12.5. Автоматизация капельного орошения

В последние годы в отечественной и зарубежной практике начали применять новые способы локального орошения, в том числе капельное и подпочвенное (внутрипочвенное).

Локальное орошение отличается от орошения дождеванием или затоплением, при котором увлажняется вся поверхность почвы.

Этот метод имеет многочисленные преимущества: рациональное управление оросительной сетью, защита структуры почвы, независимость орошения от других приемов обработки почвы (работа на участке может осуществляться и во время полива), защита растений (так как листва не смачивается, то уменьшается вероятность возникновения всевозможных болезней).

Системы капельного и подпочвенного увлажнения с точки зрения автоматизации являются аналогами стационарных дождевальных систем.

Однако технология управления ими проще в связи с тем, что такие системы могут осуществлять полив непрерывно на протяжении всего вегетационного периода. Это дает возможность уменьшить число запорно-регулирующей арматуры на сети, упростить схемы регулирования водоподачи, удешевить систему и повысить надежность ее работы.

Применяется капельный способ преимущественно для орошения садов и виноградников. Вода к капельницам, орошающим каждое растение, подается полиэтиленовыми трубопроводами (поливными и распределительными). Одно из важных технологических требований способа, существенно влияющего на надежность и работоспособность системы, — тщательная очистка оросительной воды от механических примесей. В связи с этим на системах капельного орошения вода очищается перед подачей на полив фильтрами тонкой очистки.

хозяйственной или межхозяйственной открытой сетью осуществляется в зависимости от забора воды из сети. На сегодня созданы различные способы управления включением и отключением насосных агрегатов: по расходу, напору, потребляемой мощности электродвигателями.

При этом система автоматизации насосной станции должна обеспечивать: изменение подачи в зависимости от числа одновременно работающих дождевальных машин; поддержание нормального режима сети (дежурный режим); остановку насосных агрегатов при возникновении неисправности на насосной станции или оросительной сети (аварийное отключение); блокировку, исключающую включение насосных агрегатов при понижении уровня воды в подводящем канале ниже установленной величины, и другие технологические операции.

На насосной станции должны предусматривать сигнализацию о состоянии основного и вспомогательного оборудования и отдельных узлов насосных агрегатов.

Учитывая наличие специальной литературы по автоматизации насосных станций, нам представляется нецелесообразным рассматривать здесь эти вопросы. Система автоматизации внутрихозяйственной закрытой сети при работе машин «Фрегат», «Днепр» и «Волжанка» должна обеспечивать стабилизацию! напора на входе в дождевальные машины. Для этой цели созданы специальные автоматические регуляторы стабилизации напора в сети.

Стационарные системы дождевания вследствие большого расхода труб (более 200 м на 1 га) и высокой их стоимости пока функционируют лишь на небольших участках. Автоматизация стационарных систем заключается в передаче и исполнении команд о включении или выключении отдельных групп дождевальных аппаратов. Наиболее изучены системы с гидравлическим управлением, в которых трубопроводы используются для передачи команд управления, исключая этим наличие колебаний линии связи. Гидранты-водовыпуски совмещаются с гидроуправляемыми клапанами, настраиваемыми на определенную программу работы. Открываются и закрываются клапаны гидравлическими импульсами при понижении давления в сети. Как уже отмечалось, такие системы на практике показали недостаточную

В отдельных случаях, чтобы упростить систему очистки воды, применяют струйчатое орошение, при котором капельницы имеют повышенный расход и подают воду к растению струйкой. Струйчатое орошение по технологии управления не отличается от капельного. Одна из характерных систем струйчатого орошения разработана в Украинском научно-исследовательском институте орошаемого садоводства и Украинском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (И. П. Орел, Д. П. Семаш).

Рассмотрим более детально систему капельного струйчатого орошения, названную системой «Таврия». В нее входят следующие основные элементы: источник напора, фильтр очистки поливной воды, регулятор давления и расхода, приборы программного управления поливом, фасонные детали для соединения и сборки пластмассовых трубопроводов, дистанционно управляемые клапаны с гидроимпульсным переключателем и капельницы-водовыпуски.

Система разработана в двух вариантах: для уже существующих и для вновь закладываемых высокоинтенсивных садов и виноградников.

Принципиальная схема работы системы капельного орошения состоит в том, что вода глубинным насосом из артезианской скважины 1 (рис. 12.5) нагнетается в водонапорный резервуар 2. При открытом вентиле 3 вода поступает в фильтр очистки 4. По команде блока управления поливом 5 открывается элсктроуправляемый клапан 6 и отфильтрованная вода через водомер 7 и задвижку 9 поступает в трубопроводы 8 и 17. Затем она проходит через ручные или дистанционно управляемые клапаны 10 с гидроимпульсными переключателями. Клапаны настраиваются таким образом, что за один гидроимпульс (кратковременное снижение давления до нуля) вода подается в один или два участковых трубопровода 14 (в соответствии с выбранной схемой полива).

