Ресурсосберегающие технологии и технические средства орошения (стр. 6 )

Показатели	Капельное орошение	Подкроновое дождевание	Мелкодисперсное дождевание	Синхронное импульсное дождевание
1	2	3	4	5
Гидромодуль, л/с га	0,35...0,79	0,5...0,77	0,48...0,66	0,3...0,80
Поливные нормы, м3/га	60...80	80...100	2...3	20...100
Межполивные периоды, сут.	3...5	3...5	ежедневно по t воздуха	3...5 во время укосов
Продолжительность полива, час.	1...20	2...3	0,25 по 4...5 раз в день	Круглосуточно
1	2	3	4	5
Площадь одновременного полива, га	0,5...3,0	0,5...1,0	вся площадь	10,0
Уклон местности	0,0...0,3	0,0...0,08	0,0...0,15	0,0...0,2
Почвы	тяжелые, средние	любые	любые	любые
Культуры	любые культуры	любые культуры	любые культуры	кормовые культуры
	ВИДЫ	ПОЛИВОВ
Вегетационный	+	+	-	+
Освежительный	-	+	+	+
Посадочный	+	+	-	+
Предпосевной	+	+	-	+
Влагозарядковый	-	-	-	+
Промывной	-	-	-	-
Противозаморозковый	-	+	+	+
Удобрительный	+	+	+	+

Объединяющим показателем для систем малообъемного орошения является гидромодуль, величина которого имеет один и тот же порядок (0,8 л/с га). Это означает, что распределительная сеть для данных способов полива, может быть выполнена по единому образцу, а подключаемые к ней оросительные модули (технические средства полива) устанавливаются в зависимости от орошаемой культуры, типа почвы, климатических условий и рельефа.

Модернизация оросительных систем с использованием элементов систем малообъемного орошения. Существующие гидромелиоративные системы в связи с ограниченными возможностями финансирования в последние годы разрушаются и выходят из строя. Мелиорируемые земли переходят в разряд переувлажненных, подтапливаемых и малоплодородных земель, требующих окультуривания, коренного переустройства, реконструкции сооружений и возрождения деградированных земель с одновременным восстановлением мелиоративных систем на основе научных достижений за последний период. Федеральной целевой программой «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на годы» предусматривается проведение реконструкции оросительных систем на площади 160 тыс. га. Мелиоративные системы можно модернизировать за счет перевода, в ряде случаев, с одного способа орошения на другой (например, дождевальные системы перевести на капельное орошение или на мелкодисперсное дождевание) или заменить высоконапорные дождевальные машины. Рассмотренные варианты модернизации существующих дождевальных систем могут найти применение при осуществлении этих работ в тех случаях, когда оросительная сеть обладает достаточным запасом прочности и переход на другие технические средства или способы орошения экономически целесообразен. В зависимости от водопропускной способности реконструируемой сети используются продольная или поперечная (рисунок 15) схемы размещения трубопроводов с водовыпусками.

 

Условные обозначения:

существующий водоподводящий трубопровод;

новая распределительная сеть;

новые поливные трубопроводы (интегральные линии РАМ);

Ф

граница участка;

фильтр тонкой очистки;

Рисунок 15. Типовые схемы размещения трубопроводов с водовыпусками.

Для модернизации оросительных систем разработаны технологические схемы модернизации оросительной сети для дождевальных машин «Днепр», «Волжанка», «Фрегат» при применении капельного и внутрипочвенного орошения, мелкодисперсного дождевания.

Глава 5. Новые технические решения систем малообъемного орошения и конструкции водовыпусков.

В 5 главе представлены новые способы орошения и новые конструкции водовыпусков, разработанные с участием автора.

Для систем капельного орошения разработана низконапорная система. Принципиальной особенностью низконапорной системы является самонапорное движение воды (А. с. СССР, № 000 и пат. РФ № 000). Для обеспечения рабочего режима движения воды поливные трубопроводы располагают по уклону местности в пределах 0,05...0,2 (рисунок 16). В головной части поливных трубопроводов устанавливают регулятор расхода, обеспечивающий расчетную подачу воды с самонапорным движением воды по поливному трубопроводу. Низконапорные водовыпуски выполняют в виде подвесных емкостей с выпускным отверстием в её дне. Высота такого водовыпуска см, а размеры выпускного отверстия для подачи 8 л/ч воды составляют 1,5 - 2 мм. Для повышения равномерности распределения воды между капельницами допускается технологический сброс воды в конце поливных трубопроводов, который отводят в водосборно-сбросную сеть с последующим использованием её при поливе участков, расположенных ниже по склону или в короткую борозду для полива концевой части рядов.

