Методика расчета систем капельного орошения

Агрономия не является точной наукой, как, например математика.  И не смотря на то, что, на протяжении, нескольких веков в этой области проводились масштабные исследования, получен значительный объем информации о влиянии орошения, удобрений и т.д. на развитие растений, мы не можем говорить о полном прогнозировании и планировании процессов в с/х производстве.

Тем не менее, даже при отсутствии четких зависимостей, мы можем, исходя из имеющейся информации, оказывать значительное влияние на урожайность с/х культур путем корректировки определенных факторов Одним из таких факторов является орошение. А если речь идет об орошении в овощеводстве, то на сегодняшний день можно с уверенностью говорить о том, что наиболее эффективным является капельное орошение.

Выбрав на основе почвенных, водных, маркетинговых исследований набор культур, их площади переходят непосредственно к расчету самой системы.

Порядок проектирования системы капельного орошения:

  • Предварительный расчет во до потребления
  • Расчет количества оросительной трубки на участок, согласно схемы посадки
  • Деление участка на поливные блоки (учитывая длину рядов, мощность насоса, дебет скважины)
  • Подбор фильтростанции (учитывая расход воды по блокам, желаемое время полива участка)
  • Подбор магистральных и разводящих трубопроводов

Для начала определяют максимальную ежедневную потребность в воде с цепью проверки возможностей водоисточника выбора фильтростанции и остальной фурнитуры. Предварительный расчет пропускной возможности фильтростанции и мощности водоисточника производят по формуле:

Если источник водоснабжения позволяет расчетный расход воды, следует переходить к следующему этапу расчета проекта.
Расчет количества оросительной трубки ведется с учетом перечня возделываемых культур. Для каждой культуры, с учетом возделываемой площади и схемы посадки, рассчитывается потребность в оросительной трубке:

Разбивка участка на поливочные блоки.
При разбивке участка на поливочные блок и необходимо знать, что максимальная пропускная способность разводного рукава LFT 4″ составляет примерно 80м3/ч, а пропускная способность рукава LFT 3″ -40м3/ч. В особых случаях возможно повышение пропускной способности на 10-15%. Следовательно, водопотребление одного поливного блока не должно превышать возможности разводного трубопровода Поскольку в качестве разводного трубопровода используются помимо гибких рукавов и жесткие трубопроводы то за контрольные показатели для разбивки на блоки принимают следующие значения (табл. 1).

Исходя из диаметров разводящих трубопроводов и схемы посадки, выбирается площадь поливочных блоков.

Пример:
Культура — томаты.
Расстояние между оросительными трубками — 1,3 м.
Разводной трубопровод — LFT 4″.
Расстояние между эмиттерами — 0,3 м.
Расход воды на один эмиттер -1,4 л/ч
Зависимость для расчета размеров поливочного блока:

Далее определяется предварительное количество поливочных блоков. Для этого общую площадь возделываемой культуры делят на расчетную площадь блока и округляют в сторону увеличения. При невозможности размещения или экономической нецелесообразности расчетного количества поливочных блоков идут на увеличение их количества.

Следующий этап — определение геометрических размеров поливочных блоков.

Разводной трубопровод может походить через поливной блок по средине (или со смещением), или по границе поливного блока Более выгодно, в большинстве случаев, разводной трубопровод располагать по средине орошаемого блока с двусторонней разводкой оросительных трубок, из-за высокой стоимости трубопровода. В отдельных случаях экономически более целесообразно одностороннее расположение оросительных трубок относительно разводного трубопровода при неудобной конфигурации поля и высоких затратах на магистральные трубопроводы.
Второй фактор, влияющий на геометрические размеры поливных блоков это техническая характеристика оросительной трубки. Можно задавать от 5 до 15% неравномерности полива. Для самой массовой, оросительной трубки (диаметром 16 мм, норме вылива на эмиттер 0.9 — 1 л/ч и расстоянием между эмиттерами 0,3 м} при неравномерности 10% средняя длина поливных гонов составляет около 170 м. Таким образом, необходимо изучить технические характеристики предла¬гаемой оросительной трубки.
Разбивая поле на поливочные блоки экономически целесообразно использовать поливочные гоны длиной 0,7-1,0 от максимальной. Определив длину поливочных блоков, рассчитывают длины разводных трубопроводов Для этого делят площадь поливочных блоков на размах поливочных блоков. Следует не допускать выращивания в одном блоке разных культур, особенно с разными нормами полива и нормами удобрений. Если возникает такая необходимость, используют соединительные фитинги с кранами. Также нельзя использовать различные схемы посадки с разных сторон одного разводного трубопровода.

Уточнение потребности в воде и составление схемы полива.

После определения количества и размеров поливочных блоков уточняют расход воды на каждый поливочный блок.

Следующий этап составление схемы полива.

