Системы орошения с/х культур

В современных условиях развития орошаемого садоводства и овощеводства наибольшего распространения приобрели технологии и системы капельного орошения. Капельное орошение есть ресурсосберегающей, экологически безопасной технологией, которая отвечает всем требованиям современного уровня производства. Оно особенно эффективное при дефиците водных и земельных ресурсов, в обычной местности, при близком залегании уровня грунтовых вод, на маломощных водопроницаемых грунтах.

К основным преимуществам капельного орошения перед традиционными способами полива плодовых культур можно отнести:

• удобство эксплуатации (управление поливом осуществляется из пульта управления);
• экономия поливной воды в 2-5 раз, электроэнергии на подачу воды в 1,5-2,5 раза, удобрений за счет внесения их локально с поливной водой на 20-50%;
• повышение урожая на 25-50% и улучшение качества продукции;
• сведение к минимуму непроизводительных затрат воды на инфильтрацию и испарение;
• отсутствие поверхностного стока и водной эрозии;
• равномерное распределение воды по поливной площади (равномерность достигает 85-95%);
• возможность применения в обычной местности и на участках со сложным рельефом;
• возможность полной автоматизации процесса полива;
• улучшение микроклимата на оросительном участке;
• возможность подачи удобрений с поливной водой;
• возможность проведения поливов в сочетании с другими агротехническими мероприятиями.

Система капельного орошения плодовых культур это совокупность технологически и технически связанных между собой технических средств, предназначенных для извлечение, очищение, транспортировка и распределения поливной воды на участке орошения с помощью водовыпусков.

В общем виде в состав системы капельного орошения входит: источник орошения, насосная станция, фильтрационная станция, узел внесения удобрений и химреагентов с поливной водой, сеть магистральных, распределительных, участковых трубопроводов, поливные трубопроводы с интегрированными водовыпусками или тупиковыми капельницами, соединительные детали, запорно-регулирующая та предупредительная арматуры, средства учета води, узел автоматического управление системой (Рис.1.1). В конкретном случае конструкция системы может изменяться соответственно  условиям ее применения. 

Источником орошения может быть канал, река, озеро, пруд, буровая скважина, напорная водопроводная сеть. Источник орошения характеризуется качеством воды в нем и дебитом, т.е. обеспечивать возможность забора воды в таких количествах, чтобы пополнить дефицит влаги в корневом пласте грунта в год   95 %-ной обеспеченности осадками.

Насосная станция (насосный агрегат) предназначенная для забора расчетного количества воды из источника орошения и подачу ее под необходимым давлением в оросительную сеть.

Фильтрационная станция предназначена для удаления из воды механических и биологических зависших примесей разной дисперсности и доведение ее качества к параметрам, которые определены водовыпусками. В зависимости от качества воды в водоисточнике фильтрационная станция может состоять из гравийно-песчаных, сетчатых, дисковых фильтров и гидроциклонов.

Узел внесения удобрений и химреагентов предназначен для дозированного введения в поливную воду водорастворимых или редких комплексных удобрений, средств защиты растений и веществ для профилактического промывания поливной сети. Он может состоять из инжектора, удобрительной головки или дозотрона, а также емкости для приготовления удобрительного раствора удобрений.

Для устройства магистральных, распределительных и участковых трубопроводов используют полиэтиленовые (ПНД) и поливинилхлоридные (ПВХ) трубы разного диаметру с разным рабочим давлением.

К запорно-регулирующей и предупредительной арматурам относятся задвижки, гидро-, или электроклапаны, обратные клапаны, регуляторы давления, вантузы, заглушки.

Узел автоматического управления системой с помощью контролера руководит процессами водорораспределения  на системе, работой насосно-силового оборудования, процессом промывания фильтров и внесение удобрений.

Надежность работы системы капельного орошения определяется надежностью ее основных элементов, к которым, прежде всего,  принадлежат капельные водовыпуски (поливные трубопроводы с интегрированными водовыпусками и капельницы) и технические средства подготовки (очищение) воды.

В водовыпусках происходит гашение давления, дозирование и регулирование затрат при изменении рабочего давления и создание режима течения, которое минимизирует возможность откладывания осадка.

