Ресурсосберегающие технологии и технические средства орошения (стр. 4 )

Теоретически заполнение поливного трубопровода может изменяться от 16 мм - при полном наполнении, до нуля - при полном его опорожнении. Однако нами установлено, что из-за пульсации потока воды в трубопроводе и возможной при этом утечки воды из воздушного отверстия, глубина заполнения трубопровода не должна превышать 0,7...0,8 внутреннего диаметра. Верхний предел наполнения трубопровода с внутренним диаметром 16 мм следует ограничить глубиной потока примерно 12мм. Минимальная величина заполнения, при которой микроводовыпуски работают в рабочем режиме, не должна быть меньше 2...3 мм. Минимальная величина транзитного (сбросного) расхода поливного трубопровода ограничивается показателем 5х10-3 л/с или 18 л/ч. Это значение берется в качестве исходного для гидравлического расчета самонапорных поливных трубопроводов.

Таким образом величина подачи воды из водовыпусков самонапорного поливного трубопровода определяется диаметром водовыпускных отверстий и слоем воды над ними. Высота слоя воды над водовыпускным отверстием равна сумме высот низконапорной емкости и слоя воды в трубопроводе, которая для труб с наружним диаметром 20 мм (внутренний 16 мм) изменяется от 2...3 до 12 мм. Равномерность раздачи поливной воды между капельницами определяется по формуле:

(31)

где - равномерность, %; - средний, из 25 % минимальных, расходов капельниц, л/ч; - средний расход капельниц, л/ч.

Высокая равномерность раздачи поливной воды обеспечивается достаточной величиной напора воды в емкости. Для капельниц с высотой 32 мм построен график зависимости расхода от диаметра водовыпускного отверстия. Разность между предельно-допустимым и транзитным расходами является максимальной величиной путевого расхода

(32)

где - максимально возможный расход воды, выходящий через капельницы на полив, л/с; - предельно-допустимый расход в голове трубопровода, л/с; - минимально-допустимый транзитный (сбросной) расход, л/с.

В таблице 7 приведены обобщенные данные для поливного трубопровода, имеющего предельно-допустимые значения расхода в голове и транзитного расхода.

Таблица 7. Основные характеристики низконапорного поливного трубопровода и капельниц при различном уклоне его расположения

Уклон местности	Предельно-допустимый расход воды, л/с	Минимально допустимый транзит воды, л/с	Средний расход воды, л/ч	Равномерность, %
0,05	90'10-3	5'10-3	7,2	92,2
0,10	125'10-3	5'10-3	7,2	92,2
0,15	150'10-3	5'10-3	7,1	93,0
0,20	180'10-3	5'10-3	7,2	92,2

По расходу воды и схеме установки капельниц на трубопроводе определяется предельная длина трубопровода:

(33)

где - максимально возможная длина поливного трубопровода, м; - максимально-возможная длина поливного трубопровода, м; - расстояние между капельницами на трубопроводе, м; - расход капельниц.

Расчет технологии полива синхронным импульсным дождеванием.

При поливе синхронным импульсным дождеванием расход влаги сельскохозяйственным полем компенсируется ежедневно ( 1969,1976, , 1973), поэтому за расчетный уровень влажности почвы принимается величина:

(34)

где: - коэффициент, характеризующий рекомендуемый уровень влажности почвы при импульсном дождевании, он находится в пределах 0,4...0,6, соответственно для песчаных и глинистых почвогрунтов; - влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости почвы, % НВ; - допустимый порог иссушения почвы при обычном дождевании, % НВ, который колеблется от 0,50 до 0,85 в зависимости от водно-физических свойств почвы, культуры и фазы ее развития.

Расчетный удельный расход (гидромодуль) рассчитывается, исходя из условия компенсации среднесуточного дефицита водопотребления, затрат воды на формирование микроклимата и снос за пределы орошаемого участка:

(35)

где - удельный расход воды, л/с на 1 га; - норма водоподачи за расчетный период, мм; - продолжительность расчетного периода, сут; - коэффициент использования времени при круглосуточной работе системы, принимается равным 0,85...0,90, сут; - коэффициент, учитывающий агротехнические работы, обуславливающие периодическую остановку комплекта (обработка почвы, обработка растений химикатами, уборка и вывоз продукции), в зависимости от конкретных условий коэффициент меняется от 0,80 до 0,95.

Зависимость для определения поливной нормы при импульсном дождевании:

m=∆Ev ∙Tn ∙Kn (36)

где - средний дефицит водопотребления за расчетный период, мм/сут; - продолжительность расчетного периода, сут; - коэффициент, учитывающий затраты воды на смачивание листьев, на формирование микроклимата и снос влаги за пределы орошаемого участка.

Расчет элементов технологии мелкодисперсного дождевания.

Технология мелкодисперсного дождевание предусматривает увлажнение наземной части растений в напряженные по температурным параметрам дни с переодичностью от 40 до 60 мин. несколько раз в день. С помощью мелкодисперсного дождевания обеспечивают регулирование микро - и фитоклимата, внесение удобрений для внекорневой подкормки, пестицидов, физиологически активных веществ, защиту растений от заморозков, возможность нанесения на листовую поверхность растений веществ, изменяющих их оптические свойства с целью искусственного увеличения их отражательной способности. При проведении мелкодисперсного дождевания нами для каждой климатической зоны определены поливные и оросительные нормы с учетом климатических показателей (таблица 8).