Против каждого ряда растений на распределительном трубопроводе устанавливают выводные стояки 15. К концу стояка подсоединяют угольник или регулятор расхода 13, а к нему подключают поливной трубопровод 11 диаметром 20 мм, который подвешивают к первому ряду проволоки сада или виноградника.

Капельницы 12 устанавливают на поливном трубопроводе в соответствии с размещением растений в ряду. Они обеспечивают равномерное (±10%) распределение и выдачу воды с расходом 4... 10 л/ч. Вода подается непосредственно в ту часть корнеобитаемого слоя почвы, где она наиболее интенсивно потребляется растениями.

При монтаже системы в существующих садах и виноградниках поливные пластмассовые трубопроводы расположены на поверхности.

Сметная стоимость строительства такой системы невысока (2...3 тыс. р. на 1 га). Система проста в монтаже и эксплуатации. Однако крепление поливных трубопроводов к нижнему ряду шпалерной проволоки снижает долговечность полиэтиленовых труб и несколько затрудняет обработку почвы в рядах насаждений.

При подпочвенном расположении поливных трубопроводов 18 (во вновь закладываемых садах и виноградниках) возле каждого растения устанавливают отводной питатель 19, на конце которого находятся капельницы 20 (с расходом воды 6 ... 10 л/ч). В распределительных колодцах 16 устанавливают узлы деления расхода.

Технология строительства систем капельного орошения с подпочвенным расположением позволяет полностью механизировать процесс укладки поливных трубопроводов. Специальным трубоукладчиком их укладывают на глубине 40... 60 см в створе будущего ряда растений и посредством хомутов специальной конструкции соединяют с распределительными трубопроводами. Таким образом, все распределительные и поливные трубопроводы находятся в почве на глубине, исключающей возможность повреждения оросительной сети почвообрабатывающими орудиями. На поверхность почвы выступают лишь отдельные питатели (25 ... 30 см от поверхности почвы), указывающие место будущих деревьев или кустов виноградника. Стоимость строительства 1 га системы капельного орошения при этом не превышает 3... 4 тыс. р.

Отводные питатели устанавливают соответственно размещению растений в ряду на поливных трубопроводах в цеху. Затем поливные трубопроводы в сборе перед укладкой в почву проходят стендовые испытания на герметичность соединения и надежность в работе. Капельницы-водовыпуски крепят на поливном трубопроводе с помощью специального хомутика (когда система строится в существующем саду или винограднике) или устанавливают на отводном питателе (после посадки сада или виноградника). Они работают в заданном режиме расхода воды (4, 6, 3 и 10 л/ч) и обеспечивают его при загрязнении воды до 3 г/л и величине отдельных фракций до 0,1 мм.

У ствола дерева или виноградного куста устанавливают по одной капельнице. Поливная вода тонкой струйкой выливается на поверхность почвы у ствола растения и под действием гравитационных и капиллярно-всасывающих сил равномерно распределяется в зоне наибольшей насыщенности почвогрунта. Остальная часть площади междурядий сада или виноградника остается неувлажненной. Это способствует бесперебойной работе почвообрабатывающих орудий, опрыскивателей и машин для вывозки урожая. Очаговый характер увлажнения почвогрунта при капельном орошении позволяет экономить поливную воду, оросительные нормы при капельном орошении сокращаются в несколько раз по сравнению с поливами дождеванием или поверхностным способом.

Значительный интерес представляет система локального орошения «Бас-Рона», разработанная французскими специалистами. Отличительная особенность этой сие-

темы — относительно высокая скорость транспортирования воды.

Система включает напорное сооружение (гидрант или насосную станцию), распределительный и поливной трубопроводы, сетчатый фильтр и управляющие устройства (ручные или автоматические). Длина поливного трубопровода может достигать 200 м, а диаметр может составлять 20, 25 или 32 мм. Водовыпускные отверстия имеют диффузоры, изготовленные из латуни толщиной 0,01 мм и защищенные грязезащитной муфтой (рис. 12.6)

Отверстия имеют диаметр от 1,2 до 2,1 мм с интервалами 0,1 мм.

Большой диаметр водовыпускного отверстия исключает возможность засорения твердыми частицами, взвешенными в воде.

Через каждое отверстие можно получать расход воды от 25 до 140 л/ч при обычно рекомендуемых напорах 3 ... 15 м.

Диаметр отверстий и расстояние между ними назначены из условия обеспечения постоянного расхода воды по всей длине распределительного трубопровода.

Контрольные вопросы к теме 12:

1. Как выбрать затвор для автоматизированного гидротехнического сооружения?

2. Как определяют минимально потребную мощность электропривода ГТС?

3. Какова скорость маневрирования затворами ГТС?

4. Как автоматизировать капельное орошение?