Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние применения существующих технологий и технических средств орошения. Обоснование основных направлений исследования 11
1.1. Природные условия, классификация и особенности орошения земель Республики Таджикистан 11
1.2. Обзор и анализ существующих систем микроорошения 33
1.3. Характеристика систем микроорошения. Технические условия и требования к системам микроорошения. Обоснование основных направлений исследования 41
1.4. Постановка цели и задач исследований 46
Глава 2. Теоретические основы совершенствования технологии и техники микроорошения сельскохозяйственных культур 50
2.1. Теоретическое обоснование совершенствования конструкции элементов системы микроорошения 50
2.1.1. Система капельного орошения 50
2.1.2. Система микродождевания 70
2.1.3. Система внутрипочвенного орошения 74
2.2. Обоснование совершенствования технологии микроорошения сельскохозяйственных культур
2.3. Модельное исследование равномерности увлажнения почвы при усовершенствованной технологии микроорошения садов
2.4. О теории образования капель дождя при микродождевании
Глава 3. Методика исследований ЮЗ
3.1. Методика проведения лабораторных, опытно- экспериментальных и производственных исследовании
3.2. Методика оценки равномерности водораспределения при микроорошении с учетом показателей надежности
3.3. Характеристика лабораторной установки, опытных участков и условия проведения исследований 123
3.3.1. Опытно-экспериментальная установка 123
3.3.2. Характеристика опытных участков и условия проведения исследований 124
Глава 4. Разработка конструкций основных элементов систем микроорошения 133
4.1. Системы капельного и струйчатого орошения 133
4.2. Усовершенствование систем микродождевания 158
4.3. Системы внутрипочвенного орошения 168
Глава 5. Экспериментальные и производственные исследования усовершенствованной технологии и техники микроорошения и обоснование их параметров ...' 174
5.1. Исследования и расчет усовершенствованных элементов систем капельного и струйчатого орошения 174
5.1.1. Исследование системы водораспределения усовершенствованной низконапорной капельной системы 174
5.2. Исследования и расчет усовершенствованных элементов системы микродождевания 190
5.3. Техническая характеристика и условия применения предложенных систем микроорошения 197
5.4. Исследование закономерностей формирования контура и полосы увлажнения при капельном и усовершенствованной технологии микроорошения 215
5.4.1. Увлажнение почвы при капельном орошении 215
5.4.2. Увлажнение почвы при усовершенствованной технологи микроорошения 218
5.5. Влияния разной технологии полива на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур 227
5.5.1.Влияние разной технологии полива на урожайность яблони и хлопчатника 228
5.5.2 Исследование равномерности водораспределения микроводовы-пусками при разных вариантах полива хурмы 231
5.5.3. Исследование, рост и развитие хурмы при разной технологии микроорошения
Глава 6. Надежность систем микроорошения
6.1. Показатели надёжности технических систем. Понятия и структурные схемы надёжности системы микроорошения
6.2. План испытаний надёжности элементов систем микроорошения. Планирование наблюдений
6.3. Установление критерия отказа элементов СМО
6.4. Анализ факторов, влияющих на надежность (работоспособность) элементов СМО
6.5. Виды отказов элементов СМО. Классификация отказов
6.6. Исследование основных показателей надежности систем микроорошения
Глава 7. Районирование и оценка эффективности рекомендуемых способов и технологий микроорошения земель в Республике Таджикистан
7.1. Общие положения и критерии районирования
7.2. Районирование рекомендуемых способов и технологий микроорошения земель в Республике Таджикистан
7.3. Оценка эффективности рекомендуемой техники и технологии
микроорошения
Заключение
Список использованной литературы
- Обзор и анализ существующих систем микроорошения
- Обоснование совершенствования технологии микроорошения сельскохозяйственных культур
- Методика оценки равномерности водораспределения при микроорошении с учетом показателей надежности
- Усовершенствование систем микродождевания
Введение к работе
Таджикистан в ближайшем будущем будет развиваться по индустриально-аграрному пути, и поэтому рациональное и интенсивное использование водно-земельных ресурсов для нашей республики имеет чрезвычайно важное народнохозяйственное значение.
