Нетрадиционные способы полива. Обработка воды магнитным полем
7.1. МЕЛКОДИСПЕРСНОЕ ДОЖДЕВАНИЕ
Мелкодисперсное дождевание (аэрозольное увлажнение) применяют для регулирования микроклимата приземного слоя воздуха на плантациях многолетних насаждений. Сущность этого способа полива состоит в периодическом (1 раз в течение 1-1,5 ч) диспергировании (распылении) воды над орошаемым массивом в термически напряженное время суток. Капли воды остаются на листьях до полного испарения. Такой полив повышает влажность воздуха вблизи почвы, способствует снижению температуры воздуха и листовой поверхности растений (на 6-12°С), а, следовательно, устранению условий депрессии фотосинтеза, повышению продуктивности сельскохозяйственных культур.
Во Всесоюзном научно-производственном объединении „Радуга" разработана стационарная система мелкодисперсного дождевания, состоящая из насосной станции, распределительной сети и мачт высотой 10-12 м. Мачты располагают на участке по треугольнику со сторонами 60 и 48 м и в рядах между деревьями. Каждую мачту прикрепляют четырьмя растяжками к шпалерным столбам на высоте 2,5 м, чтобы не мешать обработке почвы в междурядье и между деревьями. На мачтах устанавливают центробежные форсунки с расходом воды 0,01-0,025 л/с, которые обеспечивают распыление воды каплями диаметром 20- 600 мкм.
Расход воды зависит от погодных условий и составляет 100- 400 л/га за один полив. Полив проводят только при температуре воздуха выше 20
Технические данные стационарной системы мелкодисперсного дождевания: площадь одновременного полива 5-10 га; число мачт на 1 га 3-5; продолжительность рабочего цикла 20-30 мин, паузы 30-40 мин; расход воды, подводимой к мачте, 0,8 л/с; давление воды в системе 300-600 кПа; число распылителей на мачте 16-22.
Эта система работает в режиме чередующихся циклов „увлажнение — пауза". Вода от насосной станции через распределительную сеть поступает по стойке к распылителям (форсункам), распыляется ими и ветром разносится по увлажняемому массиву. Большие массивы рекомендуется увлажнять последовательно, чередуя отдельные участки.
7.2. ИМПУЛЬСНОЕ ДОЖДЕВАНИЕ
Импульсное дождевание можно применять на почвах любой водопроницаемости, на участках со сложным рельефом, при больших уклонах и неправильной конфигурации поля, где использование других видов поливной техники затруднительно или невозможно. Вода при синхронном импульсном дождевании на протяжении всего вегетационного периода прерьшисто порциями выплескивается в воздух специальными дождевальными устройствами, что дает возможность поддерживать на оптимальном уровне влажность активного слоя почвы и приземного воздуха, уменьшить капитальные затраты на строительство сети напорных трубопроводов.
Импульсный дождеватель (рис. 7.1) состоит из пневмогидроаккумулятора 1, гидроуправляемого запорного органа 5 и дождевального аппарата 7. Пневмогидроаккумулятор накапливает воду, подаваемую из трубопроводной сети. Он представляет собой разъемный водовоздушный бак с эластичной мембраной 4, перфорированным ограничительным сводом 3 и устройством для закачивания воздуха - штуцером 2 Перфорированный свод ограничивает ход эластичной мембраны, что обеспечивает постоянный объем заполнения пневмогидроаккумулятора при работе импульсного дождевателя.
С помощью штуцера 2 пневмогидроаккумулятор заполняют воздухом до тех пор, пока его давление не станет равным 0,3 МПа, что соответствует нижнему рабочему давлению.
Гидроуправляемый запорный орган 5 обеспечивает заполнение пневмогидроаккумулятора водой (малым расходом) из трубопроводной сети и пропуск большого расхода воды из пневмогидроаккумулятора к дождевальному аппарату.
Дождевальный аппарат 7 распределяет воду по орошаемой площади. Он двусопловый, двустороннего действия, разгруженный механизмом вращения от реактивных сил дождевальных струй.
При понижении давления воды в трубопроводной сети срабатывает импульсный дождеватель. Запорный орган перекрывает обратный выход воды в трубопроводную сеть, поршень перемещается вниз, открывая выход воде в водопроводящий стояк. Под действием давления воздуха в нижней полости пневмогидроаккумулятора вода из верхней полости через запорный орган и водопроводящий стояк поступает в дождевальный аппарат и далее на орошаемую площадь. Под действием воды в дождевальном аппарате при выплеске корпус его перемещается
вверх, сжимая возвратную пружину механизма поворота, и собачка захватывает следующий зуб храпового колеса. По окончании выплеска воды стволы дождевателя под действием возвратной пружины поворачиваются на угол 6
Частота циклов „наполнение — выплеск" определяет поливную норму.
