Капельный полив: методика расчета систем орошения




Капельный полив: методика расчета систем орошенияКапельный полив: методика расчета систем орошения.

Капельный полив: структура типовых систем.

Капельный полив дает хорошие результаты практически во всех отраслях сельского хозяйства, для подавляющего большинства сельскохозяйственных культур. С этим связано и динамичное развитие данного способа орошения.

Чтобы понять принципы работы систем капельного полива, необходимо разобраться в их устройстве. Использование методики капельного орошения сформировало новый подход к поливу вообще, а также изменило и подход к выстраиванию цепочки между тремя базовыми составляющими: водой, почвой и растением.

Что представляет собой система капельного полива и какова ее терминология.

Под понятием источник водоснабжения в системе капельного полива подразумевается любой канал, из которого поступает вода. Это может быть скважина или бассейн или любой другой источник (например, обычная дачная бочка с водой.

Для перекачивания воды используется насосная станция, а в ряде случае водозабор. Важно создать минимальное давление, которое требует данная система капельного орошения, чтобы вода начала поступать из источника в каналы системы.

Для создания определенных качеств воды используется фильтрационная станция. Используются фильтры разных типов (дисковые, сетчатые, гидроциклонные, гравийные.

Создание питательных свойств воды в системе капельного полива возможно, благодаря наличию узла внесения удобрений. В его составе – удобрительная головка, а также инжектор или дозатрон. Входит в его конструкцию и специальная емкость, где можно приготовить удобрение.

Контролирует систему капельного орошения специальный автоматический контролер.

При помощи регулятора давления поддерживается постоянное заданное давление в системе.

Одна из самых ключевых составляющих системы капельного орошения – капельные линии, состоящие из оросительных трубок или лент. Эти линии укладываются параллельно, а соединяет их трубопроводная магистраль.

Дозировать выпуск воды система может с помощью специальных эмитеров (капельниц), которые скреплены с водопроводом. Именно благодаря эмиттерам система капельного полива выпускает воду малыми дозами.

Виды оросительных трубок в системе капельного полива.

Оросительные трубки классифицируются по типу трубок, по виду капельницы и по жесткости. По различиям в типе трубки выделяются ленты и шланги. По различия в типе капельницы различаются оросительные трубки с мягкими и жесткими капельницами, компенсированные или не компенсированные. По степени жесткости различаются мягкие однолетние трубки или жесткие (более прочные и долговечные) Базовая комплектация систем капельного полива.

В базовой комплектации систем капельного полива – все перечисленные составляющие, которые и обеспечивают полноценное функционирование системы.

Это источник водоснабжения, фильтростанция, узел подготовки удобрений, магистраные и разводящие трубопроводы, регуляторы давления. В базовую комплектацию также обязательно входит соединительная и запорная фурнитура. Дополнить базовую комплектацию могут системы автоматического контроля системы и отслеживания расходов воды.

Фильтрационная станция: виды фильтров для капельного полива.

Наиболее важный элемент системы капельного полива – фильтрационная станция. Выбор фильтров зависит от состава воды и наличия в ней примесей, а также от орошаемой площади.

Фильтры бывают дисковые, сетчатые, гидроциклонные, гравийные. Сетчатый фильтр выполняет очистительную и предупредительную функцию. Такой фильтр представляет собой сетку с мелкими ячейками. Его применяют при не очень высоком содержании в воде неорганических частиц. Степень очищения воды напрямую зависит от размера ячеек. Площадь фильтра определяет пропускную способность системы капельного полива.

В случае засорения фильтр промывается методом запуска обратного потока воды.

Дисковые фильтры созданы для более глубокой степени очистки воды. Их конструкция представляет собой соединенные вместе диски с радиальными канавками. Такие фильтры используют в случае, если вода качается из скважин. Засорения промываются запуском обратного потока воды.

Гравийный фильтр используется в качестве фильтрующего вещества обычный песок. Это позволяет удерживать неорганические органические частицы в больших количествах. Для повышения эффективности фильтрации используется крупнозернистый и мелкозернистый песок (соответственно 1,2-2,4 см и 0,5-0,8 см). Мелкая фракция засыпается сверху. При засорении фильтр промывается обратным потоком воды. Такие фильтры целесообразно использовать при заборе воды из открытых водоемов Гидроциклонные фильтры применяются для очищения воды от большого количества тяжелых частиц. Они необходимы для проведения предварительной очистки. Расчет систем капельного полива: методика.

Шаг первый: определить потребность в воде, соотнести с заданной площадью и количеством оросительных трубок.