Из 1,56 млн. га потенциально возможных для орошения земель, в настоящее время, в нашей стране освоено около 720 тыс. га. Более 62,4 % земель существующих и все земли перспективного орошения расположены в горных и предгорных районах и имеют уклоны местности более 0,01. Сложность почвенно-рельефных условий (частая изрезанность, наличие различных микрорельефов, просадочность и т. д.) затрудняет применение традиционного поверхностного способа орошения.
На данный момент почти все площади существующего орошения, как равнинные, так и склоновые, орошаются поверхностным способом, который имеет ряд недостатков, главными из которых являются: большой непроизводительный сброс поливной воды, возникновение ирригационной эрозии почвы, неравномерное увлажнение поливного участка, низкая производительность труда поливальщиков, и т. д., способствующие снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
В свете изложенного, весьма актуальное значение приобретает микроорошение, применение которого предотвращает вышеперечисленные недостатки.
Следует отметить, что увеличение продуктов сельскохозяйственного производства путем интенсивного земледелия, на данный момент, особенно для условий нашей республики, является актуальной проблемой, поскольку удельная площадь орошаемых земель на одного жителя здесь, составляет всего 0,11 га, что в 2 - 3 раза меньше чем в соседних государствах. Применение микроорошения позволяет значительно увеличить урожайность
сельскохозяйственных культур (в 2 - 3 и более раза), и тем самым способствует интенсивному хозяйствованию.
В настоящее время учеными разработаны различные конструкции и системы микроорошения. Однако, из-за сложности и несовершенства конструкции, потребности к тонкой очистке поливной воды и высокого давления в сети, низкой надежности технологических средств микроорошения, дороговизны и т. д., ограничено широкое их применение. Особенно для условий высокомутных горных рек нашей республики требуется разработка новых более простых, надежных, не требующих специальной очистки воды и ее подкачки, элементов систем микроорошения, чему посвящена данная работа.
Настоящая работа выполнена на основе многолетних исследований, проведенных в отраслевой лаборатории кафедры «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» Таджикского аграрного университета и на ее опытно-производственных участках, расположенных в различных регионах Республики Таджикистан.
Работа выполнялась в соответствии с заданиями бывшего ГКНТ СССР ОЦ 034.01.04. «Создать новые и внедрить автоматизированные системы капельного орошения для садов и виноградников, в том числе для земель со сложным рельефом и острым дефицитом водных ресурсов», бывшего Минводхоза СССР 002.Т2 «Разработать классификацию и принципиальные схемы и конструкции СКО, продолжить разработку и опытную проверку элементов техники полива и режимов орошения», Министерства сельского хозяйства Республики Таджикистан «Усовершенствование оросительных систем и эффективное использование водоземельных ресурсов».
Цель работы. Теоретическое и экспериментальное обоснование
совершенствования технологии и техники микроорошения
сельскохозяйственных культур для условий аридной зоны, расчет и
I обоснование их параметров, обеспечивающие экономию оросительной воды и
" энергозатрат, повышение равномерности увлажнения поливного участка,
менее чувствительной к качеству воды и предотвращающие ирригационную эрозию почвы.
В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:
- анализ природных условий, способов освоения и орошения земель;
анализ существующих технологий и технических средств системы микроорошения, а также возможности их применения для почвенно-климатических и топографических условий аридной зоны на примере Республики Таджикистан;
теоретическое и экспериментальное обоснование совершенствования технических средств и технологии микроорошения;
разработка конструкций основных элементов СМО и технологий микроорошения сельскохозяйственных культур, обеспечивающих высокую равномерность распределения воды, исключающих ирригационную эрозию почвы и непроизводительные потери оросительной воды, снижаемые материалоёмкости, трудоёмкости и строительно-эксплуатационной стоимости системы;
математическое моделирование распределения влаги в почву при предложенной технологии микроорошения, и обоснование повышения равномерности увлажнения поливного участка;
- установление закономерностей формирования контура и полосы
увлажнения с учетом морфологических особенностей развития корневой
системы растений при поливе с помощью усовершенствованных систем и
технологии микроорошения;
теоретические и экспериментальные исследования работоспособности усовершенствованных СМО;
районирование рекомендуемых способов и технологий микроорошения вемель в Республике Таджикистан.