Комплекс оборудования импульсного дождевания содержит насосный агрегат, трубопроводную сеть, импульсные дождеватели, узел управления работой дождевателей - генератор командных сигналов (рис. 7.2). Он предназначен для осуществления непрерывного орошения плодово-ягодных насаждений, чайных плантаций и других сельскохозяйственных культур в вегетационный период в результате предельного рассредоточения поливного тока и постоянной работы всех импульсных дождевателей на орошаемой площади и является модулем (блок- участком) для устройства стационарных оросительных систем на участках со сложными рельефными условиями и перепадом геодезических высот до 25 м в пределах модульного участка. При перепадах высот между дождевателями более 25 м на трубопроводной сети устанавливают усилители (повторители) командных сигналов. Число и место установки усилителей определяются конкретными условиями.
Технологические данные комплекса оборудования: схема расстановки дождевателей - по треугольнику; расстояние между дождевателями 40-44 м, между линиями дождевателей 34-38 м; средняя интенсивность дождя не более 0,02 мм/мин.
Насосный агрегат представляет собой электрифицированную установку с насосом типа ЦНС, оборудованную пультом для включения или отключения электродвигателя.
Основные элементы оросительной сети: распределительный (диаметром 50-10 мм) и поливные (диаметром 20-30 мм) трубопроводы.
Импульсные дождеватели аккумулируют воду в период между выплесками и дождеванием орошаемой площади. Для полива сельскохозяйственных культур различной высоты выпускают две модификации импульсного дождевателя ДИ-15 с высотой установки дождевального аппарата 1,5 и 2,5 м.
Генератор командных сигналов управляет работой импульсных дождевателей: осуществляет периодическое понижение давления роды в трубопроводной сети и тем самым создает сигнал, обеспечивающий одновременный выплеск импульсными дождевателями накопленного объема воды. Датчиком управляющих команд является один из импульсных дождевателей системы - пятикомандный. Давление в трубопроводной сети понижается в результате кратковременной работы сбросного дождевального аппарата 6 (см. рис. 7.2).
Работа комплекса оборудования импульсного дождевания состоит из непрерывно чередующихся циклов „наполнение — выплеск". При работе насосного агрегата вода поступает в трубопроводную сеть и заполняет импульсные дождеватели. После заполнения командного импульсного дождевателя 5 срабатывает отрегулированное на верхний предел давления реле давления 4. В результате клапан 1 перекрывает питающий трубопровод, а клапан 7 открывает выход воде из трубопроводной сети через дождевальный аппарат 6 на орошаемый участок. Давление в трубопроводной сети снижается, и начинают работать все импульсные дождеватели комплекса.
После полной сработки всех дождевателей, в том числе и командного импульсного, реле 4 занимает исходное положение, закрывается клапан 7 и открывается клапан 1. Рабочий цикл повторяется.
7.3. ПРИПОВЕРХНОСТНОЕ ДОЖДЕВАНИЕ
На работу струйных дождевальных аппаратов отрицательно влияет ветер. При ветре поливная площадь имеет форму овала, большая ось которого равна диаметру круга, а малая при поливе дальнеструйными дождевальными аппаратами при скорости ветра 2 м/с на 30% меньше большой, при скорости ветра 6 м/с — в 2 раза меньше большой. При поливе среднеструйными дождевальными аппаратами при скорости ветра 8-9 м/с дождевое облако смещается.
При относительной влажности воздуха менее 50% потери воды на испарение в процессе дождевания достигают 35%. Общие потери воды при традиционных технологиях дождевания колеблются в пределах 2-42% поливной нормы.
Снизить потери воды при поливе в засушливой зоне с большими скоростями ветра и низкой влажностью воздуха позволяет приповерхностное дождевание. Например, при скорости ветра 3-5 м/с при приповерхностном дождевании потери воды на 10-20% меньше, чем при обычном дождевании.
Двухконсольный дождевально-поливной агрегат ДДПА 130/140. Создан в Волжском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (ВолжНИИГиМ) «а базе серийного двухконсольного дождевального агрегата ДДА-100МА для влагозарядковых, припосадочных и вегетационных поливов всех сельскохозяйственных культур. На агрегате ДДПА 130/140 сохранена дождевальная часть ДДА-100 МА. Дополнительно на нем с интервалом 70 см установлены тонкостенные шланговые водовыпуски.
Полив агрегатом ДДПА 130/140 осуществляют следующими способами:
Машина поверхностного дождевания на базе ДМУ „Фрегат". Предназначена для полива в зонах, характеризующихся средней и высокой водопроницаемостью почв, высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха, повышенным ветровым режимом. Она оснащена регулируемыми по высоте дополнительными устройствами с короткоструйными насадками, разбрасывающими воду вблизи орошаемой культуры. На этой машине можно устанавливать и среднеструйные дождевальные аппараты, так как она имеет устройства для переключения с одного способа орошения на другой. В результате повышены агротехнологические показатели ДМУ „Фрегат". Масса дополнительного оборудования для полива приповерхностным дождеванием составляет 3-7% общей массы машины.
