Improved Water Application in Irrigated Agriculture

Abstract

Verbesserte Methoden der Wasserverteilung im Bewässerungslandbau

Im Bewässerungslandbau der Tropen und Subtropen sind in den letzten Jahren bemerkenswerte technische und methodische Fortschritte erzielt worden, welche auch die wichtigsten Komponenten eines Bewässerungsverfahrens - nämlich die für die Wasserverteilung verantwortlichen Anlagenteile wie Schleusen, Ventile, Regner, Sprühdüsen, Tropfer etc. -betreffen.
In der energie-extensiven Oberflächenbewässerung gebräuchliche Hilfsmittel für die direkte Wasseraufleitung hat man teilweise automatisiert, wodurch sich der für diese Verfahren charakteristische hohe Arbeitszeitbedarf und in der Folge die Betriebskosten erheblich reduzieren ließen. Als fortschrittlichste Methode der Wasseraufleitung
ist das „surge flow"-Konzept anzusehen, welches zusätzlich die Gleichmäßigkeit der Wasserverteilung verbessert.
Gemeinsam ist der Oberflächenbewässerung und der Beregnung mittlerweile das Aufleiten maximaler, nicht erodierender Volumenströme. Erstere erfordert dieses aus Gründen der gleichmäßigen Wasserverteilung, bei letzterer erhöht sich auf diese Weise die Flächenleistung und somit auch die Wirtschaftlichkeit des Beregnungseinsatzes. Hingegen benötigen alle in der Beregnung eingesetzten Wasserausbringungs-Organe im Vergleich zu anderen Bewässerungsverfahren die höchsten Betriebsdrücke. Da dies die Rentabilität entscheidend beeinträchtigen kann, lag es nahe, die für die Wasserverteilung verantwortlichen Anlagenteile entsprechend zu modifizieren, um  sie auch bei niedrigem Druck zu betreiben.
Als wohl bedeutsamste Neuerung in diesem Bereich sind die sog. Prallteller-Düsen zu bezeichnen, die auch bei niedrigem Druck eine sehr gleichmäßige und verlustarme Wasserverteilung ermöglichen. Ihr Einsatz führte anfänglich zu hohen Beregnungsdichten und verringerte die Kapazität moderner Beregnungsanlagen; erst durch Einführung von mit Düsen bestückten Quertraversen konnten diese Probleme erfolgreich überwunden werden.
Noch geringere Betriebsdrücke, aber wesentlich höhere Aufleitungsintensitäten zeichnen das sog. LEPA-Verfahren aus. Um es erfolgreich zu betreiben, empfiehlt sich das Anlegen kleiner Mikro-Bassins auf den Bewasserungsflächen. Dieses Verfahren kann in Zukunft eine weitere Steigerung der Flächenleistung von Beregnungsanlagen bewirken.
Die ebenfalls energie-extensive Mikrobewässerung hat für den Anbau landwirtschaftlicher Feldkulturen vor allem aus Kostengründen nicht die Bedeutung wie die beiden vorgenannten Bewässerungsverfahren. Das Prinzip der Wasserausbringung ermöglicht jedoch ein Höchstmaß an Wirkungsgrad des Wassereinsatzes.

Summary
During the last years remarkable advances have been achieved in irrigated agriculture of arid zones regarding the development and application of key irrigation hardware -i.e. weirs, valves, sprinklers, Spray nozzles, drippers etc.
Today common energy-efficient implements of surface irrigation systems very often have been automated, which reduces the high labour requirements and running costs usually associated with surface irrigation. The „surge flow" concept is regarded as the most advanced method of water application in surface irrigation because it highly improves the distribution uniformity, too.
In both surface and sprinkler irrigation meanwhile water is applied at maximum non-erosive stream sizes. With gravity flow systems this often helps to improve the uniformity of water distribution, whereas sprinkler irrigation systems can Cover a greater area of land and therefore operate at less costs.
However - all types of sprinklers require the highest operating pressures compared to other irrigation systems. Since this might impair the overall profitability, a variety of modifications was developed concerning the low pressure operation of common, proven sprinkler hardware. Most notably are the low pressure spray heads with spray plate, which help to conserve energy and water while increasing the application uniformity. Because of high application rates they reduced system capacities in the beginning, but the advent of spray booms helped to overcome these problems.
Even lower operating pressures are possible with the socalled LEPA concept, which has extremely high application rates though. So far it can only be used successfully in conjunction with microbasin land preparation. In future this concept could further improve irrigation system capacities.
Microirrigation, while being energy-efficient too, is not of that much importance to irrigate agricultural as the above mentioned irrigation systems, mainly because of cost reasons. Nevertheless, in most cases its unique method of water distribution can provide an unmatched efficiency of water use.