CC BY
159
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631:634.75
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ КАПЕЛЬНОГО И ВНУТРИПОЧВЕННОГО ОРОШЕНИЯ
А.С. Овчинников, член-корреспондент РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В.С. Бочарников, кандидат технических наук М.П. Мещеряков, кандидат технических наук
Волгоградский государственный аграрный университет
В статье приведена новая конструкция оросительной системы капельного и внутрипоч-венного орошения, обеспечивающая экономию оросительной воды, снижение производственных затрат и эффективное проведение поливов овощных культур.
Ключевые слова: капельное, внутрипочвенное орошение, система, увлажнитель.
В современных условиях для повышения эффективности работы системы орошения необходимо постоянное совершенствование технических средств и методов полива возделываемых культур, направленное на получение высоких стабильных урожаев при экономии оросительной воды [3, 4].
Повышение эффективности использования орошаемых земель требует внедрения индустриальных технологий и технических средств полива, планирование выращивания урожая сельскохозяйственных культур [6, 7].
С целью повышения качества полива сельскохозяйственных культур за счет равномерной раздачи поливных норм по длине трубопровода, обеспечиваемой путем компенсации потерь напора в полости трубопровода, нами разработана новая оросительная система.
Производственные испытания системы внутрипочвенного и капельного орошения для условий аллювиальных слоистых легких суглинков Волго-Ахтубинской поймы обеспечили получение 61,9-67,2 т/га плодов сладкого перца при экономии оросительной воды и снижении трудовых затрат [1, 2, 5].
Оросительная система (рисунок 1) включает водоисточник 1, насосную станцию 2 с запорной арматурой 3 и 4 и манометром 5, магистральный трубопровод 6, последовательно установленные распределительные трубопроводы 7 и 8 внутрипочвенного орошения (I) и капельного орошения (II), параллельно установленные по длине распределительных трубопроводов 7 и 8 оросительные трубопроводы 9.
Перпендикулярно оросительным трубопроводам 9 внутрипочвенно и поверхностно с заданным шагом размещены увлажнители 10 в виде полиэтиленовых труб с перфорациями 11 внутрипочвенного орошения и гибкие поливные трубопроводы 12 с капельными водовыпусками капельного орошения.
В магистральном трубопроводе 6 капельного орошения смонтированы гидроциклон 13, песчано-гравийный фильтр 14, сетчатый фильтр 15, вентиль 16 и манометр 17.
Напорный резервуар 18 с магистральным трубопроводом 6 соединен посредством запорной арматурой 3, а с распределительным трубопроводом 7 внутрипочвен-ного орошения - посредством вентиля 19.
В каждом переходнике 20 между распределительным трубопроводом 7 (8) и оросительном трубопроводе 9 последовательно смонтированы запорная арматура 21, фильтр тонкой очистки 22, счетчик 23 расхода очищенной поливной воды и напорно-регулирующее устройство 24, а также манометр 25.
Напорный резервуар 18 снабжен гидропневмоаккумулятором 26, который поддерживает рабочее давление воды в резервуаре 18.
Гидропневмоаккумулятор 26 электрически связан с насосной станцией 2 и поддерживает требуемый объем воды в напорном резервуаре 18 и рабочее давление в распределительном трубопроводе 7.
Под каждым увлажнителем 10 (рисунок 1-3) размещен водонепроницаемый экран 27. Экран 27 шириной В выполнен из полиэтиленовой пленки толщиной 1,21,6 мм и шириной до 400 мм. Экран 27 уложен на дне канавы на глубине до 0,6 м от дневной поверхности. Над трубой увлажнителя 10 установлен выравниватель 28 потока воды в виде полиэтиленовой пленки той же толщины, но армированной газонаполненным пластиком 29. Толщина слоя пластика 29 - 30.. .50 мм. Внутренний диаметр трубы увлажнителя 10 равен 35 мм, а внешний диаметр 40 мм. Шаг t между перфорациями 11 равен 150 мм. Увлажнители 10 и гибкие поливные трубопроводы 12 внутрипочвенного орошения и капельного орошения размещены вдоль горизонталей рельефа 30 рельефа местности прямолинейно вдоль полевой дороги при ведении механизированных технологических операции или по эквидистантным линиям в фермерских хозяйствах.
Увлажнители 10 на участке внутрипочвенного орошения заканчиваются колодцами для осуществления промывки 31. Концы гибких поливных трубопроводов 12 закрыты водовыпусками.
Оросительная система функционирует следующим образом.
Опытно-производственный участок площадью 1 га был поделен на две части: на одной части исследовалась система внутрипочвенного орошения (ВПО) (блок-система «I»), а на второй - капельное орошение (КО) (блок-система «II»).
