Возможные улучшения систем дождевания

4.1 Импульсные дождевальные системы отличаются от обычных тем, что работают в режиме прерывистой (импульсной) подачи воды на орошаемую поверхность поля. Основные элементы такой системы: напорообразующий узел (насосная станция), маги­стральный, распределительные и оросительные трубопроводы, им­пульсные дождевальные аппара­ты. Импульсный дождевальный аппарат («дождевальная пуш­ка») отличается от обычного тем, что его рабочий цикл состо­ит из двух непрерывно чередую­щихся периодов: периода накоп­

л ения воды в аппарате, периода выплеска (выброса) ее под дей­ствием сжатого воздуха.

Рис. 5. Схема импульсного дожде­вального аппарата:

1 — ствол; 2 — поршень; 3 и 4 — клапаны;

5 _ пружина; 6 — гидроаккумулятор.

Известны импульсные дожде­вальные аппараты двух типов:

автоколебательного действия; принудительного действия. Первые способны обеспечить лишь такой режим работы, при котором пери­од накопления только в 5...10 раз больше периода выброса воды, вследствие чего расход воды не может быть меньше 0, 5...1 л/с;

вторые обеспечивают режим работы, при котором период накоп­ления в 50...200 раз больше периода выброса, вследствие чего подводимый расход воды может быть снижен до 0, 1 л/с и менее, а средняя интенсивность дождя может находиться в пределах 0, 01...0, 002 мм/мин. Наибольшее распространение получили дож­девальные аппараты второго типа, работающие в «ждущем режиме» по сигналам понижения давления в трубопроводной сети.

Система дождевания с аппаратами принудительного действия, помимо перечисленных выше основных элементов, включает еще и генератор командных импульсов, работающий в автоматическом режиме. Импульсный дальне- или среднеструйный дождевальный аппарат, работающий по сигналам понижения давления в трубо­проводной сети (рис. 5), состоит из трех основных элементов: ре­зервуара (гидроаккумулятора) 6, запорного устройства 2, 3, 4 и 5 и ствола 1 с соплом. Вода под высоким давлением, но с малым рас­ходом подается в гидроаккумулятор 6, где постепенно накаплива­ется. В период накопления воды клапаны 3 и 4 закрывают проход в ствол 1, и вода не может выйти через него. По мере поступления воды находящийся в гидроаккумуляторе воздух сжимается, давле­ние его повышается. При достижении верхнего давления Ящах гене­ратор командных импульсов сбрасывает давление в напорной сети, вследствие чего под действием сжатого воздуха клапаны 4, а затем 8 открываются и происходит выброс накопленного объема воды— «выстрел». В момент выстрела срабатывает механизм вращения, и корпус аппарата поворачивается на заданный угол. Сра­батывание всех дождевальных аппаратов происходит синхронно. Клапан 4 закрывается под действием пружины 5 при падении давления в гидроаккумуляторе до нижнего предела Нмин. Клапан S закрывается под действием поршня 2 при повышении давления в сети, после чего цикл повторяется. Продолжительность периода накопления воды в гидроаккумуляторе составляет от 50 до 300 с. Давление Нмакс и Нмин и. диаметр выходного отверстия сопла d выбирают, исходя из необходимой дальности полета струи R и от­ношения Hмакс/d, определяющего диаметр капель, на которые рас­падается струя.

При импульсном дождевании дальность полета струи значи­тельно больше, чем при непрерывном истечении. Она зависит от Hmax, d, угла наклона ствола к горизонту, вместительности гидро­аккумулятора, продолжительности выстрела. Вместимость гидроаикумуляторов составляет от 15 до 500 л, верхний предел давле­ния Нмакс—от 0, 4 до 1, 0 МПа, радиус действия (дальность полета струи) —от 20 до 70 м. По объему выброса воды за один рабочий цикл различают аппараты малого (до 3 л), среднего (от 3 до 10л) и большого (более 10 л) объемов выброса. Наиболее распростра­нены аппараты среднего объема выброса. Так как импульсные дождевальные аппараты работают с подводимыми расходами (0, 1...2 л/с), во много раз меньшими, чем обычные (10...40 л/с), то это позволяет в 5...8 раз уменьшить диаметры водоподводящих трубопроводов и применить насосно-силовое оборудование малой мощности, в результате чего капитальные затраты на строитель­ство снижаются более чем в 3 раза. Так как диаметр водоподво­дящих трубопроводов составляет 12...30 мм, то возможно приме­нение пластмассовых труб с укладкой бестраншейным способом.

Резкое снижение интенсивности дождя позволяет использо­вать импульсные дождевальные системы для орошения склонов с почвами низкой водопроницаемости, исключает эрозию; так как почва не переувлажияется, то почвенная корка не образуется и отпадает необходимость в послеполивной обработке почвы.

4.2 Системы капельного орошения дают еще большее рассредоточе­ние поливного тока, так как позволяют локально подводить воду к каждому растению в виде отдельных капель с помощью точеч­ных микроводовыпусков—капельниц. В систему капельного оро­шения (рис. 399) входят: контрольно-распределительный блок 1...8, магистральный трубопровод 9, распределительные трубопро­воды 10, капельницы 11. Контрольно-распределительный блок, как правило, включает в себя мотор 1, насос 2, задвижку 3, фильтр 4, водомер 5, манометр 6, бак-смеситель 7 и инжектор 8.

