Орошение дождеванием сельскохозяйственных культур

Различают несколько способов орошения, каждому из них присущи соответствующие способы полива – способы перевода подаваемой воды из состояния водяного тока в состояние почвенной влажности. Одним из них является дождевание – создание искусственного дождя.

Для орошения дождеванием применяют различную поливную технику. Поливная техника – технические средства (машины, механизмы и орудия) для проведения полива, дождевальные машины и установки, которые по дальности полета воды делят на коротко-, средне- и дальнеструйные, по другим признакам – на стационарные, работающие в движении и позиционные установки, машины и агрегаты.

Многоцелевое назначение и использование дождевальных машин позволяет получать стабильный урожай сельскохозяйственных культур, повышает эффективность орошаемых земель и ускоряет окупаемость инвестиций.

 

Це ль практической работы состоит в изучение организации поливов дождеванием на поле: определение расстояние, время стоянки дождевальной машины на одной стоянке при заданной поливной норме, интенсивность дождя, суточную и сезонную производительность, необходимое количество дождевальных машин.

Задание

Определить  элементы техники полива:

1) Продолжительность стояния машины на одной позиции для выдачи

поливной нормы ("Днепр", "Волжанка", ДДН-70, ДДН-100,"Радуга").

2) Продолжительность одного оборота машины на поле с выдачей поливной нормы ("Фрегат").

3) Необходимое число проходов машины вперед и назад по бъефу для выдачи поливной нормы (ДДА-100МА).

4) Средняя интенсивность дождя машины, не превышающая скорость впитывания воды в почву.

5) Продолжительность переезда с позиции на позицию.

6) Продолжительность работы на поливе за смену и за сутки в гектарах и по количеству обслуживаемых гидрантов.

Порядок выполнения. Дождевальная машина «Фрегат» применяется при орошении участков с легкими, средними и тяжелыми почвами. Их используют для полива различных сельскохозяйственных культур, лугов и пастбищ.

Эта машина применяется на полях со сложным рельефом и уклоном до 0,05 – общими и местными – в направлении водопроводящего трубопровода.

Дождевальная машина вращается по часовой стрелке. Движение тележек, расположенных по длине трубопровода на расстояние 25-30 метров, осуществляется за счет движения воды в водопроводящем трубопроводе. Вода из закрытого водопровода посредством клапанов подается в гидроцилиндры, которые с помощью системы рычагов и толкателей приводят в движение колеса тележек машины. Отличительной особенностью машины «Фрегат» является возможность изменения в широком диапазоне скорости ее передвижения. Это позволяет при постоянном расходе воды обеспечить различные поливные нормы.

В основной модификации длина машины составляет 454 м, минимальная 335 м при 12 тележках.

Для широкозахватных дождевальных машин ДМ-100 "Фрегат" всех модификаций определяют продолжительность одного оборота по формуле:

,час         или     , час                       (1.25)

      где m – поливная норма, м3/час;

m _{м ин}   – минимальная норма полива, м3/га (приложения)

t _мин   – минимальное время полного оборота, час;

F – площадь полива (нетто) на одной позиции, га;

q м – расход воды машиной, л/с;

            К и – коэффициент, учитывающий испарение капель дождя в

                           воздухе (1,05-1,45);

            m   коэффициент, учитывающий буксование машины на поле

                (m <1; при поливе лугов и пастбищ m =1);

          K в   – сменный коэффициент использования рабочего времени, (0,9).

 

Пределы регулирования времени полного оборота "Фpeгaтa" oт 37 до 250 час.

Положение крана-регулятора определяется по приложению Н в зависимости от числа оборотов машины за сутки:

 

h   = 24, об/сут,                                             (1.26)

t

где t – продолжительность одного оборота, час.

Площадь полива определяем по формуле:

                                                                                                                    (1.27)

       где R – радиус полива при отключенном концевом аппарате, м.

Производительность работы за смену и за сутки определяется по формуле:

                                            га                                            (1.28)

где Т – продолжительность работы машины за смену или за сутки, час.