№ 2(26), 2012
Всего на опытно-экспериментальном участке внутрипочвенного орошения рассматривались две блок-системы («I» и «II») с тремя вариантами поддержания влажности почвы на уровне не ниже 70 % НВ; 80 % НВ; 90 % НВ в сторону уклона опытного участка.
Расстояние между увлажнителями 10 на каждом оросительном трубопроводе составило 1,5 м и было одинаковым на каждом варианте опыта. Межвариантное расстояние, разделенное горизонталями 30, составило 4 м, что полностью исключает влияние крайних увлажнителей 10 на соседние. Вода для полива в исследуемых системах подается из водоисточника 1 артезианской скважины с помощью погружного насосного агрегата марки 1ЭЦВП6-10-50 производительностью 10 м3/час и напором 50 м с электродвигателем типа 7ПЭДВ-2,8 мощностью 2,8 кВт.
На основании ранее изученных объектов орошения нами принят к исследованию следующий тип конструкции ВПО (рисунок 2 и 3).
Как показано на рис. 2, увлажнители 10 выполнены из полиэтиленовых труб с внешним диаметром 40 мм. Этот материал увеличивает их прочность, долговечность и устойчивость к воздействию воды. Глубина закладки увлажнителей 10 составляет
0,50...0,52 м от дневной поверхности, это позволяет избежать повреждения их при основной обработке почвы существующими почвообрабатывающими орудиями при сельскохозяйственных работах. Длина увлажнителей 10 оросительной сети составила 100 м. Наружный диаметр трубы равен 40 мм, а его внутренний - 36 мм.
Диаметр перфорации 11 равен 1,5 мм. Расположение отверстий в боковой стенке выполнено в шахматном порядке с шагом 150 мм. Общая площадь перфорации 11 составляет 0,0124 м на 1 погонный метр увлажнителя.
В блок - системе «I» (рисунок 2 и 3) каждый из увлажнителей 10 имеет проти-вофильтрационный экран 27 из полиэтиленовой пленки. Снизу трубы они уложены в виде лотка, при этом ширина пленки составляла 0,4 м. Применение противофильтраци-онных экранов 27 способствует аккумулированию влаги в активном слое почвы, увеличивает влажность в зоне насыщения, уменьшает потери на фильтрацию. Сверху увлажнителей 10 также выполнены экраны и горизонтальный пластик 28 из полиэтиленовой пленки шириной 0,25 м с выравнивателем потока воды 28. Экран огибает увлажнитель 10, его края совмещаются с нижним противофильтрационным экраном 27. Через образовавшуюся щель оросительная вода равномерно поступает в почву. Описанные экраны способствуют предотвращению заиления и равномерному распределению воды по всей длине увлажнителя 10. После чего производилась обратная засыпка траншеи.
№ 2(26), 2012
А-А
Б-Б
ю
Рисунок 2 Рисунок 3
При работающей насосной станции 2 оросительная вода из водоисточника 1 при открытом вентиле 3 поступает в напорный резервуар 18. Вентиль 19 на распределительном трубопроводе 7 закрыт. Далее гидропневмоаккумулятор 26 приводят в рабочее состояние.
В воздушном колпаке создают давление воздуха, позволяющее выдерживать рабочее давление воды в напорном резервуаре 18 в пределах 0,02 МПа при полностью заполненном и при опорожнении резервуара 18 до 90 %. Гидропневмоаккумулятор 26 электрически соединен с насосной станцией 2, и при опорожнении емкости 18 до 90 % синхронно открываются вентиль 3 и включается в работу насосная станция 2. При открытии вентиля 19 вода заполняет полость распределительного трубопровода 7, при открытии запорной арматуры 21 на переходниках 20 вода поступает в увлажнители 10. В колодцах 31 открывают водовыпуски на концах увлажнителей 10. Сор, взвеси, шлам из увлажнителей 10, трубопроводов 7, и переходников 20, запорной арматуры 21, фильтра 22, счетчика 23 и устройства 24 сливается в колодцы 31. Далее водовыпуски на концах увлажнителей 10 закрывают.
