Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

67. Угловой водовыпуск для затопления крупных чеков

Внедрение полива затоплением по крупным чекам позволило по-

высить урожай (за счет равномерного нормированного полива) ку-

льтур, снизить затраты на полив, сэкономить

до

25%

оросительной

воды. Кроме того, полив

чеков,

ограниченных валиками, резко со-

кратил объем сброса загрязненных вод в реки.

Поливные машины для поверхностного ороше-

ния. В последнее время предложен ряд машин для механизации

оросительного полива по полосам или бороздам. Передвижной по-

ливочный агрегат (ППА-165) состоит из трактора, водозаборной

насосной станции, гибкого поливного трубопровода из капроно-

вой ткани диаметром 350 мм и длиной

до

500 м, заменяющего вре-

менный ороситель,

двухосной тележки с барабаном, раскладыва-

ющей и сматывающей трубопровод. Агрегат подает воду на поле с

расходом

165

л/с. Трубопровод имеет водовыпуски, через которые

вода поступает

борозды или

полосы.

Площадь полива агрегатом с

одной позиции

—

8-10 га, а производительность при поливной

норме 1200

/га

равна 0,5 га/ч.

6.3.

ДОЖДЕВАНИЕ

Дождевание — способ полива растений с применением

специальных устройств, обеспечивающих поступление на поверх-

ность почвы оросительной воды в виде искусственного

дождя.

Не-

сомненными преимуществами дождевания по сравнению

поверх-

ностными способами полива являются: полная механизация и ав-

162

томатизация полива; орошение строго нормированными и при не-

обходимости малыми количествами воды; возможность частой по-

дачи воды на орошаемое поле и полива растений по суточному де-

фициту влажности почвы; применение освежительных поливов.

На хорошо проницаемых почвах для полива дождеванием не

требуется интенсивная и особо тщательная планировка поверхно-

сти почвы. Дождевание позволяет сочетать полив и подкормку рас-

тений, производить внесение ядохимикатов в почву и дефолиацию

растений перед уборкой. Поскольку при дождевании отпадает не-

обходимость устройства выводных и распределительных борозд, а

часть оросителей, выполненных в глубокой выемке, используется в

качестве дрен, несколько (на 3-5%) повышается коэффициент зе-

мельного использования.

Наряду с положительными особенностями способ полива дож-

деванием обладает и определенными недостатками. В ветреную по-

году возможен неравномерный полив и снос дождя за пределы оро-

шаемого участка; при применении повышенных поливных норм на

поверхности почвы образуются лужи и возникает сток, а на боль-

ших уклонах

—

эрозия.

В аридных районах и в зоне сухих степей при подаче неболь-

ших поливных норм (до 300—400 м

/га) не происходит глубокого

промачивания почвы. При этом возникает необходимость резкого

увеличения числа поливов, затрат энергии, удорожания орошения

и рост себестоимости продукции.

Дождевание всегда связано с использованием значительных

ресурсов энергии внешних источников. Существенным недостат-

ком дождевания является и то, что его нельзя использовать для

влагозарядки и промывки засоленных почв.

Тем не менее нельзя не отметить прогрессирующее распро-

странение именно этого способа орошения. Так, в 1965 г. доля

дождевания в России не превышала 7% всего орошения. В настоя-

щее время дождеванием поливают более 50% орошаемых земель.

Полив дождеванием даже при небольшой минерализации воды

(особенно при частых поливах) может вызвать интенсивное засоле-

ние или осолонцевание почв, так как после каждого полива и ин-

тенсивного испарения в самых поверхностных слоях почвы остают-

ся и накапливаются водорастворимые соли. Поэтому в сухостепной

и аридной зонах дождевание сочетают с поверхностным орошением.

С помощью поверхностного орошения производят влагозарядковые

поливы, промывку почв от водорастворимых солей, а вегетацион-

ные и освежительные поливы осуществляют путем дождевания.

Дождевание в мелиоративной практике стало широко приме-

няться относительно недавно. В России впервые оно было приме-

нено в 1875 г. инженером Аристовым. Затем начались разносто-

ронние исследования в области дождевания. В конце 30-х годов

и-

163

инженер М.С.Яншин разработал конструкцию двуконсоль-

ного дождевального агрегата, массовое серийное произ-

водство которого было организовано в конце 40-х

—

начале 50-х

годов. Эта удачная конструкция полностью механизированного

дождевального агрегата, смонтированного

на

тракторе,

несущест-

венными модификациями успешно эксплуатируется до настояще-

го времени. Одновременно разрабатывались

внедрялись

произ-

водство весьма разнообразные конструкции других дождевальных

агрегатов, машин и установок.