Таблица 8. Климатические показатели за вегетационный период

Почвенно-климатическая область	Интенсивность испарения за вегетационный период, мм	Характеристика периода с температурой выше 20 оС	Характеристика периода с температурой выше 25 оС
Месяц	Кол-во дней	Кол-во часов в день	Кол-во дней	Кол-во часов в день
IV	V	VI	VII	VIII	IX
Лиственно-лесная	0,8	2,2	2,6	2,4	2,0	1,4	46,3	8	37,2	8
Лесостепная	1,4	3,5	3,7	3,6	3,0	1,8	48,0	8	41,1	8
Степная	1,8	4,3	5,0	5,0	4,5	2,7	48,5	10	58,1	10
Сухостепная	2,3	4,7	5,8	6,3	6,0	3,8	49,2	12	65,3	12
Полупустынная	2,6	5,0	6,6	7,2	6,4	3,9	50,0	12

В качестве климатических показателей использованы статистические данные о количестве суток и количестве часов в сутках с температурой выше оптимальной для данной культуры в основные фазы ее развития. На основе исследований предложена зависимость для определения оросительной нормы:

Оросительная норма возделывания яровой пшеницы для лесостепной области определяется следующим образом:

(37)

где: - испаряемость (формула ), м3/га; - средняя температура воздуха за месяц, оС; - относительная влажность, %; - среднемесячные осадки, м3/га; - влажность почвы в начале вегетации, м3/га; - влажность почвы в конце вегетации, м3/га.

Разовую норму полива определяют для каждого массива орошения и культуры, и она представляет собой количество воды, которое разбрызгивается на листья растений (сплошное покрытие листовой поверхности каплями размером 100...500 мк). Полное испарение влаги с листовой поверхности происходит за 20...30 мин.

Зависимость для определения поливной нормы m при мелкодисперсном дождевании:

m = mt't ' nt (38)

mt - разовая норма полива, м3/га; 't, nt- соответственно количество суток и количество часов в сутках с температурой выше оптимальной для данной культуры в основные фазы ее развития.

Выбор конструкции системы малообъемного орошения осуществляется на основе анализа природных условий, биологических особенностей орошаемой культуры и необходимого для данных условий режима орошения. В соответствии с этими показателями определяется тип системы - капельное орошение, микродождевание, внутрипочвенное орошение, мелкодисперсное орошение, импульсное дождевание. Системы работают сезонно в постоянном режиме при последовательном переключении поливного тока на модульные участки, входящие в зону обслуживания оператора. Расход воды, подаваемый на площадь одновременного полива, должен соответствовать гидромодулю системы. Межполивной период и величина поливной нормы задаются, исходя из установленной глубины увлажнения. Система мелкодисперсного дождевания работает при tвоз.> tбиол. доп. и в зависимости от влажности воздуха.

Воздействие на окружающую среду является одним из критериев выбора системы малообъемного орошения. Все способы малообъемного орошения являются экологически безопасными способами орошения. Они практически полностью исключают поверхностный сток оросительной воды, предотвращают смыв почвы и вынос минеральных солей в водоприемники, снижают испарение с поверхности почвы и уменьшают развитие сорной растительности в междурядьях. При мелкодисперсном и импульсном дождевании также наблюдается повышение влажности воздуха в пределах орошаемого массива на 10-15 % и снижение температуры воздуха в приземном слое на 2-3оС.

Информационное обеспечение для большинства рассмотренных способов полива одинаково и базируется на определении запаса влаги в корнеобитаемом слое и суточного расхода влаги полем, а также содержания питательных элементов. Подекадное определение температуры и влажности воздуха для мелкодисперсного, импульсного и подкронового дождевания.

Управление системами орошения. Для всех рассмотренных способов орошения система управления адаптивная человеко-машинная. Ее основу может составлять система датчиков влажности почвы, влажности и температуры воздуха, интенсивности солнечной радиации, содержания элементов минерального питания и солей в воде.

В основу создания систем малообъемного орошения положен модульный принцип и разработаны принципиальные схемы модульных участков. Осуществлена разработка распределительной сети необходимой для работы модульных участков различных способов малообъемного орошения. Модульная система орошения состоит из головного сооружения, системы распределительных и поливных трубопроводов с водовыпусками. В производственных условиях разработаны и апробированы принципиальные схемы модульных участков применительно к различным уклонам местности. При малообъемном орошении предлагается использовать поперечную схему полива. По этой схеме распределительные и поливные трубопроводы укладываются поперек, а участковые - вдоль склона. При уклонах 0,05 и менее подача воды осуществляется по принципу “снизу вверх”. При уклонах свыше 0,05 воду из источника орошения целесообразно подавать в верхнюю командную точку склона, где располагается головное сооружение.

Для гидравлического расчета трубопроводной сети систем микроорошения предложена методика, которая позволяет определять потери напора по длине поливных и распределительных трубопроводов. Расчет проведен по уравнениям напорного движения жидкости с переменным расходом. Диаметр поливных трубопроводов определяют гидравлическим расчетом в зависимости от уклона и удельной раздачи. Длину гладких тупиковых трубопроводов из полиэтилена с водовыпусками при удельном расходе 0,05...0,2 л/с на 100 м определяют по графику (рисунок 14).

1000i, м/км

60
40				d=16 мм
20						d=20 мм
0						d=25 мм
0 120
000 240
0

L при q=0,2л/с на 100м