Машина приповерхностного дождевания „Волга". Создана на базе электрифицированной дождевальной машины фронтального перемещения „Кубань-М" для полива ряда сельскохозяйственных культур (в том числе высокостебельных) на почвах легкого, среднего тяжелого механического состава в аридных и субаридных зонах с повышенным ветровым режимом. Она отличается от базовой машины технологической основой: ее дождеобразующие устройства размещают не выше 1 м от орошаемой поверхности земли или растений, в результате чего машина „Волга" имеет более высокие агротехнические показатели качества. Каждый рабочий орган выполнен в виде дефлекторной насадки, закрепленной на конце составной водопроводящей штанги. Водопроводящая штанга может поворачиваться вокруг и перемещаться вдоль собственной оси. Ее можно также фиксировать в заданном положении относительно трубопровода машины.
Преимущества машины „Волга" по сравнению с ЭДМФ „Кубань" - повышение качества полива сельскохозяйственных культур, снижение эксплуатационных издержек на единицу политой площади, более рациональное использование оросительной воды и земли.
7.4. ПОЛИВ СТАЦИОНАРНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ
Стационарная автоматизированная дождевальная система предназначена для полива овощных, кормовых, плодово-ягодных, технических и других сельскохозяйственных культур. Насосная станция - типовая. Оросительная сеть может быть тупиковой или закольцованной.
Оросители ВЫПОЛНЯЮТ из стальных полиэтиленовых или асбестоцементных труб. На системе применяют дальнеструйные дождевальные аппараты ДД-30, имеющие следующие технические данные: диаметр сопла 26, 28 и 30 мм; напор воды 0,5-0,7 МПа; расход воды 15-30 л/с; радиус действия 45-65 м.
Управляют работой дождевального аппарата с помощью гидроавтоматического затвора, который навешивают на него (рис. 7.3). Технические данные этого затвора: диаметр сопла, перекрываемого затвором, 26-34 мм; рабочий напор воды 0,5-0,7 МПа; интервал давления воды для срабатывания счетчика импульсов и работы исполнительного механизма 0,2-0,5 МПа.
программное устройство устанавливают на насосной станции или распределительной трубчатой сети. Предусмотрены автоматическое, полуавтоматическое и ручное управление задатчиком гидравлических команд (командной и сливной задвижками), управление насосным агрегатом. Давление воды и заданный режим работы контролируют способом отсчета циклов полива.
Стационарная автоматизированная дождевальная система работает следующим образом. Оператор задает необходимый режим и норму полива, открывает командную задвижку и включает систему. Оросительная сеть медленно заполняется водой. По достижении расчетного давления воды в оросительной сети по заданной программе срабатывают гидроавтоматические затворы соответствующих дождевальных аппаратов. Начинается полив. После того как дождевальными аппаратами будет выдана поливная норма, автоматически закрывается напорная задвижка и открывается сливная. При этом по оросительной сети проходит гидравлический импульс пониженного давления. Затем обе задвижки занимают исходное положение. В работу включаются следующие дождевальные аппараты и так далее до выполнения заданной программы полива.
7.5. КОМБИНИРОВАННЫЕ ПОЛИВЫ
Запасы воды в корнеобитаемом слое почвы и влажность приземного слоя воздуха можно повысить комбинированным поливом - сочетанием различных способов полива на протяжении поливного периода или на один полив.
Для комбинированных поливов можно использовать дождевально-поливной агрегат, позволяющий проводить полив способами дождевания или позиционно по коротким бороздам. Этот агрегат имеет два алюминиевых трубопровода, подвешенных к фермам. При поливе по бороздам подвесные трубопроводы при помощи тросов и блоков опускают на поверхность поливного участка, и механизм переключения направляет в них воду от насоса. Трубопроводы оборудованы регулируемыми водовыпусками.
Такой агрегат целесообразно использовать в районах с сильными ветрами, высокой водопроницаемостью почвогрунтов, на участках со сложным рельефом.
Комбинированную систему орошения можно применять для различных сельскохозяйственных культур, предопределяемых севооборотом. При необходимости один способ полива можно заменить другим.
7.6. ОБРАБОТКА ВОДЫ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
Среди физических безреагентных методов воздействия на воду с целью улучшения ее качества особый интерес представляет магнито-
гидродинамическая активация природных вод (или магнитная обработка воды, омагничивание воды). Она благотворно сказывается на урожае орошаемых культур, улучшает эффект промывки засоленных почв.
Общепринятой теории, объясняющей механизм воздействия омагниченной воды на различные объекты, пока нет. Воспользуемся объяснением мелиоративного эффекта омагничивания воды Агрофизическим научно-исследовательским институтом.
