CC BY
19
Комбинированное орошение на лиманах Саратовского Заволжья Combined irrigation on the estuaries of the Saratov Zavolzhye
УДК 631.6
Акпасов Антон Павлович,
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, исполняющий обязанности заведующего отделом, Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации, Саратовская обл., Энгельсскийр-н, р.п. Приволжский
Туктаров Ренат Бариевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ведущий научный сотрудник, заместитель директора по науке, Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации, Саратовская обл., Энгельсский р-н, р.п. Приволжский
Akpasov A.P., 1a9@mail.ru
Tuktarov R.B., tuktarov. rb@gmail. com
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы перспективного применения технологий комбинированного орошения на лиманных землях на примере Малоузенской системы лиманного орошения, находящейся в Александрово-Гайском районе Саратовской области. Обосновано использование дефлекторных насадок с кольцевой канавкой по учащенной схеме на мобильном ирригационном оборудовании с быстроразборными трубопроводами для создания высокопродуктивного травостоя лиманов и снижения неблагоприятного воздействия высоких температур в засушливые дни.
Summary. The article deals with the issues of prospective application of combined irrigation technologies on estuarine lands on the example of the Malouzenskaya estuarine irrigation system, located in the Alexandrovo-Gaisky district of the Saratov region. The use of deflector nozzles with an annular groove according to a rapid scheme on mobile irrigation equipment with quick-release pipelines to create a highly productive grass stand of estuaries and reduce the adverse impact of high temperatures on dry days is justified.
Ключевые слова: лиманы, мобильное ирригационное оборудование, быстроразборные трубопроводы, дефлекторная насадка с кольцевой канавкой, ярус, травостой,
микроклимат.
Keywords: estuaries, mobile irrigation equipment, quick-release pipelines, deflector nozzle with annular groove, tier, herbage, microclimate.
Проблема глобального потепления особенно остро сказывается на сухостепных и полупустынных территориях Российской Федерации. В Саратовском Заволжье в период 2001 по 2018 гг. по сравнению с нормой за 1971-2000 гг. показатель теплообеспеченности вегетационного периода увеличился соответственно на 150-190 °С и 120-130 °С, а повторяемость положительных аномальных сумм температур составила 78 % [1]. Данный фактор в сумме с нерациональным ведением сельскохозяйственного производства может привести к весьма негативным последствиям.
В таких условиях как никогда актуален вопрос комплексного подхода к оценке состояния современного орошаемого земледелия и нахождения путей повышения его эффективности, в том числе применительно к лиманному орошению, которому принадлежит важная роль в создании устойчивой кормовой базы, необходимой для развития и ведения интенсивного животноводства.
Расширение функциональных возможностей использования земель лиманного орошения возможно на основании практической реализации системы организационно-хозяйственных, технических, агромелиоративных, агрохимических и фитомелиоративных мероприятий, обеспечивающих увеличение продукционного потенциала лиманных кормовых угодий Саратовского Заволжья.
В условиях аридизации климата сухостепной зоны Саратовской области одним из важнейших направлений совершенствования применения технологий лиманного орошения является разработка и внедрение комбинированных систем, сочетающих в себе как традиционное весеннее разовое затопление лиманов, так и дополнительное увлажнение почвы в летний период за счет дождевания с помощью использования мобильного оросительного оборудования. На наш взгляд, применение мелкодисперсного дождевания на лиманах позволит значительно улучшить влагообеспеченность почвы и растительного покрова, будет способствовать формированию гарантированного урожая сена и зеленой массы трав во второй и третий укосы, а также снижению неблагоприятного воздействия климата на растения в засушливый период.
В настоящее время мобильное ирригационное оборудование с быстроразборными трубопроводами достаточно широко используется отечественными
сельхозтоваропроизводителями, обеспечивая полив около 40,0 тыс. га орошаемых земель [2]. В составе применяемого оборудования в России наибольшее распространение получили мобильные ирригационные комплекты, производимые ООО «Группа
ПОЛИПЛАСТИК», дождевальные установки КИ-5 производства ФГБНУ ВНИИ «Радуга» и системы быстроразборных трубопроводов RAESA (Испания).
