Оросительные системы

- рассмотрение способов орошения и полива;

- анализ основных элементов  режима орошения;

- исследование оросительных систем.

Теоретической и методологической базой для написания курсовой работы послужили монографии различных авторов (Айдарова И.П., Голованова А.И., Никольского Ю.Н., Ахмедова Х.А., Ольчаренко В.И., Бочкарева Я.В., Волковского П.А., Суриковой Т.И., Пчелкина В.В., Колпакова В.В., Сухарева И.П., Кузнецова Е.В., Тимофеева А.Ф. и др.), методические указания для студентов агрономического факультета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Способы орошения и  полива

1.1  Методы распределения  поливной воды

 

При орошении вода из источника по каналам и трубам подается на орошаемую площадь, распределяется по ней и затем переводится из состояния движения в состояние почвенной влаги, вследствие чего и происходит увлажнение почвы. Распределение воды и увлажнение ею почвы может осуществляться различными методами: подача и распределение поливной воды по поверхности почвы, увлажнение последней происходит при этом путем инфильтрации воды с поверхности почвы; подача воды под напором и разбрызгивание над поверхностью почвы, поливная вода в виде дождя падает на почву и увлажняет ее; подача и распределение воды ниже или непосредственно в корнеобитаемом слое, увлажнение почвы происходит путем капиллярного подъема или непосредственного впитывания воды в почву. В зависимости от этого различают и способы орошения: поверхностное, дождевание, капельное.

 

1.2 Способы орошения

 

В настоящее время чаще всего встречаются следующие способы орошения: поверхностное, дождевание, капельное.

Поверхностное — вода поступает непосредственно на поверхность почвы и распределяется по поливному участку сплошным слоем. Применяется при орошении с большими поливными нормами. Обычно делится на три вида [14, c.142]:

- полив по бороздам;

- полив по полосам;

- полив затоплением.

Дождевание — механизированный способ полива (легко поддается полной автоматизации), при котором активный слой почвы увлажняется водой, подаваемой на ее поверхность в виде искусственного дождя. Основное условие эффективности такого полива — создание оптимального водного режима почв, что возможно при правильном соотношении величин расчетной поливной нормы, интенсивности искусственного дождя, продолжительности полива, впитывающей способности почв. Интенсивность искусственного дождя (мм/ч) — это количество осадков, создаваемых данной дождевальной системой в единицу времени на единицу площади (на практике стремятся к проектированию систем, создающих искусственный дождь одинаковой интенсивности в каждой точке орошаемой площади).

Капельное орошение — высокомеханизированный способ орошения, при котором активный слой почвы увлажняется водой, подаваемой точечными источниками воды малого расхода (обычно от 1 до 4 л/ч), в результате чего увлажняется только малая часть общего объема почвы поливаемого участка. Следует отметить, что в этом ограниченном объеме (слое почвы) нет однородности в распределении запасов влаги по профилю увлажнения. Корневая система развивается в соответствии с распределением воды по профилю в почве: таким образом, в области, близкой к капельнице, где содержание почвенной влаги высокое, развивается основная активная (неглубокая) корневая система. С удалением от точечного источника (капельницы) содержание почвенной влаги постепенно уменьшается и, соответственно, корневая деятельность снижается. Поэтому в процессе орошения необходимо подавать удобрения, которые быстро усваиваются растениями из ограниченного активного корнеобитаемого слоя. Преимущество капельного орошения — возможность орошать и комплексно подавать удобрения в короткие межполивные периоды, что позволяет достичь высокой урожайности. Кардинальный вопрос при выборе оросительной системы — оправдывают ли увеличение урожая и экономия воды вложенные в приобретение капельных систем орошения средства.

Во многих странах мира, несмотря на внедрение передовых методов орошения под давлением, таких как дождевание, капельное орошение и орошение дождевальными машинами, продолжают пользоваться поверхностным способом орошения и всеми его недостатками.

Принято считать, что внедрению орошения под давлением препятствуют три основных фактора:

- недостаток средств;

- энергетические затраты;

- относительная сложность технологии оросительного процесса (хотя при поверхностном орошении рабочий персонал также должен обладать определенными навыками).

