Полив дождеванием

Полив дождеванием заключается в разбрызгивании воды над поверхностью земли и образовании искусственного дождя. При этом увлажняются почва, надземные части растений и приземный слой воздуха. Для образования дождя используют дождевальные устройства - насадки и аппараты. Дождевальные насадки - это короткоструйные устройства, охватывающие дождем всю площадь одновременного полива. По конструкции они бывают дефлекторными (рис.3.3.8), спиральными, щелевыми и др., кругового и секторного полива. Для работы насадок требуются напоры воды Н=10...20 м, расходы Q = 2...10 л/с. Радиусы полива R = 5... 15 м. Короткоструйные дождевальные насадки применяют на дождевальных машинах, работающих в движении, или ус­танавливают на трубопроводах оросительной сети для полива газонов, клумб, а также в теплицах и оранжереях.

Дождевальные аппараты являются струйными устройствами, работающими в движении по кругу или сектору (рис.3.3.9). Они образуют струю воды, которая движется по кругу, постепенно поливая площадь круга или сектора. Аппараты бывают среднеструйные (R=20...50 м, Q=1,2...5 л/с, Н= 20...50 м) и дальнеструйные (R = 50...80 м, Q= 20...100 л/с, R=50...80 м). Дождевальные аппараты устанавливают как непосредственно на трубопроводах оро­сительной сети, так и на дождевальных машинах.

Качество дождя, создаваемого дождевальными устройствами, оценивают крупностью капель и интенсивностью дождя. Капли дождя должны быть не крупнее 2 мм, иначе они повреждают растения и разрушают структуру почвы.

Интенсивностью дождя называют слой дождя, выпадающего в единицу времени, который измеряют в мм/мин или в м/ч:

е = Q/F; (3.3.6)

где F — площадь одновременного охвата дождем.

Рис. 3.3.8. Дефлекторная насадка: 1 - присоединительное устройство; 2 - сопло, 3 - направляющая стенка; 4 - дефлектор-рассеиватель струи

Рис. 3.3.9. Струйный дождевальный аппарат: 1 - ствол; 2 - сопло; 3 - вспомогательное сопло, 4 - коромысло; 5 - возвратная пружина

Интенсивность дождя не должна превышать скорость впитывания воды в почву в течение всего полива, иначе образуются лужи, поверхностный сток и создается опасность эрозии почв. Так, максимально допустимая интенсивность дождя, мм/мин, составляет на слабопроницаемых глинистых почвах 0,1...0,2, на среднепроницаемых суглинистых - 0,2...0,3, на почвах хорошей проницаемости (песчаных, супесчаных) - 0,5...1.

Для полива созданы дождевальные установки, машины, агрегаты, на которых используют различные насадки и аппараты. Установки получают воду под напором из оросительной сети и не имеют устройств для передвижения по поливаемой площади. Машины также поливают от напора в сети, но имеют свой привод для передвижения. Агрегаты имеют автономное насосно-силовое обо­рудование и привод для передвижения. Понятия «установка», «машина», «агрегат» часто для краткости объединяют одним - «дождевальная машина».

Дождевальные машины отличаются по конструкции, характеристикам, способу передвижения, типу оросительной сети, степени автоматизации полива и по другим показателям. Выбирают дождевальную машину для полива конкретного участка с учетом природных, хозяйственных и экономических условий. Для этого проверяют возможности применения различных машин:

- по допустимым скоростям ветра для короткоструйных, среднеструйных и дальнеструйных дождевальных устройств (из-за нарушения равномерности распределения дождя по площади захвата);

- допустимым уклонам поверхности земли, которые ограничены конструкциями машин и типом оросительной сети (трубчатая или открытая);

- водопроницаемости почвы: для позиционных машин интенсивность дождя должна быть меньше скорости впитывания воды в почву, а поливная норма не должна превышать так называе­мую «достоковую норму», при которой начинается поверхностный сток; скорость машин, работающих в движении, должна быть такой, чтобы слой поданной воды не превышал слоя впитывания за время полива; для машин, подающих поливную норму за несколько проходов, слой дождя за один проход не должен превышать слой впитывания за время одного прохода;

- виду поливаемых растений, в основном по их высоте, которую сравнивают с возможностями машины;

- площади, конфигурации и размерам полей, которые должны быть согласованы с длиной и шириной захвата дождевальной машины;

- стоимости машин и оросительной сети, затратам энергии, наличию подготовленных кадров для эксплуатации машин, наличию в хозяйстве другой дождевальной техники.