Научная новизна:
- теоретически и экспериментально обоснованы усовершенствованные
технологии и технические средства СМО;
предложена усовершенствованная технология микроорошения сельскохозяйственных культур, экспериментально и методами математического моделирования с использованием предложенной математической модели определены основные параметры такой технологии, обеспечивающие высокую степень равномерности увлажнения поливного участка;
- экспериментально и с использованием теории классической механики
обоснованы основные параметры разработанных конструкций систем
микродождевания и предложены зависимости для их расчета;
- предложены новые конструкции технических средств для систем
капельного и внутрипочвенного орошения, обеспечивающие снижение
требования к качеству поливной воды и исключающие применение насосно-
силового оборудования для подкачки при значительном снижении стоимости
системы и повышающие их эксплуатационную надежности, защищенные 6-ю
авторскими свидетельствами;
предложены различные конструкции дождевальных насадок для систем микродождевания, обеспечивающие высокое качество искусственного дождя и надежность предложенных систем микродождевания как для открытого, так и для закрытого грунта (теплиц и лимонариев), защищенные 3-мя авторскими свидетельствами;
районирование рекомендуемых способов и технологий микроорошения земель в Республике Таджикистан.
На защиту выносятся:
- технология микроорошения сельскохозяйственных культур и
технические средства для СМО;
' - конструкции и параметры основных элементов систем: капельного,
струйчатого, внутрипочвенного орошения и микродождевания;
математическая модель и зависимости для определения основных параметров усовершенствованной технологии микроорошения;
зависимости для расчета основных параметров новых конструкций систем капельного и струйчатого орошения, дождевальных насадок и внутрипочвенного очагового увлажнителя;
- районирование рекомендуемых способов и технологий микроорошения
земель в Республике Таджикистан.
Практическая значимость работы. Практическая ценность
диссертации заключается в разработке технологии микрооршения и технических средств для различных СМО, способствующие широкому внедрению микроорошения, и тем самым позволяющие значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур при максимальной экономии водоземельных ресурсов.
Предложенные техника и технологии орошения способствуют орошать как равнинные, так и склоновые земли с часто изрезанным и неудобным рельефом и довести площадь орошения до практически возможного 1,56 млн. га. Осуществление этих мероприятий внесет значительный вклад в аграрное развитие страны.
Реализация работы. Научные разработки рекомендованы к внедрению Минводхозом Республики Таджикистан в текущие и перспективные планы развития орошения в Республике. Предложенные технологии микроорошения и конструкции СМО применены в проектах орошения Дангаринского масссива и земель предгорной и горной зоны республики на площади 530 га.
Апробация работы Материалы исследований рассматривались ежегодно специальной апробационной комиссией научно-исследовательского сектора Таджикского аграрного Университета. J Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на
ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава
Таджикского аграрного университета, Республиканских научно-практических
конференциях и семинарах, Всесоюзной научной Конференции по микроорошению (Севастополь, 1989 г), Международной Конференции «Водные ресурсы Центральной Азии и их рациональное использование» (Душанбе, 2001 г.), «Душанбинском Международном Форуме по пресной воде» (Душанбе, 2003 г.) и «Душанбинской Международной Конференции по региональному сотрудничеству в бассейнах трансграничных рек» (Душанбе, 2005г.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 49 печатных работах, защищены 9 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 323 страниц компьютерного набора и состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы. В нее включены 38 таблиц, 78 рисунков и приложение на 16 станицах. Список использованной литературы содержит 278 наименований.
Автор выражает особую признательность и благодарность научному консультанту доктору технических наук, профессору, заслуженному работнику и изобретателю Республики Таджикистан Нурматоеу Н.К. за помощь и поддержку при постановке и выполнении исследований.