Магнитные аппараты воды представляют собой гидродинамические проточные системы с переменным сечением, в объеме которых реализованы неоднородные магнитные поля. Природные воды содержат растворенные и свободные газы в виде микропузырьков, ионы органической и неорганической природы, микрочастицы, микроорганизмы. При прохождении воды сквозь магнитное поле аппарата (рис. 7.4) в ней возникает индукционный ток. Поток воды подвергается мелкомасштабной турбулизации, что интенсифицирует переход молекуляр- но-растворенных газов (в первую очередь кислорода и азота) в области пониженного давления и центры вихрей, где они выделяются в виде быстрорастущих пузырьков. Дегидратация микрочастиц и ионов и вихреобразование вблизи микрочастиц способствуют коагуляции (выпадению в осадок) нерастворимых веществ, увеличению их общего количества и быстрому росту микрокристаллов СаСОз, что приводит к снижению концентрации НСО3 в результате его диссоциации, увеличению концентрации молекулярно-растворенного СО2, а следовательно, повышению выщелачивающей способности воды и увеличению выноса с ней обменных катионов. При осаждении в осадок СаСОз, Fe(ОH)2, Fе(ОН)з и других солей и частиц происходит адсорбция ионов солей, что, по существу, снижает минерализацию воды.
Время сохранения новоприобретенных свойств воды (магнитная память воды) зависит от многих причин и варьирует, по опытным данным, от нескольких часов до суток.
Положительный мелиоративный эффект от применения воды, обработанной магнитным полем, для полива и промывок объясняется повышением водопроницаемости почвогрунтов и растворяющей способности воды в результате ее частичной деминерализации, а также вследствие частичного удаления токсичных для растений солей. После обработки воды магнитным полем ее жесткость уменьшается. Полив такой водой способствует превращению азота, фосфора и калия в почве в более доступные для растений формы и повышению урожайности.
В ВолжНИИГиМ с целью увеличения урожайности сельскохозяйственных культур разработана серия аппаратов магнитной обработки оросительной воды типа АМОВ-3 (рис. 7.5). Они выполнены в форме штуцера с присоединительной резьбой на концах. В его корпусе профрезерованы пары соосных глухих отверстий, оси которых взаимно ортогональны. В эти отверстия на эпоксидном клее вставлены цилиндрические постоянные магниты из феррита бария, обращенные друг к другу разноименными полисами. Снаружи аппарат покрыт водоупорной краской. Его устанавливают перед каждой дефлекторной насадкой или дождевальным аппаратом серийных дождевальных машин (рис. 7.6).
Оросительная вода из центрального водопровода дождевальной машины перед поступлением в насадку проходит через рабочий канал аппарата АМОВ-3, где обрабатывается тремя магнитными полями.
Интенсивность деятельности микрофлоры почвы при поливе водой, обработанной магнитным полем, выше по сравнению с контролем в среднем на 61,8%. Полив такой водой способствует активизации процессов корневого питания растений.
Контрольные вопросы и задания.
1. Оцените возможность применения для полива сельскохозяйственных культур в вашем регионе мелкодисперсного, импульсного, приповерхностного дождевания.
2. Расскажите о целесообразности использования в вашем хозяйстве машин для поверхностного дождевания на базе ДМУ „Фрегат", „Волга", автоматизированной стационарной дождевальной системы, а также для комбинированных поливов.
3. Каковы особенности полива водой, обработанной магнитным полем?
Мелкодисперсное дождевание (аэрозольное увлажнение) применяют для регулирования микроклимата приземного слоя воздуха на плантациях многолетних насаждений. Сущность этого способа полива состоит в периодическом (1 раз в течение 1-1,5 ч) диспергировании (распылении) воды над орошаемым массивом в термически напряженное время суток. Капли воды остаются на листьях до полного испарения. Такой полив повышает влажность воздуха вблизи почвы, способствует снижению температуры воздуха и листовой поверхности растений (на 6-12°С), а, следовательно, устранению условий депрессии фотосинтеза, повышению продуктивности сельскохозяйственных культур.
Во Всесоюзном научно-производственном объединении „Радуга" разработана стационарная система мелкодисперсного дождевания, состоящая из насосной станции, распределительной сети и мачт высотой 10-12 м. Мачты располагают на участке по треугольнику со сторонами 60 и 48 м и в рядах между деревьями. Каждую мачту прикрепляют четырьмя растяжками к шпалерным столбам на высоте 2,5 м, чтобы не мешать обработке почвы в междурядье и между деревьями. На мачтах устанавливают центробежные форсунки с расходом воды 0,01-0,025 л/с, которые обеспечивают распыление воды каплями диаметром 20- 600 мкм.
Расход воды зависит от погодных условий и составляет 100- 400 л/га за один полив. Полив проводят только при температуре воздуха выше 20
Технические данные стационарной системы мелкодисперсного дождевания: площадь одновременного полива 5-10 га; число мачт на 1 га 3-5; продолжительность рабочего цикла 20-30 мин, паузы 30-40 мин; расход воды, подводимой к мачте, 0,8 л/с; давление воды в системе 300-600 кПа; число распылителей на мачте 16-22.
Эта система работает в режиме чередующихся циклов „увлажнение — пауза". Вода от насосной станции через распределительную сеть поступает по стойке к распылителям (форсункам), распыляется ими и ветром разносится по увлажняемому массиву. Большие массивы рекомендуется увлажнять последовательно, чередуя отдельные участки.