В агрономии все расчеты не являются высоко точными. Абсолютно точное прогнозирование процессов здесь не возможно. Здесь нет четких зависимостей, на основе которых можно создавать некие формулы. Но скорректировав некоторые факторы, можно значительно повлиять на урожайность. Один из важнейших факторов – орошение. В овощеводстве самым эффективным методом можно считать капельный полив полей.

Для проведения расчетов необходимо иметь данные о видах культур и площади полей. В свою очередь эти данные получают, исходя из проведенных исследований в сфере маркетинга, а также на основе анализа почвенных и водных ресурсов.

Проектирование систем капельного полива включает следующие этапы.

Расчет потребления воды.

определение количества оросительных трубок, исходя из схемы посадки.

разделение участка на отдельные поливные блоки (с учетом длины рядов, мощности насоса и дебета скважины.

учет расхода воды по блокам и желаемого времени полива для подбора фильтростанции.

выбор материалов для разводящих и магистральных трубопроводов.

каждодневная потребность в воде определяется по максимуму, чтобы наверняка протестировать возможности источника, фильтростанции и других элементов системы капельного полива.

Для южных районов за максимальную потребность в воде принимают от 60 до 70 кубических метров на гектар. Исходя из этой нормы производится расчет пропускных возможностей фильтростанции.

Для этого используется формула Q = 60 S T. (Q – искомая пропускная способность, S – площадь, T – время (как правило, это 16 – 20 часов.

Полученные данные соотносятся и с мощностью источника водоснабжения. Если ресурсы источника позволяют нести рассчитанную нагрузку, то можно перейти к следующему этапу расчета. Далее определяем количества оросительных трубок в соотношении с перечнем выращиваемых культур.

Для каждого вида культур потребность в орошении рассчитывается индивидуально. Учитывается схема посадки и площадь. Используется формула Lt = Sк × 10000 ÷ L. (Lt – потребность культуры в орошении и длина оросительной трубке в метрах, Sк – площадь культуры, L – расстояние между трубками в соответствии со схемой посадки.

Шаг второй: разделение участка на поливочные зоны.

При разделении участка на поливочные зоны и блоки учитывается пропусканая способность той или иной системы капельного орошения. Берутся максимальные показатели. Это делается для того, чтобы в дальнейшем потребление воды на каждом участке не превышало пропускные возможности самого трубопровода. За контрольные показатели при разделении на блоки берутся данные о пропускной способности отводных трубопроводов с учетом их жесткой части из ПНД.

Допустим мы рассчитываем систему капельного орошения для помидоров, и пропускная способность трубопроводов составляет 80 кубических метров в час, расстояние между лентами – 1,8 метров, дистанция между эмиттерами – 0,3 метра и расход воды на один эмиттер составляет 1,1 литр в час.

Размеры поливочного блока рассчитываются по формуле: S = Qt × L× X ÷ 10q. В этой формуле S – площадь поливочного блока в гектарах, Qt – пропускные возможности разводного трубопровода (метры кубические в час), L – дистанция между трубками (в метрах), исходя из схемы посадки, X – дистанция между эмиттерами (в метрах), q – норма полива для одного эмиттера (литры в час). Затем предварительно устанавливается число поливочных блоков. Для этого нужно разделить общую площадь, отведенную под данную культуру, на рассчитанную площадь блока. Полученное число нужно округлить в сторону увеличения.

Расход воды на гектар воды на каждый гектар рассчитывается по формуле W =10q ÷ L×X.

(W – расход воды, q – норма полива эмиттера, L и X дистанция между трубками и эмиттерами соответственно.

На следующем этапе нужно определить геометрические размеры поливочных блоков. Варианты прохождения магистрального трубопровода через поливной блок: строго по середине, со смещением от центра или по границе.

Самый рациональный способ размещения – по середине блока ,чтобы можно было развести оросительные трубки в две стороны. Это поможет сэкономить на стоимости трубопровода. При этом нужно помнить об ограничениях длины в капельных лентах.

Для ряда случаев более рационально организовать одностороннее размещение оросительных трубок. Это относится к полям с неудобной конфигурацией.

На геометрические параметры поливных блоков влияют также технические характеристики поливных трубок. При разбивке полей на поливочные блоки рациональнее всего применять поливочные линии с длиной 70-90 % от максимальных показателей. Когда длина поливочных блоков определена, рассчитывается длина магистрального трубопровода.

При расчетах нужно также учитывать неравномерность полива (от 5 до 15 %). Например, для оросительной трубки диаметром 16 миллиметров и норме вылива на каждый эмиттер 1,2 литров в час при расстоянии между эмиттерами 0,№ метра и неравномерности полива 10 % длина поливной линии составит 150 метров.