Выполнению всего комплекса полевых исследований, обработке и оформлению работы автор обязан своим коллегам д.т.н., профессору Сатторову М.А., д.т.н., профессору Камилову O.K., д.с-х.н. Пулатову Я.Э., д.с-х.н. Рахматиллоеву Р., д.т.н. Салимову Т.О., к.т.н. Мамадназарову И.М., к.т.н. Сайфуллоеву Т.Х., к.т.н. Камолиддинову А.К., к.т.н. Тиллоеву СТ., к.т.н. Фазылову А.Р., к.с-х.н. Акрамову А.А., старшим научным сотрудникам Курбанову Р. и Ходжаеву В. Н, старшему преподавателю Негматову А. Н, ассистенту Наджмоновой Л., студентам Салибаеву X., Рахматиллоеву Ф., Хасанову К, Икромову И. и др.
Обзор и анализ существующих систем микроорошения
На основе анализа литературных источников и собственных исследований было выявлено, что наиболее эффективным, прогрессивным и экономически целесообразным способом орошения сельскохозяйственных культур, как на равнинных, так и на склоновых землях, является микроорошение.
Следует отметить, что условия работы систем микроорошения (СМО) диктуются последним её звеном по иерархической системе. В системах капельного и импульсного орошения - это капельницы и импульсные микроводовыпуски, в системах микродождевания (СМДД) - дождевальные насадки и в системах внутрипочвенного орошения (СВПО) - внутрипочвенные увлажнители. Все эти технологические приспособления являются основными элементами и звеньями СМО и от устойчивости их работы зависят рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур.
В настоящее время учеными в странах ближнего и дальнего зарубежья разработаны различные системы капельного орошения (СКО), системы импульсного орошения (СИО), СМДД и СВПО, снабженные различными конструкциями технических средств. А именно, существуют СКО и СИО, оборудованные коаксиальным, ниппельным, лабиринтовым и мембранным саморегулирующимся микроводовыпусками. Известны системы с капельными водовыпусками, в которых постоянный расход (3-4 л/ч) поддерживается при колебании давления в диапазоне от 0,5 до 4 бар. Выпускается также СКО с поливными трубопроводами, выполненными из тонкостенных шлангов со встроенными капельницами. Нормальный расход таких капельниц 18 л/ч; диапазон рабочих давлений 0,5-1,5 бар /118/. Применяют также СКО с капельницами из пластмассовых трубок (с внутренним диаметром 0,3-2 мм). Расход воды в них регулируется изменением потерь на трение при изменении длины трубок.
Спиральная камера «триклон» изготавливается из полипропиленовой трубки с внутренним диаметром 0,9 мм. Капельница системы «Диамонд» состоит из патрубка, отводной трубки диаметром 4,76 мм, винта, вставленного в трубку и служащего для регулирования подачи воды, и трубки завитка с внутренним диаметром 6,35 мм. Следующую группу капельниц составляет винтовые капельницы. Вода в таких капельницах проходит по зазорам между нарезками винтов и цилиндров /64/. Известны также саморегулирующиеся капельницы типа 01-PC и 01-WPC /201/.
Следует отметить, что все перечисленные капельницы работают при больших статических напорах в сети. Из них наиболее простыми являются капельницы из пластмассовых микротрубок. Но, однако, ввиду трудоемкости регулирования длины трубок применение их ограничивается на землях с большими уклонами. Остальные капельницы имеют значительно меньшее водопроходное сечение и непригодны при использовании для полива мутной водой. Исследования, проведенные с целью определения изменений гидравлических характеристик и равномерности раздачи воды 12 моделей капельниц ниппельного типа с расходом от 2 до 14 л/ч, показали, что после двух лет эксплуатации гидравлические характеристики капельниц значительно изменялись, хотя при этом для полива использовалась вода, забираемая из скважины глубиной 90 м подвергалась очистке на сетчатом фильтре с ячейками размером 0,125 мм / 266 /.