7.2. ИМПУЛЬСНОЕ ДОЖДЕВАНИЕ
Импульсное дождевание можно применять на почвах любой водопроницаемости, на участках со сложным рельефом, при больших уклонах и неправильной конфигурации поля, где использование других видов поливной техники затруднительно или невозможно. Вода при синхронном импульсном дождевании на протяжении всего вегетационного периода прерьшисто порциями выплескивается в воздух специальными дождевальными устройствами, что дает возможность поддерживать на оптимальном уровне влажность активного слоя почвы и приземного воздуха, уменьшить капитальные затраты на строительство сети напорных трубопроводов.
Импульсный дождеватель (рис. 7.1) состоит из пневмогидроаккумулятора 1, гидроуправляемого запорного органа 5 и дождевального аппарата 7. Пневмогидроаккумулятор накапливает воду, подаваемую из трубопроводной сети. Он представляет собой разъемный водовоздушный бак с эластичной мембраной 4, перфорированным ограничительным сводом 3 и устройством для закачивания воздуха - штуцером 2 Перфорированный свод ограничивает ход эластичной мембраны, что обеспечивает постоянный объем заполнения пневмогидроаккумулятора при работе импульсного дождевателя.
С помощью штуцера 2 пневмогидроаккумулятор заполняют воздухом до тех пор, пока его давление не станет равным 0,3 МПа, что соответствует нижнему рабочему давлению.
Гидроуправляемый запорный орган 5 обеспечивает заполнение пневмогидроаккумулятора водой (малым расходом) из трубопроводной сети и пропуск большого расхода воды из пневмогидроаккумулятора к дождевальному аппарату.
Дождевальный аппарат 7 распределяет воду по орошаемой площади. Он двусопловый, двустороннего действия, разгруженный механизмом вращения от реактивных сил дождевальных струй.
Рис. 7.1. Устройство для импульсного дождевания:
а - конструктивная схема; б - дождевальный аппарат; в - запорный орган; 1 - пневмогидроаккумулятор; 2 — штуцер; 3 — свод; 4 — мембрана; 5 — запорный орган; 6 — стояк; 7 - дождевальный аппарат; 8 - корпус; 9 - храповое колесо; 10 и 16 - пружины - возвратная механизма поворота и обеспечивающая пульсацию воды; 11 — камера; 12 — втулка; 13 — манжета; 14 — поршень; 15 — сбросная трубка; 17 и 18 - обратный и шаровой клапаны
а - конструктивная схема; б - дождевальный аппарат; в - запорный орган; 1 - пневмогидроаккумулятор; 2 — штуцер; 3 — свод; 4 — мембрана; 5 — запорный орган; 6 — стояк; 7 - дождевальный аппарат; 8 - корпус; 9 - храповое колесо; 10 и 16 - пружины - возвратная механизма поворота и обеспечивающая пульсацию воды; 11 — камера; 12 — втулка; 13 — манжета; 14 — поршень; 15 — сбросная трубка; 17 и 18 - обратный и шаровой клапаны
При понижении давления воды в трубопроводной сети срабатывает импульсный дождеватель. Запорный орган перекрывает обратный выход воды в трубопроводную сеть, поршень перемещается вниз, открывая выход воде в водопроводящий стояк. Под действием давления воздуха в нижней полости пневмогидроаккумулятора вода из верхней полости через запорный орган и водопроводящий стояк поступает в дождевальный аппарат и далее на орошаемую площадь. Под действием воды в дождевальном аппарате при выплеске корпус его перемещается
Риc. 7.2. Схема управляющего узла - генератора командных сигналов:
1 и 7 — гидроуправляемые клапаны; 2 и 3 — клапаны-распределители; 4 - реле давления; 5 - командный импульсный дождеватель; 6 — сбросной дождевальный аппарат
1 и 7 — гидроуправляемые клапаны; 2 и 3 — клапаны-распределители; 4 - реле давления; 5 - командный импульсный дождеватель; 6 — сбросной дождевальный аппарат
вверх, сжимая возвратную пружину механизма поворота, и собачка захватывает следующий зуб храпового колеса. По окончании выплеска воды стволы дождевателя под действием возвратной пружины поворачиваются на угол 6
Частота циклов „наполнение — выплеск" определяет поливную норму.
Комплекс оборудования импульсного дождевания содержит насосный агрегат, трубопроводную сеть, импульсные дождеватели, узел управления работой дождевателей - генератор командных сигналов (рис. 7.2). Он предназначен для осуществления непрерывного орошения плодово-ягодных насаждений, чайных плантаций и других сельскохозяйственных культур в вегетационный период в результате предельного рассредоточения поливного тока и постоянной работы всех импульсных дождевателей на орошаемой площади и является модулем (блок- участком) для устройства стационарных оросительных систем на участках со сложными рельефными условиями и перепадом геодезических высот до 25 м в пределах модульного участка. При перепадах высот между дождевателями более 25 м на трубопроводной сети устанавливают усилители (повторители) командных сигналов. Число и место установки усилителей определяются конкретными условиями.
