เป็นที่ยึดเกาะ เป็นแหล่งให้น้ำ ธาตุอาหาร และอากาศที่สำคัญของพืช โดยที่น้ำจะเป็นตัวละลายธาตุอาหารที่อยู่ในดิน ให้อยู่ในสภาพของสารละลาย ซึ่งพืชสามารถลำเลียงไปสร้างความเจริญเติบโตได้ ขบวนการเจริญเติบโตของพืชจึงมีความสัมพันธ์มากกับดิน และน้ำในดิน การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่เกิดขึ้นกับดิน และสภาวะของน้ำในดิน ย่อมส่งผลกระทบโดยตรงกับการเจริญเติบโตของพืช ดังนั้น ถ้าเข้าใจความสัมพันธ์ของดิน น้ำและพืชเป็นอย่างดีก็สามารถให้น้ำแก่ดินได้ตรงกับความต้องการของพืชใน ปริมาณและจังหวะเวลาที่เหมาะสม

       ดินมี คุณสมบัติหลายประการ แต่คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการให้น้ำคือ การซึมน้ำ ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของน้ำจากผิวดิน เข้าไปในช่องว่างระหว่างเม็ดดินด้วยแรงดึงดูดของโลก และแรงเนื่องจากความกดดันของน้ำที่ขังอยู่บนผิวดิน ถ้ามีหน่วยต่อเวลา เช่น มม./ชม. ก็เรียกว่า อัตราการซึมน้ำของดิน อัตราการซึมน้ำนี้เป็นข้อมูลที่จะนำไปใช้มนการออกแบบระบบการให้น้ำ โดยเป็นตัวกำหนดอัตรา และระยะเวลาของการให้น้ำ เพื่อที่จะได้จัดส่งน้ำในอัตราและปริมาณที่เพียงพอกับความต้องการใช้

ตาราง แสดงความสามารถในการอุ้มน้ำของดินชนิดต่างๆ

ชนิดของดิน	ความสามารถในการอุ้มน้ำของดิน (ม.ม. น้ำ/ซ.ม. ดิน)
	รวมทั้งหมด	พืชนำไปใช้ได้	พืชนำไปใช้ไม่ได้
ดินทราย	0.65 - 1.50	0.35 - 0.85	0.30 - 0.65
ดินร่วนปนทราย	1.50 - 2.30	0.75 - 1.15	0.75 - 1.15
ดินร่วน	2.30 - 3.40	1.15 - 1.70	1.15 - 1.70
ดินร่วนปนตะกอนทราย	3.40 - 4.00	1.70 - 2.00	1.70 - 2.00
ดินร่วนปนดินเหนียว	3.60 - 4.15	1.50 - 1.80	2.10 - 2.35
ดินเหนียว	3.80 - 4.15	1.50 - 1.60	2.30 - 2.55