Из капельниц, разработанных в странах ближнего зарубежья, которые в настоящее время получили производственное внедрение, можно отметить капельниц «Молдавия-1 А», «Горная», «Ку-1», «К-383», «Таврия», «УкрНИИОС», «ВНИИводполимер», «Узгипроводхоз-2», капельница импульсного действия «Коломна» и т.д. Конструктивные схемы и технические характеристики перечисленных капельниц приведены в работах /196, 239/.
Регулирование расхода воды в этих и перечисленных выше капельницах производится, при помощи сложных гидравлических сопротивлений / 22, 196, I 249, 277 /, обеспечивающих потерю полного напора. В качестве гасителя -34 напора в них применяют эластичные шайбы-прокладки или поплавки. Малейшее отклонение в точности изготовления резиновой мембраны или увеличение угла наклона поплавка может привести к изменению расхода и режима работы капельниц /41, 135/.
При эксплуатации различных типов СМО, главной задачей является обеспечение бесперебойной и надежной работы узла, который непосредственно подает воду растениям, а именно, капельные микроводовыпуски, дождеватели и др. Их засорение может привести к неравномерности орошения участка и, следовательно, к неравномерному развитию растений и даже к снижению урожая сельскохозяйственных культур. Причины засорения и отказа в работе капельных водовыпусков различны. Анализ этих причин довольно подробно изложен в обзорных информациях Р.В. Новик и М.Г. Журба /167/ и П.Н. Кокырца /126/, в которых приведены меры борьбы с заилением и засорением капельных водовыпусков, поливных трубопроводов и других элементов СКО.
Существует два способа повышения надежности водоподачи растениям: первый - тонкая очистка поливной воды от механических и биологических примесей /21, 25, 77, 78, 135, 270/ и второй, - кроме первичной грубой очистки воды, рекомендуется увеличение диаметра водопроходного отверстия капельного водовыпуска /86,176, 237, 250/.
При использовании первого способа обеспечение надежности водоподачи - требуется устройство дорогостоящих фильтров, стоимость которых достигает до 30% общей стоимости системы /256/. По этому принципу работают системы капельного орошения, разработанные Г.Я. Яном и др. / 249 /, В.Н. Лесничим и др. /25/, В. Чалым и др. /15/, Б.И. Загельманом и Н.И. Кузякиным /11/, и получившие производственное применение СКО «Молдавия-1 А», «Таврия» и ряд других систем.
Обоснование совершенствования технологии микроорошения сельскохозяйственных культур
Анализ характеристики систем ВПО и условия их применения, приведенные в гл. 1 показывает, что их классифицируют по нескольким признакам, в частности: по назначению; по продолжительности нахождения увлажнительной сети на участке; по величине напоров в увлажнительной сети; по конструкции увлажнительной сети и т. д. Из приведенных и других характеристик систем ВПО важную роль играет конструкция увлажнительной сети, т.к. рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур впрямую зависит от надежности их работы. Рассмотрим некоторые конструкции внутрипочвенных увлажнителей.
Известен очаговый увлажнитель (инъектор ) по А.С. № 812237 /14/, включающий водовыпуск, пористый корпус и регулятор давления, выполненный в виде сменного пористого элемента, и вода в него поступает из оросительного трубопровода под некоторым давлением. Инъектор размещаемся в корнеобитаемом слое почвы и позволяет форму зоны увлажнения в почве приводить в соответствии с формой распространения корневой системы растений.
Внутрипочвенный ороситель по А.С. № 1336998 /23/, содержащий водовыпуск и две водопроницаемые, концентрично расположенные заглушённые трубки, в котором трубки скреплены между собой воронкой, сообщающей внутреннюю трубку с водовыпуском, а пространство между трубками заполнено пористым материалов, удельная влагоемкость которой выше удельной влагоемкости почвы. В качестве пористого материала используется опилочно-стружечная смесь. Внутрипочвенный ороситель подключается к оросительной сети через распределительный трубопровод с поплавковым регулятором уровня.
Увлажнительная система по А.С. № 1634184 А 1 /26/ содержит распределительные трубопроводы, капельные водовыпуски, соединенные с инъекторами, размещёнными в защитном кожухе и сообщенными с гидрофобным водопроницаемым экраном посредством щелей, расположенных в гнездах.