Технологические данные комплекса оборудования: схема расстановки дождевателей - по треугольнику; расстояние между дождевателями 40-44 м, между линиями дождевателей 34-38 м; средняя интенсивность дождя не более 0,02 мм/мин.
Насосный агрегат представляет собой электрифицированную установку с насосом типа ЦНС, оборудованную пультом для включения или отключения электродвигателя.
Основные элементы оросительной сети: распределительный (диаметром 50-10 мм) и поливные (диаметром 20-30 мм) трубопроводы.
Импульсные дождеватели аккумулируют воду в период между выплесками и дождеванием орошаемой площади. Для полива сельскохозяйственных культур различной высоты выпускают две модификации импульсного дождевателя ДИ-15 с высотой установки дождевального аппарата 1,5 и 2,5 м.
Генератор командных сигналов управляет работой импульсных дождевателей: осуществляет периодическое понижение давления роды в трубопроводной сети и тем самым создает сигнал, обеспечивающий одновременный выплеск импульсными дождевателями накопленного объема воды. Датчиком управляющих команд является один из импульсных дождевателей системы - пятикомандный. Давление в трубопроводной сети понижается в результате кратковременной работы сбросного дождевального аппарата 6 (см. рис. 7.2).
Работа комплекса оборудования импульсного дождевания состоит из непрерывно чередующихся циклов „наполнение — выплеск". При работе насосного агрегата вода поступает в трубопроводную сеть и заполняет импульсные дождеватели. После заполнения командного импульсного дождевателя 5 срабатывает отрегулированное на верхний предел давления реле давления 4. В результате клапан 1 перекрывает питающий трубопровод, а клапан 7 открывает выход воде из трубопроводной сети через дождевальный аппарат 6 на орошаемый участок. Давление в трубопроводной сети снижается, и начинают работать все импульсные дождеватели комплекса.
После полной сработки всех дождевателей, в том числе и командного импульсного, реле 4 занимает исходное положение, закрывается клапан 7 и открывается клапан 1. Рабочий цикл повторяется.
7.3. ПРИПОВЕРХНОСТНОЕ ДОЖДЕВАНИЕ
На работу струйных дождевальных аппаратов отрицательно влияет ветер. При ветре поливная площадь имеет форму овала, большая ось которого равна диаметру круга, а малая при поливе дальнеструйными дождевальными аппаратами при скорости ветра 2 м/с на 30% меньше большой, при скорости ветра 6 м/с — в 2 раза меньше большой. При поливе среднеструйными дождевальными аппаратами при скорости ветра 8-9 м/с дождевое облако смещается.
При относительной влажности воздуха менее 50% потери воды на испарение в процессе дождевания достигают 35%. Общие потери воды при традиционных технологиях дождевания колеблются в пределах 2-42% поливной нормы.
Снизить потери воды при поливе в засушливой зоне с большими скоростями ветра и низкой влажностью воздуха позволяет приповерхностное дождевание. Например, при скорости ветра 3-5 м/с при приповерхностном дождевании потери воды на 10-20% меньше, чем при обычном дождевании.
Двухконсольный дождевально-поливной агрегат ДДПА 130/140. Создан в Волжском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (ВолжНИИГиМ) «а базе серийного двухконсольного дождевального агрегата ДДА-100МА для влагозарядковых, припосадочных и вегетационных поливов всех сельскохозяйственных культур. На агрегате ДДПА 130/140 сохранена дождевальная часть ДДА-100 МА. Дополнительно на нем с интервалом 70 см установлены тонкостенные шланговые водовыпуски.
Полив агрегатом ДДПА 130/140 осуществляют следующими способами:
- обычным короткоструйным дождеванием (дождевальный вариант агрегата) в безветренную погоду мелкосемянных посевов и высокостебельных культур;
- приповерхностным дождеванием (поливной вариант агрегата) в суховейные периоды по всей ширине захвата;
- приповерхностным дождеванием в суховейные, жаркие периоды частями консолей при высадке рассадных культур относительно узкой рассадочно-посадочной машиной с одновременным первым поливом рассады;приповерхностным дождеванием пропашных культур на позиции и подачей воды для полива по бороздам.
Машина поверхностного дождевания на базе ДМУ „Фрегат". Предназначена для полива в зонах, характеризующихся средней и высокой водопроницаемостью почв, высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха, повышенным ветровым режимом. Она оснащена регулируемыми по высоте дополнительными устройствами с короткоструйными насадками, разбрасывающими воду вблизи орошаемой культуры. На этой машине можно устанавливать и среднеструйные дождевальные аппараты, так как она имеет устройства для переключения с одного способа орошения на другой. В результате повышены агротехнологические показатели ДМУ „Фрегат". Масса дополнительного оборудования для полива приповерхностным дождеванием составляет 3-7% общей массы машины.