Таким образом, дождевальную технику для полива конкретно­го участка выбирают на основе анализа экологических и экономических условий.

Достоинства полива дождеванием следующие:

- сохранение структуры почвы,

- возможность частых поливов малыми поливными нормами,

- снижение глубинной фильтрации поливной воды,

- равномерность полива по площади, увлажнение воздуха и самих растений,

- механизация и автоматизация полива,

- повышение производительности труда,

- снижение требований к планировке поверхности земли,

- повышение коэффициента земельного использования,

- высокие коэффициенты полезного действия закрытой сети,

- отсутствие препятствий для механизированных сельскохозяйственных работ,

- возможность внесения удобрений с поливной водой.

Недостатки дождевания:

- потребность в дорогостоящих машинах и заводах-изготовителях техники,

- электроэнергии и топливо-смазочных материалов, квалифицированном обслуживающем персонале,

- высокая стоимость закрытой трубчатой сети,

- влияние ветра на качество полива, необходимость очистки воды от наносов.

Дождевание применяют в зонах достаточного и неустойчивого увлажнения, где орошение является дополнением к естественным осадкам, на землях с неоднородным рельефом и сложным микрорельефом, при малых глубинах пресных грунтовых вод, при просадочных грунтах, при орошении культурных пастбищ, при необходимости частых поливов малыми поливными нормами.

Система дождевания состоит из основных четырех элементов:

- источника орошения,

- насосной установки,

- водоподводящего трубопровода,

- дождевальной установки.

Схема элементов системы дождевания представлена на рис.3.3.10.

Рис.3.3.10. Схема элементов системы дождевания:

1 - источник орошения; 2 - всасывающая труба; 3 - насосная установка; 4 - постоянный трубопровод;

5 - переносной трубопровод, 6 - дождевальная установка; 7 - всасывающий клапан, 8 – гидрант

Источником орошения для дождевания может служить любой водоем с достаточным количеством пригодной для поливов воды.

Чтобы избежать размыва дна водоема и попадания грязи в насос, входное отверстие трубы располагают не менее 30 см от дна реки.

Чтобы не засасывался воздух, входное отверстие трубы располагают ниже уровня воды на 30 - 50 см.

Таким образом, в месте забора глубина воды должна быть не менее 80 - 100 см.

Необходима периодическая очистка водоема, т.к. водоросли и взвешенные наносы мешают нормальной работе насосной станции.

Насосы для дождевальных установок применяют центробежные производительностью 16 - 60 - 100 л/сек.

Всасывающий трубопровод располагают или на мостике из свай, или из асбестоцементных труб на соединительных муфтах. Диаметр труб применяют обычно 150 - 200 мм.

Напорный трубопровод, подающий воду от насосной установки к дождевателю, составляют из чугунных или асбестоцементных труб. Асбестоцементные трубы обладают рядом преимуществ перед чугунными - они дешевле, их легко собирать при помощи соединительных муфт, не подвергаются коррозии и благодаря меньшей шероховатости пропускают воду при одинаковых диаметрах на 10% больше. Недостатком этих труб является то, что они легко разбиваются, поэтому их следует закапывать в землю на глубину 70 см.

Для полива, в зависимости от организационно-хозяйственных и природных условий, используют три типа дождевальных систем:

- стационарные;

- полустационарные;

- передвижные.