Системы орошения на базе труб с быстроразъемными соединениями позволяют проводить полив земельных участков площадью до 100-120 га на основе модульного принципа и имеют целый ряд преимуществ, к которым можно отнести: широкий предел регулировки нормы полива и разнообразие видов полива; возможность внесения с поливной водой удобрений, пестицидов и других химических препаратов; применение для орошения практически всех видов сельскохозяйственных культур независимо от фазы вегетации; более низкие капитальные и эксплуатационные затраты на создание орошаемых участков по сравнению с традиционной техникой полива; невысокие требования к квалификации обслуживающего персонала и т.д. [3, 4].
В состав мобильного ирригационного оборудования входят трубопроводы с быстроразъемными соединениями, поливные крылья с дождевальными аппаратами (спринклерами), расположенными на определенной высоте от земли. Забор воды может осуществляться от гидрантов закрытой оросительной сети или передвижных насосных станций, устанавливаемых у открытого водоисточника.
Внедрение технологии комбинированного орошения в соответствии с планом проводимых в настоящее время научно-исследовательских работ предусмотрено на Малоузенской инженерной системе лиманного орошения, расположенной в Александрово-Гайском районе Саратовской области. Эта система является одной из самых крупных в Заволжье и занимает площадь 15,3 тыс. га. Главной особенностью системы лиманного орошения является возможность гарантированного обеспечения сенокосов и пастбищ влагой независимо от степени естественной влагообеспечености путем затопления искусственных ярусов и естественных лиманов водой, механически подаваемой по каналам или при самотечной подаче (в период паводка) из Варфоломеевского водохранилища на р. Малый Узень, что приближает ее по своим возможностям к землям регулярного орошения.
Так как главным условием применения мобильного ирригационного оборудования является наличие водоисточника, то продуктивное применение такой системы дождевания связано с наличием воды в оросительном канале и возможно преимущественно на приканальных участках по схеме, представленной на рисунке 1.
Исходя из особенностей природно-климатических условий лиманов Саратовского Заволжья для уменьшения мгновенной интенсивности полива, получения мелкодисперсного дождевого облака целесообразно использование дефлекторных насадок кругового действия с кольцевой канавкой вместо среднеструйных дождевальных
аппаратов (спринклеров), устанавливаемых производителями мобильного ирригационного оборудования (рисунок 2), а для увеличения коэффициента эффективности полива необходимо размещение дождевальных насадок с аботом через каждые 2 трубы или 12 м.
Для обеспечения равномерности полива ирригационными комплектами необходимо перекрытие струй с радиусом полива каждой дефлекторной насадки не менее 8 м. Исследованиями [5] установлено, что радиус захвата дождем Я дефлекторной насадки определяется по формуле:
гни
R =
(0.6
(1)
где H - давление на выходе струи, МПа; D - диаметр дефлектора, мм; h - высота установки дефлекторной насадки, м. Откуда:
Расчетами установлено, что для создания мелкодисперсного дождевого облака при орошении мобильным ирригационным оборудованием при требуемом радиусе полива в 810 м, при давлении воды на выходе с насадки 0,2-0,25 МПа, диаметре дефлектора 50 мм, высота установки дефлекторной насадки от земли должна составлять к= 0,85 - 1,10 мм.
В условиях высоких температур (до 40 °С) и больших значений средней скорости ветра (до 15 м/с) в летние месяцы и малообеспеченности водными ресурсами региона особенно важно учитывать потери воды на испарение и снос ветром.
Согласно исследованиям [6, 7] величина испарения Еис при орошении ирригационным комплектом будет складываться из произведения:
Коэффициент, учитывающий влияние конструктивно-технологических параметров ирригационного оборудования и дождевателей на величину потерь равен:
где Лпод - высота подъема капель дождя над почвой, м; ёк - средний диаметр капель, мм;
Рс >Рт — средняя и мгновенная интенсивность дождя, мм/мин.
Коэффициент зависимости величины угла между направлением ветра и трубопроводом крыльев ирригационного комплекта описывается формулой:
где а - угол между направлением ветра и трубопроводом крыльев. Коэффициент, учитывающий влияние климатических условий:
где Т - температура воздуха, оС; □ □— относительная влажность воздуха, %; Ув - скорость ветра, м/с.