Для это го максима ль на я поливная норма (40-50 м3/га) делится на гектарный расход воды (м3/га*ч), используемой схемы посадки и определяется максимальное время полива конкретного блока. Для рассматриваемого примера (томаты) гектарный расход воды (за один час работы системы) составляет 26 м:, а максимальное время полива (при максимальной дневной норме 70 м3/га условно принятой в данном примере) около 3 часов.
При составлении схемы полива удобнее все поливочные блоки и максимальное время их полива (пример табл. 2) заносить в таблицу.

Проанализировав таблицу 2 мы видим, что максимальное время полива составляет 14 часов, а максимальный расход воды, согласно схемы полива, 137 мЗ/ч. Эти значения являются контрольными при дальнейших расчетах.

Выбор фильтросганции.

При выборе фильтростанции необходимо учитывать источник водоснабжения (открытый водоем ил и скважина), степень загрязненности воды и вид загрязнителя, часовую потребность в воде (пропускную способность), а также производительность насосной станции и количество других потребителей Следует иметь ввиду наличие необходимости проведения анализов воды на химический состав, наличие биологических и механических загрязнителей с целью определения при-годности для орошения и подбора фильтростанции При использовании поливной воды из открытых, водоемов, следовательно, имеющей большое количество биологических загрязнителей, необходимо включать в состав фильтростанции песчаногравийный — фильтр, а при большом количестве взвешенных песчаных частиц целесообразно использование гидроциклонов или комбинаций фильтров.

Так же, помимо песнаногравииного, в состав фильтростанции (при заборе воды с открытых водоемов) входит страхующий сетчатый или дисковый фильтр.
Если используется вода со скважины то, обычно достаточно одного дискового или сетчатого фильтра. При большом количестве взвешенных песчаных частиц целесообразно использование гидроциклонов. Определившись с типом фильтростанции, на основании анализа источника водоснабжения, переходят к выбору типа фильтров и расчета их количества.
Перед выбором пропускной способности фильтростанции, необходимо уточнить производительность (при наличии) насосной станции и наличие других потребителей воды. При избыточной мощности насосной станции возможна ситуация когда дополнительные затраты на подачу воды превысят стоимость дополнительных фильтров. Поэтому необходимо также экономическое обоснование пропускной способности фильтростанции.
Определившись с максимально необходимой пропускной способностью фильтростанции и ее типом, начинают комплектацию. По пропускной способности подбирают марку фильтра и их количество. Также выбирается удобрительный узел. Удобрительный узел обычно состоит из задвижки, инжектора и соединительно-запорной арматуры. В зависимости от пропускной способности фильтростанции инжектор может быть от 0,5″ до 1,5″.

Расчет магистральных трубопроводов.

Гидравлический расчет водопроводной сети заключается в определении диаметров трубопроводов по известному расходу воды и потерь напора на всех ее участках, а также определения минимального давления на входе системы.

Порядок расчета трубопроводов:

  • определяются диаметры трубопроводов по расходу воды и скорости потока для каждого участка
  • определяются потери напора по участкам
  • определяется максимальная потеря напора
  • определяется минимальное входное давление
  • сравниваются возможности источника водоснабжения с потребностями системы.

Порядок и основные требования к монтажу.

На участке, предназначенном для размещения системы капельного орошения предварительно проводится предпосевная обработка почвы и, при необходимости, внесение почвенных гербицидов.

Монтаж производится в следующей последовательности:

  • монтируется фильтростанция и магистральные трубопроводы, согласно проекта.
  • производится посев и укладка оросительной трубки при сеяной культуре, или укладка трубки при рассадной культуре (производится вручную или с помощью укладчиков расположенных на раме сеялки ипи культиватора).
  • укладывается распределительный трубопровод (lft) и подсоединяется к магистральному
  • трубопроводу.
  • оросительные трубки, через фитинги, подсоединяются к распределительному трубопроводу для этого в трубопроводе, с помощью перфоратора, делаются отверстия под фитинг.
  • промывают систем у водой в течении 10-15 минут, для этого в начале промывают фильтростанцию до появления чистой воды, а затем промывают оросительные трубки.
  • по окончании промывки закрывают концы оросительных трубок.
  • производят регулировку давления согласно паспортных данных.

Эксплуатации системы.

Очень важно правильно спланировать все работы по эксплуатации системы Если планирование будет осуществлен о неверно, что повлечет за собой неправильную эксплуатацию системы, затраты не окупятся, так как прибыль будет низкой. Выращивание овощей на капельном орошении предполагает применение передовых технологий, поэтому получение высоких урожаев возможно толь ко при обязательном выполнении всех агротехнических мероприятий по защите растений, внесению удобрений, уходу за растениями. Система капельного орошения не защищена от неправильной обработки почвы и ухода за растениями, поэтому все работы необходимо выполнять своевременно и качественно.
Существуют две различные системы капельного орошения — трубка капельного орошения и лента капельного орошения.
Качество каждой из систем зависит от толщины (плотности) трубки или ленты. Трубка или лента с высокой плотностью может использоваться несколько лет. Срок использования наиболее тонкой ленты составляет один год. Лента с наименьшей плотностью закладывается в почву на глубину 5 см.

