CC BY
86
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.67
СИСТЕМЫ КАПЕЛЬНОГО И ВНУТРИПОЧВЕННОГО ОРОШЕНИЯ ДЛЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ И ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ
С.Я. Семененко, доктор сельскохозяйственных наук В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор С.С. Марченко, кандидат технических наук
Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий
Разработана технология капельного и внутрипочвенного орошения для плодово-ягодных и лесных насаждений, включающая систему капельного и внутрипочвенного орошения с установкой для электроактивации воды, обеспечивающая повышение урожайности, качества плодов, значительное снижение водопотребления и трудоёмкости работ.
Ключевые слова: система капельного орошения, генератор, электроактиватор, гидроподкормщик, приствольные круги, инъекторы-дозаторы, капельницы, ано-лит, католит.
Технология капельного орошения осуществляется разработанной нами системой капельного орошения с устройством для повышения биологической активации воды
[1, 2, 3].
Система капельного орошения для плодово-ягодных и лесных питомников включает водоисточник 1, сопряжённое с водоисточником водозаборное сооружение 2, за которым предусмотрены сороудерживающая решётка 3 и рыбозащитное сооружение 4. Водозаборное сооружение 2 сопряжено с аванкамерой-отстойником 5. Для забора воды из аванкамеры 5 использована насосная станция 6, гидравлически соединённая с водонапорной башней-отстойником 7. В системе капельного орошения для повышения биологической активности оросительной воды смонтирован модуль электроактивации, состоящий из генератора 8 постоянного тока (или выпрямителя при использовании стационарной электросети), к генератору 8 подключён переключатель 9 потенциалов и электроактиватор 10. К напорной линии электроактиватора 10 через затвор 11 подключён гидроподкормщик 12 [2], который имеет выходной трубопровод с затвором 13. Для регулировки расхода и напора в системе капельного орошения предусмотрен затвор 14, контроль напора в системе выполняется манометром 15 (рис. 1).
% 2 9
Рисунок 1 - Система капельного орошения
Напорный трубопровод 16 магистральной сети гидравлически соединён с распределительным трубопроводом 17 и поливными трубопроводами 18. В приствольных кругах деревьев установлены инъекторы-дозаторы-капельницы 19. Напорные магистральные трубопроводы 20 выполнены из пластических материалов стойких к электрохимической коррозии.
Проточный электроактиватор 10 включает подводящий трубопровод 21, выполненный из диэлектрического материала стойкого к электрохимической коррозии. Подводящий трубопровод 21 соединён резьбой с наружным цилиндрическим электродом 22, выполненным из нержавеющей стали стойкой к электрохимической коррозии. Во внутренней полости наружного электрода установлен с возможностью монтажа-демонтажа внутренний электрод 23, отделённый от наружного электрода полупроницаемой обечайкой 24 из микропористой пластмассы. На входной части внутренний электрод имеет направляющий аппарат 25, лопасти которого размещены по винтовой линии
левосторонней направленности. В резьбовой части подводящего трубопровода 21 зафиксирована контактная шайба 26, обеспечивающая электрический контакт с внутренним электродом 23 через направляющий аппарат 25. Наружный электрод 22 изолирован от контактной шайбы 26 диэлектрической прокладкой 27. Подвод электрического потенциала к внутреннему электроду 23 выполнен через клемму 28, а к наружному электроду через клемму 29. Выходная часть наружного электрода 10 соединена с помощью резьбы с отводящим трубопроводом 30.
Внутренний электрод 23 состоит из центрального стержня 31 с закреплёнными к нему лопастями 32.
Инъектор-дозатор-капельница 19 включает присоединительный наконечник 33, внутри которого зафиксирована калиброванная шайба 34, рассчитанная на заданный расход.
Внутренняя полость инъектора-дозатора-капельницы имеет водовыпускные отверстия 35 по горизонтам промачивания. Наружные кромки водовыпускных отверстий перекрыты тарельчатыми дефлекторами 36.
Система работает следующим образом.