 Сезонную производительность (га) можно определить из двух условий:

а) максимально возможная производительность (на основании заданного режима орошения):

                                                 ,                                              (1.29)

 

где  Т – оросительный период севооборотного участка, сут. Принимать по укомплектованному графику водопадачи как количество дней между началом первого и концом последнего полива, исключая межполивные периоды;

 

К су т –   суточный коэффициент использования времени дождевальной машины при круглосуточной работе, зависящий от времени дождевальной машины при круглосуточной работе, зависящий от величины поливной нормы и модификации машины

    (К_сут=t_сут/24, где t_сут – продолжительность работы машины в сутки, час;

К с е з – сезонный коэффициент использования времени дождевальной машины (отношение количества рабочих дней машины за сезон к общей продолжительности оросительного периода, в среднем Ксез = 0,8);

 

 

М

               – средневзвешенная оросительная норма netto, м³/га:

                   ,                                   (1.30)

где a₁…a _n – процент площади, занимаемой данной культурой в севообороте;

М 1.... М – оросительные нормы соответствующих культур, м3/га.

 

б) предельно допустимая производительность за напряженный период t напр., который зависит от агробиологических требований и обычно находится в пределах 10-15 сут.:

                                                                         (1.31)

                     

Число одновременно работающих дождевальных машин на свободном участке можно определить исходя из максимально (а) или предельно возможнойной сезонности (б) производительности, зная площадь севооборота Fnettо:

                                                                                                          (1.32)

или по графику водоподачи:

                                                      (1.33)

         где q_max – максимальная ордината гидромодуля по укомплектованному графику, л/с.га.

Дождевальная машина ДФ-120 «Днепр» применяется при поливе пастбищ, зерновых и технических культур, включая высокостебельные на ровных участках с уклоном не более 0,02°.

«Днепр» представляет собой водопроводящий трубопровод на 17 двух колесных тележках высотой 2,1 м от поверхности земли. При работе вода, поступающая из гидрантов закрытой оросительной сети в трубопровод машины, разбрызгивается по полю посредством дождевальных аппаратов, установленных на концах подкрылок. Для подключения машины к гидрантам оросительной сети ее водопроводящий водопровод с обеих сторон оборудован заборными устройствами.

Предусматривается возможность  буксировки  дождевальной  машины трактором на смежное поле, для чего опорные колеса разворачиваются на 90°, и устанавливаются вдоль оси машины.

 

Интенсивность дождя находим по формуле, мм/мин:

 

                                                                                                              (1.34)

   где F_поз – площадь захвата  а одной позиции, м² (54 м х 460 м = 24840м² = 2,48 га);

 

          q м   – расход воды машиной, л/с (приложение С);

         К – коэффициент, учитывающий условие полива на одной позиции, (0,90-0,95).

 

Продолжительность полива на одной позиции:

                                                                                               (1.35)                                                         

или                                             мин                                                      (1.36)

       Общая продолжительность полива на одной позиции с учетом переезда находиться как сумма:

    t = t 1 + t 2, мин,                                           (1.37)

 

где t1 – продолжительность полива на одной позиции, мин;

t2 – время переезда с одной позиции на другую, принимаемое равным 26 мин.

 

Производительность работы за смену или сутки определяется по формул

 

                                                                                                          (1.38)

 

где  Т – продолжительность смены или работы за сутки, час;

 К в – сменный коэффициент использования рабочего времени

                 (К в  =t₁/t)

Производительность работы за сезон, га:

wсез =  wсутКсезТ,                                                                (1.39)

где К сез – коэффициент неиспользованного рабочего времени за сезон

(0,80);

  Т – межполивной период, сут.; для кормового и овощного севооборотов 10-12 сут.; для полевого –12-13.

 

Количество позиций, обслуживаемых за смену, определяется как:

 

                                                                                                         (1.40)           

где  Т см – продолжительность смены, час;

 t – общая продолжительность полива на одной позиции, час.

 

Число одновременно работающих дождевальных машин:

                                                                                      (1.41)        

    где Кз – коэффициент запаса, (1,2);

F n etto – площадь орошаемого участка

               ω _{сез  ––} сезонная производительность машины.

