CC BY
49
***** зтксжт ***** № 2 (22) 2011
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.548
ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА НА КАЧЕСТВО
ПОЛИВА МАЛОГАБАРИТНЫМИ ДОЖДЕВАЛЬНЫМИ МАШИНАМИ ФРОНТАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
О.В. Козинская, аспирант
ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Установлено, что скорость ветра до 3 м/с не оказывает негативного влияния на качество полива ДМ «Мини Кубань-ФШ» и «Кубань-ЛШ». Ветровая нагрузка в диапазон скоростей от 3,1...6,0 м/с за счет деформирующего влияния на дождевое облако снижает качество полива, однако оно остается в пределах допустимого по агротехническим и экологическим требованиям. При более высоких скоростях ветра, от 6,1 до 9 м/с, проведение полива возможно только при встречном или попутном движению машины направлении его. При всех других направлениях ветра как и скоростях более 9 м/с качество полдива снижается до недопустимого поэтому использовать ДМ для полива не рекомендуется.
Ключевые слова: скорость ветра, качество дождя,
коэффициент эффективного полива, слой дождя, дождевое облако.
Устойчивое развитие сельского хозяйства в экстремальных климатических условиях на территории Волгоградской области невозможно без проведения оросительной мелиорации. Юго-восточные районы области располагаются в зоне полупустынь и характеризуются частой повторяемостью ветров со скоростью до 6 м/с и более, которые нарушают симметричность дождевого облака и снижают качество полива. Орошение сельскохозяйственных культур в дни со скоростью ветра более 6 м/с приводит к ухудшению качества полива и нерациональному расходованию поливной воды [5]. Ветровой поток сносит дождевую струю, увеличивая кинетическую энергию дождевых капель и их размеры. Под действием ветра участки увлажнения почвы становятся «разорванными», то есть дождевое облако относится в подветренную сторону и не накрывает горизонтальную проекцию, вызывая тем самым формирование поверхностного стока и смыв почвы в местах сверхнормативного её увлажнения. Исследованиями установлено, что при скорости ветра более 5 м/с отклонения поливной нормы от заданной (в сторону уменьшения) составляют в среднем 15%, достигая иногда 33 % [3]. Поэтому орошение в дни со скоростью ветра более 5 м/с зачастую не проводится совсем и отрицательно сказывается на водообеспечении растений и их урожайности.
Изучение влияния ветрового режима на полив дождеванием рекомендуется проводить по показателям скорости его на высоте 0,4-3,5 м. Мониторинг ветрового режима гидрометеорологическими станциями ведется на высоте 10-15 м над поверхностью земли [2, 4].
Существующие нормативные положения устанавливают необходимость непрерывного отсчета показателей приборов для измерения скорости и направления ветра, а также влажности воздуха в период опыта через каждые 5-10 минут.
Наши исследования были направлены на определение техникоэксплуатационных показателей характеристики новых дождевальных машин, согласование элементов техники полива с расчетными поливными нормами и обоснование возможности выдачи их без образования поверхностного стока.
Одна из задач наших исследований сводилась к оценке влияния скорости и направления ветра по отношению к движущейся ДМ на качество полива по 8 вариантам. В 4-х из них изучалось влияние на качество полива скорости ветра таких градаций: до 3,0 м/с, 3,1...6,0 м/с, 6,1...9 м/с, 9,1... 12,0 м/с. Влияние направления ветра на качество распределения слоя осадков включало две градации скоростей: 6,1...9 м/с и 9,1... 12 м/с при встречном или попутном движению ДМ направлении и под углом 20.. .70 или 110... 160° к расположению фермы ДМ. Решение поставленных задач осуществлялось в соответствии с методикой испытания дождевальной техники РД 10.11.1-89 при лабораторно-полевых испытаниях. Скорость и направление ветра, относительную влажность, температуру воздуха измеряли на опытном поле с помощью анемометра, термометра и психрометра.
Полигон поливной техники расположен в ОПХ «Орошаемое» Всероссийского НИИ орошаемого земледелия. Почвы опытного участка светло-каштановые слабо-солонцеватые малогумусированные. В качестве объекта исследований были определены электрифицированные дождевальные машины (ДМ) фронтального действия «Мини Кубань-ФШ» и «Кубань-ЛШ» предназначенные для полива
сельскохозяйственных культур, в том числе высокостебельных, на различных типах почв. Допустимый уклон до 0,02...0,08, клиренс по нижнему поясу фермы 2,7 м. Сезонная площадь полива ДМ «Мини Кубань-ФШ» 24 га, расход воды - 20 л/с, рабочее давление 0,35 МПа, ширина захвата 184 м. Расход воды ДМ «Кубань-ЛШ» - 30 л/с, рабочее давление на гидранте 0,28 МПа, ширина захвата 304 м, сезонная площадь полива 30 га.