Одно из основных требований к дождеванию заключается в

том, чтобы при поливе не происходило образования луж и не фор-

мировался сток, поэтому интенсивность дождя должна зависеть

от водопроницаемости почв. Эта взаимосвязь обусловлена тем,

что при интенсивности дождя большей, чем водопроницаемость

почв,

происходит застой влаги на их поверхности, возникают ана-

эробные явления, происходят слитизация и другие неблагоприят-

ные явления. Если интенсивность

дождя

ниже водопроницаемости

почвы, то

этом случае неоправданно затягивается

полив.

общем

Таблица 14

Максимальная допустимая интенсивность дождя

(данные фирмы «Skinner»), мм/мин

Гранулометрический

состав почвы

Крупный песок

однородный

Крупный песок

с компактным

подстиланием

Легкая супесь

однородная

Легкая супесь

с компактным

подстиланием

Суглинки

однородные

Суглинки с

компактным

подстиланием

Тяжелые суглинки

и глины

Уклон поверхности

0,0-0,05

<о

га

о.

0,85

0,74

0,64

0,53

0,42

0,25

0,09

со

0,85

0,64

0,42

0,32

0,21

0,13

0,07

0,05-0,08

га

о.

0,85

0,53

0,52

0,34

0,21

0,07

га

о.

0,64

0,42

0,34

0,21

0,17

0,11

0,04

0,08-0,12

га

о.

0,64

0,42

0,32

0,25

0,17

0,05

0,44

0,32

0,25

0,17

0,13

0,07

0,03

> 0,12

га

О,

0,42

0,32

0,21

0,17

0,13

0,04

Он

(Г)

0,21

0,19

0,17

0,13

0,09

0,04

0,03

164

виде интенсивность дождя не должна превышать

0,1—0,3

для тяже-

лых и

0,5—1,0

мм/мин для легких почв. Интенсивность полива тес-

но связана с уклоном поверхности, покрытием почвы растительно-

стью,

ее гранулометрическим составом (табл. 14).

Важное значение для оценки качества дождя имеет размер ка-

пель (Solomon et al., 1990). Он определяет по крайней мере пять

следующих факторов: деформацию дождевального факела* под

воздействием ветра, потери на испарение и снос ветром, безо-

пасность при орошении дождеванием с использованием сточных

вод, снижение инфильтрационной способности почвы в связи с

ее уплотнением, проникновение влаги в толщу растительного по-

крова.

Так, дальность уноса капель дождя в зависимости от их диа-

метра отражают данные табл. 15.

Мелкие капли значительно легче проникают в гущу ботвы

и травостоя, чем крупные, благодаря чему облегчается доступ к

растениям воды и содержа-

щихся в ней питательных ве-

ществ.

При поливе дождевани-

ем можно ожидать уплотне-

ния и снижения фильтрации

почв.

Это зависит от силы

удара капель, которая опре-

деляется их массой и скоро-

стью.

Крупные капли ударя-

ются о почву с большей ки-

нетической энергией, чем

мелкие. Действие этого фак-

тора не проявляется на уча-

стках с плотным травяным

покровом, но оказывает существенное значение при выпадении

дождя на незащищенную почву. Вместе с тем дождевой факеле

большим содержанием мелких капель

—

водяной пыли (т.е. менее

1 мм) будет очень восприимчив к изменению направления ветра

(табл. 15).

6.3.1.

ВИДЫ ДОЖДЕВАНИЯ И ДОЖДЕВАЛЬНЫХ

ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Различают обычное и импульсное дождевание.

Обычное дождевание характеризуется тем, что воду

на поля подают в виде непрерывного капельного дождя, насыщаю-

щего расчетный слой почвы (0,4—0,6 м) до верхнего предела опти-

Дождевальный факел

—

общий абрис водного контура, выбрасываемого в ат-

мосферу дождевальной установкой и свободно падающего на поверхность почвы.

Таблица 15

Дальность уноса капель воды при падении

их с высоты 3 м и скорости ветра 1,5 м/с

Диаметр

капли,

мм

0,5

0,3

0,2

0,1

0,03

Вид дождя

умеренный

летний

мелкий

то же

туман

облако

Дальность

уноса

капель, м

1,5

2,5

145

165

мальной влажности (0,9 ППВ—ППВ) и увлажняющего приземный

слой воздуха.

Импульсное дождевание отличается обычно цик-

личностью подачи воды в виде капельного дождя главным об-

разом для освежительного увлажнения растений и поверхностного

слоя почвы.

Дождевальная оросительная система состоит из

источника орошения, постоянных и передвижных насосных уста-

новок, постоянной сети каналов и трубопроводов, временной сети

каналов или быстроразборных транспортирующих трубопроводов,

стационарных и подвижных дождевальных устройств с системой

разбрызгивающих аппаратов.