 

1.3 Преимущества и недостатки  дождевания

 

Преимуществами дождевания являются [1, c.73]:

- возможность применения на полях со сложной топографией;

- пригодность для полива большинства культур;

- экономное использование воды,

- высокая эффективность полива, повышение урожаев; обеспечение широкой механизации всех сельхозработ и их выполнение в сжатые сроки;

- широкий диапазон выбора размера сопла дождевателей, что облегчает проектирование и регулировку интенсивности полива;

- возможность точного измерения расхода воды на участке;

- увеличение коэффициента земельного использования;

- высокая мобильность систем орошения;

- возможность применения для всех вспомогательных поливов;

- пригодность для промывки полей в профиль;

- возможность достижения одинаковой интенсивности полива на орошаемом участке (равномерное распределение воды в поле);

- удобство внесения удобрений с поливной водой;

Недостатками дождевания являются:

- высокие начальные капиталовложения;

- дополнительные затраты на энергию, потребляемую на создание нужных напоров в оросительных системах;

- неравномерность распределения воды в поле при ветре;

- отрицательное воздействие на лиственный покров (ожог листьев),

- снижение урожая при поливе минерализованными водами;

- высокая вероятность уплотнения верхнего слоя почвы, связанного с образованием корки на поверхности почвы,

- повышенный сток;

- потери воды на границах участка;

- проблемы с проведением сельхозработ на орошаемом участке (вспашка, опрыскивание, уборка урожая).

 

1.4 Типы дождевальных  машин и установок. Качество дождя  из поливной машины

 

Дождевальные машины и установки служат для полива дождеванием сельскохозяйственных культур. Дождевальные   машины   и  установки предназначены для забора воды из каналов или трубопроводов, превращения ее в капли дождя  и  распределения его по орошаемой площади. Общим для них является наличие в конструкции  дождевального  аппарата (насадки) или группы их, используемых в качестве водораспределяющего устройства. В нашей стране  и  других странах мира создано большое число  типов   дождевальных   машин   и  установок, отличающихся между собой конструкцией водораспределяющих и  водоподводящих устройств, величиной напоров  и  расходов воды, достигаемым уровнем производительности труда  и  степенью рассредоточения водного тока.

Каждому из  типов   дождевальных   машин   и  установок присущи определенное устройство оросительной сети  и  технология водораспределения. В нашей стране серийно выпускаются установки КИ-50, КИ-25, ДШ-25/300. Наиболее распространены  и  находят широкое применение  дождевальные  машины и агрегаты типа ДДА-100М, ДДН, «Волжанка», «Фрегат».

Дождевальной установкой называется комплект оборудования для позиционного полива сельскохозяйственных культур, включающий водопроводящие трубопроводы и дождевальные аппараты или, насадки, устанавливаемый и перемещаемый на орошаемом участке вручную или при помощи средств механизации.

Дождевальной машиной называется устройство для полива сельскохозяйственных культур, имеющее двигатель или привод, ходовую часть  и   дождевальные  аппараты или насадки, перемещаемое по орошаемой площади за счет механической энергии или энергии воды в напорных водоводах.

Дождевальные машины и установки можно классифицировать по следующим признакам: по типу дождевальных аппаратов — коротко-, средне- и дальнеструйные; по способу выполнения технологического процесса — позиционного действия и передвижные; по способу забора воды — от трубопровода и из канала; по числу опор — одно- и многоопорные; по направлению рабочего движения — фронтальные и круговые; по способу перемещения по полю — переносные, перекатываемые, навесные и самоходные; по типу собственного привода на опорные колеса — с механическим, электрическим или гидравлическим приводом; по числу проходов для полива заданной поливной нормой — одно- и многопроходные [5, c.66].

По конструктивным признакам, определяющим технологический процесс полива, выделяют следующие основные типы дождевальной техники: многоопорные широкозахватные дождевальные машины, двухконсольные дождевые машины, дальнеструйные дождевые машины, дождевальные установки, стационарные дождевальные системы. Рабочие органы, обеспечивающие создание дождевальных струй и распад их на капли, — дождевальные насадки и аппараты. Дождевальные аппаратыиспользуют для преобразования струи воды в дождевые капли и распределения их по площади полива. По дальности полёта капель они подразделяются на короткоструйные насадки (5 — 8 м), среднеструйные (15 — 35 м) и дальнеструйные аппараты (40 — 80 м и более). Короткоструйные насадки не имеют движущихся частей и создают веерообразный поток поды. Короткоструйные аппараты снабжают дефлекторными, щелевыми или центробежными насадками. В дефлекторных насадках струя воды выходит под давлением из сопла, обтекает дефлектор  и сходит с корпуса в виде тонкой пленки конусообразной формы. В воздухе пленка распределяется на отдельные капли и орошает прилегающую к насадке площадь. Короткоструйные насадки образуют мелкокапельный дождь (размер капель 0,9 – 1,1 мм). Расход воды через насадки (0,34 – 3,8 л/с) регулируют, изменяя диаметр сопла и напор в трубопроводе.

