Введение к работе
Актуальность. Как отмечают академики В.Н. Щедрин, М.С. Григоров, И.П. Кружилин и др., мелиорация земель, в том числе и орошение, является мощным фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Орошение дождеванием остается, и будет оставаться в ближайшее время приоритетным способом полива.
В то же время наблюдается сокращение общего объема орошаемых земель. Из оставшихся площадей с сохранившейся оросительной сетью ежегодно не поливается практически половина. Причина заключается в применении малоэффективных технологий орошения, отсутствии направлений обновления парка дождевальных машин, высокой стоимости потребляемой энергии и неприспособленности зарубежных дождевальных устройств к отечественным природно-климатическим и организационно-хозяйственным условиям.
Одновременно с уменьшением общего количества орошаемых земель наблюдается сокращение отечественной поливной техники. В настоящее время осталось около 25 тыс. дождевальных машин, в том числе более 20 тысяч уже отслуживших свой нормативный срок.
В период активного конструирования и внедрения поливной техники в Российской Федерации (60-70 годы) не ставился особый акцент на такие факторы, как материалоемкость, энергоемкость, стоимость оборудования и т.д. В настоящее время материалоемкие, энергоемкие и дорогие отечественные дождевальные машины не пользуются у сельхозпроизводителя спросом, а зарубежные аналоги, помимо выявленных недостатков, требуют еще и привлечения персонала, специально подготовленного в сервисных центрах фирм-производителей.
Поэтому возникает потребность в научном обосновании и разработке технических решений при модернизации существующих и создании дождевальных машин нового поколения.
Цель исследований - разработка технических и технологических решений по модернизации дождевальных машин, обеспечивающих повышение качества полива и ресурсосбережение при реконструкции и эксплуатации оросительных систем.
Задачи исследований:
оценить состояние, проблемы дальнейшего развития дождевальной техники и интенсификации технологий её применения;
научно обосновать и разработать программу обновления парка дождевальной техники с учетом совершенствования технологий орошения;
разработать теоретические основы направлений технического и технологического усовершенствования дождевальной техники;
усовершенствовать методику анализа удельных показателей существующей и разрабатываемой дождевальной техники;
оценить полученные агротехнические и технологические параметры дождевальных машин различных конструкций;
разработать методику прогнозирования развития рынка дождевальной техники в Российской Федерации;
дать оценку экономической эффективности разработанных технических и технологических решений по усовершенствованию дождевальных машин.
Методы исследований. При выполнении настоящей работы использовались общеизвестные методики теоретических и экспериментальных исследований, разработанные и рекомендованные РАСХН, ГНУ «ВНИИГиМ», ФГНУ «РосНИИПМ», ФГОУ ВПО «НГМА», ФГОУ ВПО «СГАУ», ГНУ «ВНИИОЗ». При проведении теоретических исследований использовались положения теории статистики, теории планирования эксперимента и методов математического анализа.
В ходе экспериментальных исследований использовались научно-практическая база ФГНУ «РосНИИПМ» и его филиалы в Ростовской области, применялись полевые лабораторные установки, разработанные автором, и ресурсы эколого-аналитической лаборатории РосНИИПМ (аттестат аккредитации № POCC.RU 0001.512581 от 19.01.01.).
Научная новизна:
- дана оценка состояния парка дождевальной техники и предложена про
грамма обновления с учетом технологического и экономического уровня сель-
скохозяиственных предприятий, и перспективы реконструкции оросительных систем;
предложены теоретические основы дальнейшего совершенствования конструкций дождевальной техники, позволяющие на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации вести контроль за их агротехническими и технологическими параметрами;
получены зависимости влияния высоты расположения дождевального пояса машин ДКФ на структуру дождя, его энергетическое воздействие на почву, потери воды на испарение, а также уменьшения негативного воздействия ветра на качество полива;
- выявлены количественные показатели влияния частоты вращения ап
паратов ДД-30 на радиус полива, коэффициент равномерности распределения
воды по орошаемой площади и величшгу испарения воды в зависимости от ско
рости ветра при поливе переоборудованной машиной ДМ «Днепр».
Научные положения, выносимые на защиту:
состояние и программа обновления парка дождевальной техники;
теоретические основы технического и технологического усовершенствования дождевальной техники;
методика анализа удельных показателей существующей и разрабатываемой поливной техники;
конструктивные схемы серии дождевальных машин ДКФ с изменяющейся высотой дождевания;
технические решения совершенствования технических и технологических параметров ДМ «Днепр»;
методика прогнозирования развития рынка дождевальной техники в РФ и экономическая эффективность разработанных технических и технологических решений по усовершенствованито дождевальных машин.
Достоверность результатов научных исследований:
теоретические разработки направлений технического и технологического усовершенствования дождевальной техники основаны на многочисленных натурных и статистических данных с комплексным анализом почвенно-климатйческих и организационно-хозяйственных условий;
полученные научные и экспериментальные данные технических и технологических характеристик ДКФ подтверждены при проведении специальных,
производственных и государственных испытаний (протокол № 11-53-02 (118011 от 13 декабря 2002 г.);
- отдельные из полученных данных и зависимостей согласуются с известными данными и закономерностями, полученными другими авторами. Практическая значимость работы.
Разработанная программа обновления парка ДМ позволяет прогнозировать развитие данного вида техники в РФ на ближайшую перспективу с учетом уровня развития сельхозпроизводства, а методика анализа удельных показателей - реализовать программу обновления парка отечественной поливной техники на этапах проектирования и внедрения.
Внедрение предложенных теоретических основ совершенствования ДМ и разработка на её основе технических решений позволяет сохранить на первом и последующих этапах существующие орошаемые площади, а в дальнейшем они могут быть использованы при проектировании новой поливной техники отечественного производства.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положителыг/ю оценку на региональной конференции «Экологические аспекты Северного Кавказа» (Новочеркасск, 1990 г.), конференции молодых ученых и специалистов (Краснодар, 1991 г.), конференции «Проблемы мелиорации и экологии юга России» (Новочеркасск, 1993 г.), конференции «Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель» (Новочеркасск, 1996 г.), Всероссийской конференции «Кадры и научно-технический процесс в мелиорации». (Новочеркасск. 1997 г.), научно-практической конференции, посвященной 70-летию строительного факультета ЮРГТУ (Новочеркасск, 2000 г.), научно-практической конференции, посвященной 70-летию строительного факультета ЮРГТУ (Новочеркасск, 2000 г.).
Отдельные результаты диссертационной работы представлялись на Ученых Советах ФГНУ «РосНИИПМ» (ЮжНИИГиМ), ФГОУ ВПО «НГМА» ФГОУ ВПО «СГАУ», Волгоградского комплексного отдела ГНУ «ВНИИГиМ» РАСХН.
Под научным руководством автора были защищены кандидатские диссертации В.В. Слабунова (2004 г.), А.Е. Шепелева (2006 г.) и С.Л. Жук (2007 г.).
Публикации. Список основных научных трудов автора включает 37 наименований, в том числе 15 публикаций в средствах научной печати, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ, из них 8 патентов и одно авторское свидетельство.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 312 страницах машинописного текста, содержит 43 таблицы, 65 рисунков и 5 приложений. Список литературных источников включает 203 наименования, в том числе 25 иностранных авторов.
Диссертационная работа выполнялась в ФГНУ «РосНИИПМ» (ЮжНИИ-ГиМ) в соответствии с его тематическими планами НИР и ОКР, и НТП «Мелиорация и гидротехника» и «Плодородие почв» (шифр III. 01,111.04).