Сегодня в мире есть огромное количество капельниц, которые различаются за конструкцией, затратами, чувствительностью к загрязнениям, степенью регулирования затрат и т.п.. Среди этого многообразия за способом размещения относительно поливного трубопровода капельницы делятся на два основных типа (виды): тупиковые (ON LІNЕ), которые  монтируются на внешней стороне трубопровода и интегрированные (ІN LІNЕ), размещенные внутри самого трубопровода при его производстве. При этом надо сказать, что капельницы интегрированные в трубопроводы являются удобными в работе на всех этапах их использования, прежде всего, благодаря меньшим затратам работы на монтаж и демонтаж систем.

Среди капельниц как тупиковых (ON LІNЕ), так и интегрированных различают капельницы с регулированным и нерегулированным водовыливом. Первые из них характеризуются постоянным водовылевом в определенном диапазоне изменения рабочего давления. Применение их дает возможность обеспечить высшую равномерность водораспределение  вдоль поливных трубопроводов большой длины на равнинных участках и в условиях обычного рельефа.

С технической точки зрения они являются более сложными, а, так же, и более дорогими. В нерегулированных капельницах водовылев является функцией давления. Поэтому они могут применяться в большинстве случаев на равнинном рельефе или на  склонах  при использовании специальных схем размещения поливных трубопроводов и средств регулирования давления на каждом поливном трубопроводе. Это делает такие схемы более сложными, а системы капельного орошения с их применением более дорогими.

Капельницы могут также различаться за способом регулирования затрат, режимом течения воды, формой, размерами, другими конструктивными особенностями. В практической работе знания таких технических тонкостей не является необходимым. Более важным есть то, что тупиковые (ON LІNЕ) капельницы могут быть применены лишь при условии монтажа на жестких, преимущественно полиэтиленовых трубах цилиндрической формы диаметром 12, 16, 20 и 25 мм с толщиной стенки от 0,7 до 2,2 мм. А интегрированные капельницы могут устанавливаться как в жестких трубах, так и пленочных. При этом в жестких трубах могут монтироваться интегрированные капельницы, как правило, двух видов по форме – плоские(ленточные) и цилиндрические.

Что касается ленточных трубопроводов с интегрированными капельницами, то за конструкцией и принципом их размещения можно выделить два основных типа: трубопроводы с капельницами, которые размещаются дискретно, через определенный интервал внутри трубопровода и капельницы, которые имеют форму сплошного лабиринта с регулярно устроенными впускными и выпускными отверстиями, расположенными из внутренней и внешней сторон трубопровода соответственно. При этом капельницы первого типа могут быть как регулированными, так и  нерегулированными; второго - большей частью нерегулированные.

В настоящее время, на рынке Украины представленное большое количество поливных трубопроводов с интегрированными капельницами и тупиковых капельниц преимущественно зарубежных производителей.

Конечно, все эти поливные трубопроводы имеют разные технические характеристики (диаметр, толщину стенки, расстояние между капельницами, величину затрат и т.п.) и стоимость. Поэтому при проектировании системы орошения выбор типа поливного трубопровода является сложной задачей и должна проводиться специалистами, поскольку стоимость поливной сети, в среднем, составляет 45-55% стоимости материалов всей системы. Надо сказать, что именно правильный выбор типа поливного трубопровода и его размещение в плане дает возможность создать систему капельного орошения, которая за своими технико-технологическими возможностями сможет обеспечивать реализацию технологического процесса с нужной надежностью. Основным требованием при выборе того или другого поливного трубопровода должна быть максимальное соответствие его технических характеристик конкретным условиям применения по критерию "цена-качество".

Поливные трубопроводы могут размещаться на поверхности земли или же на шпалере с закрепле- нием капельниц непосредственно к поливному трубопроводу. 

Подвешивание поливных трубопроводов к шпалере применяется в конструкциях систем капельного орошения садов, на карликовых подвоях, где конструкцией сад предусмотрен устройство шпалеры, а так же виноградников.

Размещение поливных трубопроводов на поверхности земли, как правило, используется в садах, где конструкцией не предусмотренная шпалера, удержанием грунта в рядах - гербицидный пар, или же с мульчирующим покрытием.