Система подпочвенного орошения по А.С. № 1782470 А 1 /27/ имеет увлажнители, связанные трубопроводами с устройством для увлажнения воздуха, в котором сжатый воздух через систему перфорированных труб подается в слой воды. Подача воздуха в воду повышает интенсивность испарения воды и насыщенность воздуха влагой, а подача сжатого воздуха с повышенным содержанием влаги обеспечивает повышения эффективности увлажнения почвы.
Приведенные конструкции внутрипочвенных увлажнителей в основном имеют следующие недостатки: сложность и материалоемкость конструкции, требования к тонкой очистке поливной воды, и сложность эксплуатации, что затруднят их производственного применения.
Анализируя вышеизложенное и некоторые существующие конструкции микродождевателей и внутрипочвенных увлажнителей и I системы ВПО, можно прийти к выводу, что для широкого их применения в производственных условиях требуется конструктивное совершенствование основных элементов системы.
Большинство районов Республики Таджикистан, где возделываются сельскохозяйственные культуры, относятся к засушливой зоне. Если в увлажненных зонах, орошение на фоне естественных осадков является дополнительным источником водоснабжения сельскохозяйственных культур, то в условиях аридной зоны, наоборот, орошение является основным источником влагообеспечения растений. Поэтому получение высокого и устойчивого урожая возможно только при орошении культур. При применении капельного орошения возникает вопрос о том, что можно - ли орошая часть объёма корнеобитаемого слоя почвогрунта, особенно плодовых культур и виноградников, получить максимальное количество урожая? Параметры проектируемой капельной системы во многом определяются площадью, или объёмом почвы, который необходимо увлажнять под каждым деревом. От последнего зависит развитие корневой системы и плодоношение растений.
Исследователи Г.Н. Аврамов и др. /1, 2/, СВ. Клюхин /124/, Д.П. Семаш /203/, М.И.Ромащенко /194/, СВ. Ярошенко и др. /250/, J.Keller и D. Karmeli /262/ итают, что «... вовсе не обязательно, чтобы объём увлажняемой почвы соответствовал объёму почвогрунта, занимаемой корневой системой дерева»
Основываясь на работах Дж. Келлера и Д. Кармели /262/ УкрНИИГиМ рекомендует принимать для увлажнения при капельном орошении часть площади питания 5% для лесостепной зоны 20) S) 15, для северной степени 30)S)20, дія южной степи 50 S)30. СМ. Алпатьев /8/ отмечает, что многие высказываются в пользу насыщения всего объёма почвы на площади питания. дерева или куста винограда, так как только при этом условии растение полностью использует представленные ему возможности. В /253/ также отмечается, что доля площади питания растений, подлежащая увлажнению (аЬп) для аридной зоны должна равняться единице, т.е. вся площадь питания, отведенная растениям, должна увлажняться, т.е. где: п - число микроводовыпусков под одним растением, шт; ahl - площадь увлажнения одним микроводовыпуском, м2; й, - расстояние между деревьями в ряду, м; 6, - расстояние между рядами деревьев. Н.К. Нурматов /170/ также отмечает, что для получения максимального урожая плодов и винограда необходимо равномерно увлажнять всю отведенную для питания растения площадь.
Таким образом, общая точка зрения, в вопросе какая часть площади питания дерева должна орошаться, особенно в аридной зоне, пока отсутствует. Для ответа на этот вопрос учеными анализировано развитие корневой системы.
Методика оценки равномерности водораспределения при микроорошении с учетом показателей надежности
Комплексные исследования направлены на изучение особенности орошения земель в условиях аридной зоны на примере Республики Таджикистан, и их классификации. На основе разработанной Н.К. Нурматовым /170/ блок-схемы с учетом специфики микроорошения нами разрабатывалась такая же схема (рис. 3.1.1).