Оросительная сеть является открытой, если она состоит

только из земляных и (или) бетонированных каналов и лотков;

полузакрытой

—

если крупные каналы земляные или бетони-

рованные, а внутрихозяйственная сеть, из которой забирают воду

дождевальные машины и установки, состоит из закрытых трубо-

проводов; закрытой

—

когда вся оросительная сеть состоит из

закрытых трубопроводов.

По своему действию дождевальные оросительные системы мо-

гут быть стационарными, полустационарными и подвижными.

На стационарных системах все элементы (т.е. насосные

станции, все трубопроводы, дождевальные аппараты) устраивают

постоянными. На таких системах целесообразно широко приме-

нять автоматику, устанавливать самопогружающиеся дальнеструй-

ные установки в специальных колодцах, откуда они под напором

воды поднимаются для полива и опускаются после полива. На ав-

томатизированных стационарных системах устанавливают корот-

коструйные, среднеструйные и дальноструйные машины и уста-

новки. На таких системах могут быть созданы наиболее благопри-

ятные условия для регулирования режима почв

по

их влажности на

основе использования тензиометров.

На полустационарных дождевальных системах насосные

станции, хозяйственные и участковые распределители, групповые

оросители (или трубопроводы) устраивают постоянными, оросители

и транспортирующие трубопроводы

—

временными,

дождевальные

устройства

—

самоходными или переносными. В настоящее время

именно эти системы получили наибольшее распространение. К по-

движным дождевальным агрегатам и машинам относятся ДДН-70,

ДДН-100, ДДА-100М(А), «Фрегат», «Волжанка», «Днепр», «Кубань».

Подвижные дождевальные системы отличаются тем, что в

них все элементы, т.е. подводящие, распределительные и транс-

портирующие трубопроводы, состоят из быстроразборных метал-

лических трубопроводов. Их устанавливают обычно на небольших

участках, занятых пастбищами, овощными культурами, где нет не-

обходимости пропуска больших расходов воды.

166

6.3.2. СОВРЕМЕННЫЕ ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ

УСТРОЙСТВА (ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ,

МАШИНЫ, УСТАНОВКИ, НАСАДКИ ИЛИ

АППАРАТЫ)

Конструкция, создающая искусственный дождь, называется

дождевальным устройством. Дождевальным устройством

могут быть дождевальные агрегаты, машины, установки, насадки

(или аппараты).

Дождевальным агрегатом называется устройство, со-

стоящее из самоходной опоры (несколько опор), смонтированных

на ней дождевальной установки и насоса.

Дождевальная машина

—

устройство, состоящее из са-

моходной опоры (нескольких опор) и смонтированной на ней дож-

девальной установки. Напор для работы дождевальной машины соз-

дается автономной насосной станцией.

Дождевальной установкой называют дождевальное

устройство без самоходных

опор.

Вода к дождевальным установкам

подается по напорной оросительной сети насосными станциями.

Дождевальной насадкой (или дождевальным аппара-

том) является дождевальное устройство, состоящее только из рас-

пыляющего приспособления (сопла, сопла со вспомогательными

соплами и др., рис. 68), которое монтируют на гидранте.

Гидрант — устройство для отбора воды из оросительной

трубчатой водопроводной сети (рис. 69).

Рис.

68. Дождевальная насадка (аппарат) «Роса-2»

167

Рис.

69. Гидрант и дождевальная насадка «Роса-2»

Дождевальные устройства по радиусу разбрызгивания

подразделяются на короткоструйные (R «s 10 м), среднеструйные

R = 10-40 м) и дальноструйные (if

40 м, наиболее распространен-

ный

50—70

м).

Короткоструйные устройства

—

низконапорные; сред-

неструйные

—

средненапорные; дальноструйные

—

высоконапорные.

6.3.2.1.

КОРОТКОСТРУЙНЫЕ ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ

УСТРОЙСТВА

Широкое распространение получили короткоструйные двух-

консольные дождевальные агрегаты ДДА-100М, ДДА-ЮОМА.

Они применяются для полива всех культур, кроме садов. На трак-

168

торе агрегатов (соответственно при использовании тракторов

ДТ-54 и ДТ-75) ДДА-100М и ДЦА-ЮОМА навешивается двухкон-

сольная ферма длиной 110,3 м, на нижнем поясе которой находит-

ся оросительный трубопровод. Через каждые 10

трубопровода от-

ходят открылки с распылительными дифлекторными насадками

(рис.

70). Радиус действия каждой насадки

—

5 м. Двухконсольная

ферма навешивается на трактор с насосом. Агрегат работает пози-

ционно и в движении. За смену (8 ч) агрегат ДДА-100М при полив-

ной норме 300 м

Да орошает 6-7 га, за сезон

—

100-120 га, а агре-

гат ДЦА-ЮОМА - 120-150 га.