После высадки рассады сладкого перца в открытый грунт включают в работу увлажнители 10. При поступлении оросительной воды в полость каждого увлажнителя 10 она через перфорации 11 поступает в слой газонаполненного пластика выравнивателя 28 потока воды под пленкой на полиэтиленовой трубе. Вода заполняет поры газонаполненного пластика выравнивателя 28 и равномерно между перфорациями 11 за счет гравитационной силы опускается на водопроницаемый экран 27. Прослойкой газонаполненного пластика вода с экрана 27 выводится на полосу шириной В (см. рисунок 2). За счет капилляров в пахотном слое вода пронизывает корнеобитаемый горизонт снизу вверх, доставляя воду или к семенам овощных культур или к рассаде. Для полива в период вегетации овощных культур на участке I внутрипочвенного орошения достаточно отслеживать показания счетчика 23 расхода очищенной поливной воды и при необходимости запорной арматурой 21 вносить соответствующие коррективы. В то же время на участке II проводят раскладку гибких поливных трубопроводов 12 от оросительных
№ 2(26) 2012
трубопроводов 9. Концы трубопроводов 12 фиксируют цанговыми захватами на ниппелях оросительного трубопровода 9.
Оросительная вода из насосной станции 2 через запорную арматуру поступает в гидроциклон 13. Им удаляются из воды взвеси и сор. После первой ступени очистки вода направляется в магистральный трубопровод 6 и поступает в полость песчаногравийного фильтра 14. Из воды удаляются сор с частицами до 0,5 м. При открытом вентиле 16 вода поступает в третью ступень очистки - в сетчатый фильтр 15. После очистки оросительной воды в ней остаются взвеси размером менее 200 мкм. Из распределительного трубопровода 8 поток воды по переходникам 20 направляется в оросительные трубопроводы 9 и, соответственно, в гибкие поливные трубопроводы 12. Равномерно поступая из водовыпусков трубопроводов 12, оросительная вода увлажняет верхний слой почвы, и производят высадку рассады в открытый грунт. Увлажнители 10 и гибкие поливные трубопроводы 12, работая в разное время суток, исключают пиковые нагрузки на насосную станцию 2. Размещение овощных культур по группам увлажнения 70 % НВ, 80 % НВ, 90 % НВ сокращает непроизводительные затраты воды.
В условиях Нижнего Поволжья, как правило, ранней весной, конец марта - апрель - начало мая, климат характеризуется неустойчивой погодой: резкими перепадами температуры воздуха и ветрами. Скорость ветров достигает 25-30 м/с. В это время очень трудно распределить (уложить) гибкие поливные трубопроводы 12 на орошаемом массиве. Присыпка трубопроводов 12 и их фиксация скобами из-за большой парусности не дает желаемого результата. Агротехнические сроки высадки рассады овощей нарушаются. Это приводит к потере урожая.
Для получения наибольшей урожайности овощных культур орошаемый участок разделен на две части: ранние холодостойкие овощные культуры размещаются в системе внутрипочвенного орошения для высадки и посева в сроки апрель - май. При снижении скорости ветров менее 5 м/с производят раскладку гибких поливных трубопроводов 12 для капельного орошения теплолюбивых овощных культур. Таким образом, описанная оросительная система позволяет проводить весь цикл механизированных операций в заданные агротехнические сроки и получать гарантированный урожай сельскохозяйственных культур.
Библиографический список
1. Овчинников, А.С. Конструктивные особенности систем капельного и внутрипочвен-ного орошения [Текст] / А.С. Овчинников, М.П. Мещеряков, В.С. Бочарников // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2007. - № 1 (5). - С. 54-56.
2. Овчинников, А.С. Эффективность применения и конструкции систем внутрипочвен-ного и капельного орошения при возделывании сладкого перца [Текст] / А.С. Овчинников, М.П. Мещеряков // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2007. -№ 5. - С. 74-78.
3. Овчинников, А.С. Изучение формирования контуров увлажнения при внутрипочвен-ном орошении в пленочных теплицах в зависимости от конструктивных особенностей трубчатых увлажнителей и величины пьезометрического напора [Текст] /А.С. Овчинников, В.С. Бочарников // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2008. - №1. -
С. 43-44.
4. Овчинников, А.С. Капельное орошение огурца в открытом грунте [Текст] / А.С. Овчинников, М.А. Акулинина // Плодородие. - 2008. - № 6. - С. 35-36.
5. Овчинников, А.С. Ресурсосберегающие способы и режим полива сладкого перца / А.С. Овчинников, М.П. Мещеряков // Картофель и овощи. - 2008. - № 6. - С. 27-28.
6. Овчинников, А.С. Зона увлажнения почвы как фактор управления ростом корневой системы томатов при капельном орошении / А.С. Овчинников, И.И. Азарьева // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2009. - № 4 (16). - С. 43-47.
7. Урожайность сладкого перца при капельном орошении [Текст]/ А.С. Овчинников, О.В. Бочарникова, Т.В. Пантюшина, Е.В. Шенцева // Мелиорация и водное хозяйство. - 2007. -№ 2. - С. 45-49.
E-mail: vgsha@ vgsha.ru