Системы капельного орошения проектируют обычно с напо­ром 0, 07...0, 28 МПа. Низконапорные системы считаются предпоч­тительнее, так как в них можно применять более дешевые трубы и капельницы большего диаметра, что уменьшает вероятность их забивания. Для создания необходимого напора используют насо­сы небольшой мощности и производительности, водонапорные башни, а иногда и просто перепад отметок между источником во-

Рис. 6. Схема системы капельного орошения:

1—двигатель; 2—насос; 3— задвижка; 4 — фильтр; 5 — водомер; 6 — манометр; 7 — бак-смеситель; 8 — инжектор; 9 — магистральный трубопровод; 10 — распределительный трубо провод; 11 —капельница; 12— растение.

доснабжения и орошаемой площадью (самотечные системы). Ма­гистральный 9 и распределительные 10 трубопроводы монтируют, как правило, из полиэтиленовых труб обязательно черного цвета (для предотвращения развития водной растительности), первые-диаметром 38...51 мм, вторые—от 6 до 19 мм. Трубопроводы в низконапорных системах монтируют без соединительных муфт, встав ляя трубы одна в другую. Расстояние между распределительными трубопроводами — от 0, 8 м для полевых культур до 6 м для плодово-ягодных и соответствует ширине междурядий.

Капельницы изготавливают из пластмассы темного цвета с расходом от 1 до 15 л/ч. Их конструкции весьма разнообразны. Наиболее простая представляет собой микротрубку из полиэтиле­на высокой плотности с внутренним диаметром от 0, 3 до 2, 0 мм;

регулирование расхода — за счет изменения потерь на трение, т. е. путем изменения длины микротрубки. Более надежна в смысле предотвращения забивания капельницы с отверстием большого диаметра, состоящая из цилиндра и ввернутой в него пробки. Про­странство между нарезкой пробки и внутренней резьбой цилиндра образует спиральный проход, по которому идет вода. Вворачивая или выворачивая пробку, изменяют длину пути, а следовательно и расход воды. Вытекая каплями, вода увлажняет почву в виде зо­ны эллипсовидной формы глубиной около 1 м и шириной до 2, 6 м с выходом на поверхность у основания ствола дерева. При этом почва в междурядьях поддерживается в сухом состоянии, что соз­дает неблагоприятные условия для роста сорняков. Уменьшение объема увлажняемой почвы позволяет экономить воду и приводит к формированию менее разветвленной корневой системы, дающей возможность уплотнить посадки и повысить продуктивность. Этот способ обеспечивает наиболее высокую отдачу урожая на единицу затраченной воды и удобрений, так как обеспечивает оптимальный водный и питательный режим почвы, позволяет полностью автома­тизировать подачу воды в соответствии с потребностями сельско­хозяйственных культур. В рассматриваемых системах, однако, пока еще высока первоначальная стоимость и есть вероятность закупор­ки капельниц из-за естественного загрязнения воды.

Качество и надежность полива зависят от конструкций ка­пельниц 19. Они могут быть выполнены в виде полиэтиленовых микротрубок диаметром 0, 3...2 мм и нарезных пробок, а также диафрагменными, мембранными и поплавковыми. Наиболее совер­шенные капельницы снабжены несколькими водовыпусками и обо­рудованы устройствами для стабилизации расхода при перемен­ном давлении в сети и самоочистки микроканалов от взвешенных наносов. Применение капельного орошения особенно перспек­тивно в районах с ограниченными водными ресурсами, а также на участках с изрезанным рельефом и крутыми склонами с большими перепадами высот (до 60 м).

Машины для внутрипочвенного орошения. Вода с помощью труб-увлажнителей или специальных рыхлительных рабочих ор­ганов вводится непосредственно в корнеобитаемый слой почвы. Системы с использованием труб-увлажнителей могут быть без­напорными и напорными. В первом случае система действует без машин, во втором - используются насосные установки общего назначения.

Машинный способ основан на применении рыхлительных рабо­чих органов с водопроводящими каналами, через которые вода попадает в междурядья на глубину рыхления, соответствующую глубине расположения корневой системы растений.

По способу подвода воды такие машины подразделяют на два типа: с проходным и наматываемым трубопроводами. В первом случае гибкий трубопровод, снабженный пружинными водовы­пускными клапанами, укладывают вдоль пути машины и про­пускают через водоприемное нажимное, смонтированное на машине устройство. В процессе движения машины посредством последнего открывают пружинные клапаны и вода поступает сначала в бак, а затем через рабочие органы в корнеобитаемый слой почвы. Во втором случае трубопровод, один конец кото­рого присоединен к гидранту, а другой к приемной колонке машины, наматывается на барабан с реверсивным приводом или сматывается с него в зависимости от направления движения. Для подпочвенного полива деревьев и кустарников применяют машины с рабочими органами в виде гидробуров.