Более плотная трубка или лента может использоваться на поверхности почвы. При эксплуатации cамой тонкой ленты важно проследить, чтобы она была уложена в почву точно на глубину 5см. К сожалению, на практике различия в глубине составляют +,- 5 см. Если лента расположена слишком глубоко, есть риск изменения давления и объема воды в ленте, так как после сильных дождей почва существенно уплотняется. Так же будет трудно убрать ленту из почвы после окончания сезона, если она находится слишком глубоко в почве.
Обслуживание системы проводится как в дневное, так и в ночное время, поэтому важно организовать работу операторов в несколько смен. Необходимо регулярно осуществлять промывку фильтростанции и постоянно контролировать давление в системе, устранять возможные утечки.

По завершению поливного сезона проводится демонтаж и закладка всех элементов на хранение. При использовании однолетней капельной трубки или ленты, она демонтируется и убирается с поля с дальнейшей утилизацией. Предварительно необходимо извлечь ремонтную фурнитуру, которая применялась в течение сезона для текущего ремонта, с целью дальнейшего использования. Важным экологическим фактором является зачистка поля от остатков капельной ленты и других полимерных отходов. Пластик в почве не разлагается, поэтому у многих фермеров поля, где применялось капельное орошение, загрязнены остатками этой системы. Для нормальной эксплуатации таких почв в будущем, крайне важно очищать поля от пластика любого вида.
Если использовалась многолетняя трубка ее необходимо промыть, чтобы удалить все микро- и макро частицы, накопившиеся за период эксплуатации Для этого, на концах трубки открываются заглушки, и потоком воды промывается система до тех пор, пока не пойдет чистая вода. Эта работа проводится по поливным блокам операторами Если для полива использовалась вода из открытых водоемов, возникает угроза распространения сине-зеленых и других водорослей и бактерий, которые образуют слизь, забивающую капельницы. Поэтому на таких системах необходимо ввести в поливную воду хлор в концентрации 20 мг\л. Такая промывка производится через инжектор в течение 30-60 минут. Так как, в течение сезона для подкормки растений применяются удобрения содержащие соли кальция и магнии, может произойти блокировка капельниц этими солевыми остатками. Для удаления этих солей в конце сезона применяют техническую азотную, ортофосфорную или хлорную кислоту в концентрации 0,6 % по действующему веществу. Продолжительность кислотной ирригации около одного часа. После применения таких препаратов необходимо провести промывку чистой водой в течение 30-40 минут. После проведения всех этих мероприятий, капельная трубка сматывается в бухты и закладывается на хранение. При сматывании необходимо удалить из трубки воду. Хранить трубку необходимо в помещении или герметичной емкости.

Следующим этапом в подготовке к хранению является демонтаж гибкого шланга LFT. Соединители LFT-трубка (капельная лента) со шланга лучше не снимать, так как при этом можно повредить соединительные гнезда. Перед демонтажем необходимо провести промывку чистой водой, для удаления всех механических частиц. После этого гибкий шланг аккуратно сворачивается, при этом не допускаются перегибы и деформация. Производится измерение длины каждого рукава, и навешивается этикетка, с указанием метража и схемы посадки, на которой он применялся Хранить гибкий шланг лучше совместно с капельной трубкой.
Задвижки и шаровые краны необходимо очистить от загрязнения, промыть в воде. Все части подверженные коррозии смазать техническими смазками. При хранении необходимо избежать попадания на них влаги.
Гравийно-песчаныефильтростанции освобождаются от гравия, вымываются чистой водой. Перед установкой на хранение их необходимо высушить. Все задвижки на фильтростанции смазываются техническими смазками и герметизируются. Фильтрующий гравий необходимо промыть в проточной воде на решетах и произвести обеззараживание растворами технических кислот для уничтожения сине-зеленых водорослей и бактерий. Концентрация рабочего раствора составляет О,б % действующего вещества.
Дисковые и сетчатые фильтра необходимо тщательно промыть в чистой воде. Если на них имеются солевые отложения, проводится промывка в таком же растворе технических кислот. После этого все части снова промыть в чистой воде, и высушить. Хранить их лучше в собранном виде.
Очень важным моментом является удаление воды из всех элементов капельного орошения. При попадании воды возможно размораживание и повреждение частей орошения при низких температурах.
От тщательности подготовки всей системы капельного орошения к правильному хранению в зимний период зависит долговечность работы вашей системы, что позволит сэкономить ваши средства.

КАЖДЫЙ, использующий капельное орошение, должен принимать меры по очистке поля от остатков оросительной системы в конце сезона. К сожалению, некоторые игнорируют это, что может привести к большим проблемам в дальнейшем.
Земля будет использоваться для сельскохозяйственного производства и в будущем, поэтому важно заблаговременно подумать о будущих проблемах производителей и предотвратить их по мере возможности. Мы должны работать на чистых полях, а не расходовать средства и время на очистку загрязненных, нами же в прошлом территорий спустя много лет.