В процессе исследований учитывались почвенно-рельефные условия и водно-физические свойства почвы. По результатам полученных данных проводилось обоснование выбора опытно-производственных участков (ОПУ). Для достижения поставленной цели проводились лабораторные и полевые опыты и сравнивались с результатами исследований проведенные в производственных условиях. Лабораторные исследования проводились в отраслевой лаборатории при кафедре «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» Таджикского аграрного университета. В качестве ОПУ были выбраны объекты микроорошения, построенные в Аштском, Раштском (Гармском), Варзобском, (Ленинском), Хуросонском, (Гозималикском), Вахдатском, и Турсузадевском районах, которые по климатическим и почвенно-рельефным условиям являются характерными для Республики Таджикистан.
В лабораторных условиях изучались гидравлические характеристики микроводовыпусков; законы распределения их расходов с применением для полива технически чистой воды, производилась их выбраковка, и прошедшие испытания использовались на ОПУ; устанавливались, зависимость равномерности раздачи воды микроводовыпусками от их геометрических параметров и транзитного расхода воды в трубопроводе;
Обобщение опыта по изучению техники и технологии микроорошения сельскохозяйственных культур Разработка рабочей гипотезы о путях совершенствования техники и технологии микроорошения Определение цели и задач исследований Теоретические и экспериментальные исследования Лабораторные Теоретические Полевые Рекомендуемые техники и технологии микроорошения Опытно-производственная проверка Производственное внедрение Технико-экономическая опенка проводились исследования по оценке технологии изготовления и качества водораспределения капельных водовыпусков; изучались расходно-напорные характеристики различных конструкций поливных (оросительных) трубопроводов, устанавливались их рабочие расходы; определялись расходно-напорные характеристики микроводовыпусков и микродождевателей и т. д.
На ОПУ изучались: равномерность раздачи воды микроводовыпусками, установленными по длине поливного трубопровода; равномерное распределение искусственного дождя по орошаемой площади, поливаемой одним микродождевателем; равномерность увлажнения почвы при капельном, отруйчато-микробороздковом поливе сельскохозяйственных культур и ороніением микродождеванием: устанавливались зависимости интенсивности искусственного дождя и среднего диаметра капель дождя от соотношения напора воды к диаметру выходного отверстия микродождевателя. Также определялись зависимость продолжительности полива до образования лужи или стока при микродождевании от вышеуказанного соотношения; изучались контуры увлажнения почвы, как при капельном, так и при струйчато-микробороздковом поливе; для определения оптимального расстояния между микроводовыпусками при струйчато-микробороздковом поливе опыты проводились при различном (2, 4, 6 и 8 м) их значении, и также устанавливался оптимальный расход микроводовыпусков в зависимости от почвенно-рельефных условий участка; исследовались работоспособность разработанных конструкций и т.д.
Совершенствование техники и технологии микроорошения направлены на совершенствование, улучшение и оптимизации элементов техники полива СМО. К последним относятся: - в СКО - диаметр водопроходного отверстия микроводовыпусков; параметры (длина, ширина, и глубина) зоны увлажнения одной капельницы (микроводовыпуска); равномерность распределения воды капельницами, установленными по длине поливного трубопровода; равномерность увлажнения почвы; расстояние между микроводовыпусками и оросителями и т." д. - в СМД - геометрические параметры микродождевателя; диаметр водопроходного отверстия насадки; интенсивность искусственного дождя; средний диаметр капель дождя; равномерность распределения дождя по орошаемой площади; продолжительность бесстокового полива; расстояние между микродождевателями и оросителями, и т. д.; - в СВПО - геометрические параметры внутрипочвенного оросителя и увлажнителя; количество очаговых увлажнителей вокруг многолетних насаждений; расстояние между увлажнителями и оросителями; размеры контуров увлажнения и т. д. і
Теоретическое исследование оптимальной формы вертикального изгиба, обеспечивающие максимальный рабочий расход поливного трубопровода, проводились с использованием гидравлических законов движения жидкости по трубопроводу. Лабораторные исследования этого трубопровода длиной 40м проводились в лаборатории кафедры «Мелиорация...». Для визуального наблюдения процессов, проходящих в поливном трубопроводе, при пропуске различных расходов воды четыре секции (каждый по 2 м) начального его участка с тремя Л- образными вертикальными изгибами, были изготовлены из стекла.