Важно не допустить, чтобы в одном блоке выращивались разные сельскохозяйственные культуры ,особенно если для них требуются разные нормы полива и различные составы удобрений. В случае, если такая необходимость соединения в одном блоке разных культур возникает, можно использовать специальные соединительные фитинги. Еще одна типичная ошибка – использовать разные схемы посадки по разные стороны от одного и того же разводного трубопровода.

Шаг третий: уточнить потребность в воде и составить схему полива.

Когда количество поливочных блоков и их размеры установлены, уточняется расход воды дл каждого блока. Нудно определить сколько кубических метров в час будет затрачено каждым блоком.

Для расчета используется формула Wi= W × Sб. Wi – это расход воды в конкретном поливочном блоке. W – расход воды на каждый гектар в данной схеме посадки. Sб – площадь самого поливочного блока.

На следующем этапе создается схема полива. Максимальная норма полива делится на расход воды по каждому гектару. Таким образом определяется время осуществления полива в конкретном блоке. Едина измерении нормы полива и расхода воды– кубический метр на гектар.

Если вспомнить о примере с расчетом системы орошения помидоров, то за час работы системы орошения расход воды на каждый гектар составит 26 кубических метров. Время полива составит 3 часа (максимальный показатель), если дневная норма будет 70 кубических метров на гектар.

Как выбрать фильтростанцию для капельного полива.

Чтобы выбрать фильтростанцию, нужно учесть характеристики источника водоснабжения (скважина, открытый источник), степень его загрязненности и вид загрязняющих веществ. Кроме того, учитывается часовая потребность в воде, производительность конкретной насосной станции, наличие других потребителей воды и их количество.

Для проведения расчетов могут понадобиться анализы химического состава воды на предмет наличия механических или биологических загрязнителей. Это поможет определить, насколько пригодна вода из данного источника для орошения.

Вода из открытых водоемов, как правило, содержит большое количество примесей в виде различных биологических загрязнений. Поэтому такая вода для очистки потребует песчано-гравийный фильтр. Если в воде содержится большое количество песчаных частиц, понадобится гидроциклонный фильтр. Наряду с песчано-гравийным фильтром в системе капельного полива, работающей от открытых водоемов, нужно использовать и другие виды фильтров (сетчатые или дисковые.

При использовании воды из скважин достаточно использовать лишь сетчатые или дисковые фильтры. После того, как тип фильтров выбран, нужно рассчитать их количество.

При выборе фильтров, нужно учитывать и экономические факторы. Для этого берутся в расчет и показатели мощности насосной станции. Если мощность недостаточна и потребуются дополнительные траты на подачу воды, то нужно будет скорректировать количество фильтров.

Когда определена пропускная способность фильтростанции с учетом всех факторов, начинаем ее укомплектовывать. Выбирается марка фильтра, определяется необходимое количество. Подбирается и удобрительный узел. Он включает в себя инжекторов, задвижку, соединительно-запорную арматуру. При выборе инжектора обязательно учитывается пропускная способность фильтростанции.

Как рассчитать магистральный трубопровод.

Для гидравлического расчета используемой водопроводной сети учитывается диаметр трубопроводов, установленные расходы воды, минимальное давление при входе в систему.

Чтобы определить диаметр трубопровода, нужно знать скорость движения воды V и объем потока Wi. Целесообразная скорость потока воды в трубопроводе – от 0,6 до 1,9 метров в секунду. Эту цифру надо умножить на 3600. Далее нужно взять данные расчетного потока воды и разделить на полученную цифру. (Wi ÷ 3600V). Из полученного числа нужно извлечь квадратный корень ,а затем умножить эту цифру на 1,13. Полученный результат округляют до большего значения.

Затем нужно определить реальную скорость воды в трубопроводе – Vf (измеряется в метрах в секунду). Vf = Wi ÷ w.

(w – скорость движения потока). Рассчитать скорость движения потока можно по отдельной формуле: w = ×D×f2 ÷ 4.

Отдельно рассчитываются потери напора. Для этого используется отдельная формула: hn=A×Lt×b×Wi2.

(A – сопротивление труб, указывается в секундах на метр в квадрате, Lt – длина трубопровода в метрах, b – специальный поправочный коэффициент.

Расчет трубопровода производится в следующем порядке.

определение диаметров трубопроводов (расход воды и скорость потока на каждом участке.

определение потерь напора на каждом участке.

определение максимальных потерь напора.

определение минимального входного давления.

сравнение ресурсов источника водоснабжения и потребностей системы капельного орошения.

Монтаж системы капельного орошения: порядок работ.

Перед установкой систем капельного орошения предварительно проводится обработка почвы. Если есть необходимость, вносятся почвенные гербициды. Затем производится монтаж систем капельного полива.

монтаж фильтростанции, магистральных трубопроводов.

после проведенного посева укладываются оросительные трубки (может вестись ручную или автоматически при помощи специальных укладчиков на рамке сеялки.