Оросительная вода из водоисточника 1 самотёком через водозаборное сооружение 2 поступает в аванкамеру 5, при этом сороудерживающая решётка 3 отделяет от воды примеси, а рыбозащитное сооружение 4 - мальков и малых рыб.
В аванкамере 5 вода отстаивается и на дно осаждаются мелкие примеси. Насосы насосной станции 6 по напорному трубопроводу 20 подают воду в водонапорную башню-отстойник 7. Высота водонапорной башни-отстойника 7 должна обеспечивать необходимый напор в напорном трубопроводе 16, обеспечивающий подачу оросительной воды с заданным расходом в инъекторы-дозаторы-капельницы 19. Вода в водонапорной башне 7 отстаивается и очищается от всех механических примесей. Из водонапорной башни 7 вода поступает в электроактиватор 10, в котором получает необходимый заряд, обеспечиваемый генератором (или выпрямителем) 8. Электроактивированная вода по напорному трубопроводу 16, распределительному трубопроводу 17 и поливным трубопроводам 18 подаётся к инъекторам-дозаторам-капельницам 19. При необходимости подачи к орошаемым культурам удобрений вместе с поливной водой в оросительную сеть включается гидроподкормщик 12. Регулировка необходимого количества удобрений обеспечивается дозаторами 11, 13. Расход оросительной воды, подаваемой в поливные трубопроводы 18, производится затвором 14, а необходимое давление контролируется манометром 15.
Повышение биологической активности оросительной воды обеспечивается като-литом, водой, имеющей отрицательный потенциал.
Для получения католита отрицательный потенциал от генератора (или выпрямителя) 8 подводится к клемме 28, а положительный потенциал - к клемме 29. При движении потока воды по внутренней полости электрода 10 на входной части поток от воздействия лопастей направляющего аппарата 25 поток приобретает левостороннее вращательное движение, при этом вода приобретает отрицательный заряд, а проходя между лопастями 32, поток данный заряд увеличивает. В результате взаимодействия потока с отрицательным заряжённым электродом 23 образуется католит (отрицательно заряженный поток воды). Величина заряда католита может достигать величины окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) до - 960 мВ, а величина водородного показателя рН = 11,0.
При необходимости уничтожения болезнетворных микробов и вредителей в оросительную сеть подаётся анолит (вода с положительным ОВП). Для подачи анолита
к клемме 28 подводится положительный потенциал от генератора (выпрямителя) 8, а к клемме 29 - отрицательный потенциал.
При этом поток воды, получивший вращательное движение от направляющего аппарата 25 и прошедший между лопастями 32 приобретает положительный ОВП, величина которого может достигать до + 1100 мВ, а рН = 2,7.
Электроактивированная вода с заданным ОВП подаётся к инъекторам-дозаторам-капельницам, в которых калиброванные шайбы 34, имеющие отверстия, рассчитанные на пропуск заданного расхода, обеспечивают пропуск активированной воды во внутреннюю полость, где вода через отверстия 35 послойно в несколько уровней поступает в почву. При этом во избежание размыва почвы перед выходными отверстиями предусмотрены тарельчатые дефлекторы 36.
Внутрипочвенный способ орошения является сравнительно новым способом полива сельскохозяйственных культур с использованием природных и сточных вод [2].
При данном способе оросительная вода подается непосредственно в корнеобита-емый слой почвы по трубчатым или кротовым увлажнителям и за счет воздействия на нее всасывающей силы происходит увлажнение вышерасположенных слоев почвы. Величина перемещения капиллярной каймы зависит от размеров почвенных пор, крупности почвенных частиц температуры почвы, концентрации растворимых солей и т.д. [2].