Машина приповерхностного дождевания „Волга". Создана на базе электрифицированной дождевальной машины фронтального перемещения „Кубань-М" для полива ряда сельскохозяйственных культур (в том числе высокостебельных) на почвах легкого, среднего тяжелого механического состава в аридных и субаридных зонах с повышенным ветровым режимом. Она отличается от базовой машины технологической основой: ее дождеобразующие устройства размещают не выше 1 м от орошаемой поверхности земли или растений, в результате чего машина „Волга" имеет более высокие агротехнические показатели качества. Каждый рабочий орган выполнен в виде дефлекторной насадки, закрепленной на конце составной водопроводящей штанги. Водопроводящая штанга может поворачиваться вокруг и перемещаться вдоль собственной оси. Ее можно также фиксировать в заданном положении относительно трубопровода машины.
Преимущества машины „Волга" по сравнению с ЭДМФ „Кубань" - повышение качества полива сельскохозяйственных культур, снижение эксплуатационных издержек на единицу политой площади, более рациональное использование оросительной воды и земли.
7.4. ПОЛИВ СТАЦИОНАРНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ
Стационарная автоматизированная дождевальная система предназначена для полива овощных, кормовых, плодово-ягодных, технических и других сельскохозяйственных культур. Насосная станция - типовая. Оросительная сеть может быть тупиковой или закольцованной.
Рис. 7.3. Элементы автоматизированной стационарной дождевальной системы:
а — оборудование для гидроимпульсного управления поливом; б — аппарат ДД-30 с гидроавтоматическим затвором; ПУ - программное устройство; ДН - электродвигатель насоса; ЭМ — электроконтактный манометр; ДКЗ — электродвигатель командной задвижки; ДСЗ - электродвигатель сливной задвижки; УВУ - установка ввода удобрений; ДА - дождевальный аппарат; 1 - пробка затвора; 2 - исполнительный механизм; 3 - счетно-импульсное устройство; 4 - трубка подачи воды; 5 — маслопровод; 6 — дождевальный аппарат
а — оборудование для гидроимпульсного управления поливом; б — аппарат ДД-30 с гидроавтоматическим затвором; ПУ - программное устройство; ДН - электродвигатель насоса; ЭМ — электроконтактный манометр; ДКЗ — электродвигатель командной задвижки; ДСЗ - электродвигатель сливной задвижки; УВУ - установка ввода удобрений; ДА - дождевальный аппарат; 1 - пробка затвора; 2 - исполнительный механизм; 3 - счетно-импульсное устройство; 4 - трубка подачи воды; 5 — маслопровод; 6 — дождевальный аппарат
Оросители ВЫПОЛНЯЮТ из стальных полиэтиленовых или асбестоцементных труб. На системе применяют дальнеструйные дождевальные аппараты ДД-30, имеющие следующие технические данные: диаметр сопла 26, 28 и 30 мм; напор воды 0,5-0,7 МПа; расход воды 15-30 л/с; радиус действия 45-65 м.
Управляют работой дождевального аппарата с помощью гидроавтоматического затвора, который навешивают на него (рис. 7.3). Технические данные этого затвора: диаметр сопла, перекрываемого затвором, 26-34 мм; рабочий напор воды 0,5-0,7 МПа; интервал давления воды для срабатывания счетчика импульсов и работы исполнительного механизма 0,2-0,5 МПа.
программное устройство устанавливают на насосной станции или распределительной трубчатой сети. Предусмотрены автоматическое, полуавтоматическое и ручное управление задатчиком гидравлических команд (командной и сливной задвижками), управление насосным агрегатом. Давление воды и заданный режим работы контролируют способом отсчета циклов полива.
Стационарная автоматизированная дождевальная система работает следующим образом. Оператор задает необходимый режим и норму полива, открывает командную задвижку и включает систему. Оросительная сеть медленно заполняется водой. По достижении расчетного давления воды в оросительной сети по заданной программе срабатывают гидроавтоматические затворы соответствующих дождевальных аппаратов. Начинается полив. После того как дождевальными аппаратами будет выдана поливная норма, автоматически закрывается напорная задвижка и открывается сливная. При этом по оросительной сети проходит гидравлический импульс пониженного давления. Затем обе задвижки занимают исходное положение. В работу включаются следующие дождевальные аппараты и так далее до выполнения заданной программы полива.
7.5. КОМБИНИРОВАННЫЕ ПОЛИВЫ
Запасы воды в корнеобитаемом слое почвы и влажность приземного слоя воздуха можно повысить комбинированным поливом - сочетанием различных способов полива на протяжении поливного периода или на один полив.
Для комбинированных поливов можно использовать дождевально-поливной агрегат, позволяющий проводить полив способами дождевания или позиционно по коротким бороздам. Этот агрегат имеет два алюминиевых трубопровода, подвешенных к фермам. При поливе по бороздам подвесные трубопроводы при помощи тросов и блоков опускают на поверхность поливного участка, и механизм переключения направляет в них воду от насоса. Трубопроводы оборудованы регулируемыми водовыпусками.