Проанализировав природно-климатические данные Александрово-Гайского района
Саратовской области и учтя конструктивные характеристики мобильного ирригационного оборудования, можно сделать предварительные расчеты по величине потерь воды на испарение и снос ветром при применении таких систем на приканальных территориях ярусов Малоузенской системы лиманного орошения.
При использовании дефлекторных насадок с кольцевой канавкой по учащенной схеме, при средней температуре воздуха в дневные часы в июле 30 °С, средней влажности воздуха 40 % и средней скорости ветра - 4,8 м величина испарения будет находится в пределах Еис = 10 ^ 30 %.
Таким образом очевидно, что внедрение технологий комбинированного орошения на лиманных землях открывает возможности расширения функционального использования земель лиманного орошения и увеличения продукционного потенциала лиманов. В тоже время остаются открытыми вопросы разработки режимов орошения и их влияния на продуктивность лиманных угодий при использовании данной технологии, совершенствования конструктивных особенностей ирригационного оборудования и дождеобразующих устройств, а также изучения воздействия совместного применения весеннего затопления лиманов и дождевания на экологическую безопасность природной среды.
Список литературы
1. Иванова Г.Ф. Оценка современного состояния агроклиматических ресурсов Саратовской области / Г. Ф. Иванова, Н. Г. Левицкая, И. А. Орлова // Известия Саратовского университета. Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2013. - Т. 13, вып. 2. - С.10-13.
2. Аналитические исследования перспектив развития техники орошения в России: Информационно-аналитическое издание. - М: Коломна.: ИП Лавренов А.В., 2020. - 128 с.
3. Алдошкин А.А. Малые оросительные комплексы и перспектива их использования / А. А. Алдошкин, А. Г. Пономарев // Природообустройство. -2010. -№ 5. - С.9-14.
4. Баймуканов М. Система спринклерного орошения на базе полиэтиленовых трубопроводов с быстроразъемными соединениями / М. Баймуканов // Полимерные трубы. -2016. -№ 1 (51). - С.52-55.
5. Рыжко Н.Ф. Совершенствование технических средств и технологии орошения в Поволжье: монография / Н.Ф. Рыжко. - Саратов: Саратовский источник, 2007. - 110 с.
6. Надежкина Г.П. Совершенствование устройств приповерхностного полива дождевальной машины «Фрегат»: диссертация кандидата технических наук: 06.01.02 / Надежкина Галина Петровна; - Саратов, 2014. - 167 с.
7. Слюсаренко В.В. Сохранение плодородия сельскохозяйственных почв за счет снижение негативного воздействия дождя дождевальных машин / В.В. Слюсаренко, А.В.
Русинов, А.П. Акпасов // Инновации природообустройства и защиты окружающей среды. - Саратов, 2019. - С.588-594.
References
1. Ivanova G.F. Assessment of the current state of agroclimatic resources of the Saratov region / G. F. Ivanova, N. G. Levitskaya, I. A. Orlova // Bulletin of the Saratov University. New ser. Ser. Earth Sciences. 2013. - T. 13, no. 2. - P.10-13.
2. Analytical studies of the prospects for the development of irrigation technology in Russia: Information and analytical publication. - M: Kolomna .: IP Lavrenov A.V., 2020 .-- 128 p.
3. Aldoshkin A.A. Small irrigation complexes and the prospect of their use / A. A. Aldoshkin, A. G. Ponomarev // Prirodoobustroystvo. -2010. -№ 5. - С.9-14.
4. Baimukanov M. Sprinkler irrigation system based on polyethylene pipelines with quick-detachable connections / M. Baimukanov // Polymer pipes. -2016. -№ 1 (51). - S. 52-55.
5. Ryzhko N.F. Improvement of technical means and technology of irrigation in the Volga region: monograph / N.F. Ryzhko. - Saratov: Saratov source, 2007 .-- 110 p.
6. Nadezhkina G. P. Improvement of devices for near-surface irrigation of the sprinkler "Fregat": dissertation of the candidate of technical sciences: 06.01.02 / Nadezhkina Galina Petrovna; - Saratov, 2014 .-- 167 p.
7. Slyusarenko V.V. Preservation of the fertility of agricultural soils by reducing the negative impact of the rain of sprinkling machines / V.V. Slyusarenko, A.V. Rusinov, A.P. Akpasov // Innovations in environmental engineering and environmental protection. - Saratov, 2019 .-- pp. 588-594.