 

Головной узел низконапорной системы капельного орошения включает напорный резервуар, выполняющий функции создания давления для работы фильтрационного оборудования. После фильтра вода поступает в распределительный трубопровод первого порядка, уложенный по наибольшему уклону. В обе стороны от распределительного трубопровода отходят проложенные по наименьшему уклону через 100...300 м зональные распределители второго порядка диаметром 110...63 мм, длиной 300...400 м. Поливные трубопроводы в этом случае укладываются с заданным уклоном, обеспечивающим в них незаиляющую скорость движения воды. При низконапорном капельном орошении содержание взвешенных веществ в поливной воде не должно превышать 250...500 мг/л при крупности взвешенных частиц не более 0,5 мм. Суммарный расход микроводовыпусков и схем их установки у дерева должен обеспечивать увлажнение не менее 30 % площади питания растений. Продолжительность капельного полива устанавливают из расчета увлажнения активного слоя почвы. Для полива садовых культур с разреженной посадкой разработана низконапорная капельница, снабженная группой водовыпускных патрубков (патент № 000), которая обеспечивает подачу воды одновременно к нескольким точкам полива с индивидуальной регулировкой расхода воды в соответствии с заданным режимом водоподачи (рисунки17,18.)

Рисунок 17. Низконапорная капельница 1-поливной трубопровод; 2-корпус; 3-дно капельницы; 4-калиброванное отверстие; 5- отверстие в дне капельницы; 6,7,8,9-градуированные патрубки; 10-гибкие патрубки; 11-крышка капельницы; 12-водовыпускное отверстие в поливном трубопроводе; 13- воздушное отверстие в поливном трубопроводе.

 

Рисунок 18. Низконапорная система капельного орошения виноградника

Конструкция оросительной сети для полива склоновых земель (патент РФ № 000) включает распределительный трубопровод и подключенные к нему поливные трубопроводы (рисунок 19). Поливные трубопроводы прикреплены к линейному элементу с положительным уклоном. Линейный элемент размещен между вертикальными опорами. Поливные трубопроводы оборудованы регуляторами расхода в начале и перепускными устройствами в конце и имеют воздуховыпускные и калиброванные водовыпускные отверстия, выполненные по всей длине трубопровода через заданный интервал. Каждый поливной трубопровод снабжен дополнительным линейным элементом, причем оба линейных элемента размещены между вертикальными опорами друг над другом в вертикальной плоскости с возможностью перемещения в этой плоскости. Поливные трубопроводы выполнены гибкими и снабжены фиксаторами, с помощью которых поливной трубопровод крепится к верхним и нижним линейным элементам.

Конструкция оросительной сети позволяет создавать оптимальный режим орошения с учетом конкретных условий орошаемого участка – качества оросительной воды, рекомендованных поливных норм, водно-физических свойств почвы, кроме того, благодаря безнапорному движению воды в трубопроводах не требует энергозатрат.

 

Низконапорная система внутрипочвенного орошения предназначена для полива многолетних насаждений, в том числе сточными водами, на почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава преимущественно участков несложной конфигурации со слабоизрезанным рельефом и уклонами 0,05...0,2. В системе используется принцип самонапорной подачи воды в поливные трубопроводы, заложенные на глубине 0,4 м по уклону орошаемого участка. В них выполнены сквозные отверстия диаметром 12...14 мм; в верхней стенке трубопровода (воздушное) - для связи внутренней полости трубопровода с атмосферой, а в донной части - для подачи воды в очаговые увлажнители. При поливе вода через выпускные отверстия поливных трубопроводов заполняет очаговые увлажнители до уровня воды в трубопроводе. Таким образом, во всех очаговых увлажнителях поддерживается слой воды, определяемый гидродинамическим напором. Очаговые увлажнители выполнены в виде пористых емкостей диаметром 200 мм. Расход воды, поступающий через очаговый увлажнитель в почву, зависит лишь от поглотительной способности почвы и геометрических размеров пористых емкостей.

Для орошения сточными водами разработана конструкция системы внутрипочвенного орошения (пат. № 000), включающая источник забора сточных вод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, очаговых увлажнителей (рисунок 20).

 

Поливные трубопроводы в системе выполнены в виде секций труб, соединяющих очаговые перфорированные оросители, и уложенные с уклоном более 0,03. На входе в каждую секцию установлена диафрагма с воздушной трубкой, выведенной выше поверхности почвы. Перфорированный ороситель снабжен крышкой и водонепроницаемым экраном. Уклон трубопровода в сочетании с диафрагмой обеспечивают безнапорный поток воды, исключающий выпадение ила в осадок. Воздушная трубка обеспечивает аэрацию, что повышает скорость окисления органической части илистой взвеси. Сточные воды поступают в почву из очагового оросителя в зону расположения корней, что обеспечивает поддержание благоприятного водного, воздушного и пищевого режимов почвы.

Система микродождевания включает те же элементы, что и система капельного орошения. Тип распылителя, подача через него расхода воды и площадь увлажнения почвы определяются исходя из требуемой доли увлажнения поверхности почвы. Содержание взвесей в воде для роторных распылителей с радиусом действия более 1 м ограничивается 1 г/л, для центробежно-винтовых с радиусом действия менее 1 м - не более 500 мг/л. Максимально допустимая крупность взвешенных частиц для первых - 1 мм, для вторых - 0,5 мм. Минерализация поливной воды не должна превышать 2 г/л. При внесении в поливную воду химмелиорантов необходимо, чтобы взвешенные частицы нерастворившихся или частично растворившихся химикатов не превышали 500мкм.