Гидравлические характеристики разработанных конструкций поливных (оросительных) трубопроводов, микроводовыпусков и микродождевателей определялись в лабораторных и полевых условиях по общепринятой методике.
Усовершенствование систем микродождевания
Опытно-экспериментальные исследования разработанных технических средств проводились на лабораторной установке (рис 3.3.1), которая состоит из следующих основных элементов: насосный агрегат, два резервуара емкостью 2 м и 0,1 м , оросительные трубопроводы разной конструкции с различными видами микроводовыпусков и т. д.
Большой резервуар предназначен для содержания необходимого запаса воды. Вода из источника (канал проходящий рядом с лаборатории) периодически перекачивалась насосным агрегатом в большой резервуар,
-123 откуда при необходимости подавалась в малый резервуар. Регулирование постоянного напора в этой установке при испытании низконапорных распределительных трубопроводов с гидрантами-авторегуляторами, поливных трубопроводов с разными микроводовыпусками осуществлялось с помощью малого резервуара, который снабжен водосливным патрубком. Расход воды в трубопроводах регулировался шаровым краном. Конструкция установки позволяла изменить уклон трубопроводов в пределах от 0,002 до 0,20, как односкатно, так и переменно по длине трассы поливного трубопровода. 1 канал; 2- насосный агрегат; 3 - резервуар емкостью 2 м ; 4 -напорорегулирующий резервуар; 5 - подставка; 6 - шаровой кран: 7 - трос; 8 -оросительный трубопровод; 9 - микроводовыпуски; 10 - закрепляющие кольца; 11 -стойки. При испытании дождевальных насадок напорный трубопровод насоса был подключен непосредственно к поливному трубопроводу, в котором были монтированы дождевальные насадки. Регулирование напора воды при этом осуществлялось посредством задвижек и водосливной трубы.
Цель лабораторных исследований заключалась в определении основных параметров разработанных конструкций, установление их расходно-напорной характеристики и работоспособности.
Возделыванием .сельскохозяйственных культур в республике занимаются при разных почвенно-климатических, рельефных, и других природных условиях. Наиболее характерными для культур, возделываемых в аридной зоне, являются почвенно-климатические условия. Здесь возделываются все виды сельскохозяйственных культур как плодово-ягодные, так и пропашные, овощные и др. Пропашные культуры в основном выращиваются на различных почвенных условиях, в долинах и на склоновых участках, с отметками поверхности до 800... 1000 м над уровнем моря. Плодово-ягодные культуры возделываются в основном на каменистых почвах долин и склонах Северного, Среднего и Южного Таджикистана с отметками поверхности до 1000 м и более. Почвы этих районов самые различные. Эти районы отличаются жарким продолжительным летом со средней температурой июля 30С, с абсолютным максимумом до 40-47С. Безморозный период длится 288-360 дней. Повсеместно отмечается летняя засуха, в июле, августе и сентябре осадков почти не бывает. Зима короткая и мягкая. Средняя температура января от -4,6 до 2,5С. Но приходящие иногда вторжения воздуха приносят значительное похолодание /126/.
Учитывая вышеизложенное, в различных зонах республики выбирались опытно-производственные участки (ОПУ). Они отличались в основном почвенно-климатическими показателями, источником орошения и количеством элементов, входящих в состав оросительных систем.
Так, опытный участок № 1 (совхоз «50 лет Таджикистана» Гармского района) площадью 20 га имеет следующие характеристики. Участок западной экспозиции расположен на адырах верхней террасы р. Сурхоб. Источником орошения служит проходящий по верхней границе участка канал, забирающий воду из реки Сурхоб. Схема расположения элементов НКС на ОПУ приведена на рис. 3.3.2.
Вода из источника поступает в распределительный трубопровод после прохождения узла очистки, состоящего из отстойника объемом 100м и сороудерживающей сетки, установленного во входную часть распределительного трубопровода, а из него идет в распределительный колодец, где распределяется по участковым трубопроводам.