прокладка распределительного трубопровода и подсоединение его к магистральному.

подсоединение через фитинги оросительных трубок (предварительно под фитинги с помощью перфоратора делаются отверстия в трубопроводе.

промывка системы от 10 до 15 минут, сначала промывается фильтростанция, а затем оросительные трубки.

после завершения промывки концы трубок закрываются.

регулирование давление в соответствии с паспортными данными системы капельного полива.

Как правильно эксплуатировать системы капельного полива.

Системы капельного полива имеют относительно высокую стоимость, поэтому важно организовать их грамотную эксплуатацию для продления срока службы. Это поможет окупить затраты на организацию капельного орошения и получить максимально высокие прибыли.

Применение системы капельного полива относится к наиболее передовым методам и требует поддерживать столь же высокий уровень технологий на всех стадиях процесса выращивания той или иной культуры. Применение комплексных передовых методов по защите и удобрению растений, по уходу за ними дает возможность получить желаемый высокий результат и значительно повысить показатели урожайности.

Испортить систему капельного орошения не гарантирует высоких результатов, если была проведена неверная обработка почвы или неграмотный уход за растениями.

Качество самой системы орошения зависит от плотности оросительных трубок и лент. Чем выше плотность лент и трубок, тем они долговечнее. Минимальный срок службы самых тонких оросительных лент равен одному году. При этом ленты с невысокой плотностью необходимо закапывать в землю на точную глубину 5 см для пордления срока их эксплуатации. Трубки с более высокой плотностью укладываются поверх земли.

При подземной укладке тонких лент важно следить за точным соответствием глубине в 5 см. Если лента пройдет глубже, это повлияет на давление в системе капельного орошения. При более глубоком расположении могут возникнуть и трудности с извлечением ленты из почвы при завершении сезона культивации.

При расположении ленты слишком близко к поверхности могут появиться проблемы с почвенными вредителями (медведка или проволочник.

Для борьбы с вредителями важно сразу после укладки ленты пустить по системе воду вместе с инсектицидами. Пропорции добавления инсектицидов: денис форте нужно добавить в расчете 0,1 литр на га, базудина – 1,5 литра на га, золона – 1,5 литров на га.

Против почвенных вредителей эффективных препаратов не разработано. Еще один враг поливных лент – вороны. В связи с этим, нужно организовать круглосуточное обслуживание систем капельного орошения, в несколько смен.

Кроме того, нужно регулярно промывать фильтростанцию и контролировать давление во всей системе орошения. При появлении утечек нужно своевременно их устранять.

После завершения сезона полива нужно провести демонтаж всех элементов системы капельного орошения. Если использовали многолетние трубки, их укладывают на хранение. Если применялись однолетние ленты, их передают на утилизацию. Перед утилизацией извлекается ремонтная фурнитура, которая в дальнейшем может быть использована для хозяйственных нужд.

Очень важно убирать все остатки оросительной ленты с полей, чтобы не нарушать экологию. Системы капельного орошения исзтовлены из полимерных материлов, которые не разлагаются в почве. Не стоит загрязнять этими остатками свои поля. Это важный фактор дальнейшей успешной эксплуатации почв.

Многолетние трубки после завершения сезона полива требуют промывки и удаления всех частиц, накопившихся в системе. Технология предельно проста: на концах трубок открываются заглушки и пускается поток воды. Эта процедура должна проводиться для каждого поливного блока. Если для орошения использовалась вода из открытых водоемов, возникает опасность зарастания капельниц слизью из-за многочисленных водорослей и бактерий. Поэтому для промывки используется вода с раствором хлора (концентрация – 20 мг/л). Промывать системы капельного полива хлором можно из инжектора. Длительность промывки – от 30 до 60 минут.

Еще одна опасность – закупорка солевыми остатками из-за применения удобрений с содержанием солей магния и кальция. Чтобы удалить эти соли, применяется техническая азотная, хлорная или ортофосфорная кислота (концентрация – 0,6 %). Промывка кислотой должна продолжаться около часа.

Кислование оросительной трубки может поризводиться с использованием двух методов. Первый метод сводится к тому, чтобы определить количества кислоты, исходя из расхода воды и временного периода кислования. Затем готовится маточный раствор и закачивается в систему в течение получаса. Промывка системы капельного полива осуществляется в течение 30 минут.

Второй метод сводится к тому, чтобы определить количество воды, исходя из заданного объема кислоты. Затем нужно определить производительность оросительных трубок и ее зависимость от рабочего давления. Далее устанавливается рабочее давление, которое необходимо для нужно производительности. Затем готовится маточный раствор, настраивается расчетное давление в системе и проводиться кислование так, как описано в первом методе.