При выборе типа поливного трубопровода (с интегрированными или тупиковыми капельницами) необходимо учитывать схему посадки деревьев в саду, рекомендованную глубину и диаметр зоны увлажнения, и обеспеченность участка поливной водой. В садах семечковых культур на карликовых и среднерослых подвоях наибольшего распространения приобрело использование поливных трубопроводов с интегрированными капельницами и установки одной или двух тупиковых (ON LІNЕ) капельниц возле штамба дерева.

При установке отдельной капельницы возле дерева (рис. 1.2) зона увлажнения имеет вид усеченной неправильной сферы (в плане круг), а двух капельниц - усеченного эллипсоида (в плане эллипса) (рис. 1.3).

При использование поливных трубопроводов с интегрированными водовыпусками (рис. 1.4) зона увлажнения имеет вид отсеченного неправильного цилиндра (в плане полоса увлажнения). Такие трубопроводы рекомендуется использовать в насаждениях с загущенными схемами посадки, когда расстояние между деревьями не превышает 1,5 м.

Надежность работы и срок эксплуатации поливных трубопроводов с интегрированными  водовыпусками и тупиковых капельниц во многом  зависят от качества поливной воды.

Учитывая, что качество воды естественных источников не всегда отвечает таким требованиям, одним из главных элементов системы капельного орошения есть средства очищения воды от механических и биологических загрязнений.

 Технологическая схема очистки воды для конкретного участка избирается исходя из качества воды в источнике водоснабжения, принятых типов трубопроводов и их требований к степени очищения воды.

В системах капельного орошения, как правило, применяется одно- и двухуровневая схема очистки воды с использованием сетчатых, дисковых и песчано-гравийных фильтров.
При использовании для полива воды из поверхностных источников (река, озеро, ставок, водохранилище) необходимо применять двухуровневую очистку с использованием песчано-гравийных и сетчатых (дисковых) фильтров.

Если источником орошения есть напорная водопроводная сеть или артезианская буровая скважина, то может использоваться одноуровневая схема очищения с помощью сетчатых или дисковых фильтров, которые могут быть пластмассовые или металлические. Металлические фильтры большей частью изготовляются с присоединительными размерами 2, 3, 4 и 5". Они рассчитаны на расход от 12 до 110 м3/ч. Пластмассовые и металлические фильтры рассчитаны, как правило, на давление до 1,0 Мпа.

Сегодня в конструкциях систем капельного орошения применяются пластмассовые дисковые фильтры, присоединительные размеры которых могут быть от 3/4" до 3" с расходом 4-50 м3/ч .
Для качественной работы песчано-гравийных фильтров необходимо обеспечить периодическое их промывание от загрязнений. Частота промывки фильтров (продолжительность фильтроцикла) зависит от их конструкции, качества входной и исходной воды и может изменяться от нескольких часов до нескольких дней.

Входная вода попадается в фильтр с песчано-гравийной загрузкой в направлении сверху вниз. Механические примеси, которые находятся в воде в зависшем состоянии, задерживаются в песчано-гравийной загрузке. Рабочий цикл фильтра заканчивается при загрязнении фильтровального элемента. Для восстановления его трудоспособности осуществляется промывка фильтровальной загрузки. По окончании промывки фильтр включается в работу. Наибольший перепад давления на фильтрах не должен превышать 0,5 кг/см2.

Промывание может проводиться в ручном или автоматическом режиме. Промывание в ручном режиме является довольно трудоемким процессом. Поэтому при применении капельного орошения плодовых и овощных культур на больших площадях целесообразно использовать систему автоматического промывания фильтров. Исполнительными органами в таких системах подготовки воды есть дистанционно-управляемые клапаны, которые обеспечивают перераспределение потоков воды в фильтрах при проведении промывки. Оно достигается установлением на  каждом фильтре двух двухходовых или одного трехходового клапана. На фильтростанциях с автоматическим промыванием чаще всего используются трехходовые клапаны или блоки, которые реализуют функцию трехходового клапана. Управление промывкой фильтров проводится с использованием контроллера на основе программирования продолжительности фильтроцикла, времени промывания каждого фильтра и количества их в фильтростанции.

Эффективное использование систем капельного орошения возможное только при правильном выборе капельных водовыпусков интегрированных в трубопроводы или тупиковых капельниц и согласованной работы.

<< Назад