Оросительная вода подается в агрегат для полива центробеж-

ным насосом, смонтированным на тракторе, из временных оросите-

лей, расположенных на расстоянии 120 м друг от друга. Оросители

(земляной канал или бетонный лоток) имеют длину 400—800 м, глу-

бину

—

около

м, ширину по дну

—

0,5—0,6

м. Их устраивают попе-

рек горизонталей при малых уклонах (0,001—0,0005), при больших

уклонах — вдоль горизонталей, но с некоторым уклоном. Трактор

дождевального агрегата обычно двигается по дороге, проложенной

грейдером с левой стороны от оросителя. Скорость движения агрега-

та

—

200—1000 м/ч. Средний слой дождя за один проход

—

7—20

мм

или соответственно 70—200 м

/га. Агрегаты ДДА-ЮОМ и

ДЦА-ЮОМА после некоторой модификации могут быть использова-

ны для поверхностного полива по полосам и бороздам. В этом слу-

чае дождевальные насадки на консолях агрегата заменяют на шлан-

говые водовыпуски. Такая замена может оказаться весьма целесооб-

разной и при поливах в ветреную погоду. Дождевальный агрегат

ДДА-ЮОМ используют для полива низкостебельных овощных, зер-

новых, технических культур и трав на участках с уклоном / < 0,005.

Рис.

70. Двухконсольный дождевальный короткоструйный агрегат

ДЦА-ЮОМА

169

6.3.2.2. СРЕДНЕСТРУЙНЫЕ ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ МАШИНЫ

И УСТАНОВКИ

Самоходная дождевальная машина «Фрегат»

(рис.

71)

—

перемещающийся по кругу трубопровод на А-образных

колесных опорах-тележках. В центре крута находится гидрант, из

которого вода поступает в трубопровод. Последний располагается

на высоте 2,2 м и покоится на 12-16 (в зависимости от модифика-

ции машины) самоходных тележках. На каждой тележке находит-

ся секция трубопровода длиной 28 м. «Фрегат» используется в раз-

личных природных условиях и выпускается в десяти модификаци-

ях. Базовая модель дождевальной машины «Фрегат» ДМ-454-100

имеет длину трубопровода 453,5 м на 16 опорных тележках. Рас-

ход воды при поливе этой модификацией «Фрегата» — 90 л/с,

площадь полива с одной позиции

—

72 га, радиус полива

—

488 м.

Площадь полива за смену — 4,5—5,0 га. Интенсивность дождя —

0,2—0,3

мм/мин. На водопроводящем 16-опорном трубопроводе

расположено 49 среднеструйных аппаратов и один концевой с ра-

диусом действия 30—35 м. «Фрегат» может обеспечить орошение

поливными нормами от 240 до 1200 м

/га. В зависимости от разме-

ра поливной нормы время перемещения трубопровода по кругу мо-

жет колебаться от 50 до 250 ч и более. Движение «Фрегата» осуще-

ствляется за счет реактивной силы поливной струи. Поскольку

«Фрегат» осуществляет полив по кругу, часть территории поля

Рис.

71. Самоходная дождевальная среднеструйная многоопорная машина

«Фрегат»

170

(12%) остается неполитой. Для устранения этого недостатка при-

меняют одновременный полив поля самоходной машиной «Фре-

гат» и машиной фронтального действия «Волжанка» или другими

дождевальными устройствами.

«Фрегат» можно применять для полива всех сельскохозяйствен-

ных культур, в том числе и высокостебельных, а также для орошения

сенокосов и пастбищ. Преимуществом этой дождевальной машины

является и

то,

что на водонроводящем трубопроводе ее модификации

ДМУ-А имеются специальные гибкие вставки, позволяющие вести

эксплуатацию на участках со сложным рельефом (рис.

1.31.).

Самоходный многоопорный дождевальный

трубопровод «Волжанка» (ДКШ-64) состоит из двух водопро-

водящих трубопроводов (крыльев) диаметром 130 мм и длиной по

396 м, монтируемых из отдельных звеньев труб длиной 12,6 м

(рис.

72). «Волжанка» — дождевальное устройство фронтального

действия. Подача воды осуществляется из гидрантов оросительной

сети, отстоящих друг от друга на 18,3 м, через гибкие шланги.

На каждом крыле этой дождевальной машины расположено по

32среднеструйных дождевальных аппарата кругового действия с

диаметром сопла 8 мм. Расход воды каждого аппарата составляет

0,9-1,0

л/с. Каждое крыло «Волжанки» в центре имеет тележку с

двигателем внутреннего сгорания, который приводят в движение

34 металлических колеса, жестко закрепленных на трубе трубопро-

вода. За счет энергии двигателя «Волжанка» перемещается с од-

ной позиции на другую. С одной позиции машина поливает 1,5 га.

Длина машины и расход воды могут несколько варьировать в зави-

Рис.

72. Самоходная дождевальная срсднеструйная многоопорная фронталь-

ная машина ДКШ-64 «Волжанка»

171