Экспериментальная оценка влияния ветра разных направлений и скорости показала, что сравнительно хорошее распределение слоя выпавших осадков по длине трубопровода наблюдалось при скорости ветра до 3 м/с любого направления. Коэффициент эффективного полива при этом изменялся в пределах 0,75.. .0,86 (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние скорости и направления ветра на показатели качества полива ДМ «Мини Кубань-ФШ»
Скорость ветра, м/с Слой осадков, мм Коэффициент полива
эффективного недо статочного избыточного
Вдоль крыла ДМ
до 3,0 45,2 0,75 0,13 0,12
3,1...6,0 45,2 0,72 0,13 0,15
6,1...9,0 45,2 0,64 0,20 0,16
9,1...12,0 45,2 0,62 0,22 0,16
По направлению движения ДМ
до 3,0 48,2 0,86 0,05 0,09
3,1...6,0 48,2 0,75 0,13 0,12
6,1...9,0 48,2 0,70 0,15 0,15
9,1...12,0 48,2 0,67 0,21 0,12
Под углом к ферме ДМ 20... 70 или 110... 160°
до 3,0 44,2 0,83 0,10 0,07
3,1...6,0 44,2 0,74 0,13 0,13
6,1...9,0 44,2 0,68 0,19 0,13
9,1...12,0 44,2 0,65 0,20 0,15
При скорости ветра в пределах 6,1... 9 м/с коэффициент эффективного полива оставался в пределах нормативного К,ф >0,7 только в вариантах, где направление его совпадало с движением дождевальной машины. При направлении ветра под углом или вдоль крыла ДМ значение коэффициента эффективного полива снижалось до 0,64.. .0,68. Еще более низкие показатели качества полива получены при средней скорости ветра в пределах 10... 12 м/с. Коэффициент эффективного полива снизился до 0,62, а недостаточного - увеличился до 0,22.
Аналогичные данные по влиянию ветра на качество полива получены и при использовании ДМ «Кубань-ЛШ» (таблица 2, рисунок 1).
0,55 0,65 0,75 0,35 0,95
Коэффициент эффективного поливи
Рисунок 1 - Зависимость коэффициента эффективного полива ДМ «Кубань-ЛШ» от скорости ветра
Согласно приведенным на рисунке 1 экспериментальным данным, скорость ветра до 3,0 м/с не оказывает негативного влияния на качество полива. При скорости ветра от 3,1 до 6,0 м/с вариабельность распределения дождя на горизонтальную проекцию дождевого облака повышается, вследствие чего коэффициент эффективного полива снижается, но остается выше показателя агротехнических требований. При более высокой скорости ветра, 6,1...9,0 м/с, полив ДМ «Кубань-ЛТТТ» и «Мини Кубань-ФШ» можно проводить расчетной поливной нормой только при совпадении направления ветра и движения ДМ. Во всех других случаях для предотвращения стока воды и ирригационной эрозии почвы ее следует уменьшать на 20...25 % от расчетной. При скорости ветра более 9,0 м/с добиться равномерного распределения слоя воды на поливаемой площади, отвечающего агротехническим требованиям, невозможно.
Таблица 2 - Влияние скорости ветра на равномерность распределения фактической поливной нормы ДМ «Кубань - ЛТП»
Показатели Поливные нормы, мм
20 40 60
1 2 3 Среднее 1 2 3 Среднее 1 2 3 Среднее
Скорость ветра до 3,0 м/с
Фактическая поливная норма, мм 21 19 20 20 40 39 39 39 56 58 58 57
Отклонение, мм +1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 -4 -2 -2 -3
% +5 -5 0 0 0 -2 -2 -2 -6 -3 -3 -5
Скорость ветра до 6,0 м/с
Фактическая поливная норма, мм 17 18 21 18 36 39 38 37 61 58 45 55
Отклонение, мм -3 -2 +1 -2 -4 -1 -2 -3 +1 -2 -20 -7
% -15 -10 +5 -10 -10 -2 -5 -7 +2 -3 -25 -8
Скорость ветра до 9,0 м/с
Фактическая поливная норма, мм 13 15 18 15 34 28 30 31 47 53 58 53
Отклонение, мм -7 -5 -2 -5 -6 -12 -10 -9 -13 -7 -2 -7
% -35 -25 -10 -25 -15 -30 -25 -23 -22 -12 -3 -12
Анализируя данные таблицы 2, качество полива ДМ «Кубань-ЛТТТ» различными поливными нормами при скорости ветра до 3 м/с отклонение от выдачи фактической поливной нормы находится в допустимых пределах, не более 5 %, тогда как при увеличении скорости ветра до 9м/с потери оросительной воды доходят до 25 % от поливной нормы.
Можно сделать вывод, что скорость ветра до 3 м/с не оказывает негативного влияния на качество полива ДМ «Мини Кубань-ФШ» и «Кубань-ЛШ». Ветровая нагрузка в диапазоне скоростей от 3,1..6,0 м/с за счет деформирующего влияния на дождевое облако снижает качество полива этими высококлиренсными ДМ. Однако оно остается в пределах допустимого по агротехническим и экологическим требованиям. При более высоких скоростях ветра, от 6,1 до 9 м/с, проведение полива возможно только при встречном или попутном движению машины направлении его. При всех других направлениях ветра как и скоростях более 9 м/с качество полива снижается до недопустимого, поэтому использовать ДМ для полива не рекомендуется.
Библиографический список
1. Данильченко, Н.В. Влияние ветра на производительность дождевальной техники [Текст]/Н.В. Данильченко/ЯПирокозахватная поливная техника и оптимизация ее параметров. М., 1984.-С. 35-42.
2. Кружилин, И.П. Улучшение качества полива машиной «Фрегат» в Волгоградском Заволжье [Текст]/И.П. Кружилин, П.И. Кузнецов// Гидротехника и мелиорация. - 1976. - №12. -С. 29-35.
3. Кузнецов, П.И. Исследование параметров структуры дождя и качества полива машин кругового действия в Волгоградском Заволжье [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук. 06.01.02/НИМИ. - Новочеркасск, 1983.-20 с.
4. Лебедев. Б.М. Дождевальные машины [Текст]/Б.М. Лебедев. - М: Машиностроение, 1977.-244 с.
5. Рачинский, А.А. Потери воды в воздухе при поливе дождеванием [Текст]/А.А. Рачинский, ВК. Сверюгин// Гидротехника и мелиорация. - 1984. - №11 - С. 42-45.
E-mail: gidro-vgsha@mail.ru