Стационарные дождевальные системы отличаются тем, что все элементы их находятся в стационарном положении, т.е. насосная станция, трубопровод и дождеватель неподвижны.

Дождевание осуществляется дождевальными аппаратами с расходом воды около 80 л/с. Дождевателями в этой системе являются трубы с отверстиями на столбах высотой 3 - 3,5 м, расставленных по орошаемому участку. Процесс полива механизирован и автоматизирован. Однако вследствие очень высоких капитальных затрат такие системы не получили широкого распространения. Их применяют в основном на посевах высокорентабельных сельскохозяйственных культур.

Полустационарные дождевальные системы получили наибольшее распространение. Они характеризуются применением дождевальных машин, агрегатов и установок, получающих воду из постоянных распределительных трубопроводов на орошаемом массиве, т.е. в таких системах неподвижными являются насосная станция и трубопровод, а подвижными - распределительный трубопровод и дождеватель, перемещаемые по полю с одного места на другое. Такие системы более экономичны и потому наиболее применяемые при орошении.

Передвижные дождевальные системы характеризуются тем, что все элементы системы в процессе полива могут перемещаться с позиции на позицию: и насосная установка, и трубопровод, и дождеватель. Используют установки с быстроразборными алюминиевыми трубопроводами и среднеструйными дождевальными аппаратами. Быстроразборные трубопроводы обеспечивают распределение и регулирование подачи воды.

К передвижной системе относится двухконсольпый дождевальный агрегат ДДА-100, смонтированный на движущемся комбайне (тракторе), так называемый «Фрегат», схема которого представлена на рис.3.3.11.

Агрегат состоит из передвигающихся насосной станции и дождевальной консольной фермы. Дождевальная ферма опирается на трактор и состоит из двух крыльев но 55 м каждое. Нижние пояса ферм или имеют перфорированный трубопровод, или трубы диаметром от 100 до 50 мм с разбрызгивающими насадками, расположенные в шахматном порядке через 5 м друг от друга.

Оросительные каналы устраивают на расстоянии 120 м с глубиной 50-60 см.

3

Рис.3.3.11. Схема дождевального агрегата ДДА - 100:

1 - источник орошения (канал); 2 - гусеничный агрегат (трактор); 3 -перфорированный подвесной трубопровод; 4 - насос; 5 - всасывающая труба

При движении агрегат поливает полосу шириной 120 м (по 50 м в каждую сторону) со скоростью 360 м/час.

Производительность этого агрегата при норме полива 300 м/сек составляет 1 га/час.

По сравнению с поверхностным орошением дождевание обладает рядом преимуществ:

1. Расход воды на орошение меньше на 15 - 30 % (для получения одного и того же урожая). Возможность давать более частые поливы малыми нормами и проводить освежительные поливы в жаркую пору.

2. При дождевании приземный слой воздуха увлажняется больше, чем при других способах полива, что способствует уменьшению испарения.

3. При дождевании требуется менее тщательная планировка, чем при поверхностном орошении; отпадает сооружение валиков, выводных и полнимых борозд; возможность применять полив при сложном микрорельефе.

4. Оросительные каналы можно располагать в выемках, в то время как при поверхностном орошении каналы необходимо располагать в полунасыпях или насыпях.

5. При малой интенсивности дождя и небольших нормах полива дождевание незначительно разрушает почвенные комки.

6. При дождевании можно вносить в почву водорастворимые удобрения.

7. При дождевании почва увлажняется на меньшую глубину, что важно при орошении земель с близким залеганием грунтовых вод засоленных почв.

8. Существует возможность замены части оросителей переносными или гибкими трубопроводами и сокращения длины постоянной оросительной сети.

В то же время дождевание обладает некоторыми недостатками:

1. Строительные и эксплуатационные расходы при дождевании на малых участках выше, чем при поверхностном орошении.

2. Дождевание требует значительных затрат механической энергии. Так на один полив 1 га расходуется от 40 до 100 квт.ч.

3. Организация дождевания требует больших затрат металла (30 - 90 кг/га).