 

Дождевальная машина типа «Волжанка» ДКШ-64 предназначена для полива зерновых, кормовых и технических культур, пастбищ. Применяется на ровных участках с уклоном до 0,02 (приложение Т).

«Волжанка» широкозахватная дождевальная установка фронтального перемещения позиционного действия. Она имеет два дождевальных крыла с общей шириной захвата до 800 метров. Работа данной дождевальной уста-

новки планируется круглосуточно или в две смены, по часовому графику работы каждого крыла. Продолжительность полива одним крылом на позиции зависит от заданной поливной нормы. Контроль нормы полива обеспечивает установленный специальный водомер или самопишущий манометр.

   Расчет полива дождеванием аналогичен расчету машины ДФ-120 "Днепр". При расчете общей продолжительности полива по формуле (51) t2  принимается равной 50 минутам.

Дальнеструйные дождевальные машины ДДН-70 и ДДН-100 предназначены для орошения овощных, технических культур, лесопитомников, лугов и пастбищ. Навешиваются на тракторы ДТ-75, Т-150, Т-4А. Работа происходит позиционно по сектору или по кругу, при этом вода забирается из временных оросительных каналов. Различие ДДН-70 и ДДН-100 в расходе воды, производительности, а также в расстоянии между оросительными каналами. Они просты в устройстве и эксплуатации, компактны и маневременны. В качестве недостатка этих машин следует указать на то, что качество полива значительно зависит от силы ветра.

Для машин ДДН-70 и ДДН-100 при скорости ветра более 2 м/с полив выполняется не по кругу, а по сектору с уменьшением в двое расстояния между стоянками.

Дождевальная машина  ДДА-100А базируется  на  тракторе  ДТ-75М, оборудованным ходоуменьшителем. При движении дождевальный агрегат поливает культуры, забирает воду из открытого оросителя глубиной не менее

0,3 м. Чтобы обеспечить нормальные условия забора воды машиной, в оросителе создают подпор. Для этого на определенном расстоянии по длине оросителя устанавливают брезентовые или металлические перемычки. Отрезок канала между перемычками называют бъефом. Полив заданной нормой проводят за несколько проходов дождевальной машины. Число проходов зависит от поливной нормы и нормы полива за один проход дождевальной машины.

Длину  бъефа  можно  определить в  зависимости от  уклона  оросителя.

Средняя интенсивность дождя машины рассчитывается по формуле:

                                                                             (1.41)

          где q м –  расход воды машиной, л/с;

в – ширина захвата агрегата - 120 м;

l Б   –  длина бъефа, м.

Слой дождя, создаваемый за один проход машины (h):

h =  Jt 1,мм                                                                            (1.42)

где t1 - время одного прохода агрегата по бъефу:

                                                 мин                                         (1.43)

где n – средняя скорость движения агрегата во время полива, м/мин:

                                                                                                           (1.44)

 где n n   и n з - передняя и задняя скорость движения ДДА – 100МА, км/час 

         

 

Длина бъефа в зависимости от уклона оросителя

Уклон оросителя	Длина бъефа, м
0.0004-0.0005 0.0005-0.0006 0.0006-0.0008 0.0008-0.001 0.001-0.002 0.002-0.003	300 250 200 150 100 50

 

Необходимое число проходов для выдачи         заданной поливной нормы:

                                                                                                    (1.45)

где m –  поливная норма, м3/га;

h – слой дождя за один проход, мм.

 

Продолжительность работы агрегата на одном бъефе:

 

                                           t₂ =0.2 _Б К_и ,                                              (1.46)          Производительность работы за смену:

                                                                              (1.47)

Количество бъефов, обслуживаемых за смену:

                                                            (1.48)

                  

где t2 -  продолжительность работы агрегата на одном бъефе для выдачи поливной нормы, час.

 

7.0 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

 

Вода, подаваемая при поливах на поверхность участков, занятых лесными культурами, обладает, помимо, оросительного действия, рядом дополнительных свойств.

При оценке качества оросительной воды учитывается качество и состав взвешенных наносов, состав, количество и качество растворенных солей, ее температура.