Такой агрегат целесообразно использовать в районах с сильными ветрами, высокой водопроницаемостью почвогрунтов, на участках со сложным рельефом.
Комбинированную систему орошения можно применять для различных сельскохозяйственных культур, предопределяемых севооборотом. При необходимости один способ полива можно заменить другим.
7.6. ОБРАБОТКА ВОДЫ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
Среди физических безреагентных методов воздействия на воду с целью улучшения ее качества особый интерес представляет магнито-
Риc. 7.4. (слева) Принцип работы аппарата магнитной обработки воды:
1 - постоянные магниты; 2 - водопровод
1 - постоянные магниты; 2 - водопровод
Рис. 7.5. Схема аппарата магнитной обработки воды:
1 - постоянные магниты; 2 - корпус
1 - постоянные магниты; 2 - корпус
гидродинамическая активация природных вод (или магнитная обработка воды, омагничивание воды). Она благотворно сказывается на урожае орошаемых культур, улучшает эффект промывки засоленных почв.
Общепринятой теории, объясняющей механизм воздействия омагниченной воды на различные объекты, пока нет. Воспользуемся объяснением мелиоративного эффекта омагничивания воды Агрофизическим научно-исследовательским институтом.
Магнитные аппараты воды представляют собой гидродинамические проточные системы с переменным сечением, в объеме которых реализованы неоднородные магнитные поля. Природные воды содержат растворенные и свободные газы в виде микропузырьков, ионы органической и неорганической природы, микрочастицы, микроорганизмы. При прохождении воды сквозь магнитное поле аппарата (рис. 7.4) в ней возникает индукционный ток. Поток воды подвергается мелкомасштабной турбулизации, что интенсифицирует переход молекуляр- но-растворенных газов (в первую очередь кислорода и азота) в области пониженного давления и центры вихрей, где они выделяются в виде быстрорастущих пузырьков. Дегидратация микрочастиц и ионов и вихреобразование вблизи микрочастиц способствуют коагуляции (выпадению в осадок) нерастворимых веществ, увеличению их общего количества и быстрому росту микрокристаллов СаСОз, что приводит к снижению концентрации НСО3 в результате его диссоциации, увеличению концентрации молекулярно-растворенного СО2, а следовательно, повышению выщелачивающей способности воды и увеличению выноса с ней обменных катионов. При осаждении в осадок СаСОз, Fe(ОH)2, Fе(ОН)з и других солей и частиц происходит адсорбция ионов солей, что, по существу, снижает минерализацию воды.
Время сохранения новоприобретенных свойств воды (магнитная память воды) зависит от многих причин и варьирует, по опытным данным, от нескольких часов до суток.
Рис. 7.6. Монтажные схемы:
а - без аппарата магнитной обработки воды; б — с аппаратом, магнитной обработки воды; 1 — насадка; 2 - аппарат магнитной обработки; 3 — переходник; 4 — патрубок; 5 — трубопровод дождевальной машины
Положительный мелиоративный эффект от применения воды, обработанной магнитным полем, для полива и промывок объясняется повышением водопроницаемости почвогрунтов и растворяющей способности воды в результате ее частичной деминерализации, а также вследствие частичного удаления токсичных для растений солей. После обработки воды магнитным полем ее жесткость уменьшается. Полив такой водой способствует превращению азота, фосфора и калия в почве в более доступные для растений формы и повышению урожайности.
В ВолжНИИГиМ с целью увеличения урожайности сельскохозяйственных культур разработана серия аппаратов магнитной обработки оросительной воды типа АМОВ-3 (рис. 7.5). Они выполнены в форме штуцера с присоединительной резьбой на концах. В его корпусе профрезерованы пары соосных глухих отверстий, оси которых взаимно ортогональны. В эти отверстия на эпоксидном клее вставлены цилиндрические постоянные магниты из феррита бария, обращенные друг к другу разноименными полисами. Снаружи аппарат покрыт водоупорной краской. Его устанавливают перед каждой дефлекторной насадкой или дождевальным аппаратом серийных дождевальных машин (рис. 7.6).
Оросительная вода из центрального водопровода дождевальной машины перед поступлением в насадку проходит через рабочий канал аппарата АМОВ-3, где обрабатывается тремя магнитными полями.
Интенсивность деятельности микрофлоры почвы при поливе водой, обработанной магнитным полем, выше по сравнению с контролем в среднем на 61,8%. Полив такой водой способствует активизации процессов корневого питания растений.
Контрольные вопросы и задания.
1. Оцените возможность применения для полива сельскохозяйственных культур в вашем регионе мелкодисперсного, импульсного, приповерхностного дождевания.
2. Расскажите о целесообразности использования в вашем хозяйстве машин для поверхностного дождевания на базе ДМУ „Фрегат", „Волга", автоматизированной стационарной дождевальной системы, а также для комбинированных поливов.
3. Каковы особенности полива водой, обработанной магнитным полем?