Преимуществом конструкции микродождевателя перед капельницей является больший диаметр водовыпускного отверстия и, как следствие, меньшая их засоряемость, а также большая площадь увлажнения, что позволяет уменьшить количество водовыпусков на га. Основными недостатками дождевателей является то, что дождеватель увлажняет не только почву над корневой зоной, но и в междурядьях. С учетом этого разработан комбинированный дождеватель (заявка на изобретение № /12 от 17.10.06), включающий стойку, подводящий шланг, корпус с подвижной головкой с совмещаемыми щелевыми прорезями и снабженный мелкодисперсным распылителем (рисунки 21,22).

Рисунок 21. Комбинированный дождеватель 1-дождеватель; 2- корпус; 3-подвижная головка; 4- щелевая прорезь; 5- прорезь в корпусе 2. 6, 7- винтовая резьба; 8- эластичное уплотнительное кольцо; 9- патрубок; 10- стойка; 11- подводящий шланг, 12- мелкодисперсный распылитель; 13- водовыпускное отверстие; 14 – выступы под специальный ключ.

 

Рисунок 22. Комбинированный дождеватель при поливе молодого виноградника в режиме струйного дождевания

На наружной поверхности корпуса и внутренней поверхности подвижной головки выполнена винтовая резьба с шагом равным двойной ширине щелевой прорези в подвижной головке, при этом мелкодисперсный распылитель установлен на головке диаметрально щелевой прорези в головке и выше её на половину шага резьбы, а его водовыпускное отверстие направлено вертикально вверх.

Стационарная система мелкодисперсного дождевания состоит из тех же элементов, что и микродождевания, за исключением конструкции водовыпусков, которые выполняются в виде мелкодисперсных распылителей воды, установленных на высоких стойках над поверхностью растительной массы или внутри кроны деревьев. Спектр диаметра капель воды, оседающих на листовом покрове, находится в пределах от 100 до 800 мкм. Средний объемно-поверхностный диаметр капель - 300...500 мкм.

Поливная норма при проведении мелкодисперсного дождевания изменяется в пределах от 400 до 1200 л/га. Системы управления мелкодисперсным дождеванием обеспечивают возможность регулирования межполивного интервала в пределах от 0,5 до 2 час. Улучшение параметров микро- и фитоклимата, а также экономия оросительной воды достигается при использовании стационарной дождевальной установки для мелкодисперсного увлажнения листовой поверхности садовых культур (а. с. № 000). Дождевальная установка позволяет уменьшить ожоги листовой поверхности и более экономно расходовать оросительную воду за счет увлажнения только ограниченного объема воздуха. Дождевальная установка мелкодисперсного дождевания состоит из подводящего трубопровода, мачты с основанием и установленными на мачте кольцевыми трубопроводами с распылителями. Распылители для дождевальной установки могут быть выполнены в виде щелевой насадки (пат. № 000) с основными и дополнительными щелями, за счет которых увлажняется весь объем воздуха внутри кроны дерева.

Комплект системы синхронного импульсного дождевания рассчитан на орошение 10 га и включает в себя водозаборное сооружение, насосную станцию, узел приготовления удобрений, систему автоматизации управления поливом, ветрозащитные полосы, дороги, оросительную сеть и импульсные дождеватели. Оросительная сеть состоит из магистрального трубопровода, распределительной сети и поливных трубопроводов с дождевателями. Для повышения равномерности распределения воды по орошаемой площади и увеличения КПД дождевального аппарата предложен импульсный дождевальный аппарат гидротаранного типа (пат. № 000).

Глава 6. Оценка экономической эффективности малообъемного орошения

Оценка экономической эффективности орошения с применением систем капельного орошения проведена на примере возделывания огурцов (по данным Волгоградского комплексного отдела ГНУ ВНИИГиМ). Используемая методика оценки эффективности инвестиционных проектов основана на разработках отечественных специалистов и на методологии оценки эффективности инвестиционных проектов UNIDO, широко применяемой в мировой практике. Рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов опираются на принципы, сложившиеся в мировой практике:

- необходимость моделирования потоков продукции, ресурсов и денежных средств;

- учет результатов анализа рынка, финансового состояния;

- определение эффекта путем сопоставления предстоящих инвестиций и будущих денежных поступлений при соблюдении требуемой нормы доходности на капитал;

- приведение предстоящих разновременных расходов и доходов к условиям их соизмеримости по экономической ценности в начальном периоде;

- учет инфляции, задержек платежей и других факторов, влияющих на ценность

используемых денежных средств;

- учет неопределенности и рисков, связанных с осуществлением проекта.

Основная задача при оценке инвестиционного проекта сводится к описанию денежного потока, который следует ожидать при его осуществлении. Для сопоставления разновременных поступлений и платежей при инвестиционных расчетах используют метод дисконтирования
. Дисконтирование – приведение будущих поступлений платежей к текущей стоимости (на момент принятия решения).