Средне- и дальнеструйные аппараты образуют поток воды в виде симметричной струи, выбрасываемой из сопла под углом к горизонтали. В полете струя распадается на капли, которые в виде дождя орошают площадь в пределах дальности струи. Среднеструйные аппараты, работающие при напорах 1,5 — 5 атм. (0,15 — 0,5 МПа) с расходом воды до 7 — 8 л/с, и дальнеструйные, работающие при напорах 4 — 10 атм. (свыше 0,5 МПа), создают одну или несколько круглых струй. При поливе ствол аппарата вращается, обеспечивая угловое перемещение струи и орошение круговой площади. Многоопорная широкозахватная дождевая машина «Фрегат» — напорный трубопровод, установленный на опорах и снабжённый среднеструйными дождевальными аппаратами. Трубопровод движется по кругу относительно неподвижного гидранта, из которого в машину поступает вода. Самодвижущиеся опоры оснащены гидроприводом с системой регулирования скорости движения и автоматикой, обеспечивающей поддержание прямолинейности трубопровода. За один оборот дождевальная машина обеспечивает требуемую поливную норму. Дождевальная машина ДФ-120 –«Днепр» самоходная с электроприводом от передвижной навесной электростанции, для чего каждая опорная тележка снабжена электромотором-редуктором. Полив осуществляется позиционно с забором воды от гидранта закрытой оросительной сети. От гидранта к гидранту дождевальная машина перемещается фронтально. Дождевальная машина «Кубань» самоходная, фронтального действия с электроприводом от передвижной электростанции.

Полив осуществляется в движении с забором воды из открытого канала. Ширина захвата 800м. У дождевальной машины ДКШ-64 «Волжанка» вместо тележек используются колёса, насаженные на трубопровод как на ось. Двухконсольная дождевальная машина ДДА-100МА — пространственная ферма с открылками и короткоструйными насадками, смонтированная на тракторе ДТ-75М. Снабжена насосной установкой с приводом от вала отбора мощности трактора. При поливе дождевальная машина движется вдоль канала, забирая из него воду и подавая её по водопроводящему поясу двухконсольной фермы к дождевальным насадкам. Ширина поливной полосы 120 м. Дальнеструйные дождевальные машины навесные (на трактор), подразделяются на дождевые машины  позиционного и фронтального полива. Дождевальная машина позиционного полива ДДН-100 — насос-редуктор, смонтированный на раме. На напорном патрубке насоса располагается дальнеструйный дождевальный аппарат [3, c.75].

Типы дождевальных машин по способу водозабора. Использование дождевальной техники на ирригационных системах изначально проектировавшихся для поверхностных способов полива осложняется трудностью водозабора из существующей сети. Для целей районирования дождевания существующие сети можно подразделить следующим образом: в земляном русле, облицованные, имеющие гибкие напорные шланги, жестких трубопроводы с гидрантами. Для того, чтобы избежать больших затрат средств, для переделки имеющейся сети при подключении дождевальных установок, следует придерживаться рекомендаций указанных в паспорте той или иной машины.

Количество и качество полива дождеванием определяются характеристиками дождя, создаваемого машиной, их соответствием агротехническим требованиям: интенсивностью дождя, размерами капель, равномерностью распределения дождя по орошаемому полю.

Размер капель. Этот показатель искусственного дождя влияет на допустимую интенсивность, потери воды на испарение, затраты мощности, уплотнение почвы, допустимую поливную норму до начала образования стока и т. п. Так, при диаметре капель 1,0—1,5 мм и интенсивности 0,5 мм/мин величина допустимой поливной нормы — 130—700 м3/га, а при диаметре капель более 2,0 мм — лишь 50—190 м3/га. Увеличение интенсивности до 1,0 мм/мин уменьшает допустимую поливную норму до 30-120 м3/га (диаметр капель более 2,0 мм).

При свободном распаде струи дождевального аппарата образуются капли разных размеров. Чем больше скорость полета струи, тем лучше она дробится на мелкие капли. При увеличении диаметра выходного отверстия насадки увеличивается средний диаметр капель.

При принудительном разрушении струи образуются капли значительно меньшего размера, чем при свободном распаде.