Рисунок 2 - Система внутрипочвенного орошения плодово-ягодных культур
Система внутрипочвенного орошения плодово-ягодных и лесных культур (рис. 2) включает водоисточник 1, береговое сопряжение 2 водоисточника, сороудер-живающую решетку 3, рыбозащитное сооружение 4, аванкамеру-отстойник 5, насосную станцию 6, водовод 7, водонапорную башню-отстойник 8, которая через запорную арматуру 9, 10 может быть соединена с модулем активации 11 оросительной воды. Модуль активации включает переключатель потенциалов 12 и проточный электроактиватор 13. Запорно-регулирующая арматура 14 служит для подключения гидроподкорм-щика 15. Для контроля давления в напорной сети служит манометр 16. Для контроля и регулировки расхода служит узел 17, который гидравлически соединён с распределительным трубопроводом 18 и поливными трубопроводами 19, от которых выполнены отводки 20 к приствольным кругам 21 деревьев. В зоне приствольного круга 21 установлены регуляторы расхода 22, управление которых выполнено с поверхности почвы с помощью поворотной рукояти 23 со стрелой показателем. Регулятор расхода 22 со-
единён с очаговым увлажнителем 24, выполненным в виде грабельной решётки из труб с перфорацией, выполненных из полимерного материала стойкого к коррозии.
Система внутрипочвенного орошения плодово-ягодных и лесных культур работает следующим образом. Из водоисточника 1 через береговое сопряжение 2 вода самотёком поступает в аванкамеру 5, при этом сороудерживающая решётка 3 задерживает плавающий мусор и крупные примеси, а рыбозащитное сооружение 4 - плавающую икру и молодь рыбы.
В аванкамере 5 на дно оседают все оставшиеся примеси. Насосы насосной станции 6 забирают воду из аванкамеры 5 и подают её по напорному трубопроводу 7 в водонапорную башню-отстойник 8. В водонапорной башне-отстойнике 8 вода окончательно очищается от всех взвесей и может использоваться в системе внутрипочвенного орошения.
Отстоянная вода из водонапорной башни-отстойника 8 в случае необходимости повышения биологической активности воды пропускается через проточный электроактиватор 13, при этом открывается задвижка 10 и закрывается задвижка 9.
Повышение биологической активности воды обеспечивается дополнительно введением в оросительную воду питательного раствора удобрений из гидроподкорм-щика 15. Для этого открываются задвижки 14 на входе и на выходе. Поток активированной воды при этом насыщается питательным раствором и подаётся в распределительный трубопровод 18, а затем по поливным трубопроводам 19 через отводки 20 регулятор расхода 22 к очаговым увлажнителям 24.
Давление в магистральном трубопроводе контролируется манометром 16.
Режим работы системы внутрипочвенного орошения плодово-ягодных и лесных культур и модулем активации оросительной воды выбирается в зависимости от возделываемой культуры и типа почвы. При этом соблюдается следующая последовательность - после проведения посадки производится полив анолитом с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) +500 ... +700 мВ и водородным показателем рН - 3,0 ... 5,0 ед. рН. Весь период вегетации производится полив католитом с ОВП -600 ... -800 мВ и водородным показателем рН - 7,5 ... 11,0 ед. рН. Полив анолитом проводится во время вегетации только в случае появления болезнетворных микробов и вредителей.
Библиографический список
1. Беспалова, О.Н. Исследование влияния обработки семян арбузов электроактивированной водой на физико-механические и биологические свойства [Текст] / О.Н. Беспалова, В.Г. Абезин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - № 4 (27). - С. 215-221.
2. Механизация плодоводства и виноградарства [Текст]: учебное пособие / А.С. Овчинников, А.Н. Цепляев, В.Г. Абезин, М.И. Шапров. - Волгоград: ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА ИПК «Нива», 2010. - 240 с.
3. Удобрительное орошение : теория, технология, технические средства [Текст] : монография / В.В. Карпунин, В.И. Филин, А.П. Сапунков, В.Г. Абезин; Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий. - Волгоград, 2003. - 443 с. : 73 ил. - Библиог. 155 назв.
4. Экологическая оптимизация полива дождеванием кормовых культур аридной зоны [Текст]: монография / С.Я. Семененко и др. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2012. - 208 с.
E-mail: [email protected]