Наносы с диаметром частиц более 0.1 мм оседают в оросительных каналах и заиляют их. Некоторые дождевальные машины также не могут работать при наличии в оросительной воде взвешенных наносов. Наносы с диаметром частиц от 0,1 до 0,005 мм не оседают в каналах, наносятся на участки и могут оказывать положительное влияние на физические свойства почвы, уменьшая ее связность. Наиболее мелкие фракции наносов, с диаметром частиц менее 0,008 мм, попадая на с.-х. поля выполняют удобрительное воздействие.

Вода для поливов по химическому составу растворенных солей должна быть физиологически доступной для растений и не вызывать засоления и осолонцевания почвы.

Предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития растений, является порогом токсичности. Почвы, содержащие легкорастворимые соли выше порога токсичности, относятся к засоленным. Из вредных легкорастворимых солей в почвах наиболее часто встречаются Na₂SO₄, NaHCO₃, NaCl, Na₂SO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgSO₄. Наиболее токсичными являются сода и хлориды, менее токсичны сульфаты натрия и магния. К слабо-водно-растворимым относятся также токсичная соль MgCO₃ и неядовитые CaCO₃ и CaSO₄(гипс).Однако присутствие гипса в очень больших количествах понижает плодородие почвы.

Пригодность воды для орошения оценивают по величине сухого остатка, содержанию натрия и соотношению его с кальцием и магнием и по щелочности воды. По А.Н.Костякову, для орошения пригодна вода с сухим остатком до 1-1,5 г/л (1,2 г/л - по более поздним исследованиям).

Наиболее вредными для почвы и растений являются соли натрия, которые способствуют образованию солонцов. На хорошо проницаемых почвах допустимыми считаются следующие предельные нормы содержания солей натрия в воде:

Na₂CO₃ – 1л/га, NaCl – 2л/га,  Na₂SO₄ – 5 г/л

Если в воде имеется несколько солей, то эти пределы могут снижаться, так как в результате взаимодействия между ними состав солей может меняться.

Опасность осолонцевания почвы в результате поглощения ионов натрия из оросительной воды возникает при эквнвалентном отношении

<0.23С (7.1)

где С -cyxoй остаток воды г/л (по Л.И.Антипову-Каратаеву).

Пригодность воды для орошения при другом сочетании растворенных солей оценивают по ирригационному коэффициенту "К", который вычисляют по одной из нижеприведенных эмпирических формул, применяемых в зависимости от содержания ионов, выраженного в мг-эквивалентах на I литр.

I. Если содержание ионов Na⁺ меньше содержания ионов Cl^-

в оросительной воде присутствует хлорид натрия, тогда

 (7.2)

2. При содержании ионов Na⁺ больше содержания ионов Cl^- но меньше суммарного содержания ионов сильных кислот, в растворе присутствует хлорид и сульфат натрия, тогда

 (7.3)

3. При содержании ионов Na⁺ больше суммарного содержания

ионов сильных кислот, т.е. [Na⁺]>[Cl^-]+[SO₄^2-],

в растворе есть хлорид, сульфат и карбонат натрия, тогда

 (7.4)

Во всех приведенных формулах [Na⁺], [Cl^-], [Ca²⁺], [SO₄^2-] и [Mg²⁺] выражаются в миллиграмэквивалентах на I литр.

В зависимости от значения ирригационного коэффициента качество воды для орошения может быть следующее (по В.А.Приклонскому).

1. Если "К" больше 18, то вода считается хорошего качества и успешно применяется для поливов в течение многих лет без специальных мер против накопления в почве соединений, оказывающие вред растениям.

2. Если "К" находится в пределах: от 13 до 6, то вода считается удовлетворительного качества, но необходимо применять меры, предупреждающие накопление в почве соединений вредящих растениям.

Эти меры не проводят только на легких по мехсоставу почвах со свободным дренажем.

3. Если "К" находится в пределах 5,9-1,2, то вода считается неудовлетворительного качества. При поливе такой водой почти всегда устраивают дренаж.

4. Если "К" меньше I,2 - вода плохого качества и совершенно не пригодна для полива.

Вода для полива должна иметь температуру не